Gewindebohrungen erstellen: Wesentliche Richtlinien für das Gewindeschneiden

Gewindeschneiden ist einer der wichtigsten Bearbeitungsprozesse. Es wird verwendet, um Gewinde zu erzeugen, die zur Verbindung von Materialien und Komponenten dienen.

Gewindebohrungen sind in der Fertigung sehr verbreitet. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und einfachen Handhabung finden sie sich in allem – von Automobilen bis hin zu Flugzeugen.

Doch das Gewindeschneiden von Bohrungen ist nicht so einfach, wie man denkt. Daher ist es wichtig, alle verschiedenen Gewindeschneidetechniken zu kennen, um die beste Wahl für Ihre Projekte zu treffen. Die folgenden Informationen helfen Ihnen, das Gewindeschneiden von Gewindebohrungen besser zu verstehen.

Was ist eine Gewindebohrung?

Eine Gewindebohrung ist eine Bohrung, die mit Innengewinde versehen wurde – also gewindeschneiden oder gewindebohren. Es handelt sich um eine zylindrische Bohrung, die für Gewindebohr- und Bohrprozesse verwendet wird. Um Gewinde an den Wänden der gebohrten Bohrung zu erzeugen, kann der Gewindeschneideprozess verwendet werden. Dies erfolgt an Stellen, an denen Schrauben und Muttern nicht funktionieren, beispielsweise in Metallen.

Manchmal werden Gewindebohrungen auch als Gewindebohrungen bezeichnet. Diese Art von Bohrung wird verwendet, wenn zwei Teile mithilfe eines Befestigungselements wie einer Schraube oder eines Bolzens verbunden werden müssen. Die Gewinde in der Bohrung sorgen für Widerstand, damit sich das Befestigungselement nicht mit der Zeit löst, und erleichtern zudem das Entfernen des Befestigungselements bei Bedarf.

Was ist eine Gewindebohrung (Tapped Hole)?

Eine Gewindebohrung (Tapped Hole) ist eine Bohrung, die zur Erzeugung von Innengewinden verwendet wird. Sie wird erstellt, indem eine Bohrung in das Material gebohrt und dann mit einem Gewindebohrer Gewinde in die Wände der Bohrung geschnitten werden. Gewindebohrungen finden sich häufig in Metallkomponenten, die miteinander befestigt werden müssen, wie beispielsweise bei einer Mutter-und-Schraube-Verbindung.

Die Gewindebohrung weist viele Ähnlichkeiten mit einer Vorbohrung (Pilot Hole) auf. Beide dienen dazu, ein Gewinde in einem Werkstück zu erzeugen, damit eine Schraube oder ein Bolzen eingesetzt werden kann. Ein wesentlicher Unterschied besteht darin, dass eine Gewindebohrung bereits gewindet ist und nur ein Werkzeug benötigt, um das Gegengewinde zu erzeugen, während eine Vorbohrung erst gebohrt werden muss, bevor sie gewindet werden kann.

Die Bedeutung der Erstellung einer Gewindebohrung

Gewindebohrungen sind wesentliche Aspekte von Maschinenteilen, und Sie können eine CNC-Maschine verwenden, um eine Bohrung hinzuzufügen. Im Gewindeschneideprozess können Sie Gewinde an den Wänden der gebohrten Bohrung erzeugen. Maschinenschrauben können keine eigenen Gewinde bilden. Wenn Sie eine Schraube in ein Metallmaterial eindrehen möchten, benötigen Sie eine Gewindebohrung und müssen gewindete Elemente in einen CNC-Bearbeitungsprozess einbinden.

Jedes Merkmal wird den Gewindeteilen angemessen hinzugefügt, und die meisten Gewinde können je nach ihren Eigenschaften ausgewählt werden. Lassen Sie uns sehen, warum es wichtig ist, eine Gewindebohrung zu erstellen.

1. Verbindung

Wenn Sie einen Bolzen oder eine Schraube in Metall eindrehen möchten, ermöglicht dies eine zuverlässigere Verbindung zweier Teile. Das Gewindeschneiden kann einen Bolzen, eine Mutter und eine Schraube dauerhaft mit einem Metall verbinden.

2. Einfacher Transport

Eine Gewindebohrung erleichtert das Zusammenbauen kleiner Teile und Produkte für den Versand und reduziert die Arbeitskosten erheblich.

3. Einfache Handhabung

Sie bietet einen Platz für Schraubenbefestigungen und Gewindebohrungen. Sie können eine Schraube oder einen Bolzen auf Metall leichter eindrehen, ohne eine Vorbohrung herstellen zu müssen.

Sie können Gewinde auf der Innenseite der Bohrung erzeugen, und dies dauert weniger Zeit als der Prozess, einen Bolzen, eine Mutter oder eine Schraube in Holz einzudrehen. Das Gewindeschneiden einer Bohrung kann den Anforderungen Ihres Projekts entsprechen, unabhängig davon, ob Sie eine Durchgangsbohrung oder eine Sacklochbohrung benötigen.

Wie macht man eine Bohrung vor dem Gewindeschneiden?

Es ist essenziell, für das Gewindeschneiden im Bohrungsherstellungsprozess gerade, gute und richtig dimensionierte Bohrungen zu haben. In modernen Maschinen ist der Bohrungsübermaß-Faktor (Oversize) weitgehend eliminiert, aber er hat große Bedeutung im Bohrungsherstellungsprozess, daher ist es kritisch zu überlegen, wie man eine Bohrung vor dem Gewindeschneiden herstellt.

Eine Gewindebohrung wurde mit einem Kernlochbohrer und einem Bohrer gebildet. Ein Vorbohrer kann die initiale Bohrung herstellen, während ein Kernlochbohrer hauptsächlich zum Schneiden der Gewinde in einer Gewindebohrung verwendet wird. Nach dem Einsetzen einer Schraube können ihre äußeren Gewinde (Außengewinde) in die Innengewinde hineingedreht werden. Innengewinde können mit einem Gewindebohrer in einer Gewindebohrung erzeugt werden.

Einige Zerspaner verwenden immer noch alte Regeln und Standards sowie Gewindebohrtabellen für Gewindebohrungen. Ein Beispiel für Gewinde ist die Verwendung eines 17/32-Zoll-Schneideisen und Kernlochbohrers für 5/8-11; diese Gewindeprozentsätze machen die Arbeit manchmal komplizierter. Daher ist es notwendig, den Gewindestandard und die Verwendung verschiedener Gewindeschneidewerkzeuge sorgfältig zu verstehen, bevor man die Bohrung gewindeschneidet.

Bevor Sie eine Gewindebohrung herstellen, können Sie verschiedene Optionen für Vorbohrergröße und Kernlochbohrergröße erhalten. Ein Experte, der Kernlochbohrer und verschiedene Gewindegrößen versteht, kann einen großen Unterschied für Ihr Projekt machen.

Was sind Sacklöcher und Durchgangslöcher?

Es gibt zwei Arten von Bohrungen für die Definition von Gewindebohrungen. Jede Bohrungsart erfordert spezifische Überlegungen, um sicherzustellen, dass Gewindebohrungen leicht zu bearbeiten sind.

Sackloch (Blind Hole): Diese Bohrung hat eine bestimmte Tiefe und geht nicht durch das gesamte Werkstück. Die Tiefe muss separat festgelegt werden. Der Boden der Bohrung kann auf einer ebenen Fläche enden oder in einem Kegel enden.

Durchgangsloch oder Freiloch (Through Hole / Clearance Hole): Eine Bohrung kann im Durchgangsloch das gesamte Werkstück durchdringen. Die Tiefe eines Durchgangslochs entspricht der Wanddicke. Bei Verwendung von Bolzen, Schrauben und Muttern sollten Sie ein Durchgangsloch für ein einfacheres Verfahren verwenden.

Was sind die Unterschiede zwischen Bohren und Gewindeschneiden?

Der Hauptunterschied zwischen Bohren und Gewindeschneiden liegt in der Reihenfolge und Ausführung der Funktionen sowie im Bohrer. Dieser Prozess erfolgt zuerst, um eine runde und glatte Bohrung mit einem Bohrer herzustellen, was als Bohren bezeichnet wird.

Die Herstellung einer Gewindebohrung wird mit einem Kernlochbohrer und Bohrer abgeschlossen, wobei der Vorbohrer zunächst die Bohrung formt und dann die Gewinde mit einem Kernlochbohrer geschnitten werden. Gewindebohrer können die meisten Materialtypen wie Aluminium, Stahllegierungen, Stahl und Gusseisen bearbeiten.

Diese runde und glatte Bohrung wird in diesem Prozess hergestellt, während andererseits, wenn eine Bohrung gebohrt ist, ein Gewindeschneideprozess stattfindet, um Gewinde durch Anlegen eines Gewindebohrers an das Innere der Bohrung zu erzeugen.

Abgesehen von diesen Prozessen kann die Gewindeerzeugung auch an der Außenseite eines zylindrischen Objekts im Schneideisenprozess (Die-Cutting) durch Verwendung eines Schneideisens erfolgen. Die Gewinde an einem Bolzen sind ein Beispiel für einen Schneideisenschnitt.

Drei Arten von Gewindebohrern für das Gewindeschneiden

Die Hauptarten von Gewindebohrern sind: Durchgangsbohrer (Plug Tap), Vorbohrer (Taper Tap), Bodenbohrer (Bottom Tap).

Diese Arten sind für spezifische Funktionen oder Zwecke konzipiert und können spezifisch um jede Bohrung herum Gewinde schneiden.

Vorbohrer (Taper Taps)

Ein Vorbohrer hat eine konische Spitze und einen leichten Winkel an den Gewinden, was auch als Fase bezeichnet wird. Normalerweise sind die ersten sieben bis zehn Gewinde nicht vollständig geformt. Der konische Winkel der Gewinde ermöglicht ein viel leichteres Ansetzen der Gewinde als bei einem Bodenbohrer. Diese Art von Bohrer wird allgemein zum Starten eines neuen Gewindes in einer Bohrung verwendet.

Wenn die zu gewindeschneidende Bohrung sehr groß ist oder das Material sehr hart ist, wird die Verwendung eines Vorbohrers nicht empfohlen. In diesen Fällen ist es besser, einen Spiralspitzenbohrer (Spiral Point Tap) zu verwenden. Vorbohrer werden auch nicht für Sacklöcher (Bohrungen, die nicht vollständig durch das Material gehen) empfohlen.

Durchgangsbohrer (Plug Taps)

Durchgangsbohrer liegen zwischen einem Vorbohrer und einem Bodenbohrer und werden daher auch als "Zweiter Bohrer" bezeichnet. Durchgangsbohrer erfordern mehr Kraft beim Drehen, da sie mehr Gewinde auf einmal schneiden.

Durchgangsbohrer sind das beste Beispiel, um Gewinde zu reparieren, die eine kleine Korrektur erfordern. Sie sind perfekt, um eine Bohrung tiefer zu gewindeschneiden als es Vorbohrer vermögen.

Es gibt einige Fälle, in denen die Verwendung eines Durchgangsbohrers nicht empfohlen wird. Ein Beispiel ist, wenn die zu gewindeschneidende Bohrung sehr nah am Rand des Materials liegt. Dies liegt daran, dass der Bohrer leicht brechen kann, wenn er während der Verwendung den Rand trifft. Zudem kann die Verwendung eines Durchgangsbohrers bei sehr kleinen Bohrdurchmessern schwierig sein und zum Brechen des Bohrers führen.

Bodenbohrer (Bottom Tap)

Der Bodenbohrer ist eine Art Bohrer, der vom Boden der Bohrung aus startet. Er wird verwendet, wenn nicht genügend Platz vorhanden ist, um den Bohrer von oben anzusetzen. Der Bodenbohrer ermöglicht es, Gewinde bis ganz zum Boden einer Durchgangsbohrung zu schneiden. Diese Art von Bohrer ist auch nützlich, um Fehler zu korrigieren, die beim Gewindeschneiden von oben gemacht wurden. Er wird hauptsächlich verwendet für:

• Gewinde oder Gewindeschneiden eines flachen Sacklochs
• Tiefe Gewinde & flache Bohrung
• Gewindeschneiden einer neuen Bohrung

Ein Bodenbohrer ist ein spezialisiertes Werkzeug und möglicherweise nicht in allen Größen erhältlich, daher ist es wichtig, dies vor Projektbeginn zu prüfen.

Tipps und Überlegungen für Gewindebohrungen

Gewindebohrungen gelten als essenziell für das Hinzufügen mechanisch befestigter Teile an Maschinen. Es wäre ein großer Schaden für CNC-bearbeitete Teile, wenn Sie versuchen, einen Schrott falsch einzufügen und zu erzwingen. Daher sind sorgfältige Überlegungen und Planung vor der Bearbeitung einer Gewindebohrung unerlässlich und helfen Ihnen, unnötige Probleme zu vermeiden.

1. Methoden zur Herstellung von Gewindebohrungen: Schneiden und Formen

Sie können ein Innengewinde in Gewindebohrungen auf zwei Arten erzeugen:

• durch Verwendung eines Formgewindebohrers (Forming Tap)
• durch Verwendung eines Schneidwerkzeugs (Cutting Tap)

Obwohl beide Methoden das gleiche Ergebnis liefern, müssen Sie einige Faktoren berücksichtigen, um eine dieser Methoden zu wählen, wie die Größe der Gewindebohrung, Maschinendrehbänke, Härte des Materials und Sackloch oder Durchgangsloch.

1: Größe der Gewindebohrung – Sie können einen Formgewindebohrer oder einen herkömmlichen Schneidbohrer verwenden, wenn die Gewindebohrung bis M6 beträgt. Für Gewindebohrungen über M6 können Sie ein Einlippenwerkzeug (Single Lip Tool) verwenden, um die Gewindebohrung zu schneiden. Da für das Schneiden größerer Gewindebohrungen mehr Maschinenleistung erforderlich ist.

2: Für harte Materialien – Sie können einen Schneidbohrer für harte und zähe Materialien verwenden. Die Nuten des Schneidbohrers sorgen für Schmierstoffzufuhr und geben Metallspänen mehr Platz an der Schneide.

3: Für weiche Materialien – Verwenden Sie Formgewindebohrer für nicht-eisenhaltige weiche Metalle wie Messing, Blei, Stahl und Aluminium. Formgewindebohrer können Innengewinde in weicheren Metallen erzeugen, ohne zu brechen. Dies liegt daran, dass die Schneidwirkung langsamer und kontrollierter ist, was Schäden am Material verhindert.

2. Wenn möglich, Standardgewindegrößen verwenden

Die Größe der in CNC-Maschinen verwendeten Gewinde ist von großer Bedeutung. Sie beeinflusst den gesamten Bearbeitungsprozess erheblich. Sie sollten versuchen, unter möglichen Bedingungen Standardgewindegrößen zu verwenden.

Es gibt einige gängige Gewindegrößen, darunter 1/4-20, 3/8-16 und 1/2-13. Jede dieser Größen entspricht einem anderen Durchmesser und Steigung, was sicherstellt, dass die Gewinde ordnungsgemäß auf das gewünschte Objekt passen. Zusätzlich gibt es auch metrische Gewindegrößen. Die gängigsten metrischen Größen sind M6 x 1,0, M8 x 1,25 und M10 x 1,5.

Der Bearbeitungsprozess erfordert keine speziellen Werkzeuge oder Materialien, wenn Standardgewindegrößen verwendet werden. Zudem hilft es, die Bearbeitungsvorlaufzeit und den Materialverbrauch zu reduzieren und macht den Prozess kosteneffizient.

3. Geeigneter Gewindebohrungsdurchmesser

Sie müssen sicherstellen, dass der Durchmesser der Gewindebohrung innerhalb des Werkstücks oder Teils liegt. Der Außendurchmesser der Gewindebohrung muss größer sein als der Innendurchmesser. Das bedeutet, dass der Innendurchmesser kleiner sein wird als der Außendurchmesser.

Ein Gewindebruch kann durch die Seite des Teils auftreten, wenn die Gewindebohrung nahe am Rand eines Teils vorhanden ist. Der Gewindebruch kann zum Bruch des Schneidwerkzeugs oder Bohrers führen und die Oberflächenbeschaffenheit zerstören.

4. Angewinkelte Oberflächen berücksichtigen

Es kann schwierig sein, Gewindebohrungen in angewinkelte Oberflächen zu bearbeiten. Sie können eine Gewindebohrung in eine bestehende angewinkelte Oberfläche einbringen, indem Sie durch Bearbeitung von Taschen eine ebene Fläche schaffen. Die Gewindebohrung wird von dieser ebenen Fläche aus hinzugefügt.

Falls keine angewinkelte Oberfläche vorhanden ist, müssen Sie zunächst die Gewindebohrung zum Teil hinzufügen, bevor die angewinkelte Oberfläche bearbeitet wird. Sie müssen sicherstellen, dass die Tiefe der Gewindebohrung nach dem Hinzufügen der angewinkelten Oberfläche den Designanforderungen entspricht.

5. Arten von Gewindebohrungen

Gewindebohrungen werden in zwei Arten unterteilt. Beide Arten erfordern definitive Überlegungen bei der Konstruktion des Teils. Dies geschieht, um die Bearbeitung beider Gewindebohrungen sicherzustellen.

Zudem verhindert es die Interferenz von Gewindebohrungen mit anderen Teilen. Die folgenden sind die Hauptarten von Gewindebohrungen:

Blinde Gewindebohrungen (Blind Threaded Holes)

Blinde Gewindebohrungen gehen nicht vollständig durch ein Teil, sondern bis zu bestimmten Bereichen. Die blinden Löcher stoppen nach Erreichen der spezifischen Tiefe. Wenn eine Gewindebohrung mit einem Schaftfräser (Endmill) erstellt wird, kann das Loch auf einer ebenen Fläche enden. Wenn das Loch nicht vollständig durch das Material geht, wissen Sie, dass es ein gebohrtes Loch ist. Wenn es jedoch mit einer herkömmlichen Fräse erstellt wird, kann es an einem Kegel enden. Wenn es erforderlich ist, das volle Gewinde bis zum Boden der blinden Gewindebohrung zu erweitern, wird dies mit einem Bodenbohrer (Bottoming Tap) durchgeführt.

Bemaßung eines Sacklochs

Der Lochdurchmesser wird für die Spezifikation des Sacklochs angegeben. Es wird auch eine Bemaßung für die Tiefenkontrolle benötigt. Die verbleibende Materialmenge wird identifiziert, oder die Lochochtiefe wird direkt spezifiziert, um die Tiefe zu kontrollieren.

Durchgangsgewindebohrung (Through Threaded Hole)

Das Durchgangsloch geht vollständig durch ein Teil. Die Gewindebohrungen sind auf beiden Seiten des Teils oder Werkstücks vorhanden. Die Teildicke bestimmt sich, wenn das Schneidwerkzeug oder der Bohrer die gesamte tiefe Bohrung nicht durchgewinden kann.

Sie müssen die folgenden Optionen in Betracht ziehen, wenn das Schneidwerkzeug oder die Bohrerreichweite die eine Seite des Lochs nicht durchgewinden kann:

• Gewinde hinzufügen, soweit vom Schneidwerkzeug oder Bohrer erlaubt. Beachten Sie, dass an einem Teil des Lochs kein Gewinde vorhanden ist.
• Von beiden Seiten Gewinde hinzufügen, soweit vom Schneidwerkzeug oder Bohrer erlaubt. Beachten Sie, dass sich die Gewinde von beiden Seiten möglicherweise nicht ausrichten.

6. Tiefe der Bohrung

Tiefe Gewindebohrungen stellen im Vergleich zu flacheren Gewindebohrungen einzigartige Bearbeitungsherausforderungen dar. Die erhöhte Tiefe des Gewindes schafft mehr Kontaktzeit zwischen Werkzeug und Werkstück, was mehr Wärme erzeugt und größere Schnittkräfte erfordert. Diese Faktoren erhöhen das Risiko von Werkzeugbruch bei der Bearbeitung tiefer Gewindebohrungen. Um diese Herausforderungen zu meistern, muss bei der Auswahl und Verwendung von Schneidwerkzeugen besondere Sorgfalt walten, und der Bearbeitungsprozess muss genau überwacht werden, um sicherzustellen, dass kein Werkzeugbruch auftritt.

Fazit

Beim Gewindeschneiden von Gewindebohrungen ist es wichtig, ein vollständiges Verständnis des Fertigungsprozesses zu haben. So können Sie sicherstellen, dass die von Ihnen produzierten Teile von hoher Qualität sind. Obwohl es etwas kompliziert erscheinen mag, ist es am besten, sich mit Experten für Gewindeschneidetechniken zu beraten.

Bei WayKen verfügen wir über zwei Jahrzehnte Erfahrung in der Bearbeitung. Unser Ingenieurteam ist mit verschiedenen bearbeiteten Projekten bestens vertraut, und wir stellen unsere Kunden immer an erste Stelle. Wenn Sie Fragen zum Gewindeschneiden oder zur Gewindebearbeitung haben, zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren!