nach oben
Gewindefertigung - Gewindewirbeln

Gewindewirbeln

Bei der Herstellung von Gewinden durch Außenwirbeln wird die Werkstückprofilform durch ein ringförmiges Werkzeug mit nach innen gerichteten Schneidmeißeln erzeugt. Beim Innenwirbeln ohne axialen Hub wird ein Werkzeug verwendet, das mit einer sehr hohen Drehzahl ortsfest um die eigene, exzentrisch zur Werkstückmitte angeordneten Achse dreht. Das Innenwirbeln mit axialem Hub zeichnet sich dadurch aus, dass die Rotation des Werkzeugdornes mit einer Oszillation in Achsrichtung des Werkstückes überlagert wird.

Außenwirbeln

Bei der Herstellung von Gewinden durch Außenwirbeln wird die Werkstückprofilform durch ein ringförmiges Werkzeug (Wirbelkopf) mit nach innen gerichteten Schneidmeißeln erzeugt. Kinematisch kann das Wirbeln von Außengewinden als Sonderform des Profilfräsens betrachtet werden. Wie beim Fräsen wird zwischen einem Gleich- und einem Gegenlaufprozess unterschieden. Das Wirbelwerkzeug ist exzentrisch zur Werkstückmitte positioniert und rotiert auf dem Flugkreis mit sehr hoher Geschwindigkeit um das sich langsam drehende Werkstück. Dabei ist das Werkzeug um den Steigungswinkel des Gewindes zum Werkstück geneigt. Die Schnittbewegung wird von den Werkzeugen, die Vorschubbewegungen werden von dem sich drehenden Werkstück sowie in Längsrichtung des Werkstückes vom Wirbelkopf erzeugt. Die Werkzeugschneiden entsprechen der Form des zu erzeugenden Profils. Die Gewindetiefe wird durch die radiale Zustellung des Wirbelkopfes festgelegt (Bild 1).

Bild 1: Prinzip des Gewindewirbelns von Außengewinden

Vergleicht man die Spanbildung beim Gewindewirbeln und Gewindefräsen, so ist zu erkennen, dass hierbei unterschiedliche Kurzspanformen und Schnitthöcker (Facetten)-formen entstehen. Bei gleichem Außen- und Kerndurchmesser und gleicher Winkelgeschwindigkeit sind die Späne beim Wirbeln und Fräsen flächengleich. Dabei ist der beim Wirbeln erzeugte Span länger und die maximale Spanungsdicke kleiner, sodass am Werkstück geringere Schnittkräfte und elastische Deformationen auftreten. Dementsprechend größere Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten ergeben sich beim Wirbeln. In Bild 2 werden die Eingriffsverhältnisse beim Gewindewirbeln und Gewindefräsen vergleichend dargestellt.

Bild 2: Vergleich Gewindewirbeln (links) mit Gewindefräsen (rechts)

Innenwirbeln

Beim Innenwirbeln wird in mit axialem Hub und ohne axialen Hub hergestellte Gewinde unterschieden. Ohne axialen Hub des Werkzeuges wird ein ein- oder mehrschneidiges Werkzeug verwendet, das mit einer sehr hohen Drehzahl ortsfest um die eigene, exzentrisch zur Werkstückmitte angeordneten Achse dreht. Das Werkstück ist fest in die Spindel eingespannt und rotiert im Gleich- oder Gegenlauf mit geringer Drehzahl (Barthelmä 2008). Entsprechend der Gewindesteigung müssen der Werkzeugdorn oder nur die Werkzeugschneide geneigt werden. Das kann zu einer erheblichen Einschränkung der Gewindelänge führen.
Das Innenwirbeln mit axialem Hub des Werkzeuges kennt diese Einschränkung nicht. Pro Umdrehung der Werkzeugschneide wird hier ein kommaförmiger Span erzeugt. Dabei wird die Rotation des Werkzeugdornes mit einer Oszillation in Achsrichtung des Werkstückes überlagert. Bild 3 zeigt das kinematische Prinzip. Dieses Verfahren ist geeignet für Bohrungsdurchmesser ab 25 mm.

Bild 3: Kinematik Innenwirbeln mit Axial-Hub


Inhaltsverzeichnis
Literaturhinweis

Barthelmä, F.: HPC-gerechte Werkzeuge und Technologien aus der Sicht der Werkzeugforschung – Beispiele und Ergebnisse. 8. Schmalkaldener Werkzeugtagung, 2008.
Felix, C.: Whirling as a separate operation. Production Machining 9 (2006) 19.
Hobohm, M.: Wirbeln in der Medizinbranche. Werkstatt und Betrieb 12 (2006).
Leistritz (Hrsg.): Firmenunterlagen Leistritz Produktionstechnik GmbH, Nürnberg 2008.
Perovic, B.: Handbuch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München 2006.
Theusner, K.: Ökologisch und wirtschaftlich wegweisende Hochleistungsfertigung von Kugelgewindespindeln. THK-Koloquium Produktivität und Umwelt, Ensisheim, 2008.

Handbuch Spanen
Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 239,99
ISBN: 978-3-446-43699-2
Seite 1053 - 1056

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