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Gewindefertigung - Gewindebohren

Gewindebohren

Gewindebohren ist ein spanendes Verfahren mit kontinuierlichem Schnitt. Das Material wird über eine Folge von radial anwachsenden Zähnen, die am Umfang des Werkzeugs in der Gewindesteigung aufgereiht sind, abgetragen. In der industriellen Fertigung kommen Maschinengewindebohrer in verschiedenen Baumaßen zum Einsatz.

Drehmoment

Bild 7: Idealisierter Drehmomentverlauf beim Sackloch-Gewindebohren

Das Drehmoment beim Gewindebohren beginnt bei Null und steigt kontinuierlich an bis der gesamte Anschnitt des Gewindebohrers in die Bohrung eingedrungen ist [Bereich 1]. Die Höhe des erreichten Wertes hängt neben dem bearbeiteten Werkstoff, der Schmierung und der Werkzeuggeometrie von der Anzahl der Anschnittzähne ab (Bild 7).
Sobald alle Anschnittzähne im Eingriff sind, erhöht sich das Drehmoment nur durch die Zunahme der Reibung der zusätzlich im Eingriff befindlichen Gewindezähne bzw. durch die Reibung des Spanmaterials in den Spannuten [Bereich 2].
Beim Erreichen der geforderten Gewindetiefe wird das Werkzeug abgebremst, das Drehmoment sinkt auf Null [Bereich 3].
Bei beginnendem Rücklauf ist ein relativ niedriges, durch Reibung verursachtes Drehmoment vorhanden, bis der Zahnrücken des Gewindebohrers die stehengebliebene Spanwurzel des vorhergehenden Gewindezahnes erreicht [Bereich 4].
Die Spanwurzel wird abgeschert [Bereich 5].
Der noch verbleibende Rest der Spanwurzel wird zwischen Zahn und Bohrungswand eingequetscht, eine zum Teil sehr hohe Drehmomentspitze entsteht [Bereich 6].
Im restlichen Prozess besteht das Drehmoment im Wesentlichen aus Reibung und geht mit Verlassen der Bohrung des Gewindebohrers auf Null [Bereich 7].
Der Verlauf und Betrag der Drehmomentkurve können zur Prozessüberwachung eingesetzt werden. Es ist z. B. möglich, die Einsatzdauer eines Gewindebohrers vom tatsächlichen Verschleiß abhängig zu machen oder die Maschine bei Auftreten unerwarteter Störungen, wie beispielsweise Spanverklemmungen, abzuschalten, ohne das Werkzeug zu zerstören.

Hochgeschwindigkeitsgewindebohren

Bei der Gewindebearbeitung wird der Gewindebohrer und damit die Maschinenspindel bei Erreichen der gewünschten Gewindetiefe reversiert. Dies ist ein nicht beliebig beschleunigbarer Prozess, da die Maschinenspindel je nach Maschine eine im Verhältnis zum Gewindebohrer relativ große Masse hat, die reversiert werden muss.
Eine Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit über das auf Maschinen realisierbare Maß ist nur durch Verwendung von Gewindeschneidapparaten zu erreichen die die Drehrichtung umkehren. Die Maschinenspindel behält also während des gesamten Gewindebohrzykluses die Drehrichtung bei, der Gewindeschneidapparat reversiert den Gewindebohrer. Wegen der ungleich geringeren Masse im Vergleich zur Maschinenspindel ist dies bei höheren Drehzahlen möglich.

Gewindebohren: Werkzeuge

Gewindebohrer gibt es in unzähligen Ausführungen. Zunächst unterscheidet man nach Hand- oder Maschinengewindebohrern. Handgewindebohrer (z. B. nach DIN 352) werden heute nur noch in Ausnahmefällen und bei Reparaturen eingesetzt.
In der industriellen Fertigung werden Maschinengewindebohrer verwendet. Diese gibt es in verschiedenen Baumaßen (z. B. nach DIN 371, DIN 376). Je nach Anwendungsfall kann das geeignete Baumaß gewählt werden.
Darüber hinaus gibt es eine Reihe von Baumaßen für Sonderanwendungen. In der DIN 2197 (Gewindebohrer – Technische Lieferbedingungen für Gewindebohrer aus Schnellarbeitsstahl) werden u. a. Rundlauftoleranzen, Anschnittformen, Schneidstoffe, Härte, Drall und Zentrierungen beschrieben sowie Bezeichnungsbeispiele gegeben.


Inhaltsverzeichnis
Literaturhinweis

Bartl, R. (Hrsg.): Trockenbearbeitung prismatischer Teile. Forschungszentrum Karlsruhe, FZKA-PFT 177, Karlsruhe 1996
Biermann, D.: Zukunftweisende Entwicklungen in der spanenden Fertigung. Zerspanen im modernen Produktionsprozess. Institut für Spanende Fertigung, Technische Universität Dortmund. Dortmund 2008
EMUGE (Hrsg.): Handbuch der Gewindetechnik und Frästechnik. Publicis Corporate Publishing, Lauf 2004
Hechtle, D.: Fünffach längere Intervalle. Werkstatt + Betrieb 11, 2008
Hechtle, D.: Höhere Belastbarkeit für Schraubenverbindungen. Werkstatt + Betrieb 7-8, 2007
Klocke, F.; Essel, I.: Basics of HPC and Mechanical and Thermal Characteristics. High Performance Cutting CIRP International Conference, Aachen, 2004, S. 29 – 44
Paucksch, E.; Holsten, S.; Linß, M.; Tikal, F.: Zerspantechnik. Prozesse, Werkzeuge, Technologien. Vieweg+Teubner, Kassel/Lüneburg 2008
Spur, G.; Stöferle, Th. (Hrsg.): Handbuch der Fertigungstechnik, Band 3/2, Spanen. Carl Hanser Verlag, München 1980

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