Drilling tools

Für die Metallbearbeitung sind die wichtigsten Typen: Spiralbohrer (der Standard fürs Bohren), Zentrierbohrer und NC-Anbohrer (zum exakten Anbohren), Stufenbohrer (Blech / dünnwandige Werkstoffe), Kernlochbohrer (Standardbohrer u.a. zum vorbohren von Gewinden durch die Standardgrößen), Tieflochbohrer (tiefe Bohrungen). Dazu kommen Holzbohrer wie Holzspiral-, Schlangen- und Forstnerbohrer sowie Lochsägen für große Durchmesser.

Für normalen Stahl, Aluminium und Kunststoff reicht ein HSS- bzw. HSS-G-Spiralbohrer mit 118 Grad Spitzenwinkel. Edelstahl (VA/Inox) verlangt einen HSS-E-Bohrer (Kobalt) mit 135-Grad-Kreuzanschliff, niedriger Drehzahl und guter Kühlung. Für harte Werkstoffe, Guss und die Serienfertigung ist ein VHM-Bohrer (Vollhartmetall) erste Wahl. Holz wird mit Holzspiral-, Schlangen- oder Forstnerbohrern mit Zentrierspitze gebohrt.

HSS (Schnellarbeitsstahl) ist zäh, bruchsicher und günstig - ideal für einzelne, universelle Bohrungen. HSS-E enthält zusätzlich Kobalt und ist hitzebeständiger, deshalb die richtige Wahl für Edelstahl und zähe, warmfeste Werkstoffe. VHM (Vollhartmetall) ist deutlich härter und standfester, erlaubt hohe Drehzahlen und enge Toleranzen und hält bei harten Werkstoffen am längsten - braucht aber eine stabile Maschine und ist empfindlicher gegen Schläge.

Typ N/H/W bezeichnet die Werkzeug-Anwendungsgruppe nach DIN 1836, vor allem bei Bohrern, Gewindebohrern und Fräsern. Entscheidend ist der Drall- bzw. Spiralwinkel, der zum Werkstoff passen muss:

• Typ N (normal): mittlerer Drallwinkel von ca. 20–30°. Er ist der Allrounder für normale Werkstoffe wie Baustahl, Stahlguss und Grauguss.
• Typ H (hart): kleiner Drallwinkel von ca. 10–15°. Er eignet sich für harte, kurzspanende Werkstoffe wie Messing, Bronze, harte Kunststoffe und hochfeste Stähle.
• Typ W (weich): großer Drallwinkel von ca. 35–45°. Er ist für weiche, langspanende Werkstoffe wie Aluminium, Kupfer und weiche Kunststoffe gedacht.

Als Merkregel gilt: Je weicher der Werkstoff, desto steiler die Spirale, damit die Späne gut abfließen.

Das hängt davon ab, ob das Gewinde geschnitten (Gewindebohrer) oder geformt (Gewindeformer) wird. Beim Schneiden wird Material abgetragen, beim Formen wird es verdrängt. Der Gewindeformer braucht deshalb ein etwas größeres Kernloch.

Beim Gewindebohrer gilt die Faustregel Kernloch = Gewindedurchmesser minus Steigung. Daraus ergeben sich M3 → 2,5 mm, M4 → 3,3 mm, M5 → 4,2 mm, M6 → 5,0 mm, M8 → 6,8 mm, M10 → 8,5 mm, M12 → 10,2 mm, M14 → 12,0 mm und M16 → 14,0 mm.

Beim Gewindeformer gilt als Faustregel Kernloch ≈ Gewindedurchmesser minus halbe Steigung. Das ergibt M3 → 2,8 mm, M4 → 3,7 mm, M5 → 4,65 mm, M6 → 5,55 mm, M8 → 7,4 mm, M10 → 9,3 mm, M12 → 11,2 mm, M14 → 13,1 mm und M16 → 15,1 mm.

Beim Formen ist der genaue Durchmesser besonders wichtig. Ein zu kleines Loch führt zu hohen Drehmomenten bis hin zum Werkzeugbruch, ein zu großes Loch zu einem unvollständig ausgeformten Gewinde. Maßgeblich sind daher die Herstellerangaben. Gewindeformer eignen sich nur für umformbare Werkstoffe wie Stahl, Edelstahl oder Aluminium, nicht für spröde Werkstoffe wie Grauguss.

Vor dem Gewindeschneiden oder -formen die Bohrung leicht ansenken (90°). Das sorgt für einen sauberen Einlauf und verhindert Aufwerfungen am Gewindeanfang.

Beide sorgen dafür, dass der eigentliche Bohrer exakt ansetzt und nicht verläuft. Der NC-Anbohrer (90 oder 120 Grad) erzeugt auf der CNC eine kurze Zentrierung und kann gleichzeitig anfasen. Der Zentrierbohrer nach DIN 333 erstellt zusätzlich eine 60-Grad-Senkung als Aufnahme für die Körnerspitze - unverzichtbar beim Drehen zwischen Spitzen. Beide sind kurz und steif gebaut, damit sie präzise zentrieren.

Bei einem Bohrer mit Innenkühlung (IK) wird der Kühlschmierstoff durch Kanäle im Werkzeug direkt an die Schneiden geführt. Er kühlt dort, wo die Wärme entsteht, und spült die Späne aktiv aus der Bohrung.

Sinnvoll ist Innenkühlung vor allem ab einer Bohrtiefe von etwa 3 × D und grundsätzlich bei der Fertigung höherer Stückzahlen. Ab rund 8 × D ist sie praktisch unverzichtbar. Bei tiefen Bohrungen erreicht externe Kühlung die Schneiden kaum noch, die Späne stauen sich, und der Bohrer kann klemmen oder brechen.

Auch bei kürzeren Bohrungen bringt Innenkühlung Vorteile, wenn schwer zerspanbare oder langspanende Werkstoffe wie Edelstahl, Titan oder zähe Stähle bearbeitet werden. Sie lohnt sich außerdem bei hohen Schnittgeschwindigkeiten mit VHM-Bohrern und in der Serienfertigung, weil höhere Vorschübe möglich sind, meist ohne Entspanen (Zurückziehen), und die Standzeit steigt.

Voraussetzung ist eine Maschine mit Innenkühlung durch die Spindel sowie eine passende Werkzeugaufnahme. Für Standardbohrungen empfehlen die meisten Hersteller mindestens 15–20 bar Kühlmitteldruck, für Tiefbohrungen deutlich mehr. Bei kurzen Bohrungen in gut zerspanbaren Werkstoffen reicht in der Regel ein Bohrer ohne Kühlkanäle mit externer Kühlung.