Bohren, Senken, Reiben

Bohren, Senken und Reiben gehören alle zur spanenden Bearbeitung mit geometrisch bestimmter Schneide. Das heißt: Das Werkzeug hat klar definierte Schneiden, die in den Werkstoff eindringen und Span abheben – im Gegensatz etwa zum Schleifen, wo unzählige unbestimmte Körner arbeiten.

Warum drei getrennte Verfahren? Weil jedes eine andere Aufgabe hat:

• Bohren erzeugt das Loch überhaupt erst. Ein Spiralbohrer arbeitet sich ins volle Material und schafft eine Bohrung mit mäßiger Genauigkeit.
• Senken bearbeitet die Mündung der fertigen Bohrung – etwa um eine Senkschraube bündig versenken zu können oder um den Bohrungsrand zu entgraten.
• Reiben ist der Feinschliff: Eine bereits vorhandene Bohrung wird auf ein genaues Maß und eine glatte Oberfläche gebracht.

An einem typischen Werkstück laufen die Schritte oft genau in dieser Reihenfolge ab. Erst kommt das Loch, dann die Bearbeitung der Kante, und nur wenn die Anwendung es verlangt, folgt das Reiben. Nicht jede Bohrung braucht alle drei Schritte.

Das wichtigste Werkzeug ist der Spiralbohrer. Sein Name kommt von den schraubenförmig gewundenen Spannuten, durch die der Span aus dem Loch nach oben transportiert wird. An der Spitze sitzen die beiden Hauptschneiden, die den eigentlichen Span abheben. Dazwischen liegt die Querschneide – eine kurze Kante in der Bohrermitte, die nicht richtig schneidet, sondern den Werkstoff eher quetscht. Genau deshalb braucht ein Bohrer mehr Druck als man denkt, und genau deshalb bohrt man große Durchmesser vor.

Der Spitzenwinkel liegt beim Standard-Spiralbohrer für Stahl bei etwa 118°. Für harte oder zähe Werkstoffe wird er größer geschliffen, für weiche Werkstoffe wie Aluminium oder Kunststoff kleiner.

Beim Bohren laufen zwei Bewegungen zusammen: die Schnittbewegung (der Bohrer dreht sich) und die Vorschubbewegung (der Bohrer wird ins Werkstück gedrückt). Aus der Drehung ergibt sich die Schnittgeschwindigkeit an der Schneide, aus dem Vorschub, wie schnell sich der Bohrer in die Tiefe arbeitet.

Ein paar Punkte aus der Werkstattpraxis:

• Anbohren: Damit der Bohrer nicht verlauf, wird die Bohrstelle vorher gekörnt. Der Körnerpunkt gibt der Bohrerspitze Führung. Das Anreißen und Körnen ist ein Thema für sich und wird in einem eigenen Beitrag behandelt.
• Vorbohren: Bei großen Durchmessern bohrt man zuerst mit einem kleinen Bohrer vor. Das entlastet die Querschneide, die sonst nur quetscht statt schneidet, und schont die Maschine.
• Durchgangs- oder Sackloch: Beim Durchgangsloch tritt der Bohrer hinten aus – hier am Ende den Vorschub verringern, sonst reißt der Bohrer durch und es bildet sich ein Grat. Beim Sackloch (Loch mit Boden) muss die Tiefe überwacht werden.
• Kühlschmierung: Sie führt Wärme ab und spült die Späne aus. Stahl wird in der Regel gekühlt, Gusseisen oft trocken gebohrt.

Schnittwerte richtig wählen

Bevor man die Maschine einschaltet, muss die Drehzahl stimmen. Sie ergibt sich nicht zufällig, sondern aus der Schnittgeschwindigkeit – also der Geschwindigkeit, mit der sich die Schneide am Bohrerumfang durch den Werkstoff bewegt.

Die Schnittgeschwindigkeit v_c ist ein Erfahrungswert, der vom Werkstoff und vom Schneidstoff abhängt. Sie steht in Tabellen: weiche Werkstoffe und schnittfreudige Schneidstoffe erlauben hohe Werte, harte Werkstoffe verlangen niedrige. Diesen Wert gibt man also vor – berechnet wird daraus die Drehzahl.

Der Zusammenhang am Bohrer:

Stellt man nach der gesuchten Drehzahl um:

Daraus folgt eine Faustregel, die man sich merken sollte: Je größer der Bohrer, desto kleiner die Drehzahl. Der Durchmesser steht im Nenner. Ein kleiner Bohrer dreht schnell, ein großer langsam – sonst läuft die Schneide am Umfang viel zu schnell und überhitzt.

Der Vorschub f (in mm pro Umdrehung) wird ebenfalls aus Tabellen gewählt und wächst tendenziell mit dem Bohrerdurchmesser. Bei der Handbohrmaschine spürt man den Vorschub im Druck auf den Hebel, bei der CNC-Maschine ist er programmiert.

Was passiert bei falschen Werten? Zu hohe Drehzahl lässt die Schneide überhitzen – der Bohrer verliert seine Härte, die Schneide wird stumpf, im schlimmsten Fall verfärbt sich die Bohrerspitze blau. Zu niedrige Drehzahl kostet Zeit und kann den Bohrer beim Verkanten brechen lassen. Falscher Vorschub führt zu schlechter Oberfläche oder ebenfalls zum Bruch.

Senken bearbeitet nicht die Tiefe, sondern die Mündung einer schon vorhandenen Bohrung. Drei Aufgaben kommen in der Praxis am häufigsten vor: einen Schraubenkopf versenken, eine ebene Auflagefläche schaffen oder den Bohrungsrand entgraten.

Welcher Senker dafür zuständig ist, hängt von der Schraube und vom Zweck ab:

• Der Kegelsenker hat eine kegelige Schneidfläche, typisch mit 90° Spitzenwinkel. Er passt zur Senkkopfschraube, deren Kopf ebenfalls kegelig ist. Nach dem Senken sitzt der Schraubenkopf bündig in der Fläche – nichts steht über. Derselbe Kegelsenker, nur kurz angesetzt, ist auch das übliche Werkzeug zum Entgraten von Bohrungsrändern.
• Der Flachsenker (auch Plansenker) erzeugt eine ebene, kreisrunde Vertiefung mit flachem Boden. Er wird gebraucht, wenn ein Zylinderkopf-Schraubenkopf versenkt werden soll oder wenn eine raue Gussfläche eine plane Auflage für Kopf oder Mutter braucht. Viele Flachsenker haben einen Führungszapfen, der in der vorhandenen Bohrung läuft und den Senker zentriert.

Der entscheidende Unterschied zum Bohren: Ein Bohrer geht ins volle Material und macht das Loch. Ein Senker setzt eine bereits vorhandene Bohrung voraus und bearbeitet nur deren oberen Bereich. Senken läuft mit deutlich niedrigerer Drehzahl als Bohren – die größere Schneidfläche und der Wunsch nach sauberer Oberfläche verlangen es.

Damit der Schraubenkopf am Ende exakt bündig sitzt, müssen Senkdurchmesser und Senkwinkel zum Kopf passen. Diese Abmessungen sind nicht frei wählbar, sondern für Senkschrauben in Tabellenwerken festgelegt – etwa nach ÖNORM EN ISO 10642 für Senkschrauben mit Innensechskant. Aus solchen Tabellen entnimmt man, wie tief und wie weit zu senken ist. Die folgende Darstellung zeigt das Prinzip einer 90°-Kegelsenkung.

Manche Bohrungen müssen genauer sein, als ein Bohrer es schafft. Ein gebohrtes Loch hat eine begrenzte Maßgenauigkeit und eine eher raue Wand. Sobald ein Lagersitz, eine Passung oder die Aufnahme für einen Passstift gefragt ist, reicht das nicht. Dann kommt die Reibahle.

Die Reibahle ist ein Werkzeug mit vielen Schneiden am Umfang, das eine vorgebohrte Bohrung auf ihr endgültiges Maß bringt und die Oberfläche glättet. Sie trägt nur eine geringe Materialmenge ab – das Aufmaß liegt im Bereich von wenigen Zehntel Millimetern. Genau deshalb muss vorher passend vorgebohrt werden: zu viel Aufmaß überlastet die Reibahle, zu wenig führt zum Rattern.

Es gibt Handreibahlen, die mit einem Windeisen von Hand gedreht werden, und Maschinenreibahlen für die Bohrmaschine. Worauf es bei beiden ankommt:

• Niedrige Drehzahl, hoher Vorschub. Das ist der zentrale Unterschied zum Bohren. Eine Faustregel aus der Praxis: Die Reibdrehzahl liegt etwa bei der Hälfte bis einem Drittel der entsprechenden Bohrdrehzahl, der Vorschub dagegen wird höher gewählt als beim Bohren. Eine zu hohe Drehzahl zerstört die Reibahle und verschlechtert die Oberfläche.
• Gleichmäßig drehen, niemals zurückdrehen. Wird die Reibahle gegen die Schnittrichtung gedreht, beschädigen die Späne die feinen Schneiden. Beim Herausziehen wird in Schnittrichtung weitergedreht.
• Gut schmieren. Kühlschmierstoff sorgt für die glatte Oberfläche und schont die Schneiden.

Mit dem Reiben erreicht man eine deutlich bessere Maßgenauigkeit und Oberflächengüte als mit dem reinen Bohren – die Voraussetzung für funktionierende Passungen. Welche Toleranzen und Passungen es im Einzelnen gibt, ist ein eigenes Thema und wird gesondert behandelt; hier zählt: Reiben ist das Verfahren, mit dem man die Bohrung passgenau macht.

Beim Arbeiten an der Bohrmaschine wirken hohe Kräfte und Drehmomente. Ohne die passenden Schutzmaßnahmen kommt es hier schnell zu schweren Unfällen. Die wichtigsten Regeln:

• Werkstück immer spannen. Niemals von Hand halten. Bleibt der Bohrer im Werkstück hängen, reißt die Maschine das Teil herum – ein Blech wird dann zur rotierenden Klinge. Schraubstock, Spanneisen oder Maschinenschraubstock benutzen.
• Keine Handschuhe an der rotierenden Spindel. Ein Handschuh wird vom Bohrer erfasst und zieht die Hand mit hinein. Das gilt auch für lose Ärmel, Krawatten, Ketten und offene lange Haare – alles, was sich aufwickeln kann.
• Späne niemals mit der Hand entfernen. Bohrspäne sind scharf und oft heiß. Spanhaken oder Pinsel verwenden, und nur bei stillstehender Maschine.
• Schutzbrille tragen. Späne fliegen, gerade bei Guss und spröden Werkstoffen.
• Bohrer richtig und fest spannen. Ein schlecht gespannter Bohrer schlägt, läuft unrund oder löst sich. Bohrfutterschlüssel nach dem Spannen sofort abziehen – steckt er beim Einschalten noch im Futter, wird er weggeschleudert.