Spiralbohrer
Ein Bohrer, auch Bohr-Einsatz genannt, ist ein Werkzeug oder Werkzeugteil zum Erzeugen von kreisrunden Löchern in einem Material durch Zerspanung. Das entstehende Loch wird auch Bohrung genannt, das Verfahren selbst heißt Bohren.
Allgemeines
Ein Bohrer weist üblicherweise an der Spitze zwei oder mehr Schneiden, die von dem zu bearbeitendem Material je einen Span abnehmen. Die Späne werden durch seitliche, wendelförmig eingearbeitete Nuten entgegen der Vorschubrichtung aus dem entstandenen Bohrloch heraus geleitet.
Am Ende des Bohrers befindet sich ein zylinderförmiger Schaft (manchmal auch ein Sechskant), an dem er über ein Spannfutter mit einer Bohrmaschine verbunden werden kann. Größere Durchmesser (ab ca. 12 mm Durchmesser) können auch mit einem kegelförmigen Aufnahme, dem so genannten Morsekegel versehen sein.
Holzbohrer
Ein Holzbohrer zeichnet sich dadurch aus, dass er in der Mitte eine dünne Spitze zur Zentrierung hat. Die beiden Schneiden stehen außen so vor, dass der Rand des Loches als erstes geschnitten wird. Dadurch werden die Fasern des Holzes sauber abgeschnitten und das Loch bekommt einen relativ glatten Rand.
Holzbohrer bestehen meist aus einer Chrom-Vanadium-Legierung.
Forstnerbohrer
Ein Forstnerbohrer dient zur Herstellung von planen Bohrungen mit größeren Durchmesser (erhältliche Größen: ab 12 mm). Eine Anwendung ist die Herstellung von Aufnahmebohrungen für Scharniere in Möbeln.
Spiralbohrer
Spiralbohrer haben eine kegelförmige Schneide, üblich ist ein Spitzenwinkel von 118° (für Stahl) oder 135° (Hartmetallbohrer).
Andere Benennungen
- Wendelbohrer
- Auf Grund der realen Geometrie ist der Begriff Wendelbohrer derjenige, der die Form der Spannuten eines solchen Bohrers am besten beschreibt. Spiralen hingegen sind geometrisch eben, daher kann der Begriff Spiralbohrer nicht richtig sein.
- Der anschaulichste Vergleich ist der mit einer Wendeltreppe, die damit allgemein fraglos richtig benannt ist.
- Metallbohrer
- Diese Art von Bohrern wird oft auch als Metallbohrer bezeichnet. Dieser Begriff ist irreführend, denn mit angepasster Schneidenwinkelgeometrie des Bohrers können auch Nichtmetalle gebohrt werden.
Schneidengeometrie
Spiralbohrer für Stahl weisen einen Spiralwinkel von 15°-30° auf. Für harte, bzw. zähe Werkstoffe ist er kleiner (10°), für weiche größer (bis 40°). Die beiden Hauptschneiden (HS, siehe Bild) an der Bohrspitze verlaufen parallel, wodurch eine sogenannte Querschneide (QS) entsteht. Sie ist üblicherweise um 55° zu den Hauptschneiden versetzt. Diese schneidet -entgegen der Bezeichnung- nicht sondern hat eine schabende Wirkung, sie steht quer zur Bohr- bzw. Vorschubrichtung und erhöht den erforderlichen Arbeitsdruck, (Die Vorschubkraft für die Querschneide beträgt etwa 1/3 der gesamt Vorschubkraft.) auf das Bohrwerkzeug sowie die Gefahr des so genannten "Verlaufens", d.h. die seitliche Lageverschiebung beim anbohren. Um dies zu verhindern, muß grundsätzlich vor dem Bohren gekörnt werden. Durch eine besondere Anschlifftechnik, das so genannte Ausspitzen, kann die Querschneide verkleinert werden, um den Bearbeitungsdruck und damit die Reibungsleistung zu reduzieren.
Beim Bohren von größeren Bohrungen und zur Sicherstellung einer lagegenauen Bohrung empfiehlt es sich trotzdem, vorher mit einem Zentrierbohrer oder einem kleineren Bohrer vorzubohren, der Durchmesser dieses Bohrers sollte mindestens die Größe der Querschneide haben.
Werkzeugtypen
Bei Spiralbohrern unterscheidet man im Wesentlichen drei Werkzeugtypen: Typ W für weiche Werkstoffe (langspanend), Typ H für harte und spröde Werkstoffe (kurzspanend) und Typ N für normalharte Werkstoffe (normalspanend). Sie unterscheiden sich durch die Größe des Spanwinkels gamma. Typ W 27...45 Grad, Typ H 10...19 Grad und Typ N 19...40 Grad.
Kühlschmiermittel
Die Verwendung von Schneidöl (bei Stahl) oder einem Kühlschmiermittel beim Bohren hält den Bohrer länger schneidhaltig, bis er verschleißbedingt wieder angeschliffen werden muss.
Bohrerwerkstoffe
Spiralbohrer bestehen aus Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl (HSS; engl.: High Speed Steel), einfache aus Chrom-Vanadium-Stählen (CV). Für extreme Anwendungen in zähen Metallen aus Hartmetall.
Die Härte und Verschleissfestigkeit dieser Bohrer kann weiter durch verschiedene Beschichtungen z.B. aus TiAlN (Titanaluminiumnitrid - violette Färbung), TiCN (Titancarbonitrid - braunschwarze Färbung) oder TiN(Titannitrid- goldene Färbung) erhöht werden. Beschichtete Bohrer zeichnen sich zudem durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit, einer hohen Lebensdauer und deutlich erhöhten Vorschub- und Schnittgeschwindigkeiten aus. Weiterhin kann die Beschichtung je nach Beschichtung und Werkstoff ein Festkleben der Späne an der Schneide verhindern und den Bohrer evtl. zur Trockenbearbeitung geeignet machen. Der erhöhte Einkaufspreis wird durch die genannten Vorteile meist wett gemacht. Zum Einsatz kommen beschichtete Bohrer meist in der CNC-Bearbeitung.
Zentrierbohrer
Ein Zentrierbohrer ist ein dünner Bohrer (1-6 mm Durchmesser) aus HSS mit einem dicken Schaft. Eine Anwendung ist die Herstellung eines Zentrierpunktes an langen, schlanken Drehteilen für die Reitstockspitze auf einer Drehbank. Bei einer anderen Anwendung wird auf Grund der kurzen Bohrerlänge ein Verlaufen des Bohrers beim Anbohren vermindert. Das eigentliche Loch kann anschliessend mit einem Wendelbohrer gebohrt werden, welcher durch die Zentrierbohrung von Anfang an seitlich geführt ist. Es lassen sich jedoch mit einem Zentrierbohrer keine tiefen Löcher bohren, er ist nur zum Vorbohren geeignet.
Heutzutage werden jedoch insbesondere auf CNC-Maschinen und Bearbeitungszentren eher NC-Anbohrer verwendet. Diese haben keine Spitze, wodurch sich kürzere Anbohrwege ergeben, und einen Spitzenwinkel von 90°. Dadurch kann die Bohrung gleich entgratet bzw. angesenkt werden, wenn tief genug angebohrt wird.
Wendeplattenbohrer
Zum Bohren großer Bohrungen ins Volle verwendet man auf Bearbeitungszentren häufig Wendeplattenbohrer. Diese bestehen aus einem Grundkörper aus Werkzeugstahl mit Spannfläche und Spannuten und der Aufnahme für eine, meist jedoch mehrere Wendeschneidplatten aus Hartmetall. Diese werden üblicherweise mit Schrauben im Plattensitz befestigt.
Wendeplattenbohrer sind insofern ein Sonderfall, dass sie eigentlich Bohrer mit nur einer Schneide sind. Die (meistens) zwei Platten arbeiten in verschiedenen Durchmesserbereichen, die innere Platte zerspant im Zentrum, während die Äußere die Bohrungswand bearbeitet (beim Spiralbohrer bearbeiten beide Schneiden den selben Bereich). Dadurch werden die Platten sehr ungleichmäßig belastet (Schnittgeschwindigkeit, Schnittweg), weswegen eine sorgfältige Anpassung von Werkstoff, Schneidstoff und Schneidengeometrie empfehlenswert ist.
Durch die bei Wendeschneidplatten recht hohen Vorschubwerte pro Schneide sind trotz des Fehlens der 2. Schneide die Vorschübe vergleichbar mit den Vorschüben, welche mit Spiralbohrern erreichbar sind.
Betonbohrer
Zum Bohren in Beton benutzt man Bohrer, bei denen an der Spitze je Schneide ein Plättchen aus Hartmetall (Markenname: Widia) als Schneide durch Hartlötung mit dem Bohrer verbunden ist (deshalb umgangssprachlich Widia-Bohrer). HSS würde viel zu schnell stumpf werden. Da Hartmetall teuer und spröde ist und somit leicht bricht, wird nicht der ganze Bohrer aus Hartmetall gefertigt, sondern nur ein Einsatz in der Spitze.
Bohrkronen
Fließbohrer
Im Gegensatz zum spanenden Bohren ist das Fließbohren oder Fließformen ein spanloser Umformprozeß in dünnwandigem Werkstoff. Der Fließbohrer hat eine konische Spitze und einen daran anschließenden zylindrischen Teil, der den Durchmesser der entstehenden Bohrung bestimmt, jedoch keine Spanräume wie ein herkömmlicher Bohrer. Das bearbeitete Material wird nicht zerspant, sondern durch die Kraft des Bohrers und die entstehendende Reibungstemperatur verdrängt und zu einem wulstförmigen Auswurf verformt. Fließbohrer werden aus Hartmetall hergestellt.