Erfahren Sie mehr zu Gewindebohrern
Wie schneide ich ein Innengewinde?
Um mit einem Gewindebohrer ein Gewinde herzustellen, ist es notwendig, zunächst eine Kernlochbohrung und eine Senkung in das Material einzubringen. Der Gewindebohrer führt dann die Schnittbewegung aus, wobei die Gewindesteigung den Vorschub bestimmt. Während des Schneidvorgangs wird das Material herausgeschnitten und die Späne werden über die Spannuten abgeführt.
Vorteile
- hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit
- kostengünstige Werkzeuge
- einfache Handhabung und bekanntes Verfahren
- breites Einsatzgebiet
- Einsatz auf einfachen Maschinen möglich
- nachschleifbare Werkzeuge
Nachteile
- Spanprobleme bei sehr tiefen Gewinden
- Gewindebohrerbruch bei schwierigen Materialien
- mittlere Oberflächenqualität
- Gefahr des axialen Verschneidens (Vorweite)
- Gewindeschneidfutter notwendig
Gewindeherstellungsverfahren im Überblick
Toleranz bei Gewinden
Damit Außen- und Innengewinde in der gewünschten Form zusammenpassen, sind Normen unverzichtbar. Beim Einsatz von Gewindebohrern oder Gewindeformern muss je nach Anwendung die passende Toleranz beachtet werden. Beim Gewindefräsen hingegen kann die Toleranz über die Radiuskorrektur individuell angepasst werden. Eine Übersicht über die verschiedenen Toleranzklassen und ihre Anwendung zeigt die folgende Grafik.
In dieser Grafik sehen Sie die Lage des Toleranzfeldes vom Muttergewinde in den verschiedenen Toleranzklassen (z. B. 6H). Die blauen Toleranzfelder verdeutlichen die Lage des Toleranzfeldes der entsprechenden Gewindebohrer oder Gewindeformer. Gewindebohrer und Gewindeformer in einer anderen Toleranzklasse zu fertigen kann ein Vorteil sein. Diese Tolerierung wird durch ein der Toleranzklasse nachgestelltes X kenntlich gemacht (z. B. 6HX anstatt 6H) und kann herstellerspezifisch variieren. Zähe Werkstoffe haben rückfedernde Eigenschaften. Im ATORN-Gewindebohrerprogramm wird bei diesen zähen Werkstoffen mit der X Lage gearbeitet, um diesem Effekt entgegenzuwirken. Gewindebohrer für die Bearbeitung von Titan und Nickellegierungen sind zum Beispiel in X-Lage ausgelegt. Es ist sinnvoll bei abrasiven Werkstoffen und Materialien mit reibender, schleifender Wirkung (z. B. Grauguss) in X-Lage zu fertigen. Da dort der Gewindebohrer im Verschleißfall immer noch in der Toleranz liegt, werden daraus höhere Standzeiten resultiert. Der Rotring-Gewindebohrer für Guss und kurzspanende NE-Metalle ist ein Beispiel für eine solche Toleranzlage.
Schneidstoffe und Schneidprozess beim Gewindeschneiden
Im Rahmen der Innengewindebearbeitung mittels Gewindebohren, Gewindeformen und Gewindefräsen werden verschiedene Schneidstoffe verwendet. Die nachfolgende Grafik stellt die Parameter Zähigkeit/Bruchfestigkeit in Zusammenhang mit der Verschleißfestigkeit/Härte dar.
VHM:
Vollhartmetall
- sehr hohe Härte
- Schneidstoff für Anwendung
bis 65HRC
- sehr hohe Schnittgeschwindigkeit
- hohe Präzision
HSSE-PM:
Hochleistungsschnellstahl-Pulvermetall
- Schneidstoff für Anwendung
bis 1300 N/mm2
- mittlere bis hohe
Schnittgeschwindigkeit
- hohe Elastizität
HSSE:
Hochleistungsschnellstahl
- Schneidstoff für Anwendung
bis 1300 N/mm2
- geringe bis mittlere
Schnittgeschwindigkeiten
- 5 % Cobaltgehalt
- sehr hohe Elastizität
Allgemeine Informationen zu Gewindebohren
Im Zuge der Innengewindebearbeitung mittels Gewindebohren entstehen sehr hohe Torsionsmomente. Besonders bei der Bearbeitung von langspanenden Materialen muss die Entstehung von Spänen im Bereich des Umschaltpunkts verhindert werden.
Der Zusammenhang wird anhand des folgenden Vorgangs beim Sacklochgewindebohren verdeutlicht.
Das Gewinde befindet sich im Schneidprozess und führt die Späne nach oben ab.
Nach Erreichen der Gewindetiefe, erfolgt der
Umschaltprozess, bei dem die Kräfte nahezu
auf Null zurückgehen.
Der Span muss nun durch den Rücken des Gewindebohrers
abgeschert werden. Die Kräfte steigen auf ein
Höchstniveau.
Der Span ist nun abgeschert und das
Drehmoment wird
drastisch reduziert.
Bei der Innengewindebearbeitung werden vorwiegend HSSE- und HSSE-PM-Schneidstoffe eingesetzt. Diese Schneidstoffe sind für jede Materialgruppe geeignet, ausgenommen gehärtete Werkstoffe. Lediglich in wenigen Fällen wird der VHM-Schneidstoff verwendet, beispielsweise wenn das zu bearbeitende Material eine Härte von über 55HRC aufweist. Auch bei kurzspanenden Materialien kommt der VHM-Schneidstoff zum Einsatz, da hier nur ein geringes Torsionsmoment wirkt. Eine übersichtliche Darstellung der verschiedenen Bearbeitungsaufgaben und der entsprechenden Schneidstoffe für die jeweilige Anwendung finden Sie in der nachfolgenden Grafik.
Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen beim Gewindebohren
Durch Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen wird eine Schutzschicht zwischen dem Werkstück und dem Zerspanungswerkzeug gebildet. Hierdurch werden verschiedene Eigenschaften erzielt, die das Werkstück und das Werkzeug schützen und deren Lebensdauer verlängern können.
- höhere Verschleißfestigkeit
- höhere Härte
- höhere Schnittgeschwindigkeit und Vorschübe
- höhere Temperaturbeständigkeit
- Korrosionsschutz
- verminderte Reibung
Unterschiede Beschichtungen und Oberflächenbehandlungen
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Titannitrid
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TiN ist eine universelle Schicht für universelle Bearbeitung.
- Vickershärte: 2200-2300 HV
- Reibungskoeffizient: 0,5
- Temperaturbeständigkeit: 500-600 °C
- Farbe: gold
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| Titancarbonitrid |
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Durch die hohe Härte und den Verschleißwiderstand der TiCN-Schicht wird sie für schwer zu bearbeitende Werkstoffe verwendet.
- Vickershärte: 3500 HV
- Reibungskoeffizient: 0,2
- Temperaturbeständigkeit: 400 °C
- Farbe: blaugrau/anthrazit
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| ULTRA HL |
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ULTRA HL ist durch die extreme Glätte und Wärme-beschändigkeit bei niedriger Wärmeleitfähigkeit die leistungsfähigste Schicht.
- Vickershärte: 3000 HV
- Reibungskoeffizient: 0,15-0,20
- Temperaturbeständigkeit: 800 °C
- Farbe: dunkelgrau
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| Titanaluminiumnitrid |
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TiAlN ist eine universelle Schicht für die Hochleistungszerspanung mit hoher Schnittgeschwindigkeit.
- Vickershärte: 3200 HV
- Reibungskoeffizient: 0,55
- Temperaturbeständigkeit: 700-800 °C
- Farbe: dunkelgrau
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| CARBO |
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CARBO ist eine neuartige Spezialbeschichtung aus NE-Metallen, welche gute Notlaufeigenschaften und geringe Aufbauschneidenbildung aufweist.
- Vickershärte: 6000 HV
- Reibungskoeffizient: 0,1
- Temperaturbeständigkeit: 700 °C
- Farbe: schwarz
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Gewindearten und Gewindetiefe beim Gewindebohren
In der Gewindebearbeitung gibt es zwei Arten von Löchern: das Durchgangsloch und das Grundloch. Wenn ein Gewinde in ein Grundloch eingebracht wird, muss der Gewindebohrer Späne nach oben transportieren und den Span im Umschaltpunkt brechen. Daher benötigt man für langspanende Materialien spiralisierte Gewindebohrer. Bei kurzspanenden Materialien hingegen ist eine spiralisierte Bauform nicht notwendig, da die kleinen Späne durch das Kühlschmiermittel herausgespült werden können. Die Gewindetiefe in einem Grundloch hängt vom Material ab und kann bei bis zu 3xD liegen, wobei die höchste Prozesssicherheit bei Tiefen bis zu 2,5xD erreicht wird. Im Durchgangsloch können Gewindetiefen von bis zu 4xD erreicht werden, wobei hier die höchste Prozesssicherheit bei Tiefen bis zu 3xD gegeben ist. Gewindebohrer, die sowohl für Durchgangs- als auch Grundlöcher geeignet sind, funktionieren am besten bei kurzspanenden Materialien und sehr geringen Gewindetiefen. Die Späne werden entweder durch einen Schälanschnitt oder eine Linksspirale abgeführt, da das Durchgangsloch im Gegensatz zum Grundloch eine relativ unkritische Bearbeitung darstellt und die Späne in Vorschubrichtung abgeführt werden können.
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| Grundlochbearbeitung mit spiralisiertem Gewindebohrer bei langspanenden Werkstoffen. |
Grundlochbearbeitung mit geradegenutetem Gewindebohrer bei kurzspanenden Werkstoffen. |
Durchgangslochbearbeitung mit linksspiralisiertem Gewindebohrer bei langspanenden Werkstoffen. |
Durchgangslochbearbeitung mit Schälanschnitt in langspanenden Werkstoffen. |
Grund- und Durchgangslochbearbeitung mit geradegenutetem Gewindebohrer. |
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Max. Gewindetiefe 2,5xD Grundloch
(z. B. M6 = max. Gewindetiefe 15 mm) |
Max. Gewindetiefe 3xD Grund- und Sackloch
(z. B. M6 = max. Gewindetiefe 18 mm) |
Grund- und Durchgangslochbearbeitung
mit geradegenutetem Gewindebohrer
(z. B. M6 = max. Gewindetiefe 15 mm) |
Anschnittformen und deren Funktionen
Eine wichtige Rolle beim Gewindeschneidprozess spielt der Anschnitt des Gewindebohrers. Er ist entscheidend für die Standzeit und für die Gewindequalität. Von den verschiedenen Anschnittsformen können bis auf die geradegenutete Form B mit Schälanschnitt alle mit verschiedenen Spannuten kombiniert werden. Je länger ein Anschnitt ist, desto höher ist die Standzeit. Das ist insbesondere bei höheren Geschwindigkeiten von Vorteil, jedoch führt dies auch zu einem höheren Drehmoment und höheren Kräften. Kurze Anschnittformen ermöglichen das Gewindeschneiden bis nahe an den Bohrungsgrund heran. Die gängigsten Formen sind B, C und E.
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- lang
- 6–8 Gänge
- für kurze Durchgangslöcher
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- mittel
- 3,5–5,5 Gänge mit Schälanschnitt
- für alle Durchgangslöcher und große Gewindetiefen in mittel-/langspanenden Stoffen
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- kurz
- 2–3 Gänge
- für Sacklöcher und ganz allgemein für Alu, Grauguss und Messing
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- mittel
- 3,5–5 Gänge
- für kurze Durchgangslöcher
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- extrem kurz
- 1,5–2 Gänge
- für Sacklöcher mit sehr kurzem Gewindeauslauf
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Bauformen beim Gewindebohren
Beim Gewindebohren gibt es grundsätzlich zwei Bauformen zu unterscheiden: Die DIN 371 Variante mit dem verstärkten Schaft und die DIN 376 und DIN 374 Variante mit dem durchgängigen Schaft.
DIN 371 verstärkter Schaft
DIN 376 und DIN 374 überlaufender Schaft
Einsatzbedingungen und Freiwinkel
Die Standzeit und Führungseigenschaften des Gewindebohrers werden von der Größe des Freiwinkels beeinflusst. Wenn der Freiwinkel groß ist, wird die Reibung minimiert und die Standzeit erhöht. Eine Reduzierung des Freiwinkels verbessert jedoch die Führungseigenschaften des Gewindebohrers.
Gewindebohrer für Grundlöcher, die spiralförmig sind, haben im Allgemeinen einen kleineren Freiwinkel als geradegenutete Gewindebohrer. Zu großer Freiwinkel führt dazu, dass sich der Span bei der Umkehrbewegung verfängt und den Gewindebohrer bricht.
CNC/Konventionell
Diese Gewindebohrer sind optimal, um einen Kompromiss zwischen idealer Führung und Erhöhung der Standzeit (Erhöhung des Freiwinkels) zu erreichen. Diese Maschinengewindebohrer sind sowohl für den Einsatz auf konventionellen als auch CNC-Maschinen geeignet.
Konventioneller Einsatz
Diese Gewindebohrer sind im Niedrig-/ Mittelserienbereich bei instabilen Verhältnissen zu finden. Aufgrund der längeren Führung und des reduzierten Freiwinkels sind sie geeignet für die Zerspanung auf Maschinen (mit Standardlängenausgleichsfutter) oder zum manuellen Schneiden.
CNC/Synchro
Diese Bohrer haben einen kleinen Führungsteil und einen großen Freiwinkel. Sie halten in mittleren bis hohen Stückzahlbereich länger. Allerding sollten sie im Synchronfutter oder als starres Werkzeug gespannt werden, um eine optimale Werkzeugspannung zu gewährleisten.
Gewindebohrer-Farbringsystem
Dank des Farbringsystems für Gewindebohrer kann der Benutzer schnell und einfach den passenden Bohrer für seine spezifischen Anforderungen auswählen. Jeder farbige Ring korrespondiert mit einer optimalen Spangeometrie für das jeweilige zu bearbeitende Material. Das Farbsystem basiert auf dem ISO-Code für Wendeschneidplatten und ist dadurch international verständlich. Werkzeuge mit extrem vielseitigen Einsatzmöglichkeiten werden ohne Farbring geliefert. Eine Übersicht der verschiedenen Geometrien und ihrer Anwendungsbereiche finden Sie in der Abbildung unten.
Individuelle Spangeometrien sind notwendig, um die spezifischen Eigenschaften von Werkstoffen optimal zu nutzen. Mit anderen Worten müssen Spanwinkel, Freiwinkel und Führungslänge exakt eingestellt werden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Edelstähle und Stähle benötigen starke, positive Schneiden, um sichere Prozesse und eine effiziente Spanabfuhr zu gewährleisten. Bei sehr harten Werkstoffen ist eine besonders stabile Schneide erforderlich.
Spannmittelempfehlungen Gewindebohrer
Hand-Gewindebohrer
Gewindebohrer
Gewindeformer
Gewindebohrer-Ausbohrer
Gewindebohrer-Auszieher
Gewindefräser
Gewindeschneid-Sätze
Bitwerkzeuge
Schneideisen
Werkzeugverlängerungen
Werkzeughalter Drehen
Ratschen und Einsätze
Schneideisenhalter
Windeisen
Gewindereparatur, Gewindeeinsätze
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Bohgewinde-Kombi-Werkzeug
