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Bohren

Wenn du schon einmal ein kleines Projekt gebaut oder ein Möbelstück aufgebaut hast, hast du sicher auch schon einmal vom Bohren gehört. Das Bohren ist ein spanendes Fertigungsverfahren. Spanend bedeutet, dass Material entfernt wird, indem einzelne Späne (Streifen) des Materials abgetragen werden. Aber was passiert bei diesem Verfahren genau und was muss man alles beachten?

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Bohren einfach erklärt

Beim Bohren handelt es sich um ein spanendes Verfahren. Das bedeutet, dass von einem Werkstoff einzelne Späne abgetragen werden, sodass ein Bohrloch entsteht.

Hierbei ist es wichtig, auf die Bedingungen zu achten, die herrschen. Hierzu gehören das Material des Bohrers (HM/HSS), der Werkstoff, die Ein- oder Austrittsfläche, die Kühlung und das geforderte Bohrverfahren. Wenn du dir einen Überblick über die Bedingungen verschafft hast, musst du den richtigen Bohrer wählen.

Es gibt verschiedene wichtige Arbeitsgrößen, wie die Schnittgeschwindigkeit, die Drehzahl, die Vorschubgeschwindigkeit und den Bohrerdurchmesser. All diese Werte lassen sich mithilfe einer Formel ausrechnen oder aus einem Tabellenbuch ablesen.

Bohren Definition

Bohrer rotieren um die eigene Achse und können so und mithilfe der Vorschubkraft in einen Werkstoff eindringen und Späne abtragen. So entsteht das Bohrloch. Es kann fast jedes Material gebohrt werden.

Vorgang des Bohrens

Der Bohrer dreht sich mit einer angepasst hohen Geschwindigkeit um die eigene Achse und wird in das Material hineingeschoben. Dabei finden zwei Bewegungen statt, die zur Spanabnahme führen:

Die Drehbewegung (auch Schnittbewegung)
Die Geradlinige Bewegung (auch Vorschubbewegung)

Bohren Vorgang

Wichtige Arbeitsgrößen

Beim Bohren gibt es einige wichtige Arbeitsgrößen, die du kennen solltest. Dazu gehören die Schnittgeschwindigkeit, die Drehzahl, die Vorschubgeschwindigkeit und der Bohrerdurchmesser.

Diese Formel solltest du dir gut merken, denn mit ihr kannst du fast alle Arbeitsgrößen berechnen:

n=\frac{v_c}{d\cdot\pi}

n=\frac{v_c}{d\cdot\pi}

Hier siehst du alle Arbeitsgrößen mit ihren Einheiten und Formeln:

Arbeitsgröße	Bedeutung
Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$	Geschwindigkeit, in der das Abtragen von Spanen erfolgt Hängt von dem Werkstoff (z.B. Stahl), dem Material des Bohrers (HSS/HM) und der Verwendung von Kühlmitteln ab Einheit: \frac{\text{m}}{\text{min}} $\frac{\text{m}}{\text{min}}$ v_c=n \cdot d \cdot \pi $v_c=n \cdot d \cdot \pi$
Drehzahl n $n$	Umdrehungsfrequenz/Drehzahl pro Minute Einheit: \frac{1}{\text{min}} $\frac{1}{\text{min}}$ n=\frac{v_c}{d\cdot\pi} $n=\frac{v_c}{d\cdot\pi}$
Bohrerdurchmesser d $d$	Der Durchmesser des Bohrers (abzulesen)
Vorschubgeschwindigkeit v_f $v_f$	Abhängig vom Zahnvorschub f_z $f_z$ , der Zähnezahl z $z$ und der Drehzahl n $n$ Einheit: \frac{\text{mm}}{\text{m}} $\frac{\text{mm}}{\text{m}}$ v_f=n \cdot z \cdot f_z $v_f=n \cdot z \cdot f_z$

Der Spiralbohrer

Das am meisten verwendete Bohrwerkzeug ist der Spiralbohrer.

Aufbau und Winkel

Hier siehst du den Aufbau eines Spiralbohrers:

Auch beim Bohrer gibt es die typischen Winkel des Schneidkeils, die aus anderen Trennverfahren bekannt sind. Hier siehst du die Winkel eines Spiralbohrers:

Spitzenwinkel: Kegelförmige Spitze eines Bohrers, meist 118°
Hauptschneiden: eigentliche Spanabnahme
Nebenschneiden: Glätten des Bohrlochs
Spannuten: Späne werden abgeführt, Kühlmittel zugeführt

Spiralbohrertypen

Für Werkstoffe unterschiedlicher Festigkeit stehen verschiedene Bohrertypen zur Verfügung:

Typ	Drallwinkel	Werkstoff
H	10° - 19°	Hart, spröde (z.B. Messing)
N	19° - 27°	Mittlere Festigkeit (z.B. Stahl)
W	27° - 45°	Weich (z.B. Aluminium)

Bohrer sind entweder aus HSS oder HM gefertigt:

HSS = High Speed Steel, also Hochgeschwindigkeitsstahl oder Schnellarbeitsstahl
HM = Hartmetallbohrer

Beim Suchen einer Richtwert-Tabelle, musst du immer berücksichtigen, aus welchem Material der Bohrer gefertigt ist.

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Bohrverfahren

Bohrverfahren	Erklärung
Bohren ins Volle	Das Bohren in den vollen Werkstoff, bei dem eine kreiszylindrische Bohrung entsteht.
Aufbohren	Die Vergrößerung oder Verbesserung einer bestehenden Bohrung.
Profilbohren	Erzeugung von rotationssymmetrischen Flächen statt zylindrischen.
Gewindebohren	Fertigung eines Gewindes.

Hier siehst du die verschiedenen Bohrverfahren auf einen Blick:

Bohrbedingungen, Werkzeugwahl und das fachgerechte Bohren

Beim Bohren musst du auf verschiedene Dinge achten. Du musst schauen, welche Bedingungen herrschen und eventuelle Probleme beachten. Ist der Praxis kann nicht immer eine optimale Bohrbedingung herrschen, deshalb ist es wichtig, sich gut mit den Möglichkeiten auszukennen, die man beim Bohren hat. Danach musst du dann dein Werkzeug wählen.

Bohrbedingungen

Im Optimalfall ist die Oberfläche, in die gebohrt werden soll, gerade und es herrscht eine ausreichende Kühlung.

Folgende Dinge könnten suboptimale Voraussetzungen für eine Bohrung sein:

Bedingung	Maßnahme
Schräge Oberfläche	Die Vorschubgeschwindigkeit muss reduziert werden, bis der Bohrer mit seinem vollen Durchmesser schneiden kann. Die Oberfläche kann ebenfalls angepasst werden, indem man sie fräst und so gerade macht.
Unregelmäßige Oberfläche	Die Vorschubgeschwindigkeit muss reduziert werden, bis der Bohrer mit seinem vollen Umfang schneiden kann.
Bohren in Vorbohrung	Wenn du in eine Vorbohrung bohrst, musst du die Vorschubgeschwindigkeit sowie die Schnittgeschwindigkeit reduzieren.
Bohren in Querbohrung	Wenn du in eine Querbohrung bohrst, musst du die Vorschubgeschwindigkeit sowie die Schnittgeschwindigkeit reduzieren.

Werkzeugwahl

Richtwerte	Erklärung
Vorschubgeschwindigkeit	Durchmesser der Bohrung, Bohrtiefe, Bedingungen der Bohrfläche beachten
Schnittgeschwindigkeit	Wird entsprechend dem Werkstoff und dem Bohrertyp gewählt (diese Werte findest du in Tabellen) Muss reduziert werden, wenn die Oberfläche schräg ist, oder in eine Vor- oder Querbohrung gebohrt wird
Kühlverfahren	Wird entsprechend dem Werkstoff und dem Bohrertyp gewählt (diese Werte findest du in Tabellen) Muss reduziert werden, wenn in eine Vor- oder Querbohrung gebohrt wird
Bohrertyp	Das vom Hersteller vorgegebene Kühlschmiermittel und Kühlverfahren sollte beachtet und berücksichtigt werden

Du wählst deinen Bohrer nach der geforderten Bohrungsqualität, der Wirtschaftlichkeit und abhängig von den eben genannten Bohrbedingungen.

Fachgerechtes Bohren

Zum fachgerechten Bohren muss, ...

eine Bohrung von über 12 mm mit einem kleineren Bohrer vorgebohrt werden.
die zulässige Schnittgeschwindigkeit und der Vorschub einem Tabellenbuch entnommen werden.
ein Bohrer mit Kühlemulsionen gekühlt werden, um die Schneidhaftigkeit zu garantieren.

Bohren Beispiel

Eine Bohrung von 3 mm soll die Schnittgeschwindigkeit v_c $v_c$ 40 \text{ }\frac{\text{ m}}{\text{ min}} $40 \text{ }\frac{\text{ m}}{\text{ min}}$ haben. Welche Drehzahl n $n$ wird benötigt? Berechne.

Gegeben und gesucht:

v_c = 40 \text{ }\frac{\text{ m}}{\text{ min}}

v_c = 40 \text{ }\frac{\text{ m}}{\text{ min}}

d = 3 \text{ mm}

d = 3 \text{ mm}

n = ?

n = ?

Berechnung:

n=\frac{v_c}{d\cdot\pi}

n=\frac{v_c}{d\cdot\pi}

n=\frac{40\text{ m}}{\text{ min}\cdot\pi\cdot\ 3 \text{ mm}}

n=\frac{40\text{ m}}{\text{ min}\cdot\pi\cdot\ 3 \text{ mm}}

Die Einheiten müssen angepasst werden!

Also entweder mm in m oder andersherum.

n=\frac{40 \cdot\ 1000\text{ mm}}{\text{ min}\cdot\pi\cdot\ 3\text{ mm}}

n=\frac{40 \cdot\ 1000\text{ mm}}{\text{ min}\cdot\pi\cdot\ 3\text{ mm}}

n = 4244,131816 \text{ }\frac{1}{\text{ min}}

n = 4244,131816 \text{ }\frac{1}{\text{ min}}

Bohren Zusammenfassung

Das Ziel einer Bohrung ist, dass ein Bohrloch entsteht. Das funktioniert aufgrund der Dreh- oder auch Schnittbewegung sowie der Vorschubbewegung, was zur Spanabnahme führt.

Es ist wichtig, sich vor dem Bohren genau zu überlegen, welche Maßnahmen du treffen musst, um reibungslos arbeiten zu können.

Außerdem solltest du die Schnittgeschwindigkeit, die Drehzahl und die Vorschubgeschwindigkeit kennen.

Der Spiralbohrer ist der am häufigsten verwendete Bohrer, der sich unter anderem durch seine hohe Schnittgeschwindigkeit auszeichnet.

Es gibt verschiedene Bohrverfahren, wie das Bohren ins Volle, das Aufbohren, das Profilbohren und das Gewindebohren.

Wenn du also einen Auftrag für eine Bohrung erhälst, gehst du überlicherweise folgendermaßen vor:

Du schaust dir die Oberflächenbedingungen und den Werkstoff an. \color{lightgreen} \huge \checkmark $\color{lightgreen} \huge \checkmark$
Du wählst einen Bohrer. \color{lightgreen} \huge \checkmark $\color{lightgreen} \huge \checkmark$
Du prüfst, ob ein Schmier- oder Kühlmittel erforderlich ist. \color{lightgreen} \huge \checkmark $\color{lightgreen} \huge \checkmark$
Du suchst die passende Schnittgeschwindigkeit und passt sie eventuell an die Bedingungen an. \color{lightgreen} \huge \checkmark $\color{lightgreen} \huge \checkmark$
Du berechnest die Drehzahl (n). \color{lightgreen} \huge \checkmark $\color{lightgreen} \huge \checkmark$

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