CNC-Gewindeschneiden, also numerisch gesteuertes Gewindeschneiden, ist eine Bearbeitungstechnik, die das Erstellen von Gewinden auf Metalloberflächen mit spezialisierten CNC-Maschinen beinhaltet. Dieser Prozess verwendet präzise Werkzeuge, um genaue und wiederholbare Gewinde zu erstellen, was in der industriellen Produktion von entscheidender Bedeutung ist.
Gewindeschneiden auf der CNC-Drehmaschine
Die CNC-Drehmaschine ist eine der am häufigsten verwendeten Maschinen für das Gewindeschneiden. Der Gewindeschneidprozess auf einer CNC-Drehmaschine besteht darin, die Außenfläche eines Teils zu bearbeiten. Die computergesteuerte Maschine bearbeitet Teile mit hoher Präzision und erzeugt Gewinde mit einem bestimmten Profil und Durchmesser.
Gewindeschneiden auf einer CNC-Fräsmaschine
Die CNC-Fräsmaschine ist ein weiteres Gerät, das im Gewindeschneidprozess verwendet wird. Im Gegensatz zur Drehmaschine wird die CNC-Fräsmaschine zum Gewindeschneiden in Löchern verwendet. Dieser Mechanismus besteht aus einem rotierenden Fräser, der numerisch gesteuert wird, was die Herstellung eines Gewindes in der gewünschten Form und Größe ermöglicht.
Was sind Gewindeparameter?
Gewindeparameter wie Durchmesser, Richtung und Gewindewinkel werden durch das CNC-Maschinensteuerungsprogramm eingestellt. Weitere wichtige Parameter sind die Gewindetiefe, die Gewinderichtung (Rechts- oder Linksgewinde) und die Gewindeart (z.B. metrisch, Zoll). Eine präzise Einstellung dieser Parameter ist entscheidend für die korrekte Funktion des fertigen Teils. Nachfolgend geben wir eine detaillierte Beschreibung der Schlüsselparameter des Gewindeschneidens:
- Gewindedurchmesser - Dies ist einer der wichtigsten Werte im Gewindeschneidprozess. Der Gewindedurchmesser ist der Abstand zwischen gegenüberliegenden Punkten an den Gewindewänden. Wir können den Außendurchmesser (maximaler Abstand zwischen den Spitzen der Gewindefäden) und den Innendurchmesser (minimaler Abstand zwischen den Tälern der Gewindefäden) unterscheiden. Dieser Wert hängt von der Art und Größe des Gewindes ab, das wir erstellen möchten.
Gewindeschneiden auf CNC-Maschinen
Gewindeschneiden auf CNC-Maschinen ist eine Technik, die auf dem numerisch gesteuerten Prozess der Gewindeerstellung, sowohl extern als auch intern, basiert. Spezialwerkzeuge wie Gewindebohrer und Fräser werden dafür verwendet. Der Vorteil dieser Technik ist ihre hohe Präzision und Wiederholbarkeit, was in der Serienproduktion äußerst wichtig ist.
Bohrungsgewindeschneiden
Das Gewindeschneiden von Löchern ist eine der Schlüsselanwendungen des CNC-Gewindeschneidens. Dank der präzisen numerischen Steuerung ist es möglich, Innengewinde mit bestimmten Parametern herzustellen. Dieser Prozess ist in der Produktion von Maschinenteilen und Geräten äußerst wichtig, wo die Genauigkeit des Gewindes das Funktionieren des gesamten Mechanismussystems beeinflussen kann.
CNC-Gewindeschneiden von Metall
Dieser Prozess wird weitgehend in der Metallindustrie eingesetzt. Dank der fortschrittlichen CNC-Technologie ist es möglich, verschiedene Arten von Metallen zu gewinden, wie zum Beispiel:
- Stahl,
- Aluminium,
- Kupfer,
- Titan.
Dieser Prozess ermöglicht die Herstellung von sehr präzisen und wiederholbaren Gewinden, die in vielen Industriezweigen entscheidend sind.
Was ist Gewinderollen?
Das Walzen von Gewinden ist eine alternative Methode zum Gewindeschneiden, die das Verformen des Materials mit speziellen Rollen beinhaltet. Diese Technik wird oft dort eingesetzt, wo eine außergewöhnliche Gewindefestigkeit erforderlich ist, wie zum Beispiel in der Automobilindustrie. Das Walzen von Gewinden kann auch auf CNC-Maschinen (numerisch gesteuert) durchgeführt werden, was eine noch größere Präzision und Wiederholbarkeit des Prozesses gewährleistet.
Wie läuft der CNC-Gewindebohrprozess ab?
Der Gewindebohrprozess auf CNC-Maschinen beginnt mit der Auswahl des richtigen Werkzeugs, das im Halter der Maschine befestigt wird. Für das Außengewindebohren werden oft Schneidwerkzeuge wie Drehmeißel verwendet, während für das Innengewindebohren Gewindebohrer oder Fräser verwendet werden. Anschließend stellt der Maschinenprogrammierer mit Hilfe der CNC-Software alle notwendigen Parameter ein. Diese umfassen unter anderem den Gewindedurchmesser, die Anzahl der Gewindegänge pro Zoll, die Gewindetiefe, die Gewinderichtung (rechts- oder linksgängig) und den Gewindetyp. Nachdem diese Parameter eingestellt wurden, ist die Maschine bereit, den Gewindebohrprozess zu starten. Während des Gewindebohrprozesses dreht sich das Schneidwerkzeug mit der entsprechenden Geschwindigkeit und bewegt sich entlang des in der CNC-Software programmierten Pfades. Als Ergebnis dieses Prozesses entsteht ein Gewinde mit den programmierten Parametern auf der bearbeiteten Oberfläche des Teils.
In welchen Produkten kann CNC-Gewindeschneiden angewendet werden?
CNC-Gewindeschneiden hat viele Anwendungen in verschiedenen Industriezweigen. Dank der Präzision und Wiederholbarkeit des Prozesses ist es ideal in Situationen, in denen jedes Element strenge Normen erfüllen muss. In der Automobilindustrie wird das CNC-Gewindeschneiden zur Herstellung vieler Komponenten verwendet, wie zum Beispiel:
- Schrauben,
- Muttern,
- Wellen und vieles mehr.
In der Luftfahrtindustrie sind präzise Gewinde für die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Flugzeugen entscheidend. In der Schwerindustrie, wie beispielsweise der Herstellung von Windturbinen oder Bergbauausrüstung, müssen die Gewinde besonders widerstandsfähig sein, was durch die CNC-Gewindeschneidtechnologie erreicht werden kann.
Maschinengewindebohrer und Eigenschaften von Löchern
Die Maschinengewindebohrer sind Werkzeuge, die speziell für den Gewindebohrprozess entworfen wurden. Sie sind sehr robust und langlebig, was bedeutet, dass sie lange Zeit ohne Verschleiß verwendet werden können. Die Löcher, in denen wir Gewinde schneiden, können "durchgehend" oder "nicht durchgehend" sein. Durchgehende Löcher sind solche, die durch das gesamte Material gehen, während nicht durchgehende Löcher solche sind, die innerhalb des Materials enden. Das Gewindebohren von durchgehenden Löchern ist in der Regel einfacher, da die Späne auf der anderen Seite des Lochs herauskommen können. Manchmal sind Gewindebohrer mit einem speziellen Material beschichtet, um ihre Langlebigkeit zu erhöhen.
Was sind Innengewinde und wie entstehen sie?
Die Bearbeitung von Innengewinden erfolgt mit einem einseitigen Gewindebohrer anstelle eines herkömmlichen Gewindebohrers. Wenn Teile Innengewinde benötigen, müssen die tatsächlichen Gewinde aus dem CAD-Modell entfernt werden, wobei nur der Hauptdurchmesser übrig bleibt. Eine korrekt erstellte Software kann ein zu gewindeschneidendes Loch identifizieren, wenn:
- Es passt innerhalb des Durchmessers des entsprechenden Gewindes,
- Es ist mit einer der drei Hauptfräsenachsen ausgerichtet,
- Es ist orthogonal zur Drehachse auf der Drehmaschine.
Es ist auch möglich, Innengewinde auf bearbeiteten Drehwerkstücken zu schneiden. Viele der beschriebenen Techniken können zum Gewindeschneiden auf einer Drehmaschine mit spannungsgesteuerten Werkzeugen angewendet werden, obwohl die verfügbaren Gewindearten möglicherweise eingeschränkter sind als beim Fräsen. Der Bereich der UNC- und UNF-Gewinde reicht von #4-40 bis ½-20, während metrische Gewinde etwa von M3 bis M10 variieren. Mit aktiven Vorrichtungen können radiale, axiale und zentrale Gewinde geschnitten werden. Dies beeinflusst das Gewindeschneiden, da einige Gewinde nur in der zentralen Position verfügbar sind. Bei der Bearbeitung mit Innengewinde kann das Loch tiefer sein als die Möglichkeiten des Gewindeschneidwerkzeugs. In diesem Fall gibt es mehrere Möglichkeiten zu berücksichtigen, abhängig von den spezifischen Anforderungen. Wir beschreiben sie unten:
- Verwendung eines tieferen Werkzeugs - Wenn längere Gewindeschneidwerkzeuge verfügbar sind, können sie zur Bearbeitung tieferer Löcher verwendet werden. Es sollte jedoch beachtet werden, dass längere Werkzeuge weniger stabil sein können und das Risiko von Rissen oder Beschädigungen erhöhen können.
- Handbearbeitung - Wenn die Maschine nicht in der Lage ist, das Gewinde bis zur erforderlichen Tiefe zu schneiden, kann die Handbearbeitung eine Alternative zu diesem Prozess sein. Dies bedeutet jedoch zusätzliche Kosten und Zeit.
- Projektänderung - In einigen Fällen ist es möglich, das Teil so zu gestalten, dass die Gewindetiefe reduziert wird, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen.
- Verwendung von Gewindeschneidtechnologien ohne Spanauswurf - Bei Löchern mit großer Tiefe kann eine Gewindeschneidtechnologie ohne Spanauswurf, wie das Trockengewindeschneiden, eine geeignete Lösung sein. Dies ermöglicht das Erzeugen von Gewinden in großer Tiefe ohne die Notwendigkeit, Späne zu entfernen.
Jede der oben genannten Optionen hat ihre Vor- und Nachteile, daher hängt die Wahl der richtigen Lösung von den spezifischen Anforderungen eines bestimmten Projekts und den Werkzeugbeschränkungen ab. Es ist wichtig, diese Faktoren bei der Gestaltung von Teilen und der Planung des Gewindeschneidprozesses zu berücksichtigen.
Was sind Außengewinde und wie funktionieren sie?
Die Integration von Drehmaschinen in technologische Prozesse hat es uns ermöglicht, unser Angebot an externen Gewindeherstellungen zu erweitern. Wir können verschiedene Größen von externen Gewinden anbieten, vorausgesetzt, dass Ihre Teile mit dem Drehprozess kompatibel sind. Wir verwenden ein spezielles Gewindeschneidwerkzeug, das an spezifische Gewindegrößen, Tiefen und Positionen in der Teilegeometrie angepasst ist. Die moderne Drehmaschinentechnik, die wir verwenden, ermöglicht die Erstellung von externen Gewinden auf der Mittellinie des Teils - ähnlich wie bei CNC-gesteuerten Werkzeugen, die die Gewindebohrung von internen Löchern ermöglichen, sofern die gleichen Richtlinien wie im Fräsprozess eingehalten werden. Dies beschränkt sich nicht nur auf zentrale Löcher - Gewinde können auch in axialen und radialen Löchern hergestellt werden.
Wie erstellt man Außengewinde?
Ähnlich wie bei Innengewinden erfordert das Design von Außengewinden für auf Drehmaschinen bearbeitete Teile das Entfernen der tatsächlichen Gewinde aus dem CAD-Modell, damit die Software sie identifizieren kann. Darüber hinaus sollten Außengewinde mit dem Gedanken an das Fräsen und nicht an das Drehen modelliert werden. Außengewinde werden seltener auf Teilen entworfen als Innengewinde, aber wir können sie effektiv herstellen. Außengewinde werden mit der Hälfte des Werkzeugdurchmessers erstellt, dann wird das bearbeitete Teil um 180 Grad gedreht und die Gewinde auf der gegenüberliegenden Seite werden auf die gleiche Weise hergestellt. Bei großen, dickeren Außengewinden funktioniert diese Methode gut. Kleinere Außengewinde, wie 6-32, sind schwieriger mit einem Kugel- oder Flachfräser herzustellen, da ein größerer Radius an der Basis des Gewindes verbleiben würde, wenn der Abstand zu klein ist. In diesem Fall könnte es notwendig sein, den Prozess mit einem Gewindebearbeitungswerkzeug durchzuführen, um überschüssiges Material zu entfernen.
Die Rolle des Drehmoments beim Gewindebohrprozess
Das Drehmoment, das auf die Spindel einer CNC-Maschine angewendet wird, ist einer der wichtigsten Aspekte des Gewindeschneidprozesses. Es ist verantwortlich für die Kraft, die zum Drehen des Gewindebohrers verwendet wird, um das Material zu schneiden. Es muss groß genug sein, damit der Gewindebohrer das Material durchschneiden und ein Gewinde erzeugen kann, aber nicht so groß, dass es das Werkzeug oder das Material beschädigt. Darüber hinaus kann ein zu hohes Drehmoment zu übermäßigem Verschleiß des Werkzeugs und sogar zu seinem Bruch führen. Auf der anderen Seite kann ein zu niedriges Drehmoment dazu führen, dass der Gewindebohrer das Material nicht richtig schneiden kann, was zu fehlerhaften Gewinden führen kann.
Drehmomentregelung
In CNC-Maschinen kann das Drehmoment reguliert werden, was eine genaue Anpassung an die Anforderungen einer bestimmten Aufgabe ermöglicht. Die Anpassung des Drehmoments an das Material und die Größe des Gewindes, das erstellt werden soll, ist entscheidend für die Erzielung optimaler Ergebnisse. Es ist auch äußerst wichtig, die Überwachung und Kontrolle durchzuführen
Drehmoment während des Gewindeschneidprozesses. Plötzliche Drehmomentsprünge können auf Probleme hinweisen, wie z.B. einen blockierten Gewindeschneider, was zu Schäden an der Maschine oder dem Werkzeug führen kann. Viele CNC-Maschinen haben eingebaute Überwachungssysteme, die den gesamten Prozess automatisch stoppen können, wenn das Drehmoment den sicheren Bereich überschreitet.
Zusammenfassung
CNC-Gewindeschneiden ist ein Prozess, bei dem wir Gewinde in Löchern oder Muster auf der Oberfläche des Lochs erzeugen. Wenn wir dies auf einer Maschine tun, verwenden wir Maschinengewindebohrer. Beim Gewindeschneiden ist es wichtig, die Schneidparameter sorgfältig auszuwählen, wie z.B. die Schnittgeschwindigkeit und den Vorschub. Die Schnittgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich der Gewindebohrer durch das Material bewegt, während der Vorschub die Entfernung ist, die der Gewindebohrer pro Umdrehung zurücklegt. Zum Beispiel, wenn die Schnittgeschwindigkeit 800 beträgt, bedeutet das, dass der Gewindebohrer sich mit einer Geschwindigkeit von 800 Metern pro Minute bewegt. Das Drehmoment ist die Kraft, die wir auf die Spindel (der Teil der Maschine, der den Gewindebohrer dreht) anwenden müssen, um sie mit der richtigen Geschwindigkeit zu drehen. Dies ist wichtig, da zu viel Kraft den Gewindebohrer oder das Material beschädigen kann, und zu wenig Kraft kann dazu führen, dass das Gewindeschneiden nicht effektiv ist. Um den Gewindeschneideprozess korrekt durchzuführen, müssen Sie über die richtigen Fähigkeiten und Kenntnisse verfügen. Dies beinhaltet die Fähigkeit, die richtigen Gewindebohrer auszuwählen, die Schneidparameter einzustellen und die Maschine richtig zu bedienen. Ohne dies kann der Gewindeschneideprozess schwierig und potenziell gefährlich sein und auch zu Material- oder Werkzeugschäden führen. Unser Unternehmen und unser qualifiziertes Personal helfen Ihnen, diesen schwierigen Prozess zu durchlaufen.