Knopfteile sind robust. Genau deshalb werden sie zerstört.

Ein Knopfbohrer ist die robusteste Bohrerkonstruktion überhaupt. Mehrere Hartmetalleinsätze sind auf einer Stahlfläche verteilt. Es gibt keine einzelne Schneide, die ausbrechen könnte. Im Gegensatz zu einem Meißelbohrer mit nur einer Schneide sind keine Lötverbindungen anfällig für Überhitzung. Die Konstruktion verteilt die Stoßbelastung optimal und verhindert ein plötzliches Versagen.

Und genau diese Robustheit ist das Problem. Denn Anwender, die niemals auf die Idee kämen, einen Meißelbohrer stumpf oder trocken laufen zu lassen, belasten einen Knopfbohrer weit über seine Grenzen hinaus, in der Annahme, er halte das aus. Das kann er aber nicht – nicht auf Dauer. Wenn ein Knopfbohrer versagt, ist der Schaden schwerwiegender und teurer als bei einem Meißelbohrer, da er sich über mehrere Einsätze bis in den Bohrerkörper ausbreitet.

Hier ist, was „"tough but not invincible"“ in der Praxis tatsächlich bedeutet.

Die Überwachungsfalle

Ein Meißel kreischt, wenn er stumpf ist. Die Bohrtiefe nimmt rapide ab. Der Bohrer vibriert. Der Bediener spürt es an den Bedienelementen und wechselt den Meißel, da Weiterbohren offensichtlich sinnlos ist.

Der Bohrmeißel flüstert. Die Einsätze verschleißen allmählich. Die Bohrtiefe nimmt so langsam ab, dass sich der Bediener unmerklich daran gewöhnt – „Das Gestein muss in diesem Abschnitt härter sein.“ Der Meißel bohrt weiter, nur immer langsamer, erzeugt dabei mehr Hitze, belastet die verbleibenden Einsatzkanten stärker und verschleißt den Meißelkörper weiter.

Zwei Zeichen durchbrechen das Flüstern:

Schlangenhautartige oder mikrorissartige Strukturen an den Einsätzen.Auch als „Schildkrötenpanzerrisse“ bekannt – ein Netz feiner Linien, das auf der polierten Hartmetalloberfläche sichtbar ist. Dies ist thermische Ermüdung. Die Oberfläche des Einsatzes wurde wiederholt erhitzt und abgekühlt, üblicherweise durch unzureichende oder unregelmäßige Spülung. Die Risse sind anfangs flach, vertiefen sich aber mit jedem Stoßzyklus. Ein Einsatz mit solchen Rissen ist nicht verschlissen, sondern beschädigt. Er sollte nachgeschliffen werden, bevor sich die Risse durch den gesamten Einsatz ausbreiten und dieser abplatzt.

Die Penetrationsrate sinkt merklich.Nicht, dass es langsamer wäre. Tatsächlich merklich langsamer. Wenn der Bohrer mit zwei Dritteln seiner normalen Geschwindigkeit im selben Gestein und mit denselben Bohreinstellungen bohrt, sind die Einsätze stumpf. Nicht warten. Herausnehmen. Das Nachschleifen eines stumpfen Einsatzes stellt die Bohrtiefe sofort wieder her und verhindert den beschleunigten Verschleiß, der durch Schleifen statt Schneiden entsteht.

Der Thermoschock, den niemand kommen sieht

Dies ist die mit Abstand häufigste Ursache für vorzeitiges Versagen von Knopfbohrern und tritt in den ersten dreißig Sekunden des Bohrvorgangs auf.

Der Ablauf ist folgender: Der Bohrer setzt den Bohrlochkopf ein. Noch kein Wasser – vielleicht ist das Ventil geschlossen, vielleicht wartet man, bis sich der Bohrer gesetzt hat. Die Bohrkopffläche erhitzt sich. Hartmetall leitet Wärme schnell, daher werden die Einsätze heiß. Dann öffnet der Bohrer das Wasserventil. Kaltes Wasser – Grundwassertemperatur, vielleicht 10–15 °C – trifft auf Einsätze, die an der Oberfläche 200–300 °C heiß sind. Thermoschock.

Hartmetall ist druckfest, aber zugschwach. Die schnelle Abkühlung setzt die Oberfläche des Einsatzes unter Zugspannung. Es bilden sich Mikrorisse. Der Bediener sieht nichts – die Risse sind mit bloßem Auge unsichtbar. Aber sie sind da, und sie vergrößern sich mit jedem Stoß. Drei Schichten später bricht ein Einsatz, und alle geben der Qualität des Bohrers die Schuld.

Die Lösung ist verblüffend einfach: Wasser vor dem Auslösen aufdrehen. Kragen nass halten. Das Wasser kühlt den Bohrer vom ersten Aufprall an. Keine thermische Belastung, kein Stoß, keine Mikrorisse. Es verlängert den Bohrvorgang nicht und verhindert den Fehler, den selbst der beste Bohrer nicht beheben kann.

Das Missverständnis bezüglich der Vorschubkraft

Es herrscht die weitverbreitete Annahme, dass Knopffräser einen hohen Vorschubdruck benötigen, um optimal zu funktionieren. Das stimmt nicht. Sie benötigengenugDie Zuführung sorgt dafür, dass die Einsätze stets Kontakt mit dem Gestein haben – kein Abprallen, kein Fehlzünden – und das war's.

Zu hoher Vorschubdruck hat drei negative Auswirkungen: Er erhöht das Drehmoment, ohne die Eindringtiefe zu verbessern. Er beschleunigt den Verschleiß der Schneidplatten, indem er das Hartmetall während der Rotation stärker in das abrasive Gestein presst. Und er belastet den Meißelkörper durch Biegung, insbesondere in unebenem oder brüchigem Boden, wo die Meißelfläche keinen vollständigen Kontakt hat.

Ein korrekt vorgespannter Knopfbohrer bohrt schnell, verschleißt gleichmäßig und behält alle Schneidplatten. Ein zu stark vorgespannter Knopfbohrer bohrt etwa gleich schnell, weist ungleichmäßigen Verschleiß an der Führungsleiste auf und hat beschädigte oder fehlende Schneidplatten. Der Unterschied in der Technik kostet nichts und macht den Unterschied.

Der Lebenszyklus, der funktioniert

Ein fachgerecht eingesetzter Knopfbohrer durchläuft mehrere Nachschleifzyklen. Bei jedem Zyklus werden die Einsätze auf ihr ursprüngliches Kuppelprofil zurückgeschliffen, der Bohrkörper abgerichtet, um jegliche Rückverjüngung zu beseitigen, und die Spülbohrungen gereinigt. Ein hochwertiger Bohrer kann vier, fünf oder sogar sechs Nachschleifzyklen durchlaufen, bevor die Einsätze zu kurz oder der Körper zu stark abgenutzt ist.

Der Schlüssel zu diesen Zyklen liegt darin, den Schneidkopf rechtzeitig zu schleifen, bevor er den optimalen Zeitpunkt zum Nachschleifen erreicht. Ist die Verschleißfläche einer Schneidplatte zu breit, trägt das Nachschleifen zu viel Hartmetall ab, um die Kuppel wiederherzustellen. Hat sich der Schneidkopfkörper stark verjüngt, entfernt das Abrichten zu viel Stahl. Der optimale Zeitpunkt zum Nachschleifen schließt sich schnell, sobald der Verschleiß zunimmt, und der Verschleiß nimmt schnell zu, sobald der Schneidkopf stumpf wird.

Prüfen Sie regelmäßig, nicht erst, wenn der Bohrer nicht mehr bohrt. Nachschleifen ist erforderlich, sobald ein bestimmter Schwellenwert erreicht ist – etwa 1/3 bis 1/2 des Einsatzdurchmessers an der Verschleißfläche, bei sichtbaren Rissen oder messbarer Rückverjüngung – nicht nach Gefühl. Der Unterschied zwischen einem Bohrer, der fünfmal nachgeschliffen werden muss, und einem, der nur zweimal nachgeschliffen werden muss, liegt hauptsächlich darin, wann der Bediener ihn zum Schleifgerät gebracht hat.

Fazit

Knopffräser sind die robustesten Fräser der Branche. Robustheit bedeutet aber nicht Unverwundbarkeit. Ein Knopffräser, der am Schaft trocken läuft, mit zu viel Vorschub belastet wird und so lange ignoriert wird, bis die Schneidplatten plan sind, wird versagen. Nicht weil der Fräser schlecht war, sondern weil der Bediener Robustheit mit Unverwundbarkeit verwechselt hat.

Robust bedeutet, dass man mehr Vorwarnung vor einem Ausfall erhält. Das heißt aber nicht, dass man die Warnung ignorieren kann.