Tieflochbohren ist deutlich präziser als konventionelles Bohren, weil das Werkzeug durch seine Konstruktion selbst geführt wird, das Kühlmittel unter Hochdruck direkt an der Schneide wirkt und die Späne kontinuierlich abgeführt werden. Diese drei Faktoren zusammen ermöglichen Bohrungstiefen, Geradheiten und Oberflächengüten, die ein Spiralbohrer konstruktionsbedingt nicht erreichen kann. Die folgenden Abschnitte erklären die technischen Hintergründe im Detail.
Wie erreicht das Tieflochbohren höhere Bohrungsqualitäten?
Das Tieflochbohren erzielt höhere Bohrungsqualitäten durch ein geschlossenes System aus geführtem Werkzeug, gesteuertem Kühlmittelkreislauf und kontrolliertem Spanabfluss. Anders als beim konventionellen Bohren arbeitet das Tiefbohrwerkzeug in einem stabilen, selbstzentrierenden Prozess, der Verlaufen, Vibrationen und Wärmestau systematisch verhindert.
Beim konventionellen Spiralbohren wird das Werkzeug nur an seiner Einspannung gehalten. Je tiefer die Bohrung, desto größer die Hebelwirkung und desto wahrscheinlicher ist ein Verlaufen der Bohrungsachse. Tiefbohrwerkzeuge hingegen stützen sich über Führungsleisten an der Bohrungswand ab und korrigieren ihre Position kontinuierlich selbst. Dadurch bleibt die Bohrungsachse auch bei großen Tiefen stabil. Das Ergebnis sind Bohrungen mit hoher Geradheit, enger Maßhaltigkeit und reproduzierbarer Qualität, auch in der Serienfertigung.
Welche Toleranzen und Oberflächengüten sind beim Tieflochbohren möglich?
Beim Tieflochbohren sind Durchmessertoleranzen im IT7-Bereich und Oberflächenrauheiten von Ra 0,4 bis Ra 1,6 erreichbar, abhängig vom Verfahren, dem Werkstoff und der Prozessauslegung. Diese Werte liegen deutlich über dem, was konventionelles Bohren ohne Nachbearbeitung leisten kann.
Entscheidend für das tatsächlich erzielte Ergebnis ist der Werkstoff. Weiche, gut zerspanbare Werkstoffe wie bestimmte Aluminiumlegierungen neigen zur Aufbauschneidenbildung, was die Oberflächengüte negativ beeinflussen kann. Harte und zähe Werkstoffe liefern in der Regel stabilere Prozesse, belasten aber das Werkzeug stärker. Selbst geringe Änderungen in der Legierungszusammensetzung oder der Wärmebehandlung eines Werkstoffs können das Spanverhalten und damit die erreichbare Qualität merklich verändern. Materialinhomogenitäten wie Lunker oder Einschlüsse können den Prozess zusätzlich unberechenbar machen. Eine sorgfältige Prozessauslegung ist daher Voraussetzung für reproduzierbare Toleranzen.
Warum läuft das Tieflochbohrwerkzeug stabiler als ein Spiralbohrer?
Das Tieflochbohrwerkzeug läuft stabiler als ein Spiralbohrer, weil es sich über Führungsleisten an der Bohrungswand selbst abstützt und so eine kontinuierliche Selbstzentrierung gewährleistet. Der Spiralbohrer hingegen ist nur an der Einspannung gehalten und neigt bei zunehmender Tiefe zum Verlaufen und Schwingen.
Beim Einlippenbohrer, dem klassischen Werkzeug für kleine bis mittlere Durchmesser, übernehmen die Führungsleisten eine Doppelfunktion: Sie zentrieren das Werkzeug und glätten gleichzeitig die Bohrungswand. Beim BTA-Tiefbohren sorgt das stabile Bohrkopfsystem für vergleichbare Führungseigenschaften bei größeren Durchmessern. Beide Verfahren reduzieren Vibrationen erheblich, was sich direkt auf die Geradheit der Bohrung und die Standzeit des Werkzeugs auswirkt. Ein Spiralbohrer kann diese Stabilität bei Tiefen jenseits des drei- bis fünffachen Durchmessers nicht mehr zuverlässig aufrechterhalten.
Wie beeinflusst die Kühlmittelzufuhr die Bohrgenauigkeit?
Die Kühlmittelzufuhr beeinflusst die Bohrgenauigkeit beim Tieflochbohren direkt, weil das unter Hochdruck zugeführte Kühlmittel gleichzeitig kühlt, schmiert und die Späne aus der Bohrung transportiert. Ohne diesen kontrollierten Kreislauf würden Wärmestau und Spanstau die Maßhaltigkeit und Oberflächengüte erheblich verschlechtern.
Beim Einlippenbohrer (ELB) wird das Kühlmittel durch das Innere des Werkzeugs zur Schneide geführt und transportiert die Späne außen entlang der Bohrungswand ab. Beim BTA-Bohren ist es umgekehrt: Das Kühlmittel strömt außen zu, die Späne werden durch das innere Bohrrohr abgeführt. In beiden Fällen verhindert der kontinuierliche Kühlmittelstrom, dass Späne in der Bohrung verbleiben und die Schneide oder die Bohrungswand beschädigen. Wärmespitzen, die beim konventionellen Bohren durch Spanstau entstehen, werden so wirksam vermieden. Das schützt nicht nur die Maßhaltigkeit, sondern verlängert auch die Werkzeugstandzeit deutlich.
Für welche Werkstoffe und Bohrungstiefen ist Tieflochbohren geeignet?
Tieflochbohren ist für nahezu alle metallischen Werkstoffe geeignet sowie für viele Kunststoffe. Bohrtiefen bis zum Hundertfachen des Durchmessers sind erreichbar, wobei die praktische Grenze von Werkstoff, Verfahren und Maschinenkapazität abhängt.
Typische Werkstoffe, die tiefgebohrt werden, umfassen:
- Stähle: Baustahl, Einsatzstahl, Werkzeugstahl, Edelstahl, Duplexstahl
- Hochleistungslegierungen: Inconel, Hastelloy, Nickellegierungen
- Leichtmetalle: Aluminium und Aluminiumlegierungen
- Sonderwerkstoffe: Titan und Titanlegierungen
- NE-Metalle: Kupfer und Kupferlegierungen
- Weitere Materialien: Edelmetalle, Thermo- und Duroplaste, Hartholz
Eine wirtschaftliche Einschränkung besteht bei Werkstoffen mit einer Härte von über 46 HRC, da diese nur in seltenen Sonderfällen sinnvoll tiefgebohrt werden können. Die eigentliche Herausforderung liegt in der Praxis selten im Ob, sondern im Wie: Wie muss der Prozess ausgelegt sein, damit Effizienz und Präzision für den jeweiligen Werkstoff optimal zusammenpassen? Bohrtiefen bis zu 7.000 mm sind je nach Verfahren und Aufgabenstellung realisierbar.
Wann sollte man Tieflochbohren einem konventionellen Verfahren vorziehen?
Tieflochbohren sollte einem konventionellen Verfahren vorgezogen werden, sobald das Verhältnis von Bohrtiefe zu Durchmesser größer als etwa 5:1 ist, enge Toleranzen gefordert werden oder eine hohe Oberflächengüte ohne aufwendige Nachbearbeitung erforderlich ist. Konventionelles Bohren stößt in diesen Situationen schnell an seine Grenzen.
Konkrete Entscheidungskriterien für den Einsatz von Tiefbohren sind:
- Bohrungstiefe: Ab einem Tiefe-zu-Durchmesser-Verhältnis von 5:1 wird konventionelles Bohren zunehmend unzuverlässig.
- Geradheitsanforderungen: Wenn Achsabweichungen im Zehntelbereich unzulässig sind, ist ein selbstzentrierendes Tiefbohrwerkzeug die sicherere Wahl.
- Oberflächengüte: Wenn Ra-Werte unter 1,6 gefordert sind und eine Nachbearbeitung vermieden werden soll.
- Prozesssicherheit in der Serie: Tieflochbohren liefert reproduzierbare Ergebnisse, die konventionelle Verfahren bei tiefen Bohrungen nicht konstant halten können.
- Werkstoffkomplexität: Bei schwer zerspanbaren Legierungen sorgt die kontrollierte Kühlmittelführung für Prozessstabilität, die ein Spiralbohrer nicht bieten kann.
Der Ejektorbohrer ist als Zwischenlösung für mittlere Tiefen und Durchmesser auf Standardmaschinen erwähnenswert, eignet sich aber nicht für alle Anforderungen gleichermaßen. Für anspruchsvolle Präzisionsaufgaben sind ELB und BTA-Bohren die verlässlicheren Verfahren.
Wie wir bei Gutekunst Ihre Bohraufgabe lösen
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