Vollhartmetallbohrer: Ein umfassender Leitfaden

Technische Informationen

Materialzusammensetzung

Vollhartmetallbohrer bestehen hauptsächlich aus Wolframkarbid, einer Verbindung, die für ihre extreme Härte und Verschleißfestigkeit bekannt ist. Wolframkarbid wird in unterschiedlichen Anteilen mit einem Bindemetall, meist Kobalt, kombiniert. Der Kobaltgehalt kann zwischen 3 % und 15 % liegen. Niedrigere Kobaltanteile führen zu härteren, aber spröderen Bohrern, während höhere Kobaltanteile für mehr Zähigkeit auf Kosten der Härte sorgen. Diese einzigartige Zusammensetzung verleiht Vollhartmetallbohrern ihre Fähigkeit, hohen Temperaturen und extremen Schnittkräften standzuhalten.​

Beschichtungstechnologien

1. Titan-Aluminium-Nitrid (TiAlN)-Beschichtung: Diese Beschichtung ist für Vollhartmetallbohrer beliebt. TiAlN-Beschichtungen bieten hohe Verschleißfestigkeit und geringere Reibung. Beim Bohren von Materialien wie Stahl und Gusseisen hält die TiAlN-Beschichtung hohen Temperaturen stand und ermöglicht so höhere Schnittvorschübe und -geschwindigkeiten. Sie verbessert zudem die Bohrlochqualität hinsichtlich Rundheit, Geradheit und Oberflächenrauheit. Beispielsweise bieten TiAlN-beschichtete Vollhartmetallbohrer mit einem Spitzenwinkel von 140° beim Bohren in Stahl und Gusseisen eine gute Zentrierung und geringen Vorschub. Ihre wellenförmigen Schneidkanten tragen zu einem stabilen Drehmoment und einer langen Standzeit bei.​

2. Diamantähnliche Kohlenstoffbeschichtung (DLC): DLC-beschichtete Vollhartmetallbohrer wurden speziell für Hochleistungsbohren in Aluminium und Aluminiumlegierungen entwickelt. Sie zeichnen sich durch extreme Härte und einen sehr niedrigen Reibungskoeffizienten aus. Die Beschichtung weist eine ausgezeichnete Haftfestigkeit auf. Die Nutenform und -geometrie dieser Bohrer sind für maximale Spanabfuhr optimiert, wobei polierte Nuten für verbesserte Spankontrolle und -abfuhr sorgen. Die optimierte Ausspitzung verhindert ein Verstopfen durch Spanschweißen, und die glatte Oberfläche verhindert Aufbauschneidenbildung. Dies ermöglicht Hochgeschwindigkeitsbohren in Aluminium mit hervorragender Lochqualität.​

3. Aluminium-Chrom-Nitrid (AlCrN)-Beschichtung: Vollhartmetallbohrer mit AlCrN-Beschichtung sind für Hochvorschubanwendungen in Stahl und Gusseisen konzipiert. Die Beschichtung erhöht die Verschleißfestigkeit und reduziert die Reibung. Diese Bohrer verfügen oft über ein einzigartiges 3-Nut-Design, das im Vergleich zu herkömmlichen 2-Nut-Bohrern höhere Vorschübe ermöglicht und so die Bohrungsqualität weiter verbessert. Der 140°-Spitzenwinkel sorgt für eine gute Zentrierung und geringen Schub, und das fortschrittliche breite Nutdesign ermöglicht eine bessere Spanabfuhr und eine längere Standzeit.

Geometrie und Designmerkmale​

1. Spitzenwinkel: Ein gängiger Spitzenwinkel für Vollhartmetallbohrer beträgt 140°. Dieser Winkel sorgt für eine gute Zentrierung beim Bohren und verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der Bohrer „wandert“ oder sich von der Mitte wegbewegt. Er trägt außerdem dazu bei, die beim Bohren erforderliche Vorschubkraft zu verringern, was bei der Bearbeitung harter Materialien von Vorteil ist.​

2. Nutenform: Die Nutenform von Vollhartmetallbohrern wird sorgfältig optimiert. Beispielsweise ist die Nutenform bei Bohrern für allgemeine Bohrarbeiten in Stahl und Gusseisen auf Festigkeit und gleichmäßigen Spanabtransport optimiert. Bei Bohrern für Aluminium sind die Nuten poliert, um die Spankontrolle und -abfuhr zu verbessern. Auch die Anzahl der Nuten kann variieren; einige Hochvorschubbohrer verfügen über ein 3-Nuten-Design, um den Vorschub zu erhöhen und den Spanabtransport zu verbessern.​

3. Radius-Spitzenverjüngung: Dieses Designmerkmal verbessert die Selbstzentrierung des Bohrers und verbessert die Spanbrechfähigkeit. Durch die Verjüngung der Bohrerspitze mit einem Radius kann dieser leichter in das Werkstück eindringen und die Späne in kleinere, handlichere Stücke zerteilen. Dies verhindert ein Verstopfen der Späne und verbessert den gesamten Bohrvorgang.​

Anwendungen

Luft- und Raumfahrtindustrie

1. Bohren in Titanlegierungen: Titanlegierungen werden aufgrund ihres hohen Festigkeits-Gewichts-Verhältnisses häufig in der Luft- und Raumfahrtindustrie eingesetzt. Vollhartmetallbohrer sind die erste Wahl zum Bohren in diesen Legierungen. Ihre hohe Härte und Verschleißfestigkeit ermöglichen es ihnen, das zähe Titanmaterial präzise zu durchschneiden. Beispielsweise können Vollhartmetallbohrer beim Bohren von Löchern für Befestigungselemente in Flugzeugrahmen aus Titanlegierungen die erforderlichen engen Toleranzen erreichen und so die strukturelle Integrität des Flugzeugs gewährleisten.

2. Bearbeitung von Aluminiumkomponenten: Aluminium ist ein weiteres häufig verwendetes Material in der Luft- und Raumfahrt, insbesondere in Flugzeugflügeln und -rümpfen. DLC-beschichtete Vollhartmetallbohrer eignen sich ideal zum Bohren in Aluminium. Sie ermöglichen Hochgeschwindigkeitsbohrungen, die für die Massenproduktion von Komponenten entscheidend sind. Die hervorragende Lochqualität dieser Bohrer gewährleistet, dass die Komponenten bei der Montage perfekt zusammenpassen.

Automobilindustrie

1. Bohren in Motorblöcken: Motorblöcke bestehen typischerweise aus Gusseisen oder Aluminiumlegierungen. Vollhartmetallbohrer werden zum Bohren von Löchern für Motorkomponenten wie Kolben, Ventile und Ölkanäle verwendet. Ihre Fähigkeit, hohen Schnittkräften standzuhalten und die Genauigkeit beizubehalten, ist für die einwandfreie Funktion des Motors unerlässlich. Beim Bohren von Ölkanälen in Motorblöcken aus Gusseisen ermöglicht die hohe Temperaturbeständigkeit von Vollhartmetallbohrern beispielsweise effizientes Bohren ohne vorzeitigen Verschleiß.​

2. Herstellung von Getriebeteilen: Getriebeteile, oft aus gehärtetem Stahl gefertigt, erfordern präzise Bohrungen für Getriebewellen und andere Komponenten. Vollhartmetallbohrer schneiden gehärteten Stahl und erreichen die erforderlichen Lochtoleranzen für einen reibungslosen Getriebebetrieb. Ihre lange Standzeit reduziert zudem Produktionsausfallzeiten und macht sie für die Großserienfertigung von Automobilen kostengünstig.

Herstellung medizinischer Geräte

1. Bohren in Edelstahl für chirurgische Instrumente: Chirurgische Instrumente werden üblicherweise aus Edelstahl gefertigt. Vollhartmetallbohrer werden verwendet, um Löcher in diese Instrumente für Elemente wie Scharniere und Befestigungspunkte zu bohren. Die hohe Präzision und die hervorragende Oberflächengüte von Vollhartmetallbohrern sind bei der Herstellung medizinischer Geräte von entscheidender Bedeutung, da jegliche Unvollkommenheiten die Leistung und Sicherheit der Instrumente beeinträchtigen können.​

2. Bearbeitung von Titanimplantaten: Titanimplantate, wie z. B. Hüft- und Knieprothesen, erfordern äußerst präzises Bohren, um einen optimalen Sitz und eine optimale Integration in den Körper des Patienten zu gewährleisten. Vollhartmetallbohrer erfüllen diese hohen Anforderungen und ermöglichen die Herstellung von Bohrungen mit engen Toleranzen und glatten Oberflächen, die für den Erfolg des Implantats unerlässlich sind.​

Vorteile​

Hohe Verschleißfestigkeit

Die Wolframkarbid-Zusammensetzung von Vollhartmetallbohrern verleiht ihnen eine außergewöhnliche Verschleißfestigkeit. Im Vergleich zu herkömmlichen Schnellarbeitsstahlbohrern halten Vollhartmetallbohrer beim Bohren harter Materialien deutlich länger. Dies bedeutet weniger Werkzeugwechsel während der Produktion und damit eine höhere Produktivität. Beispielsweise kann in einer Metallverarbeitungsfabrik, die große Mengen Edelstahlteile bohrt, der Einsatz von Vollhartmetallbohrern die Werkzeugwechselhäufigkeit je nach Bohrvolumen von einmal alle paar Stunden auf einmal alle paar Tage reduzieren.​

Höchste Präzision

Vollhartmetallbohrer ermöglichen extrem enge Bohrungstoleranzen, oft im Bereich weniger Mikrometer. Diese Präzision ist entscheidend für Anwendungen, bei denen es auf genaue Lochplatzierung und -größe ankommt, wie beispielsweise bei der Herstellung von elektronischen Bauteilen und hochpräzisen mechanischen Teilen. Die stabile Schneidleistung von Vollhartmetallbohrern dank ihrer robusten Konstruktion und optimierten Geometrie sorgt dafür, dass die Bohrungen stets rund und gerade sind.​

Fähigkeit zum Bohren harter Materialien​

Wie bereits erwähnt, können Vollhartmetallbohrer eine Vielzahl harter Materialien durchschneiden, darunter gehärteten Stahl, Titanlegierungen und Hochtemperaturlegierungen. Dies macht sie in Branchen, in denen solche Materialien häufig verwendet werden, unverzichtbar. Im Gegensatz dazu können Schnellarbeitsstahlbohrer beim Bohren dieser harten Materialien Schwierigkeiten haben oder sogar brechen, was die Überlegenheit von Vollhartmetallbohrern in diesen Anwendungen unterstreicht.

Höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe​

Dank ihrer hohen Temperaturbeständigkeit und verschleißfesten Beschichtungen können Vollhartmetallbohrer im Vergleich zu anderen Bohrertypen mit höheren Schnittgeschwindigkeiten und Vorschüben arbeiten. Dies führt zu kürzeren Bohrzeiten, was in der Massenproduktion ein erheblicher Vorteil ist. Beispielsweise kann in einer Fabrik zur Herstellung von Autoteilen der Einsatz von Vollhartmetallbohrern die Zeit zum Bohren einer Charge von Motorblocklöchern im Vergleich zu herkömmlichen Bohrern um bis zu 50 % reduzieren und so die Produktionsleistung steigern.​

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Vollhartmetallbohrer ein äußerst vielseitiges und effizientes Werkzeug in der Zerspanungs- und Bohrbranche sind. Ihre fortschrittlichen technischen Eigenschaften, ihr breites Anwendungsspektrum und ihre zahlreichen Vorteile machen sie zur bevorzugten Wahl für Branchen, die hochwertige und präzise Bohrarbeiten erfordern. Ob in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie oder der Medizintechnik – Vollhartmetallbohrer spielen weiterhin eine wichtige Rolle bei der Förderung von Innovationen und der Verbesserung von Produktionsprozessen.