nach oben
Gewindefertigung - Gewindedrehen

Gewindedrehen

Beim Gewindedrehen wird das Gewinde in mehreren Schritten hergestellt. Das Werkzeug fährt während der Vorschubbewegung in Längsrichtung am Werkstück bei gleichzeitigem Eingriff der Schneide in das Werkstück vorbei, wird dann abgesetzt und wieder in die Ausgangsposition zurückgefahren. Der nächste Durchlauf erfolgt mit der nächsten Schnitttiefe. Diese Bearbeitungsschleife wird so lange wiederholt, bis das komplette Gewindeprofil gefertigt ist.

Beim Gewindedrehen wird durch ein Rund-Längs-Drehverfahren das Gewinde mit einem ein- oder mehrschneidigen Profilwerkzeug erzeugt. Die Einordnung erfolgt auf Grund des Schraubendrehverfahrens in die DIN 8589-1, Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide – Drehen (DIN 8589-1). Das Gewindedrehen eignet sich für das Herstellen von Innen- als auch Außengewinde. Das Profilwerkzeug entspricht einem Gewindegang und die Vorschubbewegung des Werkzeuges wird durch die Gewindesteigung bestimmt. Durch diese Kinematik erzeugt die Schneidspitze die typische Wendelnut des Schraubengewindes.

Bild 1: Prinzip des Gewindedrehers

Die Herstellung eines Gewindes durch das Gewindedrehen erfolgt durch eine Aufteilung der Schnitttiefe in mehreren Schritten. Das Werkzeug fährt während der Vorschubbewegung in Längsrichtung am Werkstück bei gleichzeitigem Eingriff der Schneide in das Werkstück vorbei, wird dann abgesetzt und wieder in die Ausgangsposition zurückgefahren. Der nächste Durchlauf erfolgt mit der nächsten Schnitttiefe, indem das Werkzeug an- und zugestellt wird. Das Werkzeug fährt nun das vorgefertigte Gewindeprofil ab und arbeitet sich tiefer in das Werkstück ein. Diese Bearbeitungsschleife durchfährt das Werkzeug solange bis das komplette Gewindeprofil gefertigt ist. Die Einteilung der Schnitttiefe ist von dem zu zerspanenden Werkstoff des Werkstückes und des Werkzeuges abhängig. Eine optimierte Schnitttiefe zeichnet sich durch eine lange Standzeit des Werkzeuges bei niedriger Bearbeitungszeit aus.

Die erste Phase der Gewindeherstellung war geprägt durch formgeschliffene Gewindemeißel und den Einsatz einer Leitspindel an der Drehmaschine. Daraus ergab sich ein relativ schwieriger und zeitaufwendiger Prozess. Durch den Einsatz von NC- bzw. CNC-Zyklen in Kombination von Wendeschneidplattenwerkzeugen entwickelte sich ein gut beherrschbares und rationales Fertigungsverfahren.

Die Gewindemeißel unterteilen sich in Schaft-, Rund- und hinterdrehten Rundprofilmeißel. Der Spanwinkel beträgt im Allgemeinen γ = 0°; die Spanfläche wird auf die Mitte des Werkstücks eingestellt. Um den erforderlichen Freiwinkel von α = 6 bis 8° beim Rundprofilmeißel zu erhalten, muss die Werkzeugmitte um ein bestimmtes Maß h über der Werkstückmitte liegen (Bild 2 B). Bei der Herstellung ist daher darauf zu achten, dass der Rundprofilmeißel an dieser Stelle das gewünschte Gewindeprofil aufweist. Beim hinterdrehten Rundprofilmeißel wird der erforderliche Freiwinkel durch die Hinterdrehung erzeugt. Werkzeug- und Werkstückmitte stimmen hierbei überein (Bild 3 C). Das Werkzeug wird an der Spanfläche nachgeschliffen, die hierbei radial zur Werkzeugachse liegen muss. Wird ein anderer Spanwinkel als 0° gewählt, muss das Profil des Gewindedrehmeißels zur Vermeidung von Profilverzerrungen korrigiert werden. Die sich aus den geometrischen Verhältnissen ergebenden Korrekturen sind abhängig vom Gewindedurchmesser und dem gewählten Spanwinkel. Analog zum Außengewinde können für das Innengewinde die dargestellten Gewindedrehwerkzeuge in ähnlicher Weise eingesetzt werden (Spur 1980).

Bild 2: Einprofilige Gewindedrehwerkzeuge; A) Schaftprofilmeißel, B) Rundprofilmeißel, C) hinterdrehter Rundprofilmeißel

Der Wirk-Seiten-Freiwinkel αxe soll 3 bis 5° betragen (Bild 3) und ist von der Steigung des Gewindes abhängig. Für kleinere Steigungen genügt ein symmetrischer Anschliff (Bild 3 A). Bei größeren Steigungen, wie sie bei Trapez- und Flachgewinden oder bei mehrgängigen Gewinden vorkommen, wird ein unsymmetrischer Anschliff vorgenommen (Bild 3 B). Dadurch ergeben sich unterschiedliche Wirk-Seiten-Keilwinkel βxe1 und βxe2, die zu ungünstigen Schnittbedingungen führen können. Um dies – insbesondere bei Steigungswinkeln über 10° – zu vermeiden, wird der Schaftprofilmeißel schräg gestellt (Bild 3 C). Dabei ergeben sich zwangsläufig Profilverzerrungen, die aber durch entsprechende Profilierung des Schaftprofilmeißels ausgeglichen werden können (Spur 1980).

Bild 3: Ausbildung des Schaftprofilmeißels A) bei kleinen Gewindesteigungen B) bei großen Gewindesteigungen

Als Werkstoff für Gewindedrehwerkzeuge kommen Schnellarbeitsstahl und Hartmetall zur Anwendung. Eine rasante Erhöhung ist im Bereich der Schnittgeschwindigkeiten zu verfolgen. Heute liegt bei vielen Hartmetallwerkzeugen die Schnittgeschwindigkeit bei 125 m/min. Gegen Ende des 20. Jahrhunderts lag diese zwischen 70 bis 90 m/min (Coromat 2009). Sie liefern eine gleiche oder sogar verbesserte Oberflächengüte mit erhöhter Standzeit. Die Rückzuggeschwindigkeit muss mindestens 0,1 m/s betragen, um auch beim Gewindeauslauf eine gute Oberfläche zu erhalten und einen Schneidenbruch durch verschieden lange Ausläufe nach jedem Durchgang zu vermeiden. Daher muss bei Hartmetallwerkzeugen die Werkzeugrückzugbewegung selbsttätig erfolgen, was bei handbedienten Maschinen nicht möglich ist (Spur 1980).


Inhaltsverzeichnis
Literaturhinweis

Coromat Sandvik (Hrsg.): Hauptkatalog 2009.
Pauksch, E.; Holsten, S.; Linß, M.; Tikal, F.: Zerspantechnik: Prozesse, Werkzeuge, Technologien. 12. Aufl., Vieweg + Teubner, Braunschweig 2008.
Spur, G.; Stöferle, Th. (Hrsg.): Handbuch der Fertigungstechnik, Band 3/2, Spanen. Carl Hanser Verlag, München 1980.

Handbuch Spanen
Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 239,99
ISBN: 978-3-446-43699-2
Seite 1057 - 1060

Diese Beiträge könnten Sie auch interessieren
Newsletter

Sie wollen immer top-aktuell informiert sein? Dann abonnieren Sie jetzt den kostenlosen Newsletter!

Hier kostenlos anmelden

Aktuellen Newsletter ansehen

Basics
Zur Übersicht aller Basics