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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.

Schnittaufteilung


Die Aufteilung der Schnitte beim Gewindedrehen ist eines der wesentlichen Merkmale. Die Konstruktion der Wendeschneidplatten zum Gewindedrehen erfolgt schwächer als eine vergleichbare Wendeschneidplatte zum normalen Rund-Längs-Drehen und ist damit einer höheren Arbeitsbelastung ausgesetzt. Dies lässt sich auf die konstruktiven geometrischen Bedingungen der jeweiligen Einsatzzwecke zurückführen. Daher erfolgt die Aufteilung der Schnitttiefe αp in mehreren Zustellungen, die von einigen Randbedingungen abhängig sind. Zu diesen gehört der Gewindetyp, die Kombination aus Werkstoff und Werkzeug, der gewünschten Fertigungsgenauigkeit und der vorhandenen Maschinenkinematik.

Bei auftretenden Problemen kann bei einem Plattenbruch davon ausgegangen werden, dass die Anzahl der Schnitte zu hoch gewählt wurde. Hingegen sollte bei eintretendem Freiflächenverschleiß am Werkzeug die Schnittanzahl reduziert werden. Hierbei ist es wichtig, je Schnitt das richtige Spanungsvolumen je Zustellung zu finden. Hierbei sollte auch eine Betrachtung der Wirtschaftlichkeit erfolgen, denn eine geringe Schneidkantenbelastung führt zu einer längeren Lebenszeit des Werkzeuges, aber führt auch zu einer erhöhten Bearbeitungszeit. Wird eine zu geringe Spanungsdicke je Zustellung gewählt, ist die Folge, dass es nicht zu einem typischen Zerspanungsvorgang kommen kann. Vielmehr erfährt das Material im elastischen Bereich eine Verformung. Die Folge ist eine starke partielle Erwärmung des Werkzeuges an der Schneidspitze, die zu einer starken Zunahme des Freiflächenverschleißes führt. Die Aufteilung der Zustellung beim Gewindedrehen sollte kontinuierlich gleichmäßig sein. Bei gängigen Materialien bewegt sich die Zustellung zwischen 0,05 mm minimal und 0,2 mm maximal pro Durchgang. Empfehlenswert ist nach der letzten Fertigzustellung eine ein- bis zweimalige Wiederholung des letzten Durchganges ohne Zustellung durchzuführen, damit eine Feinbearbeitung erfolgt.

Die Auswahl der Zustellungsart hängt in der Praxis von der vorhandenen Werkzeugmaschine, der Schneidengeometrie, dem zu bearbeitenden Werkstoff, der Gewindesteigung und dem Gewindeschneidprozess selbst ab. Aus diesen Randbedingungen haben sich drei verschiedene Prinzipien entwickelt.

Die üblichste und einfachste Methode ist die radiale Zustellung. Der typische Einsatzbereich ist bei feinen Gewinden und kaltverfestigenden Werkstoffen. Die Zustellung des Werkzeuges erfolgt senkrecht zur Werkstückachse. Dies bewirkt einen gleichmäßigen Verschleiß an den beiden Flanken, durch das V-förmige Spanprofil.

Bei der Flankenzustellung wird in zwei Arten unterschieden: Die Zustellung des Werkzeugs erfolgt bei der konventionellen Flankenzustellung parallel zu der Gewindeflanke und ermöglicht so einen besseren Spanablauf. Dies bewirkt der einseitige Eingriff der Gewindeschneidkante. Besteht die Gefahr, dass durch die geometrischen Eingriffbedingungen ein Schaben der nichtschneidenden Gewindeschneidkante erfolgen kann, so wird eine modifizierte Zustellung eingesetzt. Dies ist erforderlich, damit keine schlechteren Oberflächen und/oder ein schnellerer Verschleiß auf Grund des Schabens eintritt. Dabei wird die Wendeschneidplatte um einen 2° bis 5° kleineren Winkel zugestellt, als dass der Flankenwinkel ist. Zusätzlich wirkt diese modifizierte Zustellung bei größeren Steigungen oder Kontaktlängen der Wendeschneidplatte als recht vibrationssicher. Der Einsatz der modifizierten Flankenzustellung ist bei Werkstoffen, die zu einer Kaltverfestigung und zu einem adhäsiven Verhalten neigen, nicht ratsam.

Die kombinierte Zustellung aus Radial- und Flankenzustellung, die wechselseitig durchgeführt wird, eignet sich zur Herstellung von sehr großen Gewindeprofilen. Hierbei erfolgt eine wechselseitige Zustellung der Wendeschneidplatte in den jeweils vorgebenen Schnitttiefen. Dieser Vorgang erfolgt so lange bis die volle Schnitttiefe erreicht ist. Diese Vorgehensweise wirkt sich standzeitverlängernd auf die Wendeschneidplatte aus.

Auf Grund der Kombination der Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit über die Gewindesteigung und der Gewindeform der Wendeschneidplatte sind die Schnittgeschwindigkeiten beim Gewindedrehen um ca. 25% niedriger als bei typischen Drehbearbeitungen.

Außen- und Innengewinde können durch Gewindedrehen auf Universal-Drehmaschinen, Revolverdrehmaschinen, Drehautomaten und Gewindedrehmaschinen hergestellt werden. Auf Revolverdrehmaschinen und Drehautomaten werden Gewindestrehleinrichtungen eingesetzt, wobei anstelle eines Gewindestrehlers mit einem Gewindedrehwerkzeug gearbeitet wird (Spur 1980).

Bei Universal-Drehmaschinen erfolgt der Vorschub des Supports mit eingelegter Schlossmutter über die Leitspindel; er muss auf die Drehzahl des Werkstücks genau abgestimmt sein. Die Drehzahl der Leitspindel wird entweder über das Vorschubgetriebe oder über Wechselräder vom Hauptspindelantrieb abgeleitet. Aus dem Verhältnis des Vorschubs zur Drehzahl des Werkstücks ergibt sich die gewünschte Steigung des Gewindes. Für die normalen Gewindesteigungen sind die erforderlichen Übersetzungen meist im Vorschubgetriebe fest eingebaut. Andere Steigungen müssen durch Wechselräder erzeugt werden (Spur 1980).

Nach jedem Durchgang muss der Support wieder in die Ausgangsstellung gebracht werden. Ist die Steigung der Leitspindel ein ganzes Vielfaches der zu fertigenden Gewindesteigung, so kann die Schlossmutter am Ende des Gewindegangs außer Eingriff gebracht und an beliebiger Stelle wieder eingelegt werden. Ist dies nicht der Fall, muss entweder bei eingelegter Schlossmutter im Eilgang zurückgefahren werden oder die Einschaltstellung des Supports gekennzeichnet sein. Zum Auffinden der Einschaltstellung der Schlossmutter kann eine Gewindeuhr, die über ein Schneckenrad von der Leitspindel angetrieben wird, eingesetzt werden (Spur 1980).

Zum Drehen mehrgängiger Gewinde muss die Stellung des Werkzeugs gegenüber dem Werkstück entsprechend der Gangzahl g verändert werden. Das kann erreicht werden, indem man entweder die Hauptspindel bei stillstehender Leitspindel um den Teil 1/g einer Umdrehung verdreht oder das Werkstück mit Hilfe eines verstellbaren Mitnehmers verdreht. Weitere Möglichkeiten bestehen darin, dass man den Oberschlitten oder den Support um den Betrag t = P/g, im letzteren Fall durch Verdrehen der Leitspindel gegenüber der Hauptspindel, verstellt. Schließlich kann auch mit mehreren Gewindewerkzeugen gearbeitet werden, die sich entsprechend der Gangzahl nebeneinander im Werkzeughalter befinden und deren Abstände sich aus der Teilung des mehrgängigen Gewindes ergeben (Spur 1980).

Bild 4: Zustellungsarten beim Gewindedrehen und ihre wesentlichen Merkmale (Pauksch 2008)


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

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