Bohrer-Winkel – Welche Rolle spielt die Geometrie am Werkzeug?

Wann haben Sie sich zuletzt einen Spiralbohrer ganz genau angesehen? Falls die Antwort irgendwo zwischen „lange her" und „noch nie" landet, dann sollten Sie das dringend bald einmal nachholen. Denn der Aufbau dieser Werkzeuge hält einige faszinierende Details parat. Die Geometrie eines Spiralbohrers umfasst die Anzahl und Lage der Bohrerschneiden und der Spannuten sowie die verwendeten Winkel. Die Bohrergeometrie ist dabei alles andere als zufällig – die Abmessungen sind Ergebnis genauer Berechnungen und jahrzehntelanger Erprobung. Und das alles, damit Sie heute problemlos in jedes Material bohren können, ohne Frust und Werkzeugbruch.

Den perfekten Bohrer gibt es dabei nicht. Jede Entscheidung in Sachen Bohrergeometrie hat Vor- und Nachteile, jede Veränderung eines Parameters zieht auch Veränderungen an allen anderen nach sich und nicht alle diese Veränderungen laufen in die gewünschte Richtung. Das finale Design eines Spiralbohrers muss zwangsläufig immer ein Kompromiss sein – zwischen Wirtschaftlichkeit, Flexibilität, Geschwindigkeit, Standzeit und vielen weiteren Faktoren.

Klingt kompliziert? Zum Glück machen sich andere diese Gedanken für Sie und alles, was Sie am Ende noch tun müssen, ist, den richtigen Bohrer zu kaufen. Damit Sie den Überblick behalten und eine Kaufentscheidung treffen können, die zu Ihrem Projekt passt, widmen wir uns heute den Winkeln am Bohrer – ein ganz entscheidender Bestandteil der Bohrergeometrie. Welche gibt es, wo und warum? Sie haben Fragen, wir haben Antworten! Legen wir los.

Diese Winkel am Bohrer sollten Sie kennen

In Sachen Bohrergeometrie bilden die Winkel am Bohrer eine besonders wichtige Kategorie, weil sie die anderen Elemente wie Schneiden und Nuten in ihrer Funktion stark beeinflussen. Es lohnt sich also, zu verstehen, wie genau die Winkel funktionieren, um auch die übrigen Elemente am Spiralbohrer sicher einordnen zu können.

Spitzenwinkel zwischen den Bohrerschneiden

Der Spitzenwinkel bezeichnet den Winkel direkt an der Spitze des Bohrers und ist entscheidend für das Eindringen des Bohrers in das Werkstück. Er wird zwischen den Hauptschneiden gemessen und bestimmt entsprechend auch, wie diese zueinander im Verhältnis stehen.

Einfach formuliert bestimmt dieser Winkel, wie spitz der Bohrer zuläuft. Der Spitzenwinkel beeinflusst damit die Zentrierung des Bohrers im Werkstoff, wobei ein kleiner Winkel die Zentrierung erleichtert, auf der anderen Seite aber die Anbohrzeit erhöht. Bei flacheren Winkeln (135°) ist mehr axialer Druck nötig, da die Spitze weniger aggressiv ist.

Ein passender Spitzenwinkel verhindert eine zu hohe Reibung und schnelles Abstumpfen des Bohrers. Der Wert muss in jedem Fall unter 180° liegen, sonst wäre die Bohrerspitze keine Spitze, sondern eine Fläche. Typischerweise werden für weiche Werkstoffe Spitzenwinkel von 118° verwendet, für härtere Werkstoffe 135°.

Abweichungen von diesen Werten sind möglich, werden aber meist nur in Spezialfällen verwendet. Bei allen Bohrungen, die Ihnen im Alltag begegnen, sind die oben genannte Werte das Optimum.

Freiwinkel

Der Freiwinkel ist der Winkel zwischen Freifläche und Werkstück und verhindert, dass der Bohrer hinter der Schneide reibt. Meist wird er wenig beachtet, dabei kommt ihm eine zwar unauffällige, aber doch gewichtige Rolle beim Bohrvorgang zu. Er beeinflusst, wie stark sich Freifläche und Werkstück berühren und damit auch, wie viel Reibung und letztlich Hitze entstehen kann. Damit ist der Freiwinkel entscheidend für die Standzeit des Werkzeugs und die Oberflächengüte des Bauteils.

Allerdings kann der Freiwinkel nicht einfach so groß wie möglich angesetzt werden. Er entsteht durch den Hinterschliff der Bohrerschneide, und das bedeutet, je größer der Freiwinkel, desto kleiner der Spanwinkel und desto fragiler wird die Schneide. Und wenn die Schneide der Belastung beim Bohren nicht lange standhalten kann, dann hat auch das einen negativen Effekt auf die Standzeit des Werkzeugs. Hier gilt es also, genau abzuwägen.

Seitenspanwinkel

Der Seitenspanwinkel wird auch als Spiralwinkel oder Drallwinkel bezeichnet und beeinflusst den Spanabtransport. Die Unterschiede lassen sich auf den ersten Blick an Drall und Nutprofil erkennen, denn der Seitenspanwinkel bestimmt, ob die Spirale eher langgezogen oder eng gedrallt ist.

Die Art der Spanbildung von verschiedenen Metallen und die benötige Ausformung der Spannuten ist so zentral, dass anhand dieses Faktors die Spiralbohrer in verschiedene Typen unterschieden werden:

• Typ W: Seitenspanwinkel von 27° bis 47° für weiche und langspanende Metalle wie Kupfer oder Aluminium oder weiche Kunststoffe.
• Typ N: Seitenspanwinkel zwischen 19° und 40° für Stahl und andere normalharte Werkstoffe.
• Typ H: Seitenspanwinkel zwischen 10° und 19° für spröde, kurzspanende Metalle wie Messing oder harte Kunststoffe.

Die Spanwinkel sind in dieser Kategorisierung ungefähre Angaben und überschneiden sich teilweise, da die genauen Werte abhängig von anderen Eigenschaften wie dem Durchmesser sind. Orientieren Sie sich bei der Auswahl also in erster Linie an der Art des Metalls, das Sie bearbeiten wollen.

Die Wahl des passenden Typs für Ihre Anwendung ist essenziell für ein gutes Bohrergebnis. Eine schlechte Spanabfuhr kann zu einer höheren Wärmeentwicklung führen, die den Bohrer beschädigen kann. Greifen Sie also nicht nach dem erstbesten Bohrer im Werkzeugkasten, sondern überprüfen Sie immer den Typ!

Spiralbohrer aus Hochleistungs-Schnellschnittstahl (z. B. nach DIN 338)

Alle genannten Informationen, wie sie unter anderem in der DIN 1836 zu finden sind, beziehen sich auf Werkzeuge aus HSS (Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl). Denn damit die hochpräzise Geometrie Ihres Werkzeugs genau die gewünschten Effekte erzielen kann, ist auch die Güte des verwendeten Grundwerkstoffs für den Bohrer ausschlaggebend. Achten Sie also beim Kauf in Zukunft nicht nur auf den Spitzenwinkel und den Bohrertyp, sondern auch auf das Material, aus dem der Bohrer hergestellt ist!

Hochwertige HSS-Spiralbohrer für eine Vielzahl von Anwendungsgebieten finden Sie natürlich auch im BAER Online-Shop. Stöbern Sie durch unsere vielfältigen Kategorien und finden Sie auch für Ihren Anwendungsfall das optimal abgestimmte Werkzeug. Und bei Fragen, Wünschen oder Anregungen steht Ihnen unser kompetenter Kundenservice gerne mit Rat und Tat zur Seite. Sie erreichen uns telefonisch oder über unser Kontaktformular.