Bohren Senken Reiben und Gewinde – Bohrergeometrien unterscheiden
aiMOOCBohren Senken Reiben und Gewinde – Bohrergeometrien unterscheiden
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Bohren Senken Reiben und Gewinde – Bohrergeometrien unterscheiden
Einleitung
In diesem aiMOOC lernst Du, Werkzeuge für Bohren, Senken, Reiben und Gewindebohren an ihrer Geometrie zu unterscheiden. Im Mittelpunkt stehen Spitzenwinkel, Schneiden und Spanräume. Du arbeitest mit Werkzeugbildern, Ablaufmedien und einer sicheren Fertigungssimulation.
Zielgruppe: Ausbildung in Metalltechnik, Zerspanungsmechanik, Industriemechanik und verwandten Berufen.
Wichtig: Dieser Kurs vermittelt Fachwissen und unterstützt Simulation, Planung und Reflexion. Er erteilt keine Arbeitsfreigabe. Praktische Werkstattarbeiten dürfen nur nach betrieblicher Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung, Freigabe und unter zuständiger Aufsicht durchgeführt werden.
Ausbildungsfall: Montageplatte mit drei Funktionsbohrungen
Du bist im ersten Ausbildungsabschnitt. Für eine Montageplatte aus Stahl sollst Du zunächst nur digital planen und begründen, welche Werkzeuggeometrie zu welcher Bohrungsfunktion passt.
| Position | Vorgabe im Lernfall | Ziel |
|---|---|---|
| A | Durchgangsbohrung Ø 6,6 mm mit 90°-Senkung | Schraubenkopf soll bündig sitzen |
| B | Passbohrung Ø 10 H7 | Maß- und Formgenauigkeit nach Vorbearbeitung |
| C | Innengewinde M8 × 1,25 | Schraubverbindung herstellen |
Arbeitsauftrag: Ordne für A, B und C die nötigen Werkzeugarten, ihre auffälligen Schneiden und die Aufgabe ihrer Spanräume zu. Lege noch keine Schnittwerte fest. Vor einer realen Fertigung wären Zeichnung, Werkstoff, Werkzeugdatenblatt, Maschine und betriebliche Vorgaben zu prüfen.
Sicherheitsgrenze des Kurses
An realen Bohrmaschinen bestehen Gefährdungen durch rotierende Teile, Erfassen von Kleidung oder Haaren, herumgeschlagene Werkstücke und scharfkantige Späne. In der Werkstatt gelten die betriebliche Gefährdungsbeurteilung, Betriebsanweisung und Unterweisung. Werkstücke müssen gegen Herumschlagen gesichert werden; beim Bohren an rotierenden Maschinen werden keine Handschuhe getragen. Schutzmaßnahmen wie Schutzbrille und weitere PSA richten sich nach Tätigkeit und Gefährdungsbeurteilung.
BGHM: Sicherheitsfilm Ständerbohrmaschine
BGHM: Arbeiten mit Handbohrmaschinen
Kurze Lerneinheiten
Lerneinheit 1: Spiralbohrer lesen
Ein Spiralbohrer für Metall besitzt typischerweise zwei Hauptschneiden, eine Querschneide im Zentrum und schraubenförmige Spannuten. Der Spitzenwinkel liegt zwischen den Hauptschneiden. Ein häufig anzutreffender HSS-Spiralbohrer hat etwa 118° Spitzenwinkel; geeignete Winkel und Anschliffe hängen jedoch von Werkstoff und Anwendung ab.
| Merkmal | Woran erkennst Du es? | Funktion |
|---|---|---|
| Spitzenwinkel | Winkel an der Bohrerspitze | beeinflusst Anschnitt und Belastung |
| Hauptschneiden | zwei Schneidkanten an der Spitze | tragen den größten Teil der Spanarbeit |
| Querschneide | kurze Schneide im Zentrum | wirkt überwiegend schabend und erhöht die Vorschubkraft |
| Spannuten | schraubenförmige Nuten | bilden Spanraum und unterstützen den Spantransport |
Mini-Auftrag: Zeige am Bild nacheinander auf Hauptschneide, Querschneide, Führungsfase und Spannut. Begründe, welches Merkmal direkt mit dem Spantransport verbunden ist.
Feedback: Die Spannut bildet den sichtbaren Spanraum. Die Hauptschneide erzeugt den Span; die Querschneide arbeitet im Zentrum unter ungünstigerer Schneidengeometrie.
Bewegungsbild: Schnittbewegung und Vorschub
Beobachtungsauftrag: Im GIF rotiert das Werkstück statt des Bohrers. Notiere trotzdem, welche Relativbewegung für die Spanbildung entscheidend ist und in welche Richtung der Vorschub erfolgt.
Feedback: Entscheidend ist die Relativbewegung zwischen Schneide und Werkstück. Der Vorschub führt Werkzeug und Werkstück axial zueinander. Das Medium dient der Bewegungsanalyse, nicht als Arbeitsanweisung.
Lerneinheit 2: Senken erkennen
Ein Kegelsenker besitzt mehrere Schneiden auf einer kegelförmigen Wirkfläche. Senken bearbeitet eine vorhandene Bohrung weiter, zum Beispiel zum Entgraten oder für einen versenkten Schraubenkopf. Der Senkwinkel muss zur geforderten Geometrie passen.
Mini-Auftrag: Vergleiche die beiden dargestellten Bohrungsformen. Markiere, welche Form eine kegelige und welche eine zylindrische Erweiterung zeigt.
Feedback: Eine Senkung für einen Senkkopf ist kegelig. Eine zylindrische Erweiterung ist eine andere Bohrungsform und darf nicht allein wegen ihrer größeren Öffnung mit einer Kegelsenkung verwechselt werden.
Lerneinheit 3: Reibahle erkennen
Eine Reibahle ist ein mehrschneidiges Werkzeug zur Feinbearbeitung einer bereits vorhandenen Bohrung. Sie trägt nur eine vergleichsweise kleine Bearbeitungszugabe ab und verbessert vor allem Maß-, Form- und Oberflächengüte. Eine falsche Bohrungsposition lässt sich durch Reiben nicht einfach korrigieren.
Auffällig sind mehrere Schneiden am Umfang, ein kurzer Anschnitt und gerade oder wendelförmige Nuten.
Mini-Auftrag: Nenne zwei sichtbare Unterschiede zwischen Spiralbohrer und Reibahle.
Feedback: Der Spiralbohrer hat eine ausgeprägte Bohrspitze mit zwei Hauptschneiden. Die Reibahle besitzt viele Umfangsschneiden und nur einen kurzen Anschnitt für die Feinbearbeitung.
Lerneinheit 4: Gewindebohrer erkennen
Ein spanender Gewindebohrer erzeugt ein Innengewinde in einer vorbereiteten Kernbohrung. Seine Zähne bilden das Gewindeprofil; der Anschnitt verteilt die Zerspanarbeit auf mehrere Zähne. Nuten schaffen Spanraum und beeinflussen die Spanabfuhr.
Achtung auf die Unterscheidung: Ein Gewindeformer erzeugt ein Gewinde durch Umformen und arbeitet ohne Spanbildung. Er ist daher nicht mit einem spanenden Gewindebohrer gleichzusetzen.
Mini-Auftrag: Erkläre, warum die Nut eines spanenden Gewindebohrers eine andere Aufgabe hat als die Gewindeflanke selbst.
Feedback: Die Gewindeflanke schneidet die Profilform. Die Nut schafft Spanraum und unterstützt die Abfuhr der entstehenden Späne.
Werkzeugvergleich auf einen Blick
| Werkzeug | Typische sichtbare Geometrie | Spanraum | Hauptzweck |
|---|---|---|---|
| Spiralbohrer | Bohrspitze, zwei Hauptschneiden, Querschneide | zwei schraubenförmige Spannuten | Bohrung ins volle Material |
| Kegelsenker | kegelige Schneiden | zwischen den Schneiden | Senkung oder Fase an vorhandener Bohrung |
| Reibahle | viele Umfangsschneiden, kurzer Anschnitt | gerade oder wendelförmige Nuten | Feinbearbeitung vorhandener Bohrung |
| Gewindebohrer | Gewindezähne mit Anschnitt | Nuten zwischen Schneidzähnen | Innengewinde schneiden |
Fertigungssimulation statt Maschinenfreigabe
Das folgende Video zeigt eine CNC-Simulation mit Bohrzyklen, Gewindebohren, Reiben und Senken. Nutze es ausschließlich zur Prozessanalyse.
Simulationsauftrag 1: Stoppe das Video vor jedem Werkzeugwechsel. Sage voraus, ob als Nächstes Bohren, Senken, Reiben oder Gewindebohren folgt, und begründe die Entscheidung aus der Bohrungsfunktion.
Simulationsauftrag 2: Führe eine Tabelle mit den Spalten „Vorbearbeitung“, „Werkzeuggeometrie“, „Endfunktion“ und „Prüfmerkmal“.
Simulationsauftrag 3: Markiere einen Prozessschritt, der zwingend eine vorhandene Bohrung voraussetzt. Begründe.
Feedback: Senken, Reiben und Gewindebohren bauen im Lernfall auf einer vorbereiteten Bohrung auf. Die Geometrie des Folgewerkzeugs ist auf diese vorhandene Bohrung abgestimmt.
Ergänzendes Ablaufvideo: Bohrungsbearbeitung
Arbeitsauftrag: Notiere nur die sichtbaren Unterschiede zwischen Bohren, Reiben und Gewindebohren. Übernimm keine Schnittwerte oder Handgriffe ungeprüft in die Werkstatt.
Gestufte Hilfen zum Ausbildungsfall
| Stufe | Hilfe |
|---|---|
| Hilfe 1 | Frage zuerst: Soll Material ins Volle abgetragen, eine vorhandene Bohrung geformt, feinbearbeitet oder mit einem Gewinde versehen werden? |
| Hilfe 2 | Suche am Werkzeug nach Bohrspitze, Kegelform, vielen Umfangsschneiden oder Gewindezähnen. |
| Hilfe 3 | A → Spiralbohrer plus Kegelsenker. B → Vorbohren plus Reibahle. C → Kernbohrung plus Gewindebohrer. |
Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben
Basisaufgaben
- Werkzeugmerkmale markieren: Beschrifte am Bild Spitzenwinkel, Hauptschneide, Querschneide und Spannut. Begründetes Feedback: Die Beschriftung ist richtig, wenn der Spitzenwinkel zwischen den beiden Hauptschneiden liegt, die Querschneide im Zentrum sitzt und die Spannut als schraubenförmiger Spanraum erkennbar ist.
- Werkzeugfamilien unterscheiden: Lege vier Bildkarten für Spiralbohrer, Kegelsenker, Reibahle und Gewindebohrer aus. Ordne sie ohne Namen. Begründetes Feedback: Die Formmerkmale sind aussagekräftiger als Farbe oder Oberflächenbeschichtung, weil Beschichtungen bei verschiedenen Werkzeugarten vorkommen können.
- Spanräume erklären: Zeige bei Spiralbohrer und Gewindebohrer den Spanraum. Begründetes Feedback: Beide Werkzeuge benötigen bei spanender Bearbeitung Raum für entstehende Späne, obwohl ihre Schneiden unterschiedliche Endgeometrien erzeugen.
Anwendungsaufgaben
- Position A planen: Ordne „Bohren“ und „Senken“ in eine sinnvolle Reihenfolge. Begründetes Feedback: Die Senkung bearbeitet den Rand einer vorhandenen Bohrung; daher muss die Bohrung zuerst vorhanden sein.
- Position B beurteilen: Ein Lernender will mit der Reibahle eine deutlich versetzte Bohrung „geradeziehen“. Beurteile die Aussage. Begründetes Feedback: Reiben dient vor allem Maß-, Form- und Oberflächenverbesserung. Eine fehlerhafte Lage wird damit nicht zuverlässig korrigiert.
- Position C planen: Begründe, warum vor dem Gewindebohren eine passende Kernbohrung vorhanden sein muss. Begründetes Feedback: Der Gewindebohrer formt bzw. schneidet das Gewindeprofil an der Bohrungswand; ohne passende Vorbohrung stimmt die Materialzugabe für das Gewinde nicht.
Transferaufgaben
- Spanend oder spanlos: Du erhältst einen Gewindeformer ohne typische Spannuten. Erkläre die Konsequenz für Deine Werkzeugerkennung. Begründetes Feedback: Das fehlende Spanraum-Merkmal ist hier kein Defekt, weil das Gewinde umgeformt und nicht spanend geschnitten wird.
- Werkstoffwechsel: Die Montageplatte soll statt aus Stahl aus einem anderen Werkstoff bestehen. Nenne drei Geometriemerkmale, die Du vor der Werkzeugwahl neu prüfen würdest. Begründetes Feedback: Spitzenwinkel, Drall beziehungsweise Nutengeometrie und Schneidenausführung hängen von Werkstoff und Anwendung ab; eine reine Durchmesserwahl reicht nicht.
- Bohrung analysieren: Eine Bohrung zeigt schlechte Positionstreue und auffällige Gratbildung. Trenne mögliche Ursachen aus Werkzeuggeometrie, Spannung und Prozessführung. Begründetes Feedback: Gute Diagnose trennt Geometrie von Randbedingungen. Nicht jeder Fehler ist mit einem anderen Spitzenwinkel lösbar; Werkstückspannung, Werkzeugzustand und Prozessdaten sind ebenfalls zu prüfen.
Quellenprüfung und Medienrechte
Die Fachinformationen wurden gegen frei zugängliche Fach- und Arbeitsschutzquellen geprüft. Zahlenwerte sind bewusst auf wenige, für die Geometrieeinordnung notwendige Beispiele begrenzt. Reale Schnittdaten und Werkzeugzugaben werden nicht pauschal aus diesem Kurs übernommen.
- Spiralbohrer – Wikipedia: Schneiden, Querschneide, Spitzen- und Drallwinkel.
- Reiben – Wikipedia: Feinbearbeitung vorhandener Bohrungen.
- Senken – Wikipedia: Nach- und Weiterbearbeitung von Bohrungen.
- BGHM – Ständerbohrmaschine: Gefährdungen an rotierenden Bohrmaschinen.
- DGUV Regel 109-607: Schutzmaßnahmen bei Bohrarbeiten.
- KELLER.Software: verifizierter Hinweis auf die eingebettete CNC-Simulation.
| Medium | Rechtehinweis |
|---|---|
| Twist Drill - Basic Geometry.png | Wikimedia Commons, Robert Hewitt, CC BY-SA 3.0 |
| Twist Drill - Point Feometry.png | Wikimedia Commons, Robert Hewitt, CC BY-SA 3.0 |
| Drill cutting edges.png | Wikimedia Commons, Robert Hewitt, CC BY-SA 3.0 |
| Twist Drill - Flutes2 vertical.svg | Wikimedia Commons, abgeleitetes Werk, CC BY-SA 3.0 |
| 4FlutedCountersink.jpg | Wikimedia Commons, Glenn McKechnie, CC BY-SA 2.0 |
| Countersunk and counterbored holes cross-section.png | Wikimedia Commons, Waerloeg, CC0 |
| Duplex-chucking-reamer.jpg | Wikimedia Commons, PaulStefanik, CC BY-SA 4.0 |
| Gewindebohrer.jpg | Wikimedia Commons, Michael Häckel, Public Domain |
| TapTypes.gif | Wikimedia Commons, historisches Werk, Public Domain Mark |
| Drilling a gear wheel on a turning machine.gif | Wikimedia Commons, CC0 |
| YouTube-Videos | Eingebettet, nicht als OER-Datei kopiert; Rechte und Verfügbarkeit verbleiben bei den jeweiligen Kanälen. |
Nicht verwendet: Die Commons-Datei „Drilling.gif“ wurde trotz passender Animation nicht eingesetzt, weil ihre Bohrergeometrie auf Commons ausdrücklich als fachlich umstritten und für Unterricht ungeeignet gekennzeichnet ist.
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welches Merkmal bildet beim Spiralbohrer den Raum für Späne? (Spannut) (!Schaft) (!Führungsfase) (!Bohrfutter)
Wo liegt der Spitzenwinkel eines Spiralbohrers? (Zwischen den Hauptschneiden an der Spitze) (!Zwischen Schaft und Bohrfutter) (!Zwischen Werkstück und Maschinentisch) (!Zwischen zwei Gewindegängen)
Welche Schneide liegt beim üblichen Spiralbohrer im Zentrum? (Querschneide) (!Gewindeflanke) (!Reibschneide) (!Senkfase)
Welches Werkzeug erzeugt eine kegelige Senkung an einer vorhandenen Bohrung? (Kegelsenker) (!Reibahle) (!Gewindebohrer) (!Messschieber)
Wofür wird eine Reibahle hauptsächlich eingesetzt? (Zur Feinbearbeitung einer vorhandenen Bohrung) (!Zum Sägen eines Profils) (!Zum Planschleifen einer Fläche) (!Zum Außenrändeln)
Welches Werkzeug trägt typischerweise viele Schneiden am Umfang? (Reibahle) (!Zweischneidiger Spiralbohrer) (!Körner) (!Schraubendreher)
Welche Aufgabe haben die Nuten eines spanenden Gewindebohrers? (Sie schaffen Spanraum und unterstützen die Spanabfuhr) (!Sie messen die Gewindetiefe) (!Sie ersetzen die Kernbohrung) (!Sie spannen das Werkstück)
Welche Aussage zum Reiben ist richtig? (Reiben setzt eine vorbearbeitete Bohrung voraus) (!Reiben beginnt immer im vollen Werkstoff) (!Reiben ersetzt grundsätzlich jedes Bohren) (!Reiben erzeugt automatisch ein Innengewinde)
Woran erkennst Du einen spanenden Gewindebohrer besonders gut? (An Gewindezähnen und Nuten) (!An einer glatten Kugelspitze) (!An einer breiten Sägeklinge) (!An einer ebenen Schleifscheibe)
Welche Aussage zur realen Werkstattarbeit gilt für diesen Kurs? (Sie erfolgt nur nach Unterweisung Gefährdungsbeurteilung Freigabe und Aufsicht) (!Der Kurs ersetzt die betriebliche Unterweisung) (!Die Simulation ist eine Maschinenfreigabe) (!Werkstattarbeit darf ohne Aufsicht begonnen werden)
Memory
| Spitzenwinkel | Winkel zwischen den Hauptschneiden |
| Hauptschneide | übernimmt den größten Teil der Spanarbeit |
| Querschneide | wirkt im Bohrerzentrum überwiegend schabend |
| Spannut | bildet Spanraum und unterstützt Spantransport |
| Kegelsenker | erzeugt eine kegelige Senkung |
| Reibahle | feinbearbeitet eine vorhandene Bohrung |
| Gewindebohrer | schneidet ein Innengewinde |
| Anschnitt | verteilt die Schneidarbeit auf mehrere Zähne |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Thema |
|---|---|
| Spiralbohrer | Bohrung ins volle Material |
| Kegelsenker | kegelige Weiterbearbeitung |
| Reibahle | Feinbearbeitung einer Bohrung |
| Gewindebohrer | spanendes Innengewinde |
| Spannut | Raum für Späne |
| Querschneide | schabender Bereich im Bohrerzentrum |
Kreuzworträtsel
| Spitzenwinkel | Welcher Winkel liegt an der Spitze zwischen den Hauptschneiden? |
| Querschneide | Welche Schneide liegt beim Spiralbohrer im Zentrum? |
| Spannut | Wie heißt die Nut für Spanraum und Spantransport? |
| Reibahle | Welches Werkzeug feinbearbeitet eine vorhandene Bohrung? |
| Kegelsenker | Welches Werkzeug erzeugt eine kegelige Senkung? |
| Gewindebohrer | Welches Werkzeug schneidet ein Innengewinde? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Fotokarten: Erstelle vier Fotokarten für Spiralbohrer, Kegelsenker, Reibahle und Gewindebohrer und markiere je ein eindeutiges Geometriemerkmal.
- Skizze: Zeichne eine vereinfachte Bohrerspitze und beschrifte Hauptschneiden, Querschneide und Spitzenwinkel.
- Spurensuche: Fotografiere nur freigelegte, stillstehende Ausbildungswerkzeuge nach Erlaubnis der Lehrkraft und markiere die sichtbaren Spanräume digital.
- Sicherheitscheck: Erstelle aus BGHM-Informationen eine kurze Checkkarte mit fünf Punkten, die vor einer realen Bohrarbeit geklärt sein müssen.
Standard
- Montageplatte: Plane die Werkzeugfolge für die drei Positionen A, B und C und begründe jeden Werkzeugwechsel mit der Bohrungsfunktion.
- Vergleichsmatrix: Vergleiche vier Werkzeuge nach Schneidenzahl, Anschnitt, Spanraum und Bearbeitungsziel.
- Simulationsprotokoll: Analysiere die KELLER-Simulation und ordne sichtbare Bearbeitungsschritte den Verfahren Bohren, Senken, Reiben und Gewindebohren zu.
- Werkstattfall: Entwickle drei mögliche Ursachen für eine mangelhafte Bohrung und trenne Werkzeuggeometrie, Werkzeugzustand und Spannung voneinander.
Schwer
- Werkstoffwechsel: Recherchiere für zwei Werkstoffe geeignete Bohrergeometrien bei einem Werkzeughersteller und begründe Unterschiede in Spitzen- und Drallwinkel.
- Verfahrensvergleich: Vergleiche Gewindeschneiden und Gewindeformen hinsichtlich Spanbildung, Werkzeuggeometrie und notwendiger Vorbohrung.
- Prüfplan: Entwirf einen Prüfplan für die drei Funktionsbohrungen des Ausbildungsfalls, ohne Maschinenparameter vorzugeben.
- Mikro-Lernvideo: Produziere ein 90-Sekunden-Lernvideo mit stillstehenden Werkzeugen oder 3D-Modellen. Zeige die vier Werkzeugarten und begründe ihre Zuordnung. Reale Maschinenbewegungen sind nicht Bestandteil des Auftrags.
|
|
Lernkontrolle
- Prozesskette begründen: Eine Zeichnung fordert eine Passbohrung, eine Senkung und ein Innengewinde. Entwickle für jede Funktion eine plausible Bearbeitungsfolge und begründe, welche Schritte eine vorhandene Bohrung voraussetzen.
- Unbekanntes Werkzeug: Du siehst ein Werkzeug mit vielen Umfangsschneiden und kurzem Anschnitt. Leite ab, warum es eher eine Reibahle als ein Spiralbohrer ist.
- Spitzenwinkel: Erkläre, warum der Spitzenwinkel nicht unabhängig vom Werkstoff ausgewählt werden sollte. Beziehe Werkzeugbelastung und Anschnitt ein.
- Spanräume vergleichen: Vergleiche die Aufgabe der Spannut beim Spiralbohrer mit der Nut eines spanenden Gewindebohrers.
- Reiben beurteilen: Eine Bohrung ist maßlich zu groß und zugleich falsch positioniert. Beurteile, ob Reiben eine sinnvolle Reparaturstrategie ist, und begründe getrennt nach Maß und Lage.
- Transfer: Begründe, warum eine korrekte Werkzeugauswahl noch keine Arbeitsfreigabe darstellt und welche betrieblichen Schritte zusätzlich notwendig sind.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema solltest Du zeigen, dass Du:
- Spiralbohrer, Kegelsenker, Reibahle und Gewindebohrer anhand sichtbarer Geometriemerkmale unterscheiden kannst.
- Spitzenwinkel, Hauptschneide, Querschneide und Spannut korrekt benennst und ihre Funktion erklärst.
- die Bohrungsfunktion mit einer sinnvollen Werkzeugfolge verknüpfst.
- Reiben als Feinbearbeitung einer vorhandenen Bohrung einordnest und seine Grenzen erklärst.
- spanendes Gewindebohren von spanlosem Gewindeformen unterscheiden kannst.
- Medien- oder Simulationsbeobachtungen fachlich begründest, statt Handgriffe ungeprüft zu übernehmen.
- erklärst, dass reale Werkstattarbeit Unterweisung, Gefährdungsbeurteilung, Freigabe und zuständige Aufsicht voraussetzt.
OERs zum Thema
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