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Maschinen-Atlas

Werkzeug, Landtechnik, Baumaschinen

Kap. 1Elektrowerkzeug

Edelstahl bohren: Welche Drehzahl, welcher Bohrer?

Edelstahl lässt sich gut bohren, wenn Bohrer, Drehzahl und Vorschub zusammenpassen. Mit Drehzahltabelle, Rechenweg und Fehlerliste für V2A und V4A.

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Tisch einer Ständerbohrmaschine mit vier Spiralbohrern und Metallspänen, darüber ein eingespannter Bohrer im Futter
Foto: 16850449 / Pixabay, Pixabay-Inhaltslizenz

Das Wichtigste

  1. Für V2A und V4A gilt eine Schnittgeschwindigkeit von etwa 8 bis 12 m/min, bei einem 8-mm-Bohrer also rund 320 bis 480 Umdrehungen pro Minute.
  2. Geeignet sind kobaltlegierte HSS-Bohrer mit 130 bis 135 Grad Spitzenwinkel.
  3. Mit kräftigem Vorschub und Kühlschmierstoff verhärtet der Werkstoff nicht.

Edelstahl wird langsam und mit kräftigem Druck gebohrt: Für einen 8-mm-Bohrer in V2A oder V4A passen etwa 320 bis 480 Umdrehungen pro Minute, also weniger als die Hälfte dessen, was in Baustahl üblich ist. Dazu gehören ein kobaltlegierter HSS-Bohrer mit 130 bis 135 Grad Spitzenwinkel und Kühlschmierstoff.

Wer zu schnell dreht und zu zaghaft drückt, bekommt das bekannte Problem: Der Bohrer quietscht, reibt nur noch, und die Oberfläche im Bohrloch wird so hart, dass auch ein neuer Bohrer kaum noch greift. Das lässt sich mit den Werten unten vermeiden.

Sicherheit an der Bohrmaschine

Beim Bohren keine Handschuhe tragen. Die DGUV Information 209-066 „Maschinen der Zerspanung“ verbietet Handschuhe in der Nähe rotierender Bohrspindeln, weil ein eingehakter Handschuh Finger und Hand mitreißt. Das gilt auch für Ringe. Werkstücke gehören in einen Schraubstock oder eine andere Spannvorrichtung, Späne werden mit dem Handfeger entfernt, nie mit der Hand. Edelstahlspäne sind scharf und beim Bohren heiß, Ruko verlangt deshalb ausdrücklich eine Schutzbrille.

Warum Edelstahl schwerer zu bohren ist

Was im Handel als V2A oder V4A verkauft wird, ist fast immer austenitischer Chrom-Nickel-Stahl. Nach der Informationsstelle Edelstahl Rostfrei (ISER) steht V2A im Metallbau meist für die Sorten 1.4301, 1.4307 und 1.4541, V4A für die molybdänhaltigen Sorten 1.4401, 1.4404 und 1.4571.

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Mediadaten

Diese Stähle verfestigen sich bei Verformung stark. Der Leitfaden der International Molybdenum Association (IMOA) zur Verarbeitung austenitischer Stähle beschreibt, dass das Schneidwerkzeug die Oberfläche selbst verfestigt und die Wärme wegen der geringen Wärmeleitfähigkeit kaum abfließt. Er empfiehlt deshalb geringe Schnittgeschwindigkeiten und eine Schnitttiefe, die unter die verfestigte Schicht reicht, meist mindestens 0,075 mm.

Ein Magnet hilft bei der Einordnung. Austenitischer Edelstahl ist laut ISER im lösungsgeglühten Zustand unmagnetisch, an kaltverformten Stellen wie Biegekanten höchstens leicht magnetisch. Haftet ein Magnet kräftig, handelt es sich meist um ferritischen oder martensitischen Chromstahl, der sich in der Regel leichter bohren lässt. Eine Ausnahme sind Automatenstähle wie 1.4305: Deren Schwefelanteil von 0,3 bis 0,4 Prozent bricht den Span und erleichtert das Bohren, verringert nach IMOA aber die Korrosionsbeständigkeit.

Welcher Bohrer für Edelstahl?

Der Bohrerhersteller Ruko nennt drei Merkmale. Der Werkstoff ist HSS-Co 5, HSS-Co 8 oder Vollhartmetall, der Spitzenwinkel beträgt 130 bis 135 Grad statt der für weiche Werkstoffe üblichen 118 Grad, und der Spiralwinkel ist mit 20 bis 40 Grad eher klein. Eine Beschichtung sollte mindestens TiAlN sein, weil sie hohe Temperaturen verträgt. Mehr Kobalt macht den Bohrer härter, aber auch spröder. Ein HSS-Co-8-Bohrer bricht in einer wackelnden Handbohrmaschine schneller als ein Co-5-Bohrer.

BohrerwerkstoffEignung für EdelstahlSchnittgeschwindigkeitEinsatz
HSS (ohne Kobalt)nur eingeschränkt5–7 m/mineinzelne Löcher in dünnem Blech
HSS-E / HSS-Co 5gut8 m/minStandard für Handbohrmaschine und Ständerbohrmaschine
HSS-E, beschichtet (z. B. TiAlN)sehr gutbis 12 m/minhäufige Bohrungen, Serien
HSS-Co 8sehr gut, sprödernach HerstellerangabeStänderbohrmaschine, stabile Aufspannung

Die Schnittgeschwindigkeiten sind mittlere Richtwerte aus den HSS-Schnittdaten des Werkzeugherstellers Walter für austenitischen nichtrostenden Stahl (Werkstoffgruppe M1). Den Höchstwert von 12 m/min nennt Walter für einen beschichteten HSS-E-Bohrer seiner Edelstahl-Reihe, andere Beschichtungen können darunter liegen. Die Einordnung von HSS-Co 8 stammt von Ruko, das dafür keine eigenen Schnittwerte nennt. Größere Hersteller führen eigene Edelstahl-Serien, Bosch etwa die Reihe „PRO Stainless Steel“ aus HSS-Co mit Zentrierspitze für Bohrmaschinen und Akkuschrauber.

118° 130–135° weiche Werkstoffe Edelstahl
Ein größerer Spitzenwinkel macht die Spitze flacher, die Schneiden greifen beim Anbohren sofort über die ganze Länge. Grafik: Redaktion

Wer einen Edelstahlbohrer kauft, sollte ihn nur für Edelstahl verwenden. Ruko rät davon ab, einen Bohrer zu nehmen, der schon in Baustahl gearbeitet hat, weil anhaftende Partikel den Edelstahl angreifen können. Der IMOA-Leitfaden beschreibt den Effekt als Fremdeisen: Partikel von unlegiertem Stahl auf der Oberfläche führen zu Flugrost und später zu Lochkorrosion.

Drehzahl für Edelstahl berechnen

Die Drehzahl folgt aus Schnittgeschwindigkeit und Bohrerdurchmesser: n = vc × 1000 ÷ (π × d). Dabei ist vc die Schnittgeschwindigkeit in Metern pro Minute und d der Durchmesser in Millimetern. Ruko stellt eine Drehzahltabelle für Spiralbohrer bereit, die genau mit dieser Formel rechnet, für Edelstahl aber keine Schnittgeschwindigkeit nennt. Die folgende Tabelle setzt deshalb die Richtwerte von Walter ein.

Bohrer-ØHSS, 5 m/minHSS-Co, 8 m/minHSS-E beschichtet, 12 m/min
3 mm530 U/min850 U/min1270 U/min
4 mm400 U/min640 U/min950 U/min
5 mm320 U/min510 U/min760 U/min
6 mm270 U/min420 U/min640 U/min
8 mm200 U/min320 U/min480 U/min
10 mm160 U/min250 U/min380 U/min
12 mm130 U/min210 U/min320 U/min

Werte gerundet. An der Maschine wird die nächstniedrigere Stufe gewählt, nicht die nächsthöhere.

Rechenbeispiel: 8-mm-Loch in 3 mm V2A-Blech

Ein HSS-Co-5-Bohrer mit 8 mm, angesetzt mit 10 m/min aus der Mitte des Walter-Bereichs: 10 × 1000 ÷ (3,14 × 8) = 10.000 ÷ 25,1 = rund 400 U/min. Für den Vorschub nennen die Walter-Schnittdaten bei diesem Bohrertyp und 8 mm Durchmesser etwa 0,08 mm je Umdrehung. Das ergibt 400 × 0,08 = 32 mm pro Minute. Das 3 mm dicke Blech ist also nach etwa sechs Sekunden durchbohrt.

Diese sechs Sekunden zeigen den häufigsten Fehler: Wer eine Minute an einem Loch dieser Größe arbeitet, drückt zu wenig. Der Bohrer muss in jeder Umdrehung einen sichtbaren Span abnehmen. Lange, zusammenhängende Wendelspäne sind ein gutes Zeichen. Feiner Staub oder blau angelaufene Späne bedeuten zu wenig Druck oder zu viel Drehzahl.

Kühlung: Öl oder Emulsion

Walter nennt für austenitischen Edelstahl Öl vor Emulsion. Der IMOA-Leitfaden empfiehlt, die Schnittzone reichlich zu spülen, am besten mit Emulsionen mit Hochdruckzusätzen (EP-Additive). An der Handbohrmaschine reicht ein Schneidöl oder Schneidspray, das vor dem Anbohren und bei tieferen Löchern zwischendurch nachgegeben wird. Nach Ruko kommen TiAlN-beschichtete Bohrer auch ohne Kühlung aus. Ein Tropfen Öl schont aber auch sie.

Nach dem Bohren werden Öl und Späne entfernt. Zum Entfetten nennt der IMOA-Leitfaden heiße alkalische Lösungen oder Lösemittel und warnt vor chloridhaltigen Lösemitteln, weil sie die Korrosionsbeständigkeit verringern.

Schritt für Schritt: Edelstahl bohren

  1. Werkstoff prüfen: Magnet ansetzen, Stärke messen, Bohrer mit 130 bis 135 Grad Spitze aus HSS-Co bereitlegen.
  2. Werkstück fest im Schraubstock oder mit Zwingen auf einer Holzunterlage spannen.
  3. Bohrstelle mit dem Körner markieren, falls der Bohrer keine selbstzentrierende Spitze hat.
  4. Drehzahl nach Tabelle einstellen, bei Akku-Bohrschraubern den ersten Gang wählen und die Schlagfunktion ausschalten.
  5. Schneidöl auf die Bohrstelle geben.
  6. Mit gleichmäßig kräftigem Druck bohren, ohne abzusetzen. Kein Leerlaufen im Loch.
  7. Kurz vor dem Durchbruch Druck verringern, damit der Bohrer nicht hakt.
  8. Bohrloch entgraten, Späne mit dem Handfeger entfernen, Öl abwischen.

Große Löcher werden in der Praxis meist vorgebohrt. Der Vorbohrer sollte mindestens so groß sein wie die Querschneide des großen Bohrers, damit dieser voll schneidet und nicht in einer verfestigten Bohrung reibt.

Wenn der Bohrer nicht mehr greift

BeobachtungWahrscheinliche UrsacheAbhilfe
Bohrer quietscht, Bohrgrund glänztOberfläche kaltverfestigtDrehzahl senken, Druck erhöhen, scharfen Bohrer nehmen
Späne blau oder Staub statt Spanzu heiß, zu wenig VorschubKühlen, Drehzahl auf Tabellenwert
Schneidecken stumpf nach wenigen LöchernDrehzahl zu hoch oder kein KobaltHSS-Co-Bohrer, Tabelle beachten
Bohrer verläuft beim Anbohrenkeine Zentrierungkörnen oder Ständerbohrmaschine nutzen
Rostpunkte um das Loch nach WochenFremdeisen von Bohrer oder SpänenWerkzeug nur für Edelstahl, Fläche reinigen

Ein verfestigtes Bohrloch ist nicht verloren. Ein frischer, scharfer Bohrer mit niedriger Drehzahl und hohem Druck schneidet in der Regel wieder durch, weil er tiefer greift als die harte Schicht. Stumpfe Schneiden führen laut IMOA zu stärkerer Kaltverfestigung, der alte Bohrer wird also nachgeschliffen oder ersetzt.

Häufige Fragen

Kann man Edelstahl mit dem Akkuschrauber bohren?

Ja, bei kleinen Durchmessern in Blech. Der erste Gang liefert eine passende Drehzahl, und das Gerät sollte mit beiden Händen geführt werden. Für Löcher über 8 mm oder in dickem Material ist eine Ständerbohrmaschine besser, weil sie den nötigen Vorschub gleichmäßig aufbringt. Ruko empfiehlt sie für Edelstahl, wo immer möglich.

Sind Titan- oder Kobaltbohrer besser?

„Titanbohrer“ sind meist HSS-Bohrer mit einer goldfarbenen TiN-Beschichtung. Die Beschichtung allein macht keinen Edelstahlbohrer. Ruko verlangt für Edelstahl einen Grundwerkstoff aus HSS-Co und, wenn beschichtet, mindestens TiAlN. Ein unbeschichteter HSS-Co-5-Bohrer ist deshalb meist die bessere Wahl als ein TiN-beschichteter HSS-Bohrer ohne Kobalt.

Was bedeutet HSS-G?

Das G steht für geschliffen, also für die Herstellungsart des Bohrers, nicht für die Legierung. Ein HSS-G-Bohrer ohne Kobalt ist präzise, aber für Edelstahl nur eingeschränkt geeignet. Die Angabe Co 5 oder HSS-E auf dem Schaft ist hier wichtiger.

Langsam oder schnell bohren?

Langsam drehen, kräftig drücken. Die Drehzahl liegt bei Edelstahl deutlich unter der für Baustahl. Die Ruko-Drehzahltabelle nennt für unlegierten Baustahl 30 bis 35 m/min, Walter für austenitischen Edelstahl 5 bis 12 m/min.

Fazit

Für gelegentliche Arbeiten an V2A und V4A genügt ein Satz HSS-Co-5-Bohrer mit 130 oder 135 Grad Spitze, der nur für Edelstahl benutzt wird. Die Drehzahl wird nach Tabelle eingestellt, beim 8-mm-Bohrer aus HSS-Co also rund 320 bis 400 U/min, dazu Schneidöl und gleichmäßiger Druck. Wer häufig bohrt oder Serien fertigt, nimmt TiAlN-beschichtete HSS-E-Bohrer und eine Ständerbohrmaschine. Nach dem Bohren Öl und Späne gründlich entfernen.

Quellen

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