Gewindefräsen auf CNC-Drehmaschinen meistern: Präzise Techniken für exaktes Gewindeschneiden

Vier Standardgewindearten – metrisch, Zoll, Modul und Durchmessersteuerung – können auf der CNC-Drehmaschine gedreht werden. Unabhängig von der Gewindeart müssen Spindel und CNC-Schneide eine strenge Bewegungsbeziehung zueinander wahren: Bei jeder Spindelumdrehung muss die CNC-Schneide einen Gang (Steigung) symmetrisch verfahren. Die folgende Analyse verschiedener Gewindearten vertieft das Verständnis und erleichtert die Bearbeitung.

Spezifikationsanalyse gängiger Gewinde

Die CNC-Drehbearbeitung stellt viele Spezifikationen an gewöhnliche Gewinde. Die Berechnung und Analyse der für die Gewindebearbeitung erforderlichen Spezifikationen umfasst mainly zwei Ebenen:

1. Werkstückdurchmesser vor Gewindebearbeitung: Aufgrund des Profilrückzugs beim Gewindeschneiden beträgt der Werkstückdurchmesser vor der Bearbeitung D − 0,1p, d. h. der Außendurchmesser wird um 0,1 Steigung verringert, usually 0,1–0,5 kleiner als der Nenndurchmesser je nach Verformungspotenzial des Werkstoffs.
2. Gewindebearbeitungsvorschub: Der Schneidansatz kann sich am Kerndurchmesser orientieren, d. h. an der letzten Schnittposition des Gewindeschneiders. Der Kerndurchmesser = Außendurchmesser − 2 × Zahnhöhe; Zahnhöhe = 0,54 × p (p = Steigung). Der Schneidansatz sollte kontinuierlich verringert werden; der tatsächliche Wert richtet sich nach CNC-Schneide und Werkstoff.

Werkzeugauswahl und Einstellung des allgemeinen Gewinde-CNC-Schneiders

Wird der Drehmeißel zu hoch oder zu tief eingesetzt, stößt die Rückseite bei Erreichen einer bestimmten Schneiddicke gegen das Werkstück, erhöht Gleitreibung und kann das Werkstück sogar verbiegen → Werkzeugbeißer. Zu tief eingesetzt erschwert die Spanabfuhr. Die Axialkraftrichtung des Meißels zeigt zum Werkstückmittelpunkt. Zudem führt zu großes Spiel im Quervorschubgetriebe zu kontinuierlicher automatischer Vertiefung der Schneiddicke und nachfolgendem Werkzeugbeißer. Dann muss die Höhe des Meißels sofort so angepasst werden, dass seine Schneide zum Werkstückmittelpunkt gleichabständig ist. Bei Bohren und Halbscheidrehen liegt die Schneide 1 % D über der Werkstückmitte.

Unstabile Werkstückspannung und unzureichende Eigensteifigkeit führen zu übermäßiger Durchbiegung unter Schnittkraft, was die Mittenhöhe von Meißel und Werkstück ändert, zu plötzlicher Schneiddickenzunahme und Werkzeugbeißer führt. Abhilfe: Werkstück fest spannen, ggf. Reitstockmitte zur Steifigkeitserhöhung einsetzen.

Allgemeine Einstellmethoden für Gewindewerkzeuge: Probeschnitt-Einstellung und automatische Einstellung mit Einstellgerät. Direkt mit CNC-Schneide probeschnitzen und einstellen. Auch G50 zur Werkstücknullpunktfestlegung und Werkstückversatz zur Nullpunktfestlegung nutzbar. Der Einstellstandard für Gewindebearbeitung ist nicht sehr hoch, besonders in Z-Richtung nicht streng begrenzt, kann nach Programmierstandard festgelegt werden.

Programmierbearbeitung gewöhnlicher Gewinde

Aktuell gibt es beim CNC-Drehen usually drei Gewindedrehverfahren: G32 Geradschnitt, G92 Geradschnitt und G76 Schrägschnitt. Wegen unterschiedlicher Dreh- und Programmiermethoden entstehen unterschiedliche Bearbeitungsabweichungen. Wir sollten Betrieb und Anwendung sorgfältig analysieren und hochpräzise Teile anstreben.

1. G32 Geradschnitt: Beide Schneiden arbeiten gleichzeitig → hohe Schnittkraft, schwierige Spanabfuhr. Beide Schneiden leicht beschädigt. Bei großer Steigung → große Schnitttiefe → schnelle Schneidenschädigung → Flankendurchmesserabweichung. Aber hohe Profilgenauigkeit, therefore usually für kleine Steigungen verwendet. Da Spanabfuhr programmiert wird, ist das Programm lang. Wegen leichter Schneidenverschleiß häufiges Messen während der Bearbeitung nötig.
2. G92 Geradschnitt: Optimiert die Programmierung und erhöht die Geschwindigkeit gegenüber G32.
3. G76 Schrägschnitt: Bearbeitung mit einer Schneide → diese leicht beschädigt, Gewindeoberfläche nicht gerade, Schneidenwinkel stark verändert → schlechte Profilgenauigkeit. Aber: geringe Belastung der CNC-Schneide, gute Spanabfuhr, abnehmende Schnitttiefe. Daher usually für große Steigungen geeignet. Wegen guter Spanabfuhr und guter Schneidenbedingungen bei niedriger Gewindegenauigkeit praktischer. Für hochpräzise Gewinde: Zweischneidenbearbeitung – zuerst G76 Schruppen, dann G32 Schlichten. Aber exakter Werkzeugstartpunkt beachten, sonst Gewindefehler → Ausschuss.

Nach erfolgreicher Gewindebearbeitung kann man das Gewindeprofil genau beobachten, um Qualität zu beurteilen und rechtzeitig Korrekturen vorzunehmen. Ist der Gewindescheitel nicht scharf, vergrößert Erhöhung des Schneidansatzes den Außendurchmesser (materialabhängig). Ist der Scheitel scharf, verringert Erhöhung des Schneidansatzes den Außendurchmesser proportional. Anhand dieser Regel den Schneidansatz richtig behandeln und Ausschuss vermeiden.