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Fünf Fragen, die bei der Bearbeitung von Gewinden zu stellen sind


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Christa Kettlewell
Allied Machine and Engineering

info@alliedmachine.com

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Beim Gewindeschneiden eines Werkstücks gibt es viele Faktoren zu berücksichtigen. Wann ist ein Vollhartmetall-Gewindefräser besser als ein Wendeplattenfräser? Wie wirkt sich das Materialverhalten des Werkstücks auf das Gewindefräsen aus? Genauso wichtig ist es, Ihr Programm zu verstehen und auftretende Probleme zu diagnostizieren. Glücklicherweise kann man das Gewindefräsen besser verstehen, wenn man fünf spezifische Fragen stellt.

Wann sollte man ein Gewinde fräsen, anstatt ein Gewinde zu schneiden?
Es gibt viele Fälle, in denen man den Einsatz eines Gewindefräsers anstelle eines Gewindebohrers in Betracht ziehen sollte. In vielen Fällen geht es dabei um ein gemeinsames Problem: Gewindebohrer brechen. Da der Gewindebohrer genau die gleiche Größe wie die Bohrung hat, wird beim Eindrehen des Gewindes in die Bohrung ein hoher Druck ausgeübt, vor allem bei schwer zu bearbeitenden Materialien. Außerdem befinden sich die Schneiden eines Gewindebohrers ständig im Schnitt, wodurch mehr Wärme erzeugt wird. Ein Gewindefräser hingegen kommt nur wenig mit dem Material in Berührung, und die Wärmeentwicklung ist viel geringer—ein zusätzlicher Vorteil in jedem Fertigungsprozess. Schließlich ist es bei der Verwendung eines Gewindebohrers schwieriger, Späne zu bilden und zu entfernen.



Alle diese oben genannten Faktoren begünstigen das Versagen des Werkzeugs. Wenn der Gewindebohrer abbricht, wird das Teil oft verschrottet, so dass die Verwendung eines Gewindebohrers besser funktioniert, wenn es sich um ein preiswertes Teil handelt. Wenn es sich um ein teureres Teil handelt und der Gewindebohrer abbricht, müssen Sie nun versuchen, den Gewindebohrer zu entfernen und das Teil zu retten. Dies ist ein zeitaufwändiger Vorgang, der sich auf die Qualität und die Herstellungskosten Ihres Teils auswirkt.

Sie sollten nicht nur ein Gewinde fräsen, wenn das Teil teuer ist, sondern auch, wenn Sie mit einem großen Lochdurchmesser arbeiten. Natürlich ist ein Gewindebohrer genauso groß wie das Loch, also braucht man für einen Gewindedurchmesser von vier Zoll einen Gewindebohrer mit vier Zoll Durchmesser. Anstatt dieses teure, große Stück Metall zu kaufen oder Gewindebohrer für jede Gewindegröße zu lagern, könnten Sie einen handelsüblichen Gewindefräser kaufen und das Gewinde in mehrere Gewindegrößen interpolieren, einschließlich dieser großen Durchmesser. Und schließlich verbrauchen Gewindefräser bei großen Durchmessern deutlich weniger Strom von Ihrer Maschine.

Zu den weiteren Vorteilen von Gewindefräsern gehört die Möglichkeit, enge Toleranzen einzuhalten, indem man den Schnittweg des Werkzeugs kontrolliert. Da das Werkzeug durch Abnutzung leicht schrumpft, können Sie dies an der Maschine leicht kompensieren, indem Sie den Werkzeugdurchmesser versetzen.
Dennoch gibt es Fälle, in denen das Gewindeschneiden die bessere Wahl gegenüber dem Gewindefräsen ist. Zum Beispiel würde man einen Gewindebohrer verwenden, wenn man lange Gewindelängen bearbeitet. Aufgrund der fehlenden radialen Belastung muss man sich keine Sorgen um die Stabilität des Gewindebohrers oder die Durchbiegung des Werkzeugs machen. Darüber hinaus sind Gewindebohrer die bessere Wahl, wenn die Geschwindigkeit wichtiger ist als die Qualität des Gewindes. Bei vielen Anwendungen hat ein Gewindebohrer eine kürzere Zykluszeit als ein Gewindefräser. Dies birgt jedoch immer noch das Risiko, dass der Gewindebohrer bricht und Sie wertvolle Zeit aufwenden müssen, um ihn zu entfernen.

Wann sollten Sie Vollhartmetall-Gewindefräser im Vergleich zu wendbaren Gewindefräsern verwenden?
Wenn Sie sich für einen Gewindefräser entscheiden, haben Sie die Wahl zwischen Vollhartmetall- und Wendeplattengewindefräsern für Ihre Anwendung. Diese Wahl hängt oft von den Anforderungen der Anwendung in Bezug auf Qualität, Wiederholgenauigkeit und Flexibilität ab.

Gewindefräser aus Vollhartmetall
Qualität und Leistung sind die wichtigsten Vorteile von Vollhartmetall-Gewindefräsern. Vollhartmetall-Gewindefräser laufen und schneiden jedes Mal schneller. Eine konstante Oberflächenbeschaffenheit zwischen zwei verschiedenen Durchmessern führt zu unterschiedlichen Drehzahlen. Aufgrund ihres kleineren Schneidendurchmessers laufen Vollhartmetall-Gewindefräser mit einer höheren Drehzahl. In Kombination mit der typischerweise größeren Anzahl von Spannuten führt dies zu einer schnelleren Eindringtiefe (in/min oder mm/min) und einer verbesserten Zykluszeit. Diese Werkzeuge übertreffen in der Regel wendbare Gewindefräser in Bezug auf die Qualität, da die Gewinde gleichzeitig geschliffen werden. Dadurch wird die Konsistenz der Gewinde verbessert. Bei einem kleineren Fräserdurchmesser gibt es weniger Kontakt mit dem Werkstück, was zu einer geringeren Wärmeentwicklung und Durchbiegung führt.

Indexierbare Gewindefräser
Die meisten Anwender sind von indexierbaren Gewindefräsern angetan, weil sie die Möglichkeit bieten, die Gewindeformen häufig zu wechseln. Man kann einen Körper nehmen und die Einsätze auswechseln, und die Maschine ist relativ schnell mit verschiedenen Formen oder Steigungen einsatzbereit. Dadurch eignen sich Wendeschneidplattenfräser besser für Kleinserien und für Arbeiten in der Werkstatt, bei denen viele Änderungen und Abweichungen in der Fertigung vorkommen. Auch hier geht es wieder um die Flexibilität des Werkzeugs. Man kauft einmalig den Grundkörper und wechselt dann je nach Bedarf die Wendeschneidplatten aus.

Alles in allem fräst ein Gewindefräser einfach eine Gewindeform und eine Steigung und kann in der Regel sowohl für Links- als auch für Rechtsgewinde, Innen- oder Außengewinde, mehrgängige Gewinde und verschiedene Toleranzen verwendet werden.

Welchen Einfluss hat das Material auf eine Gewindefräsanwendung?
Der Materialabtrag beim Gewindeschneiden ist nicht anders als bei anderen Fertigungsverfahren wie Bohren oder Drehen. Es sind immer zwei Dinge zu beachten:
  • Wie viel Material wird abgetragen?
  • Wie ist das zu bearbeitende Material beschaffen?

Die erste Frage lässt sich anhand der Gewindesteigung beantworten. Während bei einer feinen Steigung nicht viel Material abgetragen werden muss, muss bei einer groben Steigung viel Material abgetragen werden. Die Kombination dieser beiden Fragen hilft Ihnen auch dabei festzustellen, ob Ihr Material in einem Durchgang entfernt werden kann oder nicht. Unabhängig davon, wie viele Durchgänge Sie zum Abtragen des Materials verwenden, kann, genau wie beim Bohren oder Drehen, ein Schlichtdurchgang zur Qualitätsverbesserung eingesetzt werden. Dieser wird oft als Federdurchgang bezeichnet. Bei Bedarf sollten Sie den technischen Teil des Katalogs Ihres Herstellers oder eine verfügbare Gewindefräser-Programmiersoftware wie InstaCode zu Rate ziehen, um die für Sie geeignete Anzahl von Durchgängen auszuwählen.

Was sind die besten Praktiken für die Programmierung?
Wie bereits erwähnt, kann eine Gewindeschneidmaschine durch einfache Manipulation des Programm-/Werkzeugpfades eine Vielzahl von Gewinden wie Links- oder Rechtsgewinde, Innen- oder Außengewinde erzeugen. Es ist immer besser, ein Programm in inkrementellen Bewegungen statt in absoluten zu schreiben. Auf diese Weise können Sie Ihren Code für den Gewindeteil als Unterprogramm oder Unterprogramm einfügen. Dies ist beim Gewindeschneiden für mehrere Bohrungen von Vorteil, da Sie das Programm an einer einzigen Stelle bearbeiten können. Auf diese Weise können Sie auch schnell einen Testlauf über dem Teil durchführen, um das Programm zu testen. Zusätzlich zum Schreiben dieses Programms in inkrementellen Bewegungen verbessert eine Bogen-Ein- und Bogen-Aus-Bewegung die Qualität des Gewindes und verlängert die Lebensdauer des Gewindefräsers.

Wie sollte man Probleme beim Gewindefräsen diagnostizieren?
Da beim Gewindefräsen radiale Schnittkräfte wirken, sollte die Durchbiegung immer im Auge behalten werden. Die bereits erwähnten Faktoren, wie z. B. die Menge des abzutragenden Materials und die Beschaffenheit des zu bearbeitenden Materials, lassen sich durch Anpassen der Anzahl der Durchgänge zum Abtragen des Materials sowie der Kombination aus Drehzahl und Vorschub bekämpfen. Berücksichtigen Sie außerdem den von Ihnen verwendeten Werkzeughalter. Aufgrund der Radialkräfte und der möglichen Durchbiegung müssen Werkzeughalter wie Fräsfutter, Hydrodehnspannfutter oder Schrumpffutter verwendet werden, die die Durchbiegung minimieren. Letztlich sind diese Werkzeuglösungen steifer und verbessern daher die Qualität des zu bearbeitenden Gewindes.

Es ist auch wichtig zu wissen, ob der programmierte Werkzeugweg von der Mitte des Gewindefräsers oder vom Außendurchmesser des Gewindefräsers ausgeht. Dies ändert die Art und Weise, wie die Verschleißkorrekturen in der Maschine angewendet werden sollten.

Auch wenn Sie bei der Bearbeitung von Gewinden auf zusätzliche Herausforderungen stoßen können, hilft Ihnen die Beantwortung dieser fünf Fragen dabei, die Grundlage für eine erfolgreiche Anwendung zu schaffen.



Weitere Tipps zum Gewindefräsen finden Sie in unserem Pocket Guide zum Gewindefräsen