Was passiert mit den Spänen beim Tieflochbohren?

Beim Tieflochbohren werden Späne durch den Kühlschmierstoff kontinuierlich aus der Bohrung herausgespült, direkt während des Bohrvorgangs. Dieser aktive Abtransport ist kein Nebeneffekt, sondern eine zentrale Voraussetzung für prozesssicheres Tieflochbohren. Wie genau die Spanabfuhr funktioniert, welche Rolle das Bohrverfahren dabei spielt und was bei Problemen droht, beleuchten die folgenden Abschnitte.

Wie werden Späne beim Tieflochbohren aus der Bohrung transportiert?

Späne werden beim Tieflochbohren durch einen gezielten Kühlschmierstoffstrom aus der Bohrung abtransportiert. Der Schmierstoff wird unter Druck in die Bohrzone geleitet, nimmt die entstehenden Späne auf und führt sie kontrolliert aus der Bohrung heraus. Ohne diesen aktiven Abtransport wäre präzises Tieflochbohren nicht möglich.

Im Gegensatz zum konventionellen Spiralbohren, bei dem Späne über die Wendelnut nach außen wandern, arbeiten alle Tiefbohrverfahren mit einem geschlossenen Kreislauf aus Kühlschmierstoffzufuhr und Spanabfuhr. Das Werkzeug ist dabei so konstruiert, dass der Schmierstoff einen definierten Strömungsweg nimmt, der die Späne mechanisch mitreißt. Die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck des Kühlschmierstoffs müssen auf den Werkstoff, den Bohrungsdurchmesser und die Bohrtiefe abgestimmt sein.

Besonders bei großen Bohrtiefen, in der Praxis sind Tiefen bis zu 9.500 mm realisierbar, ist ein stabiler Spanabfuhrkreislauf entscheidend. Mit zunehmender Tiefe steigt die Strecke, die der Span zurücklegen muss, was höhere Anforderungen an Druck und Volumenstrom des Kühlschmierstoffs stellt.

Welche Rolle spielt der Kühlschmierstoff bei der Spanentsorgung?

Der Kühlschmierstoff übernimmt beim Tieflochbohren drei gleichzeitige Aufgaben: Er kühlt die Schneidzone, schmiert das Werkzeug und transportiert die Späne aus der Bohrung heraus. Ohne ausreichenden Kühlschmierstoffdruck bricht die Spanabfuhr zusammen, was unmittelbar zu Werkzeugbruch oder Bohrungsschäden führen kann.

Der Druck des Kühlschmierstoffs variiert je nach Verfahren, Werkstoff und Bohrungsdurchmesser erheblich. Bei kleinen Durchmessern und tiefen Bohrungen werden deutlich höhere Drücke benötigt als bei großen Querschnitten, weil der Strömungskanal enger ist und der Span einen längeren Weg zurücklegen muss. Der Volumenstrom muss dabei so bemessen sein, dass die Späne kontinuierlich mitgerissen werden, ohne sich im Bohrkanal zu stauen.

Auch die Viskosität und die Zusammensetzung des Kühlschmierstoffs spielen eine Rolle. Öle mit passender Viskosität fördern die Schmierwirkung und das Mitreißen von Spänen, während wassergemischte Kühlschmierstoffe in bestimmten Anwendungen bevorzugt werden, etwa bei Aluminium, wo Aufbauschneiden durch geeignete Additive reduziert werden müssen. Das Spanverhalten des Werkstoffs, also ob kurze Bröckelspäne oder lange Fließspäne entstehen, beeinflusst maßgeblich, wie gut der Kühlschmierstoff die Späne abtransportieren kann.

Wie unterscheiden sich BTA-, Einlippen- und Ejektor-Verfahren bei der Spanabfuhr?

Die drei klassischen Tiefbohrverfahren unterscheiden sich grundlegend darin, wie Kühlschmierstoff zugeführt und Späne abgeführt werden. Beim BTA-Verfahren wird der Schmierstoff außen zugeführt und die Späne werden durch das innere Bohrrohr abgesaugt. Beim Einlippenbohrer (ELB) fließt der Schmierstoff durch das Werkzeug zur Schneidzone und die Späne werden außen am Werkzeug vorbei abgeführt. Der Ejektor nutzt ein Doppelrohrsystem mit einem internen Unterdruckprinzip.

BTA-Tieflochbohren: Spanabfuhr durch das Innere

Beim BTA-Tieflochbohren wird der Kühlschmierstoff über einen äußeren Ringraum zwischen Bohrungsinnenwand und Bohrrohr zugeführt. Er trifft an der Schneidzone auf die entstehenden Späne und drückt sie durch das hohle Bohrrohr nach hinten aus der Bohrung heraus. Dieses Prinzip ist besonders effektiv bei großen Durchmessern, weil das Bohrrohr einen großen Querschnitt für den Spantransport bietet. Es eignet sich daher wirtschaftlich besonders für Bohrungen mit größerem Durchmesser und großen Bohrtiefen.

Einlippen-Tieflochbohren: Spanabfuhr außen am Werkzeug

Beim Einlippen-Tieflochbohren (ELB) wird der Kühlschmierstoff durch eine Bohrung im Werkzeugschaft direkt zur Schneidkante geleitet. Die Späne werden durch den Schmierstoffdruck in die außen liegende V-Nut des Bohrers gedrückt und nach hinten aus der Bohrung befördert. Dieses Verfahren ist besonders für kleine bis mittlere Durchmesser und hohe Präzisionsanforderungen geeignet. Da der Spankanal vergleichsweise eng ist, kommt dem Spanbruchverhalten des Werkstoffs hier besondere Bedeutung zu: Kurze Späne sind für einen störungsfreien Prozess deutlich günstiger als lange Fließspäne.

Der Ejektor-Bohrer arbeitet mit einem Doppelrohrsystem und einem Unterdruckprinzip, das den Einsatz auf konventionellen Maschinen ermöglicht. Er wird vergleichend erwähnt, weil er bei der Spanabfuhr einen eigenen Strömungsweg nutzt, der sich von BTA und ELB unterscheidet, ist jedoch für mittlere Anwendungen konzipiert und nicht in allen Situationen die erste Wahl.

Was passiert, wenn Späne nicht richtig abgeführt werden?

Wenn die Spanabfuhr beim Tieflochbohren versagt, drohen Werkzeugbruch, Bohrungsschäden und im schlimmsten Fall der Ausschuss des gesamten Werkstücks. Gestaute Späne erhöhen die Reibung im Bohrkanal, erzeugen Wärme und können die Schneidkante innerhalb von Sekunden zerstören. Prozessunterbrechungen durch Spanstau gehören zu den häufigsten Ursachen für Ausschuss beim Tieflochbohren.

Konkret können folgende Probleme entstehen:

• Werkzeugbruch: Gestaute Späne blockieren das Werkzeug und führen zu schlagartig ansteigenden Drehmomenten, die das Bohrwerkzeug brechen lassen.
• Oberflächenschäden: Späne, die nicht abgeführt werden, kratzen an der bereits fertig gebohrten Bohrungswand entlang und verschlechtern die Oberflächengüte erheblich.
• Maßabweichungen: Thermische Effekte durch unzureichende Kühlung, ausgelöst durch Spanstau, können die Maßhaltigkeit der Bohrung beeinträchtigen, was besonders bei Toleranzanforderungen wie H8 oder H7 kritisch ist.
• Maschinenausfälle: Ein gebrochenes Werkzeug, das in der Bohrung steckt, kann aufwändige Bergungsarbeiten erfordern und die Maschine für längere Zeit stilllegen.

Das Spanverhalten des Werkstoffs ist dabei ein entscheidender Faktor. Weiche Werkstoffe wie bestimmte Aluminiumlegierungen neigen zu langen Fließspänen, die sich leicht verknäulen. Zähe Werkstoffe wie Edelstahl oder Nickelbasislegierungen erzeugen ebenfalls schwer beherrschbare Späne. Selbst geringe Veränderungen in der Legierungszusammensetzung oder der Wärmebehandlung eines Werkstoffs können das Spanverhalten so stark verändern, dass ein zuvor stabiler Prozess plötzlich zu Problemen neigt.

Wie werden die Späne nach dem Bohren weiterverarbeitet?

Nach dem Tieflochbohren werden die Späne vom Kühlschmierstoff getrennt, gesammelt und als Metallschrott der Wiederverwertung zugeführt. Der Kühlschmierstoff wird gefiltert, aufbereitet und in den Prozess zurückgeführt. Eine saubere Spantrennung ist sowohl aus wirtschaftlichen als auch aus ökologischen Gründen wichtig.

In der Praxis läuft dieser Prozess in mehreren Schritten ab:

1. Abscheidung: Das Kühlschmierstoff-Span-Gemisch wird in einem Auffangbehälter gesammelt. Durch Siebe oder Zentrifugen werden die Späne mechanisch vom Schmierstoff getrennt.
2. Filtration des Kühlschmierstoffs: Der abgeschiedene Schmierstoff wird gefiltert, um feine Partikel zu entfernen, und anschließend wieder dem Hochdrucksystem zugeführt.
3. Spanaufbereitung: Die gesammelten Metallspäne werden nach Werkstoff sortiert, da unterschiedliche Materialien, zum Beispiel Stahl, Aluminium oder Kupfer, getrennt verwertet werden müssen. Vermischte Späne erzielen deutlich geringere Erlöse beim Schrotthandel.
4. Brikettierung: In vielen Betrieben werden Späne zu Briketts gepresst. Das reduziert das Volumen erheblich, erleichtert den Transport und erhöht den Schrottwert, weil der restliche Kühlschmierstoff durch den Pressdruck ausgequetscht wird.
5. Werkstoffrecycling: Die sortierten Späne gelangen als Sekundärrohstoff in die metallurgische Verwertung. Besonders bei hochwertigen Legierungen wie Titan oder Nickellegierungen ist eine saubere Sortierung wirtschaftlich bedeutsam.

Eine effiziente Spanaufbereitung beginnt bereits während des Bohrens: Wer durch geeignete Schnittparameter und Werkzeugwahl kurze, gut handhabbare Späne erzeugt, reduziert den Aufwand bei der Nachbehandlung erheblich.

Wie wir bei Gutekunst die Spanabfuhr beherrschen

Zuverlässige Spanabfuhr ist kein Zufallsprodukt, sondern das Ergebnis eines durchdachten Gesamtprozesses. Bei Gutekunst stimmen wir Bohrverfahren, Kühlschmierstoffdruck, Schnittparameter und Werkzeugauswahl gezielt auf Ihren Werkstoff und Ihre Bauteilgeometrie ab. Was uns dabei auszeichnet:

• Beherrschung aller drei klassischen Tiefbohrverfahren, BTA, ELB und Ejektor, für optimale Verfahrenswahl je nach Aufgabe
• Hochdruckkühlmittelsysteme für einen stabilen, kontinuierlichen Spantransport auch bei großen Bohrtiefen
• Erfahrung mit anspruchsvollen Werkstoffen wie Edelstahl, Titan, Nickelbasislegierungen und Aluminium, bei denen das Spanverhalten besonders kritisch ist
• Prozessüberwachung während des Bohrvorgangs, um Spanstau frühzeitig zu erkennen und gegenzusteuern
• Bohrtiefen bis zu 9.500 mm mit prozesssicherer Spanabfuhr über die gesamte Länge

Ob Einzelteil oder Serie, ob einfacher Baustahl oder hochlegierte Sonderlegierung: Wir sorgen dafür, dass Ihre Bohrung sauber, maßhaltig und termingerecht gefertigt wird. Nehmen Sie Kontakt mit uns auf und schildern Sie uns Ihre Anforderung. Wir beraten Sie konkret und unverbindlich zu Verfahren, Machbarkeit und Terminen.

Ähnliche Artikel

• Welche Toleranzen sind beim Tieflochbohren in Stahl erreichbar?
• Wie funktioniert das BTA-Tieflochbohren bei großen Bohrtiefen?
• Wie unterscheidet sich Tieflochbohren vom Kernbohren?
• Wie unterscheiden sich Tieflochbohrungen in Aluminium und Stahl?
• Welche Rauheitswerte sind beim Tieflochbohren erreichbar?

Dieser Inhalt wurde mithilfe von KI erstellt und kann Fehler enthalten.