Die richtige Gewindeschnecke wählen: Arten im Überblick

Verständnis der Gewindebohrertypen und ihrer Anwendungen

Handgewindebohrer: Taper, Plug und Bottoming – wann welcher verwendet wird

Konusthähne haben etwa 8 bis 10 Gewindegänge, die sich allmählich bilden, während sie in das Material schneiden. Sie eignen sich am besten zum Erstellen von Gewinden in Innengewinden, da sie sich während des Betriebs automatisch zentrieren. Bei Durchgangslöchern kommen Stehtäpfe zum Einsatz. Diese verfügen typischerweise über 3 bis 5 konische Gewindegänge und eignen sich daher gut, um solche Durchgangsanwendungen sauber abzuschließen. Bei besonders tiefen Innengewinden, wo der Platz begrenzt ist, werden Bodentäpfe benötigt. Diese speziellen Werkzeuge weisen nur 1 oder 2 abgeschrägte Gewindegänge an der Spitze auf, sodass sie bis ganz nach unten reichen können, ohne stecken zu bleiben. Ein aktueller Fertigungsbericht aus dem Jahr 2023 zeigte außerdem etwas Interessantes: Unternehmen, die korrekte Gewindeschneidsequenzen befolgen, verzeichnen eine um etwa 34 % geringere Fehlerquote bei Gewinden, insbesondere bei Aluminium- und Messingteilen. Das ist sinnvoll, da die Verwendung des richtigen Werkzeugs für jede Phase insgesamt einfach besser funktioniert.

Spiralpunkt- vs. Spiralnut-Täpfe: Optimierung der Spanabfuhr

Funktion	Spiralpunkt-Täpfe	Spiralnut-Täpfe
Spanrichtung	Stößt vorwärts	Zieht nach oben
Bestes für	Durchgangslöcher (Stahl/Eisen)	Gewindebohrungen (Edelstahl)
CNC-Leistung	15–20 % schnellere Zykluszeiten	Verhindert das Wiederschneiden von Spänen

Spiralspitzenschnitthülsen leiten Späne vor dem Werkzeug ab und eignen sich daher optimal für Durchgangslöcher in ferrosen Werkstoffen. Im Gegensatz dazu transportieren Spiralnutenschnitthülsen die Späne nach oben, wodurch eine Verdichtung in Gewindebohrungen vermieden wird – besonders wichtig beim Bearbeiten zäher Materialien wie Edelstahl.

Gewindeformende im Vergleich zu gewdeschneidende Schnitthülsen: Leistungs- und Materialaspekte

Gewindeformwerkzeuge funktionieren anders als herkömmliche schneidende Gewindeschneider, da sie das Material tatsächlich verdrängen, anstatt es zu entfernen. Dadurch entstehen stärkere Gewinde mit besserer Oberflächenqualität, insbesondere bei weicheren Metallen wie Aluminium oder Messing mit Härtegraden unter 35 HRC. Laut Industrietest können die resultierenden Gewinde etwa 20 % stärker sein als solche, die mit traditionellen Schneidverfahren hergestellt wurden. Bei härteren Materialien ändert sich jedoch die Situation. Für Stähle über 45 HRC auf der Rockwell-Skala werden konventionelle schneidende Gewindeschneider unerlässlich, da das Formen von Gewinden sonst zu Problemen wie übermäßigem Drehmoment oder sogar gebrochenen Werkzeugen führen würde. Bei der Bearbeitung von Titan speziell ist der Wechsel zu gehärteten Kobalt-Stahl-Gewindeschneidern sinnvoll. Diese spezialisierten Werkzeuge halten etwa 40 % länger als Standard-Hochgeschwindigkeitsstahl-Ausführungen und widerstehen Wärmeentwicklung und abrasivem Verschleiß während der Bearbeitung besser.

Maschinen- und CNC-kompatible Gewindeschneider für die automatisierte Fertigung

Bohrer, die für CNC-Maschinen ausgelegt sind, weisen sehr enge Schafttoleranzen von etwa ±0,01 mm auf und verfügen zudem über hochwertige Beschichtungen wie TiN oder TiAlN. Diese Beschichtungen machen einen erheblichen Unterschied hinsichtlich der Werkzeuglebensdauer aus und halten bei Serienproduktionen mehr als dreimal so viele Bearbeitungsvorgänge durch im Vergleich zu normalen, unbeschichteten Werkzeugen. Wenn Drehzahlen über 2.500 U/min erreicht werden, ist eine exakte Abstimmung der Spindeldrehzahl mit der Vorschubgeschwindigkeit für die Verantwortlichen auf der Produktionsfläche absolut entscheidend. Andernfalls kommt es allzu oft zu gebrochenen Gewindebohrern und maßabweichenden Gewinden – etwas, das in automatisierten Fertigungszellen, wo vor allem Konsistenz gefragt ist, niemand möchte.

Spezialbohrer für Hersteller von hochpräzisen CNC-Gewindewalz-Teilen

Hochleistungs-Threadfräser der Luft- und Raumfahrtklasse halten Rundlaufungenauigkeiten unter 0,005 mm ein und ermöglichen eine Positionsgenauigkeit von ±0,01 mm bei kritischen Titanbauteilen wie Turbinengehäusen. Führende Hersteller erreichen Erstversuch-Ausschussraten von 92 %, indem sie Hartmetallwerkzeuge mit feinkörniger Struktur mit adaptiven CAM-Strategien kombinieren, insbesondere bei komplexen Innenkonturen, die präzises Gewindeschneiden erfordern.

Passende Gewindebohrer-Materialien und -Ausführungen an die Werkstückeigenschaften anpassen

Verträglichkeit von Gewindebohrer-Materialien mit Metallen und Legierungen

Schnellarbeitsstahl oder HSS bietet beim Bearbeiten weicherer Materialien wie Aluminium und Messing immer noch einen guten Preis-Leistungs-Vorteil und eine langlebige Leistung. Dies entspricht den Empfehlungen der ISO 4957:2018 für alltägliche Werkzeuge. Bei härteren Materialien wie rostfreiem Stahl oder nickelbasierten Hochleistungslieferungen macht jedoch die Zugabe von Kobalt zur HSS-Mischung einen erheblichen Unterschied. Die Wärmebeständigkeit steigt um etwa 40 %, was bedeutet, dass der Werkzeugverschleiß auch nach langen Schneidvorgängen geringer ist. Bei Arbeiten mit Titan oder besonders harten Stählen mit einer Härte von 45 HRC oder mehr auf der Härteskala greifen die meisten Profis stattdessen auf Hartmetall-Schneideisen zurück. Diese behalten ihre scharfen Kanten viel besser und können Schnittgeschwindigkeiten bewältigen, die etwa das Dreifache dessen betragen, was herkömmliche HSS-Werkzeuge leisten können.

Auswahl von Schneideisen basierend auf der Werkstückhärte und -festigkeit

Die Materialhärte bestimmt sowohl das Schneideisenmaterial als auch die Geometrie. Wie in den ASM International’s 2022 Machining Guidelines empfohlen:

• <30 HRC : Verwenden Sie Standard-Spiralnut-HSS-Schneideisen mit TiN-Beschichtung
• 30–45 HRC : Verwenden Sie Hartmetallbohrer mit modifizierten Spanwinkeln
• >45 HRC : Setzen Sie Vollhartmetall-Bohrer mit mikrokörniger Struktur ein

Bei hochfesten Legierungen wie Inconel 718 reduzieren Gewindeformende Bohrer die Schnittkräfte um 62 % im Vergleich zu schneidenden Bohrern, wodurch die Werkstückverformung bei CNC-Gewindewalzoperationen minimiert wird.

Häufige Bruchursachen bei Bohrern aufgrund von Materialmismatch vermeiden

Laut einigen aktuellen Werkzeugstudien aus dem Jahr 2023 treten etwa 73 Prozent aller Gewindeschneidbrüche bei der Bearbeitung von gehärtetem Stahl dadurch auf, dass Maschinenbediener weiterhin auf Schnellarbeitsstahl (HSS)-Werkzeuge zurückgreifen, anstatt auf Hartmetall-Alternativen umzusteigen. Bei Anwendungen mit Gusseisen reduzieren Spiral-Spitz-Gewindeschneider mit einem Neigungswinkel von etwa 10 Grad Verstopfungen durch Späne im Vergleich zu herkömmlichen geraden Nut-Designs tatsächlich um rund 85 %. Um Torsionsbrüche zu vermeiden, muss die Drehmomentbelastbarkeit des Gewindeschneiders an die Belastbarkeit des Materials angepasst werden, basierend auf den Zugfestigkeitswerten in den Herstellerspezifikationen. Dies wird besonders wichtig bei Automatisierungsprozessen, bei denen die Bediener möglicherweise nicht ständig über den Zustand innerhalb des Werkzeugs informiert sind.

Schliffgeometrie und Spanabfuhr beim Hochleistungsgewindeschneiden

Wie das Nuten-Design die Effizienz und Lebensdauer von Gewindeschneiddornen beeinflusst

Die Form der Spannut macht einen echten Unterschied, wenn es darum geht, Späne abzutransportieren, Wärme zu kontrollieren und die Lebensdauer eines Gewindeschneiders vor dem Austausch zu verlängern. Spiralnuten mit einem Winkel von etwa 30 bis 40 Grad sorgen dafür, dass die Späne kontinuierlich durch das Bohrloch transportiert werden, wodurch sich die Wärmeentwicklung verringert und der Werkzeugverschleiß im Laufe der Zeit verlangsamt. Bei harten Materialien bieten gerade Nuten eine bessere strukturelle Stabilität, haben jedoch den Nachteil, dass die Bediener häufig anhalten müssen, um angesammelte Späne aus tieferen Bohrungen zu entfernen. Die meisten CNC-Gewindefräsereien setzen heutzutage auf Spiralnut-Gewindeschneider, da diese viel besser mit höheren Drehzahlen umgehen können und auch bei mehreren direkt aufeinanderfolgenden Produktionschargen sehr enge Toleranzen halten, üblicherweise innerhalb von ±0,001 Zoll.

Spiralnut-Gewindeschneider für Tieflochgewindeschneiden in CNC-Umgebungen

Spiralnutfräser eignen sich besonders gut für blinde Bohrungen, die tiefer als das Dreifache ihres Durchmessers sind, da sie die Späne nach oben befördern, anstatt sie am Boden ansammeln zu lassen. Dies hilft, Probleme wie das erneute Zerspanen oder Klemmen zu vermeiden, was besonders wichtig ist, wenn Bauteile für Flugzeuge aus schwierigen Materialien wie Edelstahl oder Titan hergestellt werden. Wenn Späne während des Fräsens nicht vollständig entfernt werden, müssen ganze Chargen teurer Komponenten entsorgt werden. Viele CNC-Fräser stellen fest, dass sich ihre Produktionszeit erheblich verringert, wenn sie bei solchen Aufgaben auf Spiralnutwerkzeuge umsteigen. Der Unterschied zeigt sich besonders deutlich bei komplexen Bauteilen, bei denen jede Sekunde zählt und Ausfallzeiten Kosten verursachen.

Gerade Nuten und Spiralspitzenbohrer in automatisierten im Vergleich zu manuellen Systemen

Gerade nutige Gewindeschneidwerkzeuge eignen sich am besten für manuelle Arbeiten mit spröden Materialien wie Gusseisen oder Sintermetall, da diese Materialien leicht absplittern. Auf der anderen Seite kommen Spiralnut-Schneidwerkzeuge häufig in automatisierten Fertigungsanlagen zum Einsatz. Diese besitzen einen 15-Grad-Winkel, der die Späne vor sich her schiebt, anstatt sie in den Bohrungen stecken zu lassen, wodurch Maschinen kontinuierlich laufen können, ohne ständig angehalten werden zu müssen. Automobilwerke profitieren besonders von dieser Konfiguration, da dadurch weniger Ausfälle und schnellere Produktionszeiten entlang ihrer Montagelinien entstehen.

Entschlüsselung von Gewindegrößen, Bohrlochtabellen und Industriestandards

Präzises Gewindeschneiden beginnt mit dem Verständnis von Größenbezeichnungen und der Einhaltung anerkannter Standards. Die richtige Auswahl des Gewindeschneiders und des Vorbohrlochs gewährleistet Zuverlässigkeit sowohl beim Prototyping als auch bei der serienmäßigen Herstellung von CNC-Gewindeteilen.

Maßstabsgerechte, zollbasierte und Rohrgewinde-Größentabelle

Bei metrischen Gewinden erfahren wir im Grunde zwei Dinge: den Durchmesser der Bohrung und den Abstand der Gewindeflanken zueinander. Nehmen wir M6x1 als Beispiel – das bedeutet, wir erhalten ein 6 Millimeter breites Gewinde, bei dem jeder Gewindeflankengipfel genau 1 Millimeter vom nächsten entfernt liegt. Dann gibt es noch Zollmaße, die anders funktionieren: Sie messen sowohl die Größe der Bohrung als auch, wie viele Gewindegänge in einen Zoll passen, wie beispielsweise bei 1/4-20. Bei Rohrgewinden wird es noch spezieller. Hier kommt der NPT-Standard zum Einsatz, mit konischen Gewinden, die beim ordnungsgemäßen Anziehen tatsächlich eine Dichtung erzeugen. Wenn man betrachtet, was passiert...GewindeartGebräuchliche GrößenSteigung/TPITypische BohrergrößeMetrischM6, M8, M101,0–1,5 mm85 % GewindetiefeZollbasierend1/4-20, 3/8-1616–24 TPI60–75 % BohrungsdurchmesserRohr (NPT)1/8-27, 1/4-18KonischSpezialtabellen

Korrekte Anwendung von Bohrer- und Gewindetabellen für präzise Ergebnisse

Bohrpläne geben die richtige Vorbohrlochgröße an – zum Beispiel wird ein M6x1-Gewindebohrer typischerweise mit einem 5-mm-Bohrer vorbereitet. Häufig entstehen Fehler durch das Vermischen von Zoll- und metrischen Systemen. Um Genauigkeit sicherzustellen, sollten vier Schlüsselfaktoren gegeneinander überprüft werden: Härte des Werkstoffes, gewünschter Gewindeanteil (üblicherweise 60–85 %), Fasentyp und Verfügbarkeit von Kühlschmiermittel.

So lesen Sie Gewindebohrer-Kennzeichnungen: Größe, Gewindeform und Materialcodes

Standard-Gewindebohrer-Eingravuren vermitteln wesentliche Informationen:

• M6x1-6H : Metrischer Gewindebohrer, 6 mm Durchmesser, 1 mm Steigung, Toleranzklasse 6H
• HSS-Co5 : Schnellarbeitsstahl mit 5 % Kobaltlegierung
• GH3 : Spiralnut, Rechtschnitt, 3-Schneiden-Konfiguration

Hersteller müssen diese Kennzeichnungen anhand der Normen ISO 529 und ANSI B94.9 überprüfen, um Fehlpassungen zu vermeiden, die die Bauteilintegrität in der automatisierten Produktion beeinträchtigen könnten.

Schritt-für-Schritt-Auswahlprozess für Gewindeschneiden in der CNC- und Industrieanwendung

Beginnen Sie mit der Anwendung: Material, Lochtiefe und Zugang

Bei der Betrachtung von Bearbeitungsvorgängen sollten drei zentrale Faktoren berücksichtigt werden: um welches Material es sich handelt, wie tief die Gewinde im Verhältnis zu ihrem Durchmesser sein müssen und ob ein guter Zugang zum Bearbeitungsbereich besteht. Hochfeste Legierungen stellen besondere Herausforderungen dar, weshalb viele Zerspaner Gewindeformschneidstifte statt schneidender Werkzeuge verwenden, da diese das Material verdrängen, anstatt es zu entfernen, was zur Verringerung von Spannungskonzentrationen beiträgt. Bei schwierigen, tiefen Sacklöchern, in denen Späne leicht stecken bleiben, sind Spiralnutstifte nahezu unverzichtbar, da sie die Späne deutlich besser abtransportieren. Laut Branchendaten aus dem Precision Machining Report des vergangenen Jahres verzeichneten Werkstätten, die auf carbidgehärtete Stifte umgestiegen sind, etwa ein Viertel weniger Bruchfälle bei Gewinden, die tiefer als das Dreifache des Durchmessers sind. Das ist nachvollziehbar, da diese verschleißfesteren Werkzeuge unter anspruchsvolleren Bedingungen einfach besser halten.

Von der Maschinenauswahl bis zur Automatisierung: Wahl des Gewindeschneidstifts im Einklang mit CNC-Systemen

Die meisten Hersteller von CNC-Gewindewalzern konzentrieren sich stark darauf, Gewindeschneidstifte mit einem Rundlauf unter 6 Mikrometer zu erhalten und wählen typischerweise zwischen 5 und 7 Schneiden, wenn sie mit automatisierten Vorschubsystemen arbeiten. Die Stifte müssen auch gut mit Werkzeugwechslern der Maschinen funktionieren und eine innere Kühlmitteleinspeisung ermöglichen, da dies äußerst wichtig ist, um auch bei maximaler Geschwindigkeit eine Genauigkeit von ±0,002 Zoll einzuhalten. Sehen Sie sich den neuesten CNC-Gewindeschneider-Auswahlführer 2024 an, wenn Sie genauere Informationen wünschen. Besonders auffällig dort ist, wie die Einbindung dieser Werkzeuge in digitale Managementsysteme die Konsistenz über verschiedene Maschinen und Bediener hinweg erheblich verbessert.

Bewertung des Produktionsvolumens: Formierende gegenüber schneidenden Gewindeschneidstiften in hochdurchsatzorientierten Umgebungen

Bei der Serienproduktion aus rostfreiem Stahl (>5.000 Einheiten) bieten gewindeformende Gewindeschneider eine um 40 % längere Standzeit, erfordern jedoch Bohrungen, die 15–20 % größer sind als bei schneidenden Gewindeschneidern. Schneidende Gewindeschneider bieten Flexibilität für Kleinserien und Prototypen, bei denen häufige Wechsel erforderlich sind. Hersteller, die prädiktive Verschleißalgorithmen einsetzen, berichten von 18 % niedrigeren Kosten durch die Abstimmung der Gewindeschneiderwahl mit den jährlichen Produktionsprognosen.

FAQ

Welche Haupttypen von Gewindeschneidern werden im Artikel erwähnt?

Der Artikel behandelt Konizität, Stecker, Aufsitzen, Spiralpunkt, Spiralnut, Gewindeformen und Geweideschneiden von Gewindeschneidern.

Worin unterscheiden sich Spiralspitz- und Spiralnut-Gewindeschneider?

Spiralspitz-Gewindeschneider drücken die Späne vorwärts und eignen sich daher besser für Durchgangslöcher, während Spiralnut-Gewindeschneider die Späne nach oben abführen und ideal für Blendlöcher sind.

Warum werden gewindeformende Gewindeschneider für weichere Metalle empfohlen?

Gewindeformende Gewindeschneider verdrängen das Material seitlich und erzeugen dadurch stärkere Gewinde, was besonders bei weicheren Metallen mit einer Härte unter 35 HRC von Vorteil ist.

Welche Faktoren sollten bei der Auswahl von Gewindeschneidwerkzeugen für CNC-Systeme berücksichtigt werden?

Zu den wichtigsten Faktoren gehören das Material, die Lochtiefe, der Zugang, das Produktionsvolumen und die Maschinenleistungsfähigkeit, um sicherzustellen, dass das richtige Gewindeschneidwerkzeug ausgewählt wird.