Bohren verstehen: Drehzahl, Vorschub, Tiefe und Bohrungsqualität

Eine Bohrung im Modellbau kann eine Schraube aufnehmen, eine Lage bestimmen oder Teil einer Passung sein. Diese Aufgaben verlangen unterschiedliche Ergebnisse. Meine selbst auf CNC umgerüstete Optimum BF 20 ist der persönliche Ausgangspunkt dieser Website. Die Zahlen in diesem Artikel sind eigenständige Lehrbeispiele und keine erprobten Schnittwerte dieses Umbaus.

Zuerst die fertige Bohrung beschreiben

Ein Werkzeug mit passendem Nenndurchmesser garantiert nicht automatisch den geforderten Bohrungsdurchmesser. Rundlauf, Aufspannung, Werkzeugzustand und Bearbeitung wirken auf das Ergebnis. Eine Zeichnungstoleranz muss deshalb durch den vorgesehenen Prozess und eine geeignete Prüfung abgesichert werden. Für anspruchsvollere Merkmale kann eine weitere Bearbeitung nötig sein, die bereits im Plan berücksichtigt wird.

Drehzahl und Schnittgeschwindigkeit auseinanderhalten

Die Drehzahl n wird in Umdrehungen pro Minute angegeben. Die Schnittgeschwindigkeit am äußeren Bohrerumfang folgt aus vc = π × D × n / 1.000, wenn D in Millimetern und vc in Metern pro Minute eingesetzt werden. Sandvik Coromant dokumentiert diese Beziehung zusammen mit den Vorschubgrößen für das Bohren.

Als reine Geometrieprobe verwenden wir D = 8 mm und n = 1.000 min⁻¹. Daraus folgen rund 25,13 m/min am Umfang. Bei gleichem n und D = 12 mm sind es rund 37,70 m/min. Dieselbe Drehzahl bedeutet also nicht dieselbe Schnittgeschwindigkeit. Welche Geschwindigkeit geeignet ist, muss für den konkreten Bohrer, Werkstoff und Einsatzfall bestimmt werden.

Umdrehungsvorschub in Vorschubgeschwindigkeit umrechnen

Der Umdrehungsvorschub fn in mm/U wird mit n multipliziert: vf = fn × n. Im Beispiel ergeben 0,10 mm/U und 1.000 U/min genau 100 mm/min. Wer stattdessen 0,10 als mm/min interpretiert, beschreibt eine völlig andere Bewegung. Die Einheit gehört deshalb immer zur Zahl.

Bei CNC-Programmen muss außerdem der aktive Vorschubmodus zum programmierten Wert passen. Ein F-Wert ist ohne Steuerungsdialekt und Modus nicht eindeutig genug. Vor der Übertragung von Daten werden daher die Dokumentation der Steuerung und der verwendete Bohrzyklus geprüft. Die Rechnung zeigt die Umrechnung, enthält jedoch keine ausführbaren Maschinenbefehle.

Bohrtiefe ist nicht gleich Weg der Werkzeugspitze

Ein herkömmlicher Spiralbohrer hat eine Spitze; der volle Durchmesser beginnt geometrisch hinter dem vordersten Punkt. Bei einem Sackloch können Spitzentiefe und Länge des zylindrischen Abschnitts deshalb verschieden sein. Auch beim Durchgangsloch ist zu klären, welches Merkmal tatsächlich vollständig durch die Materialdicke reichen soll.

Für die Zeitrechnung nehmen wir ausdrücklich einen Vorschubweg von 20 mm an. Bei konstanten 100 mm/min dauert dieser Weg 0,20 Minuten beziehungsweise 12 Sekunden. Diese 20 mm sind nicht pauschal mit der Plattendicke gleichzusetzen. Spitzengeometrie, Anfahrweg und gegebenenfalls Durchbruchweg müssen für eine reale Planung richtig zugeordnet werden.

Spanabfuhr und Werkzeuganwendung gemeinsam planen

Sandvik nennt Spanbildung und Spanabfuhr als wesentliche Einflussgrößen für Bohrungsqualität und Werkzeugstandzeit. Stauende Späne können den Prozess stören und Werkzeugschäden begünstigen. Welcher Ablauf und welche Versorgung passen, hängt vom Bohrertyp und der Anwendung ab; ein pauschales „immer vorbohren“ oder „immer nach jedem Millimeter zurückziehen“ ist daraus nicht ableitbar.

Die Herstellerhinweise unterscheiden Werkzeugfamilien und Einsatzbedingungen. Vorbohrungen, schräge Eintrittsflächen und Querbohrungen können besondere Anforderungen erzeugen. Ich würde deshalb zuerst das konkrete Werkzeug und dessen zulässige Anwendung abgleichen, bevor ich einen Zyklus oder eine allgemeine Werkstattregel übernehme. G83 erklärt einen bestimmten Zyklusaufbau; Tiefbohren behandelt besondere Anforderungen längerer Bohrungen.

Einrichten und Ergebnisprüfung gehören zusammen

Die Bohrungsposition braucht einen eindeutigen Werkstückbezug. Eine korrekte Koordinate hilft nicht, wenn das Werkstück unzureichend gehalten wird oder der Nullpunkt falsch zugeordnet ist. Koordinaten beim Fräsen und der Maschinenschraubstock erläutern diese Grundlagen. Freiraum für Werkzeug, Halter und Rückzug wird vor der Bearbeitung geprüft.

Nach dem Bohren werden die geforderten Merkmale getrennt beurteilt: Durchmesser, Tiefe, Lage, Austritt und gegebenenfalls Oberfläche. Ein passender Stift allein weist weder die Lochlage noch jede Formabweichung nach. Die Prüfung wird mit Methode und Bezug dokumentiert, etwa im Messprotokoll. Bei einer Abweichung suche ich die Ursache anhand des konkreten Befunds, statt ohne Diagnose gleichzeitig Drehzahl, Vorschub und Werkzeug zu ändern.