Durchgangsbohrungen bis 3.000 mm in hochlegierten Sonderstählen gehören zu den anspruchsvollsten Zerspanungsoperationen überhaupt. Wärmeentwicklung, Spanabfuhr und Werkzeugvibration entscheiden über Erfolg oder Ausschuss. Wer das falsche Verfahren wählt, bezahlt mit Werkzeugbruch, Maßabweichungen oder Ausschussbauteilen im fünfstelligen Wert.
Die besondere Herausforderung
Hochlegierte Sonderstähle wie AISI 4340 mod, 34CrNiMo6 oder 30CrNiMo8 sind charakteristisch schwer zerspanbar: Sie neigen zur Aufbauschneidenbildung, erzeugen hohe Schnittkräfte und entwickeln beim Bohren erhebliche Wärme an der Schneidkante. Titan verstärkt diese Problematik durch seine geringe Wärmeleitfähigkeit — die Wärme bleibt im Werkzeug statt im Span abzufließen.
Bei Bohrungen mit einem Tiefen-Durchmesser-Verhältnis von mehr als 10:1 kommen konventionelle Spiralbohrer an ihre physikalischen Grenzen. Ab diesem Punkt sind spezialisierte Tieflochbohrverfahren zwingend erforderlich.
Hinzu kommt die Kaltverformung der Schlüsselflächen: Diese muss CNC-integriert auf derselben Maschine erfolgen, um Umspannfehler zu vermeiden. Das schränkt die Maschinenauswahl zusätzlich ein.
Die vier Bohrverfahren im Vergleich
Bohrköpfe mit Hartmetallschneiden; Kühlmittel wird durch das Außenrohr zugeführt, Späne werden durch das Innenrohr abgesaugt. Sehr effizient für Durchmesser über 8 mm und hohe Bohrpräzision.
Ideal für: extreme Bohrtiefen >30×D · große Durchmesser · hochlegierte Stähle
Innen- und Außenrohr; besonders für große Durchmesser (30–200 mm) und sehr hohe Vorschübe geeignet. Aufwändigere Werkzeugführung, aber hohe Zerspanleistung.
Ideal für: große Durchmesser · Massenfertigung · hohe Vorschübe
Sehr präzise Bohrungen bis D=50 mm durch spiralförmige Einlippen-Bohrwerkzeuge mit integrierter Kühlmittelzufuhr. Besonders geeignet für enge Toleranzen und kleine Durchmesser.
Ideal für: enge Toleranzen · kleine Durchmesser · Titan
Hartmetall-Vollbohrer mit Innenkühlung; gute Alternative für kleinere Bohrtiefen bis max. 30×D. Höhere Vorschübe, aber begrenzte Kühlung bei extremen Tiefen.
Ideal für: Bohrtiefen bis 30×D · flexible Anwendungen
Bewährte Werkzeughersteller
Die Werkzeugwahl ist neben der Maschinensteifigkeit der entscheidende Hebel für Standzeit und Prozesssicherheit.
| Hersteller | Produkt | Stärke |
|---|---|---|
| Sandvik Coromant | CoroDrill 860-GM | Hohe Vorschübe, lange Standzeiten, HPC-Strategie |
| Sandvik Coromant | CoroDrill 800/801 | BTA- und Ejector-Tieflochbohren |
| MAPAL | MEGA-Deep | Einlippenbohrer mit exzellenter Kühlung für Titan |
| MAPAL | HTT-Serie | Hochpräzise Tieflochbohrer, Luft- und Raumfahrt |
| Botek | Gundrill-Serie 110/120 | Hohe Rundlaufgenauigkeit für präzise Bohrungen |
| Botek | BTA-Bohrsysteme | Bohrtiefen bis 5.000 mm |
| GUHRING | RT 100 T | Hochgeschwindigkeit für Nickel- und Titanlegierungen |
| GUHRING | EB 100 System | Modulares Tieflochbohrsystem bis 100×D |
| Tungaloy | DeepTri-Drill | Dreischneidige Bohrköpfe, hohe Stabilität |
Optimale Schnittparameter
| Werkstoff | Verfahren | Schnittgeschwindigkeit | Vorschub | Kühlmitteldruck |
|---|---|---|---|---|
| Titan (AISI-Typen) | Gundrill | 10–30 m/min | 0,05–0,15 mm/U | min. 80–150 bar |
| Titan | BTA | 10–25 m/min | 0,1–0,3 mm/U | min. 120 bar |
| 34CrNiMo6 / 4340 | Gundrill | 15–40 m/min | 0,05–0,2 mm/U | 100–200 bar |
| 34CrNiMo6 / 4340 | BTA | 20–50 m/min | 0,1–0,5 mm/U | 100–300 bar |
| 30CrNiMo8 | BTA | 15–40 m/min | 0,1–0,4 mm/U | 150–300 bar |
Kaltverformen — Integration in die CNC-Bearbeitung
Das Kaltverformen der Schlüsselflächen dient der Kaltverfestigung: Die Oberflächenhärte wird erhöht, Spannungsrisse werden verhindert, die Dauerfestigkeit steigt nachweisbar. Für die Bearbeitung hochlegierter Stähle in der Öl- und Gasindustrie ist dies oft eine Kundenanforderung.
Zwei Methoden im Einsatz
Festwalzen / Glattwalzen: Durch gezielte Druckumformung mittels Glattwalzwerkzeugen (z.B. Baublies oder Ecoroll) wird die Oberfläche plastisch verdichtet. Erhöht Härte und Festigkeit durch Kaltverfestigung. CNC-integriert auf WFL Millturn und Weingärtner mpmc realisierbar.
Kugelstrahlen (Shot Peening): Post-prozessuales Verfahren — wird nach der Drehbearbeitung auf separater Anlage durchgeführt. Verdichtet die Randzone und reduziert Spannungsrisse, besonders für hochfeste Stähle und Titan geeignet.
Fazit: Maschinenauswahl bestimmt Bohrkapazität
Wer Tieflochbohrungen bis 3.000 mm in hochlegierten Sonderstählen CNC-integriert durchführen will, braucht eine Maschine mit hoher Spindelleistung, hohem Drehmoment, Hochdruckkühlung über 100 bar und einer dedizierten Tieflochbohreinheit. Genau hier trennen sich die Hersteller entscheidend: WFL Millturn und Weingärtner mpmc bieten diese Integration vollständig — Heyligenstaedt nur eingeschränkt, alle anderen Hersteller gar nicht.