Bohren
Beim Bohren handelt es sich um ein spanendes Fertigungsverfahren, das in der DIN 8589 mit anderen Fertigungsverfahren wie beispielsweise dem Reiben oder Senken normiert ist.
Moderne Bohrtechniken
Heutzutage gibt es verschiedene Bohrverfahren, die je nach Anwendung und Material eingesetzt werden.
Das Bohren macht einen umfangreichen Teil im gesamten Maschinenbau aus. Auf Grund des niedrigen Zeitspanvolumens ist dies nicht sonderlich verwunderlich, im Gegensatz zu anderen Verfahren ist das Bohren vergleichsweise unproduktiv, da wenig Material pro Zeiteinheit entfernt wird. Am häufigsten kommt in der Zerspantechnik der Spiralbohrer zum Einsatz.
Werkstücke werden durch unterschiedliche Bohrtechniken bearbeitet. Hierzu zählen etwa Durchgangsbohrungen, Sacklochbohrungen, Gewindebohrungen und Profilbohrungen. Zu den typischen Werkstücken mit Bohrungen zählen Schließzylinder, Motorblöcke, Bremszylinder sowie Gehäuse an Pumpen.
Charakteristische Eigenschaften für das Bohren
Der Abtransport der Späne ist kompliziert im Vergleich zu anderen Verfahren: Während bei kurzen Bohrungen die Nuten der Werkzeuge die Späne entfernen, muss bei größeren Verfahren die Reste mit Kühschmiermittel entfernt werden. Der überwältigende Anteil der Wärmeentwicklung entsteht an der Spitze des Bohrers. Eine Abführung von dort ist kompliziert. Im Gegensatz zu anderen Techniken haben die Schneidecken des Bohrers einen relativ hohen Verschleiß.
Bohren wird ausschließlich zur Herstellung von innenliegenden Flächen verwendet. Während der Durchmesser der Bohrung durch die Auswahl des Werkzeugs vorab feststeht, entscheidet die Bewegung des Bohrers über die
Tiefe der Bohrung.
Bewegungen
In der Zerspantechnik entsteht das Arbeitsergebnis durch zwei Bewegungen: Der Schnittbewegung, die durch die Drehung des Bohrers entsteht, sowie die Vorschubbewegung, die für eine durchgehende Spanabnahme sorgt.
Während sich beim Fräsen der Winkel ständig ändert, existiert beim Bohren stets ein rechter Winkel, unabhängig von der Vorschubgeschwindigkeit und der Schnittgeschwindigkeit.
Während in der Praxis die Bewegungen üblicherweise von dem Bohrwerkzeug vorgenommen wird, gibt es auch Verfahren, in denen die Bewegungen ganz oder zu einem Teil von dem Werkstück übernommen wird. Hierzu zählt beispielsweise die Werkstück-Bearbeitung auf Ständerbohrmaschinen, Drehmaschinen sowie Drehautomaten.
Bohrverfahren
Sämtliche Bohrverfahren sind unter DIN 8589 festgehalten. Zu den typischen Verfahren zählen beispielsweise das Rundbohren, das Bohren ins Volle, das Aufbohren, Kernbohren, Rundreiben, Profilbohren, Formbohren und Schraubbohren.
Zu den Sonderverfahren zählen das Hartbohren, eine Variante des Hartzerspanens. Darüber hinaus zählen auch High Speed Drilling, das bessere Oberflächen und kürzere Bearbeitungszeiten ermöglicht, zu den Sonderverfahren.
Zusammenfassend lässt sich festhalten, dass Bohren eine Vielzahl von Vorteilen bietet, wenn auch die Flexibilität in mancherlei Hinsicht nicht so hoch ist wie beim Spanen. Da der Anwendungszweck in der Praxis oft ein anderer ist, lassen sich beide Verfahren schwer vergleichen.
Funktionsweise:
- Verfahren – Bohren ist ein spanendes Fertigungsverfahren, bei dem Material durch die Rotation eines Bohrers um seine eigene Achse und die Vorschubbewegung des Werkzeugs entfernt wird. Der Bohrer dringt in das Werkstück ein und erzeugt dabei Späne, die durch die Schneiden des Bohrers abgetragen werden.
Anwendungen:
- Hauptanwendungen – Herstellung von Bohrlöchern in verschiedenen Materialien wie Metall, Holz, Kunststoff und Beton.
- Industrien – Bauwesen, Maschinenbau, Möbelherstellung, Automobilindustrie und viele andere Bereiche, die präzise Bohrungen benötigen.
Betriebsparameter:
- Geschwindigkeit – Die Drehzahl des Bohrers und die Vorschubgeschwindigkeit müssen genau abgestimmt sein, um die gewünschte Bohrung zu erreichen.
- Tiefe und Durchmesser – Die Tiefe und der Durchmesser der Bohrung sind wichtige Parameter, die je nach Anwendung variieren.
Werkzeuge:
- Bohrer – Verschiedene Arten von Bohrern wie Spiralbohrer, Stufenbohrer, Zentrierbohrer und Forstnerbohrer, die aus Materialien wie Hartmetall oder Schnellarbeitsstahl bestehen.
- Maschinen – Bearbeitungszentren, Bohrmaschinen wie Handbohrmaschinen, Säulenbohrmaschinen und CNC-Bohrmaschinen, die präzise Bewegungen und Einstellungen ermöglichen.
Vorteile
- Vielseitigkeit – Kann in einer Vielzahl von Materialien und für verschiedene Anwendungen eingesetzt werden.
- Präzision – Hohe Genauigkeit bei der Herstellung von Bohrlöchern.
- Effizienz – Schnelle und effektive Methode zur Herstellung von Bohrungen.
Nachteile:
- Werkzeugverschleiß – Höherer Verschleiß der Bohrer durch die kontinuierliche Bewegung.
- Wärmeentwicklung – Hohe Wärmeentwicklung an der Bohrerspitze, die zu Werkzeugverschleiß und Materialverformung führen kann.
- Späneabfuhr – Schwierigkeiten bei der Abfuhr der Späne, insbesondere bei tiefen Bohrungen.
Diese Nachteile können jedoch durch die Wahl des richtigen Werkzeuges, Werkzeugsubstrat, Schneid- / Schneidengeometrie, Werkzeugbeschichtung und der optimalen Schnittparameter minimiert werden.
Zudem können über die richtige Kühlung / Schmierung die Standzeit und die Oberflächenqualität positiv beeinflusst werden.
Typische Bohrer für die Metallbearbeitung
Spiralbohrer
- Beschreibung – Der gebräuchlichste Typ von Metallbohrern. Den Spiralbohrer gibt es in verschiedenen Substraten. HSS (High Speed Stell), HSS-CO (zusätzlich Kobalt legiert) und VHM (Vollhartmetall). Jeder Spiralbohrer kann zudem beschichtet werden, um die Standzeit zu erhöhen. Kühlmittelkanäle (IK/IKZ) bringen das Schmiermittel direkt zur Schneide und begünstigen die Spanabfuhr und somit die Standzeit.
- Anwendung – geeignet für alle Eisen- und Nichteisenmetalle.
Stufenbohrer
- Beschreibung – Bohrer mit mehreren Stufen, die unterschiedliche Durchmesser ermöglichen.
- Anwendung – Perfekt für das Bohren von Löchern mit verschiedenen Durchmessern mit einem Werkzeug.
Kernbohrer
- Beschreibung – Hohlbohrer, der einen Ring aus Material entfernt und einen Kern hinterlässt.
- Anwendung – Wird verwendet, um große Löcher in Metall zu bohren, ohne das gesamte Material zu entfernen. Häufig in der Bauindustrie und bei der Installation von Rohren.
Zentrierbohrer
- Beschreibung – Kurze, robuste Bohrer mit einer scharfen Spitze.
- Anwendung – Zum Vorbohren von Zentrierlöchern, die als Führung für größere Bohrer dienen
Blechbohrer
- Beschreibung – Speziell für dünne Bleche entwickelt, oft mit einer speziellen Geometrie, um ein Verhaken zu vermeiden.
- Anwendung – Ideal für das Bohren in dünne Metallbleche, ohne das Material zu verformen
Unterschiede zwischen HSS-Bohrer (High-Speed Steel) und VHM-Bohrer (Vollhartmetall)
Material & Aufbau
- HSS-Bohrer – Gefertigt aus Hochgeschwindigkeitsstahl, oft mit Legierungen wie Kobalt (HSS-Co) oder Titan-Beschichtungen zur Erhöhung der Härte und Verschleißfestigkeit.
- VHM-Bohrer – Bestehen komplett aus Hartmetall, das aus Wolframcarbid und Cobalt als Bindemittel besteht. Sehr hart, aber auch spröder als HSS.
Härte & Verschleißfestigkeit
- HSS-Bohrer – Weicher als Hartmetall, daher schnellerer Verschleiß bei hohen Temperaturen oder harten Materialien.
- VHM-Bohrer – Extrem hart und verschleißfest, besonders bei hohen Drehzahlen und Temperaturen.
Bruchfestigkeit & Zähigkeit
- HSS-Bohrer – Zäher und elastischer, bricht weniger leicht bei hohen Belastungen.
- VHM-Bohrer – Sehr spröde, kann bei unsachgemäßer Handhabung oder seitlicher Belastung brechen.
Einsatzgebiete
- HSS-Bohrer – Geeignet für allgemeine Bohrarbeiten in Stahl, Aluminium, Holz, Kunststoffen usw.
- VHM-Bohrer – Ideal für harte Werkstoffe wie gehärteten Stahl, Edelstahl, Guss, Glas oder CFK/GFK.
Drehzahl & Vorschub
- HSS-Bohrer – Arbeiten mit geringeren Drehzahlen und Vorschüben.
- VHM-Bohrer – Können deutlich höhere Schnittgeschwindigkeiten fahren, was die Produktivität steigert.
Lebensdauer & Preis
- HSS-Bohrer – Günstiger, aber kürzere Standzeit.
- VHM-Bohrer – Teurer, aber deutlich längere Lebensdauer bei richtiger Anwendung.
Fazit
- HSS-Bohrer (High-Speed Steel) – sind universell einsetzbar, kostengünstig und robust – ideal für den gelegentlichen Einsatz.
- VHM-Bohrer (Vollhartmetall) sind für präzise, hochbelastete Anwendungen in harten Materialien bestens geeignet, lohnen sich aber erst bei häufigem oder industriellem Einsatz.
Die Firma Fritz Hartmann GmbH & Co. KG bietet sowohl Mono Bohrwerkzeuge als auch Modulare Bohrwerkzeuge an. Zu den bekanntesten und beliebtesten Marken in diesem Segment zählen die Hersteller HAM, NACHI, EFHA und Maykestag.
