Wie wählt man einen Gewindebohrer für ein CNC-Innengewinde aus?

Ein Gewindebohrer ist ein gängiges Werkzeug zur Herstellung von Innengewinden. Seine Grundform ist ein Werkzeug mit Außengewinde und axialen Nuten.

Der Gewindeabschnitt besteht aus einem abgeschrägten Schneidabschnitt und einem Kalibrierabschnitt in Vollform. Die Abschrägung weist einen Konuswinkel auf, sodass das Material schrittweise abgetragen wird. Der Kalibrierabschnitt verfügt über vollständige Gewindezähne und übernimmt die Endbearbeitung, Kalibrierung und Führung. Der Schaft wird über einen Halter und einen Standard-Konusschaft mit dem Konus der Maschinenspindel verbunden.

Das Gewindeschneiden ist ein Formschneidverfahren. Die Qualität des Innengewindes wird durch die Gewindeform, die Steigung, die Spiralgeometrie, die Art der Fase, das Material des Gewindebohrers, das Werkstückmaterial und den Gewindebohrerhalter beeinflusst.

Arten von Gewindefasen

Je nach Fasenlänge lassen sich Gewindebohrer in Tiefen-, Kegel- und Konusbohrer unterteilen. Die Fasenlänge beeinflusst die erforderliche programmierte Tiefe bei der Bearbeitung mit CNC.

Die Länge der Fase wird üblicherweise in der Anzahl der Gewindegänge angegeben. Ein Kegelgewindebohrer hat normalerweise 8 bis 10 gefastete Gewindegänge, ein Stopfengewindebohrer 3 bis 5 und ein Bodengewindebohrer 1 bis 1,5. Typische Fasenwinkel liegen bei 4° bis 5° für einen Kegelgewindebohrer, bei 8° bis 13° für einen Stopfengewindebohrer und bei 25° bis 35° für einen Bodengewindebohrer.

Für Sacklöcher wird in der Regel ein Tiefgewindebohrer benötigt. Bei Durchgangsbohrungen kommt meist ein Stopfengewindebohrer zum Einsatz und nur selten ein Kegelgewindebohrer. Generell gilt: Je länger die Fase, desto mehr zusätzliche Bohrtiefe ist unterhalb des fertigen Gewindes erforderlich.

Starre und schwimmende Gewindebohrer

Gewindebohrer lassen sich je nach Halteranschluss auch in starre Gewindebohrer und schwimmende Zug-Druck-Gewindebohrer unterteilen.

Ein schwimmender Gewindebohrerhalter sorgt dafür, dass sich der Gewindebohrer ähnlich verhält wie beim manuellen Gewindeschneiden. Er ermöglicht eine begrenzte axiale Kompression und Ausdehnung, und durch das einstellbare Drehmoment lässt sich die Gewindeschneidspannung variieren.

Ein starrer Gewindebohrer erfordert eine CNC-Steuerung mit synchronisiertem Betrieb. Während des Gewindeschneidens müssen Gewindesteigung und Spindeldrehzahl synchron bleiben:

Vorschubgeschwindigkeit = Gewindesteigung × Spindeldrehzahl

Sofern die CNC kein synchronisiertes starres Gewindeschneiden unterstützt, sollte ein schwimmender Gewindebohrer gewählt werden, auch wenn schwimmende Gewindebohrerhalter teurer sind.

Beim Gewindeschneiden mit einem schwimmenden Halter kann eine Verringerung der programmierten Vorschubgeschwindigkeit um etwa 5% zu einem besseren Ergebnis führen. Liegt der vorgegebene Vorschub in der Z-Achse geringfügig unter der durch das Schräggewinde vorgegebenen Axialgeschwindigkeit, zieht die Gewindesteigung den Gewindebohrer nach unten, sobald die ersten paar Gewindegänge in die Bohrung eingedrungen sind. Dies trägt zum Schutz des schwimmenden Gewindebohrers bei, da sich die meisten Gewindebohrerhalter leichter ausdehnen als zusammenpressen.

Gang-Taps

CNC-Maschinen verwenden manchmal einen Mehrfachgewindebohrer, dessen Arbeitsabschnitte zwei oder drei hintereinander angeordneten Gewindebohrern entsprechen. Die Abschnitte führen nacheinander die Grob- und Feinschneidarbeiten durch. Diese Bauweise eignet sich für hochfeste oder hochharte Werkstoffe sowie für große, hochpräzise Gewinde.