Gewindefräsen – Der ultimative Leitfaden

Haben Sie sich jemals gefragt, wie man in einem vorgebohrten Loch Gewinde herstellen kann und wie man dabei vorgeht? Möglich wird dieser Prozess durch eine Technik namens Gewindefräsen, die wir kritisch unter die Lupe nehmen.

Was ist Gewindefräsen

Wir können es in einfachen Worten als eine Möglichkeit beschreiben, Gewinde zu erzeugen, indem man mit einem Hochgeschwindigkeitswerkzeug in ein Material schneidet. Das Schneidwerkzeug hat nicht wie beim Gewindeschneiden vollständigen Kontakt mit dem Gewindeloch, sondern ist nur ein kleiner Punkt mit kontinuierlichem Kontakt.

Sie müssen ein Loch vorbohren, das größer als Ihr Schneidwerkzeug ist, bevor Sie mit der Herstellung von Gewinden in Ihrem Werkstück beginnen. Allerdings können wir damit gelegentlich Gewinde am Außenumfang mancher Werkstücke schneiden.

Wenn Sie Gewinde in ein Werkstückloch einbringen, muss der Durchmesser dieses Lochs größer sein als der Ihres Gewindefräswerkzeugs. Dies soll ihm die Möglichkeit geben, sich innerhalb des Lochumfangs in einer Kreisbewegung zu drehen, um die Gewinde zu erzeugen.

Verwechseln Sie dies nicht mit Gewindeschneiden, da der Durchmesser des Werkzeugs beim Gewindeschneiden mit dem Loch übereinstimmt, in das Sie ein Gewinde bohren möchten. Ihr Werkzeug hat außerdem vollständigen Kontakt mit dem Werkstückumfang, den Sie bohren.

Vorteile des Gewindefräsens

Flexibel

Sie können mit demselben Fräser Gewinde in Ihr Werkstück entweder am Innen- oder am Außendurchmesser schneiden. Die Gewindegrößen können auch im Durchmesser variieren, ohne den Fräser zu wechseln.

Reduzierter Verschleiß

Das Schneidwerkzeug beim Gewindefräsen greift nur minimal in das Material ein, in das Sie ein Gewinde schneiden. Der Verschleiß Ihrer Werkzeuge wird deutlich reduziert und die Lebensdauer erhöht sich dadurch.

Bessere Qualität

Die durch Gewindefräsen erzeugten Gewinde sind im Vergleich zum Gewindeschneiden oder einer anderen Methode von höherer Qualität. Dies liegt vor allem daran, dass das Schneidwerkzeug über Nuten verfügt, die beim Fräsen das Entfernen von Spänen unterstützen.

Funktioniert mit schlecht bearbeitbaren Materialien

Die Schnittbedingungen sind den herkömmlichen überlegen und ermöglichen das Schneiden von Gewinden in Materialien mit schlechter Bearbeitbarkeit. Materialien wie Titan und gehärteter Stahl sind schwer zu bearbeiten, aber Sie können sie leicht mit Gewinde fräsen.

Blinde Löcher

Sie können problemlos in einem Arbeitsgang ein komplettes Gewindeprofil durch die gesamte Lochlänge Ihres Werkstücks erstellen. Dies ist beim Gewindeschneiden nicht möglich, da Sie tiefer bohren müssen, um Ihr erstes vollständiges Profil zu erhalten.

Prozess des Gewindefräsens

Um einen perfekten Gewindefräsvorgang zu erreichen, müssen Sie verschiedene Vorfrässchritte durchlaufen. Zunächst müssen Sie über umfassende Kenntnisse der Anwendung verfügen, in der Ihr Werkstück mit Fräsgewinde eingesetzt werden soll.

Sie benötigen außerdem die Abmessungen des Lochs, in das Sie ein Gewinde schneiden, in Bezug auf Durchmesser und Gewindeabmessungen. Sie können sich nun mit einem Schneidwerkzeug zufrieden geben, das Ihren Materialeigenschaften und geometrischen Spezifikationen am besten entspricht.

Der nächste Schritt besteht darin, Ihre Maschine (z. B. CNC) so zu programmieren, dass sie dem Fräser die entsprechende radiale Schnitttiefe zuführt. Weitere Parameter sind die Geschwindigkeit, mit der es beim Schneiden rotiert, und der für den Prozess geeignete Vorschub.

Es gibt verfügbare Softwareprogramme wie CAD/CAM, die Sie bei diesem Verfahren problemlos unterstützen können. Wenn Sie fertig sind, können Sie den gesamten Aufbau mit einem Probewerkstück testen.

Hier können Sie Parameter wie die Werkzeuggeschwindigkeit und den Bahnvorschub feinabstimmen. Dies erfolgt anhand eines Probewerkstücks, um eine Beschädigung Ihres Teils beim Anpassen solcher Parameter zu vermeiden.

Wenn Sie mit allen Einstellungen und Parametern zufrieden sind, können Sie mit Ihrem Werkstück fortfahren und mit dem Gewindeschneiden beginnen. Sie können Ihren schnell rotierenden Fräser in das vorgebohrte Loch einführen.

Verwenden Sie radiale Bewegungen, während Sie den Fräser im Werkstück drehen, um den erforderlichen Durchmesser zu erreichen. Der Fräser dreht sich dann und führt Aufwärtsbewegungen in Schritten aus, die Ihrer erforderlichen Gewindesteigung entsprechen.

Die Gewinde sind nun fertig und Ihr Schneidwerkzeug kehrt zum Ausgangspunkt zurück. Stellen Sie sicher, dass Sie alle Richtlinien zum Gewindefräsen und alle erforderlichen Sicherheitsvorkehrungen befolgen.

Arten des Gewindefräsens

Abhängig von Ihren Anwendungsanforderungen stehen Ihnen verschiedene Gewindefräsverfahren zur Verfügung, die Sie an Ihrem Werkstück anwenden können. Sie werden hauptsächlich durch die Art des Schneidwerkzeugs bestimmt, mit dem Sie die Gewinde schneiden.

Hier finden Sie eine Liste einiger verfügbarer Gewindefräsverfahren und deren Nutzen für Ihre Anwendung:

Gewindefräsen mit gerader Nut

Für dieses Fräsen müssen Sie Fräser verwenden, deren Nuten im Gegensatz zu den normalen spiralförmigen Nuten von Natur aus gerade sind. Diese Nuten helfen dabei, die Späne zu entfernen, die beim Schneiden der Gewinde entstehen.

Die Nuten werden zwischen den Schneidzähnen Ihrer Werkzeuge platziert, wobei jeder Zahn nacheinander Ihr Werkstück berührt. Dadurch ist der Kontakt zwischen ihnen und Ihrem Werkstück relativ hoch.

Beachten Sie, dass Sie mit der Durchführung dieses Vorgangs etwas mehr Zeit verbringen werden, abgesehen davon, dass Ihre Feed-Optionen eingeschränkt sind. Die besten Werkstückmaterialien, die Sie hier verwenden können, sind solche, die Sie leicht bearbeiten können.

Gewindefräsen mit Spiralnut

Die Schneidwerkzeuge, die Sie bei diesem Gewindefräsverfahren verwenden, sind mehrzahnig ausgeführt. Sie verfügen außerdem über Rillen, die die beim Gewindeschneiden entstehenden Späne leicht entfernen.

Die Nuten des von Ihnen verwendeten Schneidwerkzeugs sind am Umfang spiralförmig im 15°- oder 30°-Winkel gestaltet. Dadurch wird der Druck reduziert, der von der Schneidseite des Werkzeugs auf Ihr Werkstück ausgeübt wird.

Dies wird dadurch erreicht, dass der Grad und die Stärke des Kontakts zwischen den Zähnen und dem mit Gewinde versehenen Werkstück gestaffelt wird. Von diesem Verfahren können Sie am meisten profitieren, wenn es um das Hochgeschwindigkeits-Gewindefräsen geht.

Einzelprofil-Gewindefräsen

Das Schneidwerkzeug hat hier einen einzelnen Zahn mit mehreren Rillen. Es gibt auch andere Werkzeuge mit einem Paar Zähne zum Schneiden von Gewinden.

Das Funktionsprinzip des Einzelprofil-Gewindefräsens ermöglicht es, pro Umdrehung nur ein einziges komplettes Gewinde zu schneiden. Das bedeutet, dass Sie verhältnismäßig länger brauchen, um ein vollständiges Gewindeprofil an Ihrem Werkstück fertigzustellen.

Ein solch langsames, aber präzises Tempo eignet sich gut für Materialien, die sich schlecht bearbeiten lassen. Es kann dem schnellen Verschleiß Ihres Schneidwerkzeugs vorbeugen.

Gewindefräsen mit großer Reichweite

Diese Gewindefräsmethode eignet sich hervorragend, wenn Sie ein schwer zu bearbeitendes Material haben, in das Sie ein tiefes Innenloch bohren müssen. Es erfordert eine sehr geringe Schneidkraft bei erheblichem Seitendruck.

Gewindefräser

Dies ist das Werkzeug, das Sie beim Gewindefräsen zum Schneiden Ihrer Gewinde verwenden. Dies geschieht, indem es bei sehr hoher Geschwindigkeit und Vorschub Kontakt mit der Oberfläche Ihres Werkstücks herstellt, um die Gewinde zu erzeugen.

Das zur Herstellung von Fräsern verwendete Material ist normalerweise sehr hart, da es andere Werkstücke mit harter Metalloberfläche schneiden muss. Die gängigen Fräsermaterialien sind Hartmetall und Schnellarbeitsstahl.

Beide verfügen über eine sehr hohe Verschleißfestigkeit und sind sehr robust. Allerdings sind die Hartmetallfräser dem Schnellarbeitsstahl in vielerlei Hinsicht überlegen.

Wir können diese Fräser anhand verschiedener Aspekte wie Funktion und Design klassifizieren. Lassen Sie uns eine kurze Analyse dieser Klassifizierungen und ihrer Bedeutung durchführen:

Basierend auf der Struktur

• Zyklonförmig: Sie können diesen Fräser verwenden, wenn Ihre Gewinde genaue Anforderungen haben oder streng anwendungsspezifisch sind.
• Zylindrische Kolbenform: Sie sind die gebräuchlichsten Fräser, die Sie zum Schneiden von Standardgewinden an Ihrem Werkstück verwenden.
• Scheibenförmig: Sie können sie verwenden, wenn Sie Trapezgewinde an Ihrem Werkstück anstreben

Basierend auf dem Nutzungsmodus

• Einzelform: Wird häufig zum Schneiden von Gewinden mittlerer bis großer Größe verwendet. Sie sind auch die Schneidemaschine Ihrer Wahl, wenn es auf Stabilität ankommt.
• Multiform: Sie können dies anwenden, wenn Sie verschiedene Gewindegrößen schneiden müssen, aber den Einzelformschneider nicht verwenden können. Es eignet sich auch am besten für Fälle, in denen Sie ein komplettes Gewindeprofil in einem Durchgang schneiden müssen.
• Interner Kühlmittelschneider: Dieser Fräser verfügt über ein komplexes Design, mit dem Sie gleichzeitig fräsen und bohren können. Außerdem wird Ihnen während des Gewindefräsens ein Bohrkühlmittel direkt in Ihr Werkstück zugeführt, um die Reibung zu reduzieren

Basierend auf Gewindefräsen

• Außenschneider: Wird im Allgemeinen zum Schneiden von Außengewinden an Ihrem Werkstück verwendet
• Innenschneider: zum Schneiden von Innengewinden an vorgebohrten Löchern an Ihrem Werkstück
• Konischer Fräser: Entwickelt zum Schneiden von konischen Gewinden

Gewindefräsen vs. Gewindeschneiden

Manchmal kann es zu Verwirrung kommen, wenn man versucht, zwischen Gewindeschneiden und Gewindefräsen zu unterscheiden. Durch das Einschneiden beider Gewinde kann man Gewinde erzielen, es gibt jedoch einige Besonderheiten, die sie voneinander unterscheiden.

Lassen Sie uns nun analysieren, wie sich die beiden vergleichen lassen und wie man sie voneinander unterscheiden kann:

• Im Allgemeinen verwenden wir das Gewindeschneiden, wenn sich die von uns benötigten Gewinde in relativ kleinen Bohrlöchern befinden. Bei größeren Löchern funktioniert das Gewindefräsen am besten, obwohl es auch zum Gewindeschneiden kleinerer Löcher geeignet ist.
• Wenn es um die Menge an Schneidkraft geht, die Sie benötigen, um beides zu erreichen, wird beim Gewindeschneiden mehr davon erforderlich sein.
• Beim Gewindeschneiden muss Ihr Werkzeug perfekt in das Loch passen, in das Sie ein Gewinde bohren. Das beim Gewindeschneiden verwendete Schneidwerkzeug muss die gleiche Größe wie das Gewinde haben, das Sie erstellen und in das Gewindeloch einpassen. Beim Gewindefräsen ist ein Schneidwerkzeug erforderlich, dessen Durchmesser kleiner ist als das Loch, in das ein Gewinde geschnitten werden soll.
• Beim Gewindeschneiden werden die entstehenden Späne durch Ihr Schneidwerkzeug aus dem Gewinde gedrückt, es entstehen klebrige Späne. Durch das Gewindefräsen erhalten Sie saubere Gewinde, da die Spannuten Ihres Schneidwerkzeugs Späne auswerfen, ohne die Qualität des Prozesses zu beeinträchtigen.
• Sie haben die Möglichkeit, beim Gewindefräsen eine Schneidwerkzeuggröße zum Gewindeschneiden unterschiedlicher Lochgrößen zu verwenden. Dies ist anders als beim Gewindeschneiden, bei dem Sie für jede Lochgröße, die Sie gewinden, spezielle Schneidwerkzeuge verwenden müssen.
• Die Qualität der Gewinde, die Sie beim Gewindefräsen erzielen können, ist denen beim Gewindeschneiden überlegen. Darüber hinaus verfügen sie über eine glattere Oberfläche.

Einschränkungen beim Gewindefräsen

So effizient das Gewindefräsen auch erscheinen mag, Sie können es nicht in jeder anderen Anwendung einsetzen. Wir können einen kurzen Blick auf die Kehrseite dieser Gewindeschneidmethode werfen:

• Im Vergleich zu anderen Gewindeschneidanwendungen wie dem Gewindeschneiden ist es relativ langsamer. Es gibt Fälle, in denen Sie durch Gewindeschneiden schneller ein zuverlässiges Gewindeprofil erhalten als durch Gewindefräsen.
• Es ist kostspielig, da dafür hochentwickelte Maschinen und Geräte wie eine CNC-Maschine erforderlich sind.

Tipps zum Gewindefräsen

Lassen Sie uns einen Blick auf einige der Vorgehensweisen werfen, die Sie anwenden können, um beim Verkauf einer Gewindefräsmaschine Gewindeprofile in bester Qualität zu erzielen:

Geeignetes Qualitätswerkzeug

Wenn Sie einen einwandfreien Gewindefräsprozess wünschen, dann entscheiden Sie sich für einen Schnitt von höchster Qualität, der Ihren Gewindeanforderungen am besten entspricht. Machen Sie einen Vergleich verschiedener seriöser Werkzeughersteller und treffen Sie eine fundierte Entscheidung für den am besten geeigneten.

Regulieren Sie die Gewindetiefe

Als Faustregel gilt, dass beim Schneiden Ihres Gewindes das perfekte Gewindeprofil das Eineinhalbfache der Bohrungsgröße nicht überschreiten sollte. Wenn Ihr Schneidwerkzeug tiefer in den Lochdurchmesser eindringt, kann es leicht abbiegen, was zu einem ungenauen Gewindefräsen führt.

Bewertet Ihre Radialpässe

Wenn Sie eine größere Gewindetoleranz und sicheres Gewindeschneiden wünschen, können Sie das Gewindeschneiden in separate Radialdurchgänge aufteilen. Diese Taktik funktioniert auch gut bei schwer zerspanbaren Materialien, da sie das Risiko eines Bruchs Ihres Schneidwerkzeugs verringert.

Bewerten Sie die Spanentfernung

Stellen Sie sicher, dass ein geeignetes Werkzeug oder eine geeignete Möglichkeit zum Auswerfen der beim Schneiden Ihrer Gewinde entstehenden Späne vorhanden ist. Sie können versuchen, ein Schmiermittel zu verwenden, das Ihnen Zeit spart und Ihnen eine gute Gewindetoleranz bietet.

Definieren Sie Ihren Werkzeugweg

Der Weg, den Sie für Ihr Schneidwerkzeug wählen, hat direkten Einfluss darauf, ob Sie ein Rechts- oder Linksgewindeprofil erhalten. Wählen Sie eine Gewinderichtung, die zu Ihrer Anwendung passt.

Langsame Schnittgeschwindigkeiten

Wenn Sie Gewinde mit niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten erstellen, hat das Schneidwerkzeug ausreichend Zeit, sorgfältige Gewinde zu erstellen. Dies ist jedoch in vielen Fällen nicht der Fall, aber verwenden Sie es, wann immer möglich.

Sichern Sie Ihr Werkstück

Sorgen Sie dafür, dass Ihr Werkstück beim Gewindefräsen sicher befestigt bzw. in der richtigen Position gespannt wird. Dadurch wird das Risiko von Vibrationen verringert, die die Abmessungen und das Aussehen Ihrer Gewinde verfälschen können.

Auswahl des richtigen Gewindefräswerkzeugs

Wenn Sie Fehlfunktionen oder verschiedene Werkzeugprobleme vermeiden möchten, entscheiden Sie sich immer für ein qualitativ hochwertiges Werkzeug, das für Ihre Anwendung entwickelt wurde. Dadurch vermeiden Sie Bearbeitungsfehler an Ihrem Werkstück und erhalten ein Qualitätsprodukt.

Sie müssen sich nach den auf dem Markt verfügbaren Werkzeugen erkundigen und deren Materialeigenschaften sowie Vor- und Nachteile vergleichen. Dies bedeutet, dass Sie die verschiedenen verfügbaren Typen wie Spiralnut-Gewindefräser oder Wendeschneidplatten-Gewindefräser umfassend beherrschen müssen.

Sie sollten wissen, aus welchen Materialien sie bestehen und in welcher Form sie vorliegen. Anschließend können Sie ein Werkzeug auswählen, das Ihren Anwendungsanforderungen möglichst genau entspricht.

Anwendungen zum Gewindefräsen

Diese Technik lässt sich vor allem beim Gewindeschneiden von Materialien anwenden, die schwer zu bearbeiten sind. Sie können sich für das Gewindeschneiden entscheiden, wenn Sie es mit Materialien zu tun haben, die sich leicht bearbeiten lassen, obwohl das Gewindefräsen dennoch möglich ist.

Es ist auch die beste Gewindefräsmaschine für Heimwerkermethoden, wenn Sie mit Löchern mit großem Durchmesser arbeiten. Das Gewindeschneiden von Sacklöchern ist durch das Gewindefräsen wesentlich einfacher geworden. Sie können damit Gewinde schneiden, die durch das Loch bis zum Ende reichen.

Bei all diesen handelt es sich um Threading-Anwendungen, die aufgrund der Schwachstellen, die es in Ihren endgültigen Threads darstellt, nicht mit Tapping durchgeführt werden können. Diese Anwendung deckt sowohl das Innen- als auch das Außengewindeschneiden ab.

Abschluss

Sie haben jetzt ein klares Bild davon, wie das Gewindefräsen funktioniert und von allem, was mit diesem Prozess zusammenhängt. Wie Sie gesehen haben, hat es viele Vorteile und kann Ihnen Fäden von besserer Qualität als andere Verfahren liefern.

Dies trägt wesentlich dazu bei, Ihre Produktion zu verbessern und gleichzeitig Ihre Kosten zu senken.

Mehr Ressourcen::

Gewindefräsen vs. Gewindeschneiden – Quelle: TSINFA

Rohrgewindedrehmaschine – Quelle: TSINFA

Schneiden von Gewinden auf einer Drehmaschine – Quelle: UNIVERSITY OF FLORIDA