Beim Tieflochbohren lassen sich eine Vielzahl von Werkstoffen bearbeiten, darunter verschiedene Stähle, Buntmetalle, Aluminium, aber auch Sondermaterialien wie Plexiglas und Hartholz. Die Auswahl des richtigen Verfahrens und der passenden Prozessparameter hängt dabei maßgeblich vom jeweiligen Werkstoff ab. Die folgenden Abschnitte beantworten die wichtigsten Fragen rund um Werkstoffeignung und Verfahrenswahl beim Tiefbohren.
Welche Stähle eignen sich besonders gut für das Tieflochbohren?
Grundsätzlich lassen sich die meisten Stähle tieflochbohren, wobei unlegierte und niedriglegierte Baustähle sowie Einsatz- und Vergütungsstähle die besten Voraussetzungen mitbringen. Diese Werkstoffe bieten ein gutmütiges Spanverhalten, was stabile Prozesse und reproduzierbare Bohrungsergebnisse begünstigt. Hochlegierte Stähle und Werkzeugstähle sind ebenfalls bearbeitbar, erfordern jedoch eine sorgfältigere Prozessauslegung.
Beim Tieflochbohren von Stahl spielt das Spanverhalten eine zentrale Rolle. Werkstoffe, die kurze, gut abführbare Späne erzeugen, gelten als besonders prozesssicher. Zähe Stähle hingegen neigen zu langen Fließspänen, die den Bohrprozess stören können. Bereits geringe Unterschiede in der Legierungszusammensetzung oder im Wärmebehandlungszustand können das Spanverhalten spürbar verändern, was direkte Auswirkungen auf Prozessstabilität und Maßhaltigkeit hat.
Rostfreie und austenitische Stähle stellen eine besondere Herausforderung dar: Sie neigen zur Kaltverfestigung, was den Werkzeugverschleiß erhöht und die Prozessführung anspruchsvoller macht. Dennoch sind sie mit angepassten Schnittparametern und geeignetem Kühlschmierstoff zuverlässig bearbeitbar.
Lassen sich Buntmetalle und Aluminium tieflochbohren?
Ja, Buntmetalle wie Messing, Bronze und Kupfer sowie Aluminiumlegierungen lassen sich grundsätzlich sehr gut tieflochbohren. Diese Werkstoffe zeichnen sich durch gute Zerspanbarkeit und vergleichsweise geringe Schnittkräfte aus. Beim Tieflochbohren von Aluminium ist jedoch besondere Sorgfalt bei der Prozessführung gefragt, da weiche Legierungen zur Aufbauschneidenbildung neigen können.
Aufbauschneiden entstehen, wenn sich Werkstoffpartikel am Schneidwerkzeug anlagern und die Schneidengeometrie verfälschen. Das beeinträchtigt die Oberflächengüte und die Maßhaltigkeit der Bohrung. Mit der richtigen Schnittgeschwindigkeit, einem optimierten Kühlschmierstoffkonzept und geeigneten Werkzeugbeschichtungen lässt sich dieses Problem in der Praxis gut beherrschen.
Buntmetalle verhalten sich in der Regel unkritischer, da sie häufig bessere Gleiteigenschaften aufweisen. Kupferlegierungen können allerdings durch ihre hohe Wärmeleitfähigkeit besondere Anforderungen an die Kühlmittelführung stellen. Insgesamt gilt: Aluminium und Buntmetalle sind gut für das Tiefbohren geeignet, sofern Werkzeug und Prozess auf den jeweiligen Werkstoff abgestimmt sind.
Kann man Kunststoffe wie Plexiglas tieflochbohren?
Ja, Kunststoffe wie Plexiglas (PMMA) und auch Hartholz lassen sich tieflochbohren, auch wenn diese Werkstoffe außerhalb des klassischen Metallbereichs liegen. Die Bearbeitbarkeit ist grundsätzlich gegeben, erfordert jedoch angepasste Werkzeuge und Prozessparameter, da Kunststoffe thermisch empfindlicher sind als Metalle und bei zu hoher Wärmeentwicklung schmelzen oder reißen können.
Beim Tieflochbohren von Plexiglas sind niedrige Schnittgeschwindigkeiten und eine effiziente Kühlung entscheidend, um Wärmestau zu vermeiden. Die Spanabfuhr muss zuverlässig funktionieren, da Kunststoffspäne bei Überhitzung verkleben und die Bohrung beschädigen können. Mit den richtigen Verfahrenseinstellungen lassen sich auch in diesen Materialien präzise Tiefbohrungen mit guter Oberflächenqualität realisieren.
Welches Tieflochbohrverfahren passt zu welchem Werkstoff?
Die Wahl des Tieflochbohrverfahrens hängt weniger allein vom Werkstoff ab als von der Kombination aus Werkstoff, Bohrungsdurchmesser, geforderter Bohrtiefe und Präzisionsanforderung. Grundsätzlich gilt: Das Einlippen-Tiefbohren (ELB) eignet sich besonders für kleine bis mittlere Durchmesser und hohe Präzisionsanforderungen, während das BTA-Tieflochbohren bei großen Durchmessern und großen Bohrtiefen wirtschaftlicher ist.
Einlippen-Tiefbohren (ELB): Präzision bei kleinen Durchmessern
Das Einlippen-Tiefbohren ist durch seine selbstzentrierende Wirkung besonders für Werkstoffe geeignet, bei denen enge Toleranzen gefordert sind. Der Bohrer führt sich über Führungsleisten selbst, was sehr gerade Bohrungen ermöglicht. Bei zähen oder schwer zerspanbaren Werkstoffen wie hochlegierten Stählen oder austenitischen Materialien punktet das ELB-Verfahren durch seine prozesssichere Spanabfuhr über den Kühlschmierstoffkanal.
BTA-Tieflochbohren: Wirtschaftlichkeit bei großen Abmessungen
Das BTA-Tieflochbohren führt den Kühlschmierstoff von außen zu und transportiert die Späne durch das innere Bohrrohr ab. Dieses Prinzip macht das Verfahren besonders effizient bei großen Bohrdurchmessern und langen Bohrtiefen, etwa in der Werkzeugmaschinenindustrie oder im Formenbau. Für gut zerspanbare Stähle und Buntmetalle ist BTA die wirtschaftlichste Wahl, wenn die Abmessungen es erfordern.
Nicht das Verfahren allein entscheidet über das Ergebnis, sondern die gesamte Prozessauslegung: Schnittparameter, Kühlschmierstoffdruck, Werkzeuggeometrie und Maschinensteifigkeit müssen aufeinander abgestimmt sein. Das Ejektor-Tiefbohren bietet als drittes Verfahren eine Alternative für den Einsatz auf Standardmaschinen, steht jedoch in Präzision und Bohrtiefe hinter ELB und BTA zurück.
Welche Werkstoffe sind beim Tieflochbohren besonders anspruchsvoll?
Besonders anspruchsvoll beim Tieflochbohren sind austenitische und rostfreie Stähle, Titanlegierungen, Nickelbasislegierungen sowie Werkstoffe mit Materialinhomogenitäten wie Lunkern oder Einschlüssen. Diese Materialien stellen erhöhte Anforderungen an Werkzeug, Prozessführung und Maschinentechnik und erfordern fundiertes Erfahrungswissen.
Austenitische Stähle neigen zur Kaltverfestigung, was den Werkzeugverschleiß deutlich erhöht. Titanlegierungen sind thermisch schlecht leitend, was zu lokaler Überhitzung an der Schneide führen kann. Nickelbasislegierungen verbinden beide Nachteile und gelten als besonders schwer zerspanbar.
Ein weiterer kritischer Faktor ist die Materialqualität selbst: Lunker, Einschlüsse oder Schwankungen in der Legierungszusammensetzung können das Spanverhalten unvorhersehbar verändern. Das gilt selbst bei Werkstoffen, die grundsätzlich als gut bearbeitbar eingestuft werden. Auch veränderte Wärmebehandlungszustände desselben Werkstoffs können den Prozess erheblich beeinflussen. In solchen Fällen ist eine enge Abstimmung zwischen Auftraggeber und Bearbeiter über Werkstoffzustand und Materialdokumentation besonders wichtig.
Wie wir bei Gutekunst die richtige Werkstofflösung für Ihr Bauteil finden
Mit über 125 Jahren Erfahrung im Tieflochbohren und Tiefbohren kennen wir die Herausforderungen unterschiedlichster Werkstoffe aus der täglichen Praxis. Ob Stahl, Aluminium, Buntmetall oder Sondermaterial, wir stimmen Verfahren, Werkzeug und Prozessparameter individuell auf Ihren Werkstoff und Ihre Anforderungen ab. Das umfasst:
- Auswahl des geeigneten Tiefbohrverfahrens (ELB oder BTA-Tieflochbohren) je nach Werkstoff, Durchmesser und Bohrtiefe
- Prozessauslegung mit angepassten Schnittparametern und Kühlschmierstoffkonzepten für schwer zerspanbare Materialien
- Bohrtiefen bis zu 7.000 mm bei gleichzeitig hoher Oberflächengüte und Maßhaltigkeit
- Komplettbearbeitung aus einer Hand, von der Pilotbohrung über Drehen und Fräsen bis zur Oberflächenbehandlung
- Bearbeitung von Einzelteilen ebenso wie von Serienteilen mit zuverlässiger Terminplanung
Haben Sie ein Bauteil aus einem anspruchsvollen Werkstoff oder sind Sie unsicher, welches Verfahren für Ihre Anforderungen das richtige ist? Sprechen Sie uns an, wir beraten Sie konkret und unverbindlich zu Ihrem Projekt.
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