Gewindefräser: Überlegene Leistung & Vielseitigkeit

Gewindefräser bieten zahlreiche Vorteile gegenüber Gewindebohrern: Sie sind über zehnmal schneller, hochpräzise, erzeugen gute Oberflächenrauheit, und mit derselben Steigung lassen sich große und kleine Bohrungen mit einem Werkzeug bearbeiten. Bohren, Fräsen und Fasen erfolgen in einem Arbeitsgang. Bricht der Fräser, muss er – im Gegensatz zum Gewindebohrer – nicht mühsam entfernt werden; zudem ist der Maschinenwiderstand geringer.

Einführung in den Gewindefräser

Traditionelle Gewindebearbeitung nutzt Gewindedrehmeißel oder manuelles Gewindeschneiden mit Bohrern und Schneideisen. Mit der Entwicklung der NC-Technik, besonders dem Aufkommen 3-achsiger NC-Systeme, wurde das CNC-Gewindefräsen möglich. Gegenüber traditionellen Methoden bietet es große Vorteile in Genauigkeit und Effizienz und ist nicht durch Gewindestruktur oder Drehrichtung limitiert. Ein Gewindefräser bearbeitet diverse Drehrichtungen, Innen- und Außengewinde. Für Gewinde ohne Übergangsnut oder Unterschneide – mit konventionellen Methoden schwer machbar – ist CNC-Fräsen ideal. Zudem übersteigt die Standzeit von Gewindefräser die von Bohrern um das 10- bis 50-fache. Beim CNC-Gewindefräsen ist die Einstellung des Gewindedurchmessers extrem einfach – mit Bohrern kaum realisierbar.

Klassifizierung der Gewindefräser

Maschinell geklemmte Typen:

Einzahnig: Aufbau ähnlich Gewindedrehmeißel; Schneide mit nur einem Gewindezahn. Pro Helixbewegung wird ein Zahn bearbeitet, entsprechender Steig wird in Z-Richtung abgetragen. Geringere Effizienz als mehrzahnige Typen.

Mehrzahnig: Mehrere Gewindezähne auf der Schneide. Pro Umdrehung können mehrere Gewindegänge in Z-Richtung abgetragen werden – hohe Bearbeitungswirkung.

Vollhartmetall-Typ (Integral):

Auch hier viele Gewindezähne an der Schneide. Feststehender Steig, Vollhartmetall – hohe Steifigkeit, höhere Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeiten. Breiter Bearbeitungsbereich, kompakte Bauform, geeignet für kleine und mittlere Innendurchmesser. Höherer Preis.

Merkmale der Gewindefräsbearbeitung

1. Prozessstabilität

Bei schwer zerspanbaren Materialien (Titanlegierungen, Hochtemperaturlegierungen, hochharte Werkstoffe) brechen Bohrer oft durch hohe Schnittkräfte im Teil. Bei langspanenden Materialien führen ungenügende Spanabfuhr zu Wickelspänen um den Bohrer oder Verstopfung der Bohrung – Bohrerbruch im Teil. Entfernen ist zeitaufwendig und kann das Teil beschädigen. Gewindefräser schneiden schrittweise ein, erzeugen geringe Schnittkräfte, brechen selten. Selbst bei Bruch: Da Fräserdurchmesser ≪ Bohrungsdurchmesser, lässt sich das Bruchstück leicht entfernen, ohne das Teil zu beschädigen.

2. Hohe Präzision

Gewindefräsen erfolgt durch Hochgeschwindigkeitsrotation und Spindelinterpolation – günstig für Innengewinde und Spanabfuhr. Es handelt sich um spanbrechendes Schneiden: kurze, kleine Späne. Der Werkzeugdurchmesser ist kleiner als das Gewinde, weshalb keine Rückzugsrillen entstehen (bei hohen Dichtigkeitsanforderungen unzulässig). Da kein Rückzugsrillen entstehen und Spanankleben vermieden wird, eignet es sich auch für weiche Materialien. Geringe Maschinenleistung erforderlich, da spanbrechend, Werkzeug im Teilkontakt, geringe Schnittkräfte, Bruchwahrscheinlichkeit gering.

3. Hohe Effizienz

Hohe Bearbeitungseffizienz. Bei Großseriengewinden limitiert die niedrige Schnittgeschwindigkeit des Bohrers und der Rückzug nach Gewindeende die Effizienzsteigerung. Gewindefräser: hohe Fräsgeschwindigkeit, Mehrnutdesign erhöht Schneidenzahl → einfache Vorschuberhöhung → große Effizienzsteigerung. Bei langen Gewinden kann ein längerer Schneideneinsatz gewählt werden, um den axialen Vorschubweg zu verkürzen (effektiv Gewindelänge reduzieren) und die Effizienz weiter zu steigern.

4. Gute Oberflächengüte

Beim Bohren sind gute Oberflächengüte und Gewindegenauigkeit durch niedrige Schnittgeschwindigkeit und schwierigen Spanbruch schwer erreichbar. Beim Gewindefräsen: hohe Schnittgeschwindigkeit, geringe Schnittkraft → sehr glatte Schneidefläche; feine Späne werden durch Kühlmittel ausgespült, ohne die bearbeitete Oberfläche zu zerkratzen. Für höchste Gewindegenauigkeit: Da Gewindefräser über Helixinterpolation die Genauigkeit sichern, genügt Programmänderung für geforderte Hochpräzisionsgewinde. Absoluter Vorteil in der Präzisionsgewindebearbeitung.

5. Niedrige Kosten

Flexibler Einsatz, vielfältige Anwendungsbedingungen. Derselbe Gewindefräser bearbeitet Links- und Rechtsgewinde, Innen- und Außengewinde – nur Interpolationsprogramm anpassen. Mit Bohrern: bei mehreren Gewindebohrungen gleicher Steigung, aber unterschiedlichem Durchmesser werden diverse Bohrer benötigt – hohe Werkzeugkosten und Wechselzeiten. Gewindefräser: Programmänderung genügt für alle Durchmesser – enorme Einsparung bei Werkzeugkosten und Rüstzeiten.

Für Gewindegenauigkeit in verschiedenen Materialien benötigen Bohrer unterschiedliche Typen. Gewindefräser: derselbe Fräser bearbeitet die meisten Materialien mit hoher Präzision – weitere Werkzeugkostensenkung.

Bei Gewinden nahe Sacklochgrund: Bohrer erzielt oft unvollständiges Gewinde am Grund; beim Stillstand vor Rückzug kann der Bohrer weiterlaufen (Schwimmgewindeschneiden) und brechen. Gewindefräser vermeidet dies – Fräser ≪ Bohrung, kein Rückzug nötig, Gewindeform bis zur Werkzeugspitze intakt. So lassen sich vollständige, präzise Gewindetiefen erreichen.

Weitere Problemlösungen: Bei großen, nicht-rund gedrehten Teilen erfordert Drehen komplexes Spannen & Auswuchten gegen Vibrationen. Auf dem Bearbeitungszentrum: Teil fix, Fräser rotiert – Auswuchten entfällt. Bei Unterbrechungsgewinden: Vibrationseinfluss auf Schneide groß, Rissgefahr. Gewindefräser schneidet diskontinuierlich ein → große Stöße vermieden, Standzeit verlängert.