Was ist Bohren?
Bohren ist ein Verfahren, das verwendet wird, um ein zylindrisches Loch oder Bohrung in ein festes Material zu erstellen, oft als Vorbereitung zum Gewindeschneiden oder um das Material für die Einfügung eines Befestigungselements wie einer Schraube oder einer Bolzen vorzubereiten. Das Schneidwerkzeug, das beim Bohren verwendet wird, heißt Bohrer, Spiralbohrer oder manchmal einfach Bohrer, wobei letzterer sich auch auf das gesamte Werkzeug beziehen kann, im Gegensatz zum reinen Schneidkopf.
Bohrer sind einige der gebräuchlichsten und vielseitigsten Teile in jeder Werkstatt oder im Heimwerkerbereich. Sie können in Metallen, Massivholzmöbeln, Porzellan und sogar Glas bohren, und mit einer Vielzahl verschiedener Bohrer findet man für nahezu jede Situation einen passenden Bohrer. Ein wichtiger Aspekt bei der Auswahl des Bohrers ist die Materialzusammensetzung des Bohrers selbst. Nicht alle Spiralbohrer sind für alle Anwendungen geeignet. Es ist wichtig, das Material des Bohrers auf das Material des Werkstücks abzustimmen, um die besten Ergebnisse zu erzielen.
Dieser Artikel wird Informationen über Bohrer und die gängigen Materialien, aus denen sie hergestellt werden, präsentieren, um bei der Auswahl für eine bestimmte Anwendung zu helfen.
Bestes Material für Bohrer
Die besten Materialien für Bohrer sind Kohlenstoff-Werkzeugstahl, Schnellarbeitsstahl und kohlenstoffreicher Schnellarbeitsstahl. Standard-Spiralbohrer werden aus Stahl gefertigt, dessen mechanische Eigenschaften es ermöglichen, die Zähigkeit des Bohrers zu erhalten, eine gute Abriebfestigkeit aufzuweisen und Veränderungen in der Härte durch die während des Bohrvorgangs entstehende Hitze zu widerstehen. Generell sollte die Auswahl des Bohrers für eine bestimmte Anwendung unter Berücksichtigung der erzeugten Hitze erfolgen.
Kohlenstoff-Werkzeugstähle
Kohlenstoff-Werkzeugstähle werden für Anwendungen verwendet, bei denen wenig Hitze entsteht. Sowohl niedrig- als auch hochkohlenstoffhaltige Stähle werden für Bohrer verwendet, jedoch für unterschiedliche Zwecke. Weicher, niedrigkohlenstoffhaltiger Stahl kann harte Metalle aufgrund seiner schlechten Temperung nicht schneiden, aber er kann weiches Holz und Kunststoffe schneiden. Sie müssen geschärft werden, um ihre Lebensdauer zu verlängern. Der Hauptvorteil von niedrigkohlenstoffhaltigem Stahl ist seine relative Kosteneffizienz, insbesondere im Vergleich zu einigen exotischeren Bohrmaterialien.
Hochkohlenstoffstähle haben bessere Tempereigenschaften als niedrigkohlenstoffhaltige Stähle, sodass sie weniger Wartung benötigen, wie z.B. Schleifen, und ihre Form und Wirksamkeit länger beibehalten. Sie können sowohl Holz als auch Metalle schneiden und werden, wenn verfügbar, gegenüber niedrigkohlenstoffhaltigen Stählen bevorzugt, wenn extrem hartes Holz bearbeitet wird.
Schnellarbeitsstahl
Schnellarbeitsstahl (HSS) ist ein bevorzugtes Material für Bohrer, da es eine höhere Rot-Härte und verbesserte Verschleißfestigkeit aufweist. Diese Eigenschaften ermöglichen das Bohren bei höheren Betriebsgeschwindigkeiten und in härteren Materialien. Die durch die hohe Drehzahl entstehende Reibung kann die Temperaturen erheblich erhöhen, aber HSS ist dafür ausgelegt, bei diesen höheren Geschwindigkeiten zu arbeiten. HSS kann auch bei normalen Temperaturen funktionieren, jedoch nur auf einem Niveau, das dem von Standard-Kohlenstoffstahl entspricht. HSS kann auch Beschichtungen wie Titannitrid aufnehmen, die dem Bohrer eine bessere Schmierfähigkeit verleihen, die Reibung verringern und die Lebensdauer des Bohrers verlängern.
Kobalt-Schnellarbeitsstahl
Kobalt-Schnellarbeitsstahl (HSS) Bohrer enthalten zusätzlich Kobalt, was dem Material eine höhere Rot-Härte als Standard-HSS verleiht. Diese zusätzliche Härte ermöglicht den Einsatz dieser Bohrer beim Bohren von Materialien mit einer Härte von Rockwell 38C oder höher, wie behandelter Edelstahl, Gusseisen oder Titan. Sie können auch bei höheren Schnittgeschwindigkeiten als herkömmlicher HSS verwendet werden und zeigen eine überlegene Verschleißfestigkeit.
Wolframkarbid
Wolframkarbid ist ein äußerst hartes und verschleißfestes Material. Bohrer mit Wolframcarbidspitzen sind effektiv beim Bohren in harte Materialien wie Beton, Mauerwerk und einige Metalle. Vollkarbidbohrer sind für Hochgeschwindigkeitsbohrungen geeignet.
Hartmetallspitzen
Hartmetallspitzen-Bohrer kombinieren die Zähigkeit von Stahl mit der Härte von Wolframcarbid-Einsätzen. Diese Bohrer sind effektiv beim Bohren in harte Materialien und werden häufig im Mauerwerks- und Holzhandwerk eingesetzt.
Diamantbeschichtet
Diamantbeschichtete Bohrer sind für das Bohren in extrem harte Materialien wie Glas, Keramik und Fliesen konzipiert. Die Diamantbeschichtung bietet hervorragende Härte und Verschleißfestigkeit.
Schwarzoxid-Beschichtung
Schwarzoxid-beschichtete Bohrer haben eine Beschichtung, die ihre Haltbarkeit verbessert und einen gewissen Korrosionsschutz bietet. Sie eignen sich für allgemeine Bohrarbeiten in verschiedenen Materialien.
Titanbeschichtet
Titanbeschichtete Bohrer haben eine Schicht aus Titannitrid, die ihre Härte erhöht und die Reibung reduziert. Diese Bohrer sind geeignet für das Bohren in Metall, Holz und Kunststoff.
Was ist das stärkste Bohrermaterial?
Wolframkarbid ist eines der stärksten Materialien, die für Bohrer verwendet werden. Wolframkarbid ist ein Verbundmaterial aus Wolfram- und Kohlenstoffatomen, das eine außergewöhnlich harte und verschleißfeste Substanz ergibt.
Bohrerterminologie
Der American National Standard B94.11M-1993 deckt die relevanten Informationen im Zusammenhang mit Bohrern ab, einschließlich Größen, Toleranzen, Nomenklatur und Definitionen. Nachfolgend eine Zusammenfassung einiger wichtiger Begriffe im Zusammenhang mit Bohrern.
Achse – bezieht sich auf eine Mittellinie, die entlang der Längsachse des Bohrers vom Punkt des Bohrers bis zum Ende des Körpers verläuft.
Rückenzug – ist eine Verringerung des Durchmessers des Bohrers, die vom Punkt des Bohrers bis zum Ende des Bohrkörpers auftritt. Die meisten Bohrer sind mit einem kleinen Rückenzug gefertigt, um zu verhindern, dass der Bohrer im Werkstück festklemmt, wenn der Bohrer abgenutzt ist.
Körper – bezieht sich auf den Teil des Bohrers, der vom Hals bis zu den äußeren Kanten der Schneidkanten reicht und die Spiralrillen enthält.
Bohrerdurchmesser – der Gesamtdurchmesser des Bohrers, gemessen am Punkt des Bohrers bis zu den Rändern.
Spiralrillen – sind die in den Bohrer eingearbeiteten Rillen, die das Entfernen von Spänen aus dem gebohrten Loch ermöglichen und den Schneidflüssigkeit den Zugang zu den Schneidkanten des Bohrers erlauben. Spiralrillen sind meist helicoidal oder gerade geschnitten.
Schneidkanten – die Schneidflächen des Bohrers.
Hals – ein kleiner Abschnitt des Bohrers mit reduziertem Durchmesser, der zwischen dem Schaft des Bohrers und dem Körper liegt.
Gesamtlänge – ist die Entfernung vom äußersten Ende des Schafts bis zu den äußeren Kanten der Schneidkanten. Dabei ist zu beachten, dass diese Messung das konische Schaftende und die konische Spitze des Bohrers ausschließt.
Winkel des Punktes – der Winkel, der zwischen den Schneidkanten gebildet wird, wenn eine Projektion auf eine planare Oberfläche gemacht wird, die parallel zur Achse des Bohrers und zu den Schneidkanten verläuft.
Schaft – der Teil des Bohrers, an dem er gehalten und angetrieben wird, also der Teil, der keine Spiralrillen enthält.
Arten von Bohrern
Die Klassifizierung von Bohrern kann auf verschiedene Weisen erfolgen –
Nach Art des Schafts
Nach der Anzahl der Flöten
Nach der Hand des Schnitts
Häufige Arten von Bohrern umfassen:
Bohrer mit geradem Schaft
Bohrer mit kegelförmigem Schaft
Zwei-Flöten-Bohrer
Drei-Flöten-Bohrer
Vier-Flöten-Bohrer
Rechtsdrehende Schnittbohrer
Linksdrehende Schnittbohrer
Teat-Bohrer
Bohrer mit geradem Schaft haben einen zylindrisch geformten Schaft, der möglicherweise den gleichen Durchmesser wie der Bohrerkörper hat oder nicht.
Kegelförmige Schaftbohrer sind solche mit einem konisch geformten Schaft, der es ermöglicht, den Bohrer in kegelförmige Löcher in Maschinenspindeln, Antriebshülsen oder Steckdosen einzupassen. Kegelförmige Schaftbohrer haben in der Regel einen Zapfen am Ende des Schafts, der in eine Antriebsslot in der Steckdose passt.
Zwei-Flöten-Bohrer sind die typische Art von Bohrern, die verwendet werden, um neue Löcher in ein Werkstück zu bohren.
Drei-Flöten- und Vier-Flöten-Bohrer werden verwendet, um bereits vorhandene Löcher, die gebohrt, gegossen oder gestanzt wurden, zu vergrößern oder zu veredeln, aber sie werden nicht zum Erstellen neuer Löcher verwendet.
Rechtsdrehende Schnittbohrer sind solche, die so ausgelegt sind, dass sie sich gegen den Uhrzeigersinn drehen, wenn man von der Schneidkante des Bohrers aus schaut.
Linksdrehende Schnittbohrer sind solche, die so ausgelegt sind, dass sie sich im Uhrzeigersinn drehen, wenn man von der Schneidkante des Bohrers aus schaut.
Teat-Bohrer sind solche, bei denen die Schneidkanten im 90°-Winkel zur Achse des Bohrers stehen und verwendet werden, um die Böden der gebohrten Löcher, die mit Standardbohrern erstellt wurden, zu begradigen. Sie besitzen auch eine kleine, dreieckige Erweiterung an der Spitze des Bohrers, die dazu dient, den Bohrer zu führen und zu zentrieren, damit er seine Position während des Bohrvorgangs hält.
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Beschichtungen und Behandlungen
Titan
Titan ist ein korrosionsbeständiges Metall und wird in Form von Titannitrid als Beschichtung auf HSS-Bohrern verwendet, um ihnen sehr hohe Oberflächenhärte zu verleihen. Diese Eigenschaft ermöglicht es, titangeschichtete Bohrer für das Bohren harter Materialien zu verwenden und sie halten bis zu 6-mal länger als Standard-HSS-Bohrer. Diese Langlebigkeit macht sie attraktiv für den Einsatz bei wiederholten, großen Serien. Es ist eine sehr vielseitige Beschichtung für Bohrer, die eine breite Palette von Oberflächen schneiden kann, einschließlich vieler Arten von Stahl und Eisen sowie weicheren Materialien wie Holz, Gipskarton und Kunststoff. Die Zugabe von Titannitrid reduziert auch die Reibung zwischen dem Bohrer und dem Werkstück, was die Hitzeentwicklung und somit den Verschleiß erheblich verringert.
Schwarzoxid
Schwarzoxid ist keine Beschichtung, sondern ein Wärmebehandlungsverfahren, das auf HSS angewendet wird, um die Reibung zu verringern und die Lebensdauer des Bohrers im Vergleich zu Standard-HSS um etwa 50 % zu erhöhen. Sie werden durch Erhitzen von HSS auf 950 Grad Fahrenheit hergestellt, um Korrosions- und Rostbeständigkeit zu verleihen. Diese Bohrer können für Baustähle, Legierungsstähle sowie weichere Materialien wie Holz, Kunststoffe, PVC, Gipskarton und weichere Metalle wie Kupfer und Aluminium verwendet werden.
Zirconium-Beschichtung
Obwohl es kein primäres Material für Bohrer ist, funktionieren zirconiumbeschichtete Metalle sehr gut für Bohrer. Die Zirconium-Nitrid-Beschichtung kann die Festigkeit bei harten, aber spröden Materialien wie Stahl erhöhen. Die Zusammensetzung des Zirkons verringert auch die Reibung für eine verbesserte Präzisionsbohrung.
Diamant
Einige Stahlbohrer sind mit Diamantstaub eingebettet; diese sind entweder als hohle Kernbohrer oder als kleinere stumpfe Nockenbohrer ohne offenen Raum in der Mitte erhältlich. Der Diamant ermöglicht es ihnen, durch Materialien wie Glas, Edelsteine, Keramik, Knochen und Stein zu schneiden. Sie sollten jedoch nicht bei eisenhaltigen Metallen verwendet werden.
Spezialbohrer
Neben den üblichen Bohrertypen, die zuvor erwähnt wurden, gibt es Spezialbohrer, die für bestimmte Anwendungen verkauft werden.
Stopfenbohrer werden verwendet, um einen runden Stopfen aus einem Stück Holzmaterial zu schneiden, der dann verwendet werden kann, um ein Gegengebohrtes Loch zu verschließen, um das Loch zu verbergen.
Glas- und Fliesenbohrer verfügen über Hartmetallspitzen und einen geraden Schaft. Diese Bohrer werden verwendet, um Löcher in nicht gehärtetem Glas oder Fliesen zu bohren, beispielsweise bei der Installation von rutschfesten Sicherheitsstangen in Badewannen oder Duschkabinen.
Mauerwerksbohrer werden verwendet, um in Beton, Ziegel zu bohren, wobei ein Hammerbohrer verwendet wird, der gleichzeitig eine Perkussionswirkung beim Drehen des Bohrers bietet.
Schneckenbohrer werden verwendet, um größere Löcher in Holz oder ähnlichen Materialien zu schneiden, und verfügen über extra große Flöten, um die Schnittspäne aus dem Loch zu entfernen. Ebenso haben Spatenbohrer (auch bekannt als Paddelbohrer) eine flache, breite Klinge, die zum Schneiden größerer Löcher in Holz verwendet werden kann. Traditionell werden diese von Installateuren und Elektrikern verwendet, um Löcher in Wandständer und Bodenplatten zu schneiden, um Verkabelung oder Rohrleitungen zu verlegen.
Forstnerbohrer werden verwendet, um präzisere, quadratische Löcher in Holz zu bohren, beispielsweise um eine Bohrung für das Versenken von verdeckten Scharnieren zu schaffen, die traditionell Teil von Küchenschränken sind.
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