Ein HSS-Stufenbohrer ist ein spezielles Bohrwerkzeug zum Herstellen zylindrischer Vertiefungen bzw. Durchgangsbohrungen in metallischen Werkstoffen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Spiralbohrern oder Twist-Drills verfügen HSS-Stufenbohrer über eine gestufte Geometrie.
Dadurch eignen sie sich ideal, um schrittweise Löcher mit immer größerem Durchmesser in ein Werkstück einzubringen. Die stufenweise, aufsteigende Form ermöglicht ein präzises Erweitern bestehender Bohrungen auf definierte Endmaße.
Aufbau und Funktionsweise:
Ein HSS-Stufenbohrer besteht aus mehreren funktionalen Komponenten:
Schaft:
Der zylindrische Schaft dient der Aufnahme in einem Bohrfutter oder einer Bohrmaschine. Hierüber wird der Stufenbohrer rotatorisch angetrieben und in das Werkstück eingebracht.
Die genormten Schaftdurchmesser ermöglichen den Einsatz in gängigen Maschinen. Zur übertragung hoher Drehmomente weisen manche Schäfte Längs- oder Querrillen auf.
Zentrierspitze:
Sie führt den Bohrer beim Einstechvorgang präzise und verhindert ein Verkanten oder Verrutschen. Damit gewährleistet sie eine zentrische, ausgerichtete Bohrung.
Führungsfase:
Die konische Führungsfase unterhalb der Zentrierspitze erleichtert das Einbringen des Bohrers ins Material und sorgt für eine saubere Schnittkante am Bohrlochrand.
Bohrstufen:
Der eigentliche Bohrvorgang erfolgt über die mehrstufige, zylindrische Bohrgeometrie:
In axialer Richtung weist der Stufenbohrer 2 bis 6 Zylinderstufen mit jeweils größerem Durchmesser auf. Die Stufen unterscheiden sich um wenige Zehntel- bis ganze Millimeter in ihrem Radius.
Über diese gestaffelte Anordnung lässt sich das Bohrloch schrittweise erweitern, bis die gewünschte Endgröße erreicht ist. Die einzelnen Stufen sind mit Schneidkanten versehen, um das Material abzutragen.
Spanräume:
Zwischen den Bohrstufen befinden sich radiale Spanräume. In diesen sammeln sich während des Bohrvorgangs die abgetrennten Späne und Abtragungen. So wird ein Verklemmen des Bohrers durch Materialanhaftungen verhindert.
Über Spülkanäle und –bohrungen können die Späne bei Bedarf aus den Spanräumen ausgeleitet werden.
Funktionsweise beim schrittweisen Aufbohren:
Ein großer Vorteil des HSS-Stufenbohrers ist seine Fähigkeit, bestehende Bohrungen präzise und reproduzierbar zu erweitern. Dies geschieht durch das schrittweise Aufbohren in mehreren Arbeitsschritten:
- Erstbohrung: Mit einem herkömmlichen Spiralbohrer wird das Ausgangsloch erzeugt. Dessen Durchmesser entspricht der kleinsten Zylinderstufe des Stufenbohrers.
- Einstechen: Der Stufenbohrer wird in die Erstbohrung eingeführt. Dank Zentrierspitze erfolgt ein zentrisches, fluchtendes Positionieren in der Bohrung.
- Erweiterung: Durch Drehung des Stufenbohrers verbreitert sich das Loch um jeweils eine Stufe. Nach Erreichen der nächsten Stufe entsteht bereits ein aufgebohrtes Loch mit größerem Radius.
- Finale Größe: Die schrittweise Erweiterung wird so lange wiederholt, bis beim letzten Durchgang die finale Zielgröße des Bohrlochs erreicht wird.
Auf diese Weise lassen sich präzise Passungen und formschlüssige Verbindungen für Wellen, Zapfen oder Bolzen herstellen. Auch das Aufbohren von Senklöchern für verteilte Bohrungen oder Muttern gelingt mit einem Stufenbohrer besonders sauber.
Unterschiede zu herkömmlichen Bohrern:
Im Unterschied zu Normal-Spiralbohrern bietet der HSS-Stufenbohrer einige entscheidende Vorteile:
Schrittweises Erweitern: Das gestufte Design erlaubt eine schrittweise, maßgenaue Erweiterung bestehender Löcher auf einen größeren Enddurchmesser. Im Gegensatz dazu erzeugen herkömmliche Bohrer immer nur eine einzige Bohrung in einem Arbeitsschritt.
Präzision: Durch die exakten Stufenabstände und den zentrierten Einstechvorgang weisen die aufgeweiteten Löcher eine sehr hohe Rundlaufgenauigkeit und Maßhaltigkeit auf.
Mehrfachverwendung: Ein Stufenbohrer kann für unterschiedliche Zielgrößen nacheinander verwendet werden. Nach Erreichen einer Stufe wird der Vorgang gestoppt, der Bohrer zum nächstgrößeren Loch gewechselt und dort weitergebohrt.
Häufige Einsatzbereiche von HSS-Stufenbohrern:
HSS-Stufenbohrer kommen überall dort zum Einsatz, wo koaxiale Passungen durch präzises Aufbohren geschaffen werden müssen:
Wellen-Nuten-Verbindungen: In der Antriebs-, Gelenk- oder Profiltechnik werden oft Nuten oder Langlöcher mit Passfedern kombiniert. Deren formschlüssige Verzahnung wird durch Aufbohren mit einem Stufenbohrer erreicht.
Lagersitze und Führungslagersitze: Um ein Lager oder Gleitlager maßgenau in eine Welle oder Öffnung einpassen zu können, kommt ein Stufenbohrer zum schrittweisen Aufweiten auf das Sollmaß zum Einsatz.
Senkungen für Muttern oder Bolzen: Umlaufende Senkungen, in die später Muttern, Stifte oder Bolzenköpfe bündig eingelassen werden, lassen sich durch mehrfaches Aufbohren mit einem Stufenbohrer sauber erzeugen.
Passungen bei Drehteilen: Auch in der zerspanenden Metallbearbeitung werden häufig Bohrungen als Drehteile für steckbare Verbindungen oder Passfedern gefertigt. Ein HSS-Stufenbohrer ist hierfür das ideale Werkzeug.
Unterscheidungsmerkmale und Ausführungen:
HSS-Stufenbohrer gibt es in zahlreichen Varianten und für spezifische Anwendungsbereiche. Sie unterscheiden sich nach folgenden Merkmalen:
Anzahl der Stufen:
Häufig haben Stufenbohrer 4 bis 6 Bohrstufen. Mehr Stufen ermöglichen feinere Stufenabstände und maßgenaueres Aufbohren. Wenige Stufen reduzieren den Herstellungsaufwand.
Länge:
Kurze Ausführungen eignen sich besser für handgeführte Anwendungen, lange Stufenbohrer für maschinelle Bearbeitung.
Durchmesser der Stufen:
Der Durchmesser der einzelnen Stufen definiert den Arbeitsbereich bzw. die Aufweitgrenzen des Stufenbohrers. Kleine Stufenabstände erlauben höhere Genauigkeiten.
Schneidengeometrie:
Je nach Einsatz in Weich- oder Harteisen gibt es Span-Stufenbohrer mit unterschiedlichen Spanwinkeln oder optionalen Spanleitstufen.
Besonderheiten:
Es existieren spezielle HSS Stufenbohrer mit Innenkühlung, Wendeschneidplatten oder TiN-Beschichtung der Schneidkanten.
Tipps für die Auswahl des richtigen Stufenbohrers:
Beim Kauf sollte auf Folgendes geachtet werden:
- Stufenabstände gemäß gewünschter Ziellochgrößen
- Ausreichende maximale Aufweitgrenze
- Kompatibilität mit vorhandener Maschine (Schaftdurchmesser, Länge)
- HSS-Stahl oder HM-Werkstoff als Grundmaterial
- Geeignete Spanwinkel und Schneidkantengeometrie je nach Werkstoff
Vor der ersten Verwendung müssen HSS-Stufenbohrer sorgfältig auf eventuelle Beschädigungen der Stufen, Schneidkanten und Spanleitrillen überprüft werden. Abgenutzte oder stumpfe Stufenbohrer gehören ausgetauscht, um ein exaktes Arbeiten zu gewährleisten.
Fazit:
Ein HSS-Stufenbohrer ist ein unverzichtbares Präzisionswerkzeug zur schrittweisen, maßgenauen Erweiterung bestehender Bohrlöcher. Sein gestuftes Design ermöglicht reproduzierbare Aufbohrungen mit eng tolerierten Abmessungen.
Ob bei der Herstellung formschlüssiger Wellen-Nuten- oder Bolzenverbindungen, für Lagersitze oder Senkungen – in zahlreichen Bereichen des Maschinenbaus, Geräte- und Vorrichtungsbaus ist der HSS-Stufenbohrer eine optimale Wahl. Durch Beachten der Einsatzparameter und regelmäßige Kontrollen lässt sich die Lebensdauer dieses präzisen Werkzeugs beträchtlich verlängern.