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Ratgeber
Metallbohrer ermöglichen es, Werkstücke aus Metall wie Aluminium, Kupfer oder Stahl präzise und effizient zu bohren. Sie sind besonders robust und widerstandsfähig und auf die Bearbeitung schwer zerspanbarer Materialien optimiert. Was für Arten von Metallbohrern es gibt und worauf beim Kauf zu achten ist, erfahren Sie in unserem Ratgeber.
Die Bearbeitung von Metall kann herausfordernd sein – vor allem, wenn es um spanende Verfahren wie das Bohren geht. Grund dafür ist, dass sich Metall im Gegensatz zu Holz nicht immer gut zerspanen lässt. Das liegt unter anderem in seiner hohen Festigkeit begründet, die höhere Schneidkräfte und somit einen höheren Energieaufwand erfordert. Zudem kann es bei der Bearbeitung von Metall zu Hitzeentwicklung und Funkenschlag kommen, wenn man falsch vorgeht oder ungeeignetes Werkzeug nutzt. Gerade beim Bohren von Metall gibt es einige Dinge zu beachten. Dazu zählt unter anderem, den richtigen Bohraufsatz zu wählen. Mit Holzbohrern und Steinbohrern kommt man bei der Metallbearbeitung nicht weit. Es werden dedizierte Metallbohrer benötigt, die speziell auf das Bohren von schlecht spanenden Materialien wie Metallen und Stählen ausgerichtet sind.
Metallbohrer zeichnen sich durch eine besonders robuste und widerstandsfähige Bauweise aus. Eine klassische Ausführung ist der Spiralbohrer. Er verfügt über scharfe Schneiden und eine kegelförmige, stumpfe Spitze. Zwar sind Steinbohrer häufig ebenfalls mit einer kegelförmigen Spitze ausgestattet, hier ist jedoch zusätzlich eine Hartmetallplatte angelötet, die bei Metallbohrern fehlt. Im Gegensatz zu Holzbohrern haben Metallbohrer meist keine Zentrierspitze, da diese beim Anbohren abbrechen würde. Aus diesem Grund muss das Werkstück vor dem Bohren angekörnt werden, so dass die Spitze des Metallbohrers Halt findet.
Was das Material betrifft, sind Metallbohrer im Regelfall als HSS-Bohrer ausgeführt. HSS steht für High Speed Steel, zu Deutsch: Hochgeschwindigkeitsstahl. Dabei handelt es sich um einen hochlegierten Werkzeugstahl, der auch bei hohen Temperaturen formstabil bleibt und seine Härte beibehält. Er ermöglicht eine drei bis vier Mal höhere Schnittgeschwindigkeit als herkömmlicher Werkzeugstahl. HSS-Bohrer können rollgewalzt, gehärtet, geschliffen oder legiert sein, etwa mit Kobalt, Titan-Nitrit, Titan-Carbon-Nitrit oder Aluminium-Titan-Nitrit. Die Ausführungen eignen sich jeweils für die Bearbeitung bestimmter Metallarten besonders gut.
Metallbohrer sind klassischerweise als Spiralbohrer ausgeführt, mit denen man beispielsweise Innengewinde schneiden kann. Es gibt aber noch andere Arten von Metallbohrern auf dem Markt, die für spezifische Bohraufgaben zum Einsatz kommen.
Fräsbohrer
Zum Fräsen von Nuten und Öffnungen in Metallwerkstücke werden beispielsweise Fräsbohrer verwendet. Sie ermöglichen es, gezielt Material abzutragen, um die gewünschte Form oder Oberfläche zu erhalten. Wie alle Metallbohrer zeichnen sich Fräsbohrer durch eine ausgesprochene Härte und Verschleißfestigkeit aus. Die Schneiden sind oftmals extra kurz ausgeführt, damit sie nicht so schnell abbrechen.
Stufenbohrer
Eine weitere Form von Metallbohrern sind Stufenbohrer. Sie haben wie klassische Spiralbohrer eine kegelförmige Spitze, diese ist allerdings abgestuft. Die Stufen haben unterschiedliche Durchmesser. An der Spitze ist der Durchmesser am kleinsten und er wird in Richtung Schaft stufenweise immer größer. Dadurch ist es möglich, unterschiedlich große Bohrlöcher zu erzeugen. Man bohrt immer nur bis zum gewünschten Durchmesser bzw. zur entsprechenden Stufe. Die nächstgrößere Stufe kann dann zum Entgraten verwendet werden. Dadurch können das Anbohren, Aufbohren und Entgraten in einem Arbeitsgang erledigt werden.
Schälbohrer
Schälbohrer sind ähnlich aufgebaut. Sie werden zum Schaft hin breiter, sind allerdings nicht gestuft. Dadurch kann man mit Schälbohrern zwar unterschiedlich große Bohrlöcher erzeugen, man muss jedoch immer nachmessen, ob der gewünschte Durchmesser erreicht ist, da es keine Stufen gibt, die eine Orientierung bieten. Außerdem ist ein Entgraten im selben Arbeitsgang mit Schälbohrern nicht möglich. Der stufenlose Aufbau hat aber auch einen Vorteil: So ist man mit einem Schälbohrer nicht an vorgegebene Durchmesser gebunden, sondern kann Bohrlöcher in individuellen Zwischengrößen herstellen.
Kernlochbohrer
Kernlochbohrer werden dazu genutzt, Material aus einem Werkstück herauszubohren, so dass ein Kern stehen bleibt. Sie zerspanen also nur den Umfang des Lochs und sind zu diesem Zweck mit sogenannten Bohrkronen ausgestattet, die innen hohl sind. Sollen Bohrlöcher größeren Durchmessers hergestellt oder besonders harte Materialien bearbeitet werden, bietet das Arbeiten mit Kernbohrern viele Vorteile. Da nicht der komplette Bohrkern zerspant werden muss, ist die Bohrkrone weniger Verschleiß ausgesetzt. Außerdem ist weniger Maschinenleistung notwendig, wodurch leichtere und kleinere Bohrmaschinen verwendet werden können, was wiederum bei mobilen Einsätzen vorteilhaft ist.
HSS-Bohrer haben Bohrer aus herkömmlichem Werkzeugstahl in der Zerspantechnik fast vollkommen verdrängt, da sie hitzebeständiger, strapazierfähiger und beständiger gegenüber Verschleiß sind. Abhängig davon, wie HSS-Bohrer verarbeitet und zusätzlich behandelt sind, eignen sie sich für unterschiedliche Aufgaben. Zu differenzieren sind folgende Typen:
- HSS-R: HSS-R-Bohrer sind rollgewalzte Bohrer, die sich durch eine erhöhte Bruchsicherheit und eine gute Spanabfuhr auszeichnen. Sie eignen sich für konventionelle Bohraufgaben und für die Bearbeitung unterschiedlicher Werkstoffe, beispielsweise Stahl, Stahlguss, Bronze, Messing und Aluminium. Verwendet werden HSS-R-Bohrer mit Handbohrmaschinen und Bohrständern.
- HSS-G: HSS-G-Bohrer können für ebenso vielfältige Werkstoffe verwendet werden wie HSS-R-Bohrer, arbeiten aber genauer, weil sie über eine geschliffene Bohrspitze verfügen. Sie sind daher eine gute Wahl für Bohrarbeiten, die Präzision verlangen. Sie eignen sich gut für den Einsatz in Dreh- und Fräsmaschinen.
- HSS-E: HSS-E-Bohrer sind mit einer Kobaltlegierung (5 bis 8% Kobalt-Anteil) versehen und daher besonders hart und hitzebeständig. Aus diesem Grund eignen sie sich gut für Materialien, die sich durch eine hohe Festigkeit auszeichnen, beispielsweise Edelstahl. HSS-E-Bohrer werden üblicherweise mit Dreh- und Fräsmaschinen verwendet.
- HSS-TiN: HSS-TiN-Bohrer haben eine Titan-Nitrit-Beschichtung und ermöglichen das Bohren von legiertem und unlegiertem Stahl, Grauguss und Nichteisen-Metallen (NE-Metallen). Zu letzteren zählen alle Metalle, die keinen grundlegenden Eisenanteil aufweisen. HSS-TiN-Bohrer zeichnen sich durch eine gute Spanabfuhr und lange Standzeit aus und sind für den Einsatz in Akkubohrmaschinen geeignet.
Spiralbohrer aus HSS werden abhängig von der Länge der Spirale in drei weitere Typen unterschieden, und zwar Typ N, Typ H und Typ W. Spiralbohrer vom Typ N sind mit einer normallangen Spirale ausgestattet. Sie eignen sich gut für die Bearbeitung durchschnittlich harter Metalle wie Baustähle, NE-Metalle und Gusseisen, für weiche Werkstücke sind sie nicht die richtige Wahl. Spiralbohrer vom Typ H haben eine langgezogene Spirale und werden für harte, zähharte, spröde und kurzspanende Materialien eingesetzt (Leichtmetalle, Bronze, Messing etc.). Spiralbohrer vom Typ W haben eine kurze Spirale und sind für weiche, zähe und langspanende Werkstoffe (Aluminium, Kupfer etc.) vorgesehen.
Beim Kauf von Metallbohrern sind mehrere Faktoren zu berücksichtigen. Um bestmögliche Ergebnisse zu erzielen, muss der Bohrer immer auf die Bohraufgabe und das zugrundeliegende Material abgestimmt sein. Dementsprechend wichtig ist es, eine geeignete Bohrerart (Schälbohrer, Kernbohrer, Fräsbohrer etc.) und einen geeigneten Typen auszuwählen. Geht es beispielsweise um Spiralbohrer, sind Ausführungen von Typ N für mittelharte Werkstoffe, Ausführungen von Typ H für harte Werkstoffe und Ausführungen von Typ W für weiche Werkstoffe die richtige Wahl.
Metallbohrer müssen nicht zwangsläufig beschichtet sein. Je nach Aufgabe können rollgewalzte oder geschliffene Varianten genügen. Allerdings sind Beschichtungen als ein Qualitätsmerkmal zu betrachten. Sie können die Standzeit und die Zugfestigkeit eines Bohrers deutlich erhöhen. Geht es um sehr harte Metalle, bei denen herkömmliche HSS-Bohrer an ihre Grenzen stoßen, führt an Titan- oder Kobaltlegierungen ohnehin kein Weg vorbei. Gegebenenfalls muss sogar auf Diamantbohrer oder Vollhartmetallbohrer zurückgegriffen werden. Vollmetallbohrer werden im industriellen Umfeld zunehmend genutzt, da sie höhere Schnittgeschwindigkeiten und ein sehr exaktes Positionieren ermöglichen. Gerade für abrasive Materialien wie Gusseisen oder für Aluminiumlegierungen können VHM-Bohrer eine interessante Alternative sein.
Bei der Auswahl spielt auch immer eine Rolle, mit was für einer Art von Bohrmaschine der Bohrer verwendet wird. So ist nicht jeder Typ ist für Dreh- und Fräsmaschinen und nicht jeder für Akkubohrmaschinen geeignet. Außerdem muss der Bohrer für das Aufnahmesystem ausgelegt sein. Hat die Bohrmaschine ein SDS-Bohrfutter, muss der Bohrer einen SDS-Schaft aufweisen, damit er darin fixiert werden kann. Hat man einen passenden Bohrertyp gefunden, spielen spezifische Parameter wie Länge und Durchmesser eine Rolle. Von Vorteil sind mehrteilige Bohrersets, die Ausführungen verschiedener Größe enthalten, so dass man für diverse Anwendungsfälle gut gewappnet ist.
Beim Bohren von Metall gibt es einige Dinge zu beachten. Zunächst einmal muss das Werkstück aus Sicherheitsgründen fest fixiert werden – und zwar in vertikaler wie horizontaler Richtung, denn während des Bohrens entstehen Kräfte sowohl in Bohr- als auch in Drehrichtung. Ebenfalls wichtig ist, die richtige Drehzahl bzw. Schnittgeschwindigkeit zu wählen. Je größer das Bohrloch und je härter das Metall, desto geringer sollte die Drehzahl sein. Die Bohrstelle muss vorab angekörnt werden, damit der Bohrer Halt findet und nicht abrutscht. Sollen Bohrlöcher größeren Durchmessers erzeugt werden, ist es sinnvoll, zunächst ein Loch mit einem kleinen Durchmesser vorzubohren. Während des Bohrens ist Fingerspitzengefühl gefragt. Es empfiehlt sich eher weniger Druck auszuüben als zu viel, weil sonst die Gefahr besteht, dass sich der Bohrer im Metall verkantet und Schäden am Werkstück entstehen. Ebenso sollte in regelmäßigen Abständen ein Schneidöl aufgetragen werden, um Wärme abzuleiten und Verschleiß am Bohrer vorzubeugen – zumindest dann, wenn es zu einer deutlichen Hitzeentwicklung kommt. Nach dem Bohren geht es ans Entgraten und Entspanen. Sollten Späne am Bohrloch überstehen, können diese mit einer Feile entfernt werden. Zum Glätten scharfer Ränder verwendet man am besten einen Entgrater, es sei denn, man nutzt einen Stufenbohrer, der diese Aufgabe übernimmt.
Was ist in der DIN 338 geregelt?
In der DIN 338 sind die Spezifikationen von kurzen HSS-Spiralbohrern mit Zylinderschaft definiert. So werden unter anderem rollgewalzte oder geschliffene Spiralbohrer klassifiziert. Außerdem sind in der DIN 338 zulässige Oberflächenbehandlungen, Durchmesser und Toleranzen zusammengefasst. Generell empfiehlt es sich, auf DIN-Angaben beim Kauf eines Bohrers zu achten, um sicherzugehen, dass das Werkzeug geltenden Normen entspricht.
Ist ein Kühlmittel beim Bohren von Metall immer notwendig?
Ein Kühlmittel ist dann notwendig, wenn es beim Bohren zu einer Hitzeentwicklung kommt, die Bohrer und Werkstück schädigen kann. Ob und wie viel Hitze entsteht, hängt jedoch immer vom Werkstoff und von der Schnittgeschwindigkeit ab. So ist es durchaus möglich, ohne Kühlmittel zu bohren, wenn man mit einem entsprechenden Material und bei geringer Drehzahl arbeitet.
Ich möchte ein Metallrohr bohren. Wie kann ich verhindern, dass es sich durchbiegt?
Um zu verhindern, dass sich ein Metallrohr beim Aufdruck während des Bohrens verbiegt, kann man vorab einen Holzstab hindurchschieben. Dieser stabilisiert das Rohr, so dass beim Arbeiten keine Eindellungen entstehen. Auch hier ist wichtig, das Werkstück ausreichend zu fixieren, beispielsweise in einem Bohrgestell oder Schraubstock.