Jedes CNC-gefr\u00e4ste Teil mit Innengewinde wurde entweder mit einem Gewindebohrer bearbeitet oder gewindegefr\u00e4st. Beide Verfahren f\u00fchren zum gleichen Ergebnis \u2013 einer Gewindebohrung \u2013, funktionieren jedoch nach v\u00f6llig unterschiedlichen Prinzipien, und die Wahl zwischen ihnen hat konkrete Auswirkungen auf das Werkzeugbruchrisiko, die Toleranz, die Materialvertr\u00e4glichkeit und die Gesamtkosten.<\/p>\n\n\n\n
Beim Gewindeschneiden wird ein spezieller Gewindebohrer in einem einzigen axialen Einstich direkt in eine vorgebohrte Bohrung eingef\u00fchrt. Die Geometrie des Gewindebohrers entspricht exakt der Gewindeform, sodass der Vorgang schnell abl\u00e4uft und nur minimalen Programmieraufwand erfordert. Bei gro\u00dfen St\u00fcckzahlen von Standardgewinden in duktilen Werkstoffen ist das Gewindeschneiden in puncto Geschwindigkeit und Wirtschaftlichkeit kaum zu \u00fcbertreffen. Seine Schwachstelle ist der Werkzeugbruch: Ein gebrochener Gewindebohrer in einem Sackloch aus hartem Material l\u00e4sst sich oft nicht mehr bergen und kann ein ansonsten fertiges Teil unbrauchbar machen.<\/p>\n\n\n\n
Beim Gewindefr\u00e4sen wird ein kleinerer rotierender Fr\u00e4ser verwendet, der einer spiralf\u00f6rmigen CNC-Werkzeugbahn folgt \u2013 er umkreist die Bohrung in X- und Y-Richtung, w\u00e4hrend er sich in Z-Richtung vorw\u00e4rtsbewegt \u2013, um die Gewindeform in mehreren Durchg\u00e4ngen zu erzeugen. Der Fr\u00e4ser entspricht nicht dem Gewindedurchmesser, was bedeutet, dass ein Werkzeug einen Bereich von Gewindegr\u00f6\u00dfen mit derselben Steigung abdeckt und die Passung durch Anpassung des Werkzeugbahnradius feinjustiert werden kann. Das Gewindefr\u00e4sen ist langsamer und erfordert eine aufwendigere Programmierung, ist jedoch sicherer, flexibler und besser geeignet f\u00fcr harte Werkstoffe, gro\u00dfe Gewinde, Sackl\u00f6cher, die einen sauberen Eingriff am Boden erfordern, sowie teure Teile, bei denen ein Bruchrisiko nicht akzeptabel ist.<\/p>\n\n\n\n
In diesem Leitfaden werden beide Verfahren hinsichtlich aller relevanten Faktoren verglichen: Geschwindigkeit, Werkzeugbestand, Bruchrisiko, Materialvertr\u00e4glichkeit, Leistung bei Sackl\u00f6chern, Gewindequalit\u00e4t und Wirtschaftlichkeit bei gro\u00dfen St\u00fcckzahlen. Beide Verfahren sind als Teil unseres CNC-Bearbeitungsdienstleistungen<\/a>, und das Threading geht oft Hand in Hand mit den Prozessauswahlen in unserem\u00a0CNC-Drehen vs. CNC-Fr\u00e4sen<\/a>\u00a0Leitfaden.<\/p>\n\n\n\n Ein Gewindebohrer ist ein geh\u00e4rtetes Schneidwerkzeug, das mit Nuten und einer Gewindeform geschliffen ist, die genau dem gew\u00fcnschten Innengewinde entspricht. Er wird in die Spindel eingespannt und mit einer auf seine Steigung abgestimmten Vorschubgeschwindigkeit axial in eine vorgebohrte Bohrung eingetrieben \u2013 dies ist das starre Gewindeschneiden, das Standardverfahren in modernen CNC-Bearbeitungszentren. Beim starren Gewindeschneiden werden Spindeldrehzahl und axialer Vorschub elektronisch synchronisiert, sodass der Gewindebohrer genau eine Gewindesteigung pro Umdrehung vorr\u00fcckt, dann die Richtung umkehrt und in einem durchgehenden Zyklus wieder herausgezogen wird.<\/p>\n\n\n\n Bei einem Bauteil mit drei\u00dfig M5-Bohrungen aus 6061-Aluminium ist das Gewindeschneiden \u00e4u\u00dferst produktiv \u2013 die Zykluszeit pro Bohrung betr\u00e4gt bei Standardgr\u00f6\u00dfen in der Regel ein bis drei Sekunden. Ein Gewindebohrer pro Gewindegr\u00f6\u00dfe und -steigung bedeutet, dass f\u00fcr f\u00fcnf verschiedene M-Gewinde f\u00fcnf Gewindebohrer ben\u00f6tigt werden, die f\u00fcnf Pl\u00e4tze im Werkzeugmagazin belegen. In dedizierten Zellen mit hohen St\u00fcckzahlen ist dies vernachl\u00e4ssigbar. In der Auftragsfertigung mit komplexen Bauteilen, die unterschiedliche Gewindespezifikationen aufweisen, wird die Verwaltung des Werkzeugmagazins zu einem wichtigen Faktor.<\/p>\n\n\n\n Die Spanabfuhr ist beim Gewindeschneiden schwieriger als beim Gewindefr\u00e4sen, insbesondere bei Sackl\u00f6chern. Die Schneidrillen m\u00fcssen die Sp\u00e4ne beim Vorschub des Gewindebohrers aus dem Loch abtransportieren. Bei Werkstoffen, die lange, fadenf\u00f6rmige Sp\u00e4ne bilden \u2013 Edelstahl 304, Titan, einige Nickellegierungen \u2013, sammeln sich die Sp\u00e4ne um die Schneidrillen an und erh\u00f6hen die Gefahr des Festfressens und des Bruchs. Ausf\u00fchrungen mit Spiralnuten (Gun-Tap) bef\u00f6rdern die Sp\u00e4ne axial aus Sackl\u00f6chern heraus und verringern dieses Risiko, beseitigen es jedoch nicht vollst\u00e4ndig.<\/p>\n\n\n\n Wenn ein Gewindebohrer bricht \u2013 insbesondere bei einem geh\u00e4rteten Werkstoff in einem Sackloch \u2013, handelt es sich in der Regel um geh\u00e4rteten HSS oder Hartmetall, der sich nicht herausbohren l\u00e4sst. Die Funkenerosion (EDM) ist oft die einzige zuverl\u00e4ssige Methode zur Entfernung, die jedoch kostspielig und zeitaufwendig ist. Je nach Komplexit\u00e4t und Wert des Bauteils kann das Ergebnis ein Ausschuss sein.<\/p>\n\n\n\n Ein Gewindefr\u00e4ser ist ein mehrzahniger, rotierender Fr\u00e4ser, in der Regel aus Vollhartmetall mit einer verschlei\u00dffesten Beschichtung, den die CNC-Maschine entlang einer spiralf\u00f6rmigen Bahn bewegt \u2013 wobei gleichzeitig in X-, Y- und Z-Richtung interpoliert wird \u2013, um die Gewindeform zu erzeugen. Die Zahngeometrie des Fr\u00e4sers entspricht dem Gewindeprofil, und der Durchmesser der Werkzeugbahn bestimmt die Gewindegr\u00f6\u00dfe. Da nicht der Werkzeugk\u00f6rper, sondern der Bahn-Durchmesser die Gr\u00f6\u00dfe bestimmt, kann ein einzelner Gewindefr\u00e4ser durch Anpassung des programmierten Radius mehrere Gewindegr\u00f6\u00dfen mit derselben Steigung erzeugen.<\/p>\n\n\n\n Das Gewindefr\u00e4sen erm\u00f6glicht zudem eine Kontrolle \u00fcber die Gewindepassung, die beim Gewindebohren nicht gegeben ist. Durch eine Verschiebung des programmierten Werkzeugbahnradius um einige Mikrometer kann der Bediener die Passungsklasse versch\u00e4rfen oder lockern, ohne das Werkzeug zu wechseln. Dies ist besonders wertvoll bei Geh\u00e4usen f\u00fcr Pr\u00e4zisionsinstrumente, Hydraulikarmaturen und Fluidanschl\u00fcssen, bei denen die Passungsklasse von Teil zu Teil \u00fcberpr\u00fcft und angepasst werden muss.<\/p>\n\n\n\n Der Sicherheitsvorteil ist erheblich. Der Gewindefr\u00e4ser ist kleiner als der Durchmesser des fertigen Gewindes. Sollte er brechen, kann das Bruchst\u00fcck aus dem Gewinde herausfallen oder mit einem Magneten oder einer Pinzette entfernt werden. Das Werkst\u00fcck l\u00e4sst sich in der Regel wiedergewinnen \u2013 ein deutlicher Unterschied zu einem abgebrochenen Gewindebohrer in einem Sackloch.<\/p>\n\n\n\n Das Gewindefr\u00e4sen ist langsamer: Es werden mehrere spiralf\u00f6rmige Durchg\u00e4nge pro Bohrung anstelle eines einzigen axialen Eintauchvorgangs durchgef\u00fchrt. Dazu ist ein CNC-Bearbeitungszentrum erforderlich, das eine simultane dreiachsige Interpolation erm\u00f6glicht, sowie ein CAM-System oder Festzyklen f\u00fcr das Gewindefr\u00e4sen. Bei sehr hohen St\u00fcckzahlen von Standardgewinden in duktilen Werkstoffen summiert sich der Zeitnachteil pro Bohrung, sodass das Gewindeschneiden wirtschaftlicher ist.<\/p>\n\n\n\n Aluminiumlegierungen \u2013 6061, 7075, Gussqualit\u00e4ten \u2013 eignen sich besonders gut zum Gewindeschneiden. Das Material ist duktil, erzeugt gut zu entfernende Sp\u00e4ne, und seine relativ niedrige Streckgrenze h\u00e4lt die Gewindeschneidkr\u00e4fte und den Verschlei\u00df gering. Standard-HSS- oder Kobalt-Gewindebohrer k\u00f6nnen Tausende von Bohrungen ausf\u00fchren, bevor sie verschlei\u00dfen. Das Gewindefr\u00e4sen in Aluminium ist m\u00f6glich und wird f\u00fcr Gewinde ab M20 oder f\u00fcr Sackl\u00f6cher bevorzugt, die einen sauberen Eingriff am Boden erfordern; bei Gewinden von M3 bis M16 in Gro\u00dfserien ist das Gewindeschneiden jedoch wirtschaftlicher.<\/p>\n\n\n\n Edelst\u00e4hle \u2013 304, 316, 17-4 PH \u2013 werden schnell kaltverfestigt, bilden lange, fadenf\u00f6rmige Sp\u00e4ne und wirken abrasiv auf die Schneidkanten. Das Gewindeschneiden in Edelstahl ist mit scharfen Spiralgewindebohrern, geeigneter Schneidfl\u00fcssigkeit und sorgf\u00e4ltiger Synchronisation m\u00f6glich, jedoch ist der Verschlei\u00df schneller und das Bruchrisiko h\u00f6her als bei Aluminium. Das Gewindefr\u00e4sen ist bei Edelstahl f\u00fcr Gewindegr\u00f6\u00dfen ab M12 oft die bessere Wahl: Der Fr\u00e4ser greift pro Durchgang einen kleineren Spanquerschnitt auf, die Kaltverfestigung verteilt sich auf mehrere leichte Schnitte, und das Bruchrisiko wird erheblich verringert.<\/p>\n\n\n\nSo funktioniert das Klopfen<\/h2>\n\n\n\n
So funktioniert das Gewindefr\u00e4sen<\/h2>\n\n\n\n
Gewindebohren vs. Gewindefr\u00e4sen: Vergleichstabelle<\/h2>\n\n\n\n
Faktor<\/strong><\/td> Anzapfen<\/strong><\/td> Gewindefr\u00e4sen<\/strong><\/td><\/tr><\/thead> Zykluszeit pro Bohrung<\/strong><\/td> Am schnellsten \u2013 ein einziger Eintauchvorgang<\/td> Langsamer \u2013 spiralf\u00f6rmiger Mehrfachdurchlauf<\/td><\/tr> Programmierkomplexit\u00e4t<\/strong><\/td> Einfacher Zyklus mit starrem Hahn<\/td> Spiralf\u00f6rmige Interpolation, CAM erforderlich<\/td><\/tr> Werkzeug nach Gr\u00f6\u00dfe\/Steigung<\/strong><\/td> Ein Gewindegang pro Gr\u00f6\u00dfe und Steigung<\/td> Eine Fr\u00e4se deckt viele Gr\u00f6\u00dfen ab (gleiche Teilung)<\/td><\/tr> Bruchgefahr<\/strong><\/td> M\u00e4\u00dfig bis hoch; teilweise Reste<\/td> Niedrig; Fr\u00e4ser f\u00e4llt frei herunter<\/td><\/tr> Die besten Materialien<\/strong><\/td> Aluminium, Baustahl, Messing<\/td> Titan, Edelstahl, geh\u00e4rtete St\u00e4hle<\/td><\/tr> Leistung bei Sackl\u00f6chern<\/strong><\/td> Risiko der Sp\u00e4neansammlung; Auslaufzone am Boden<\/td> Unteres Gewinde reinigen; Sp\u00e4ne werden nach au\u00dfen abgeleitet<\/td><\/tr> Garnqualit\u00e4t und Passform<\/strong><\/td> Gut; durch die Geometrie des Wasserhahns behoben<\/td> Hervorragend; einstellbar \u00fcber den Werkzeugweg-Offset<\/td><\/tr> Rechts- und Linksh\u00e4nder<\/strong><\/td> Separater Wasserhahn erforderlich<\/td> Gleiche Fr\u00e4smaschine, umgekehrte Werkzeugbahnrichtung<\/td><\/tr> Au\u00dfengewinde<\/strong><\/td> Nicht zutreffend<\/td> M\u00f6glich mit spiralf\u00f6rmiger Schnittbahn mit Steigung<\/td><\/tr> Optimale Lautst\u00e4rke<\/strong><\/td> Gro\u00dfvolumige Standardgewinde<\/td> Grobe bis mittlere, Pr\u00e4zisions- oder Sondergewinde<\/td><\/tr><\/tbody><\/table><\/figure>\n\n\n\n Werkstoffleitfaden: Wann sollte man Gewinde schneiden und wann Gewinde fr\u00e4sen?<\/h2>\n\n\n\n