Gewindefertigung
GewindefertigungGrundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten von Gewinden:
Befestigungs- und Bewegungsgewinde
Diese unterscheiden sich durch ihre Aufgabe und auch durch den Reibungswinkel.
Befestigungsgewinde haben die Aufgabe zwei Teile lösbar aber haltbar zu sichern.
Als Befestigungsgewinde werden meist metrische Gewinde verwendet, als Bewegungsgewinde meist Trapezgewinde und genormte Flachgewinde.
Es gibt auch Spezialgewinde: Rundgewinde (Glühlampe)
Whitworthgewinde (Rohre)
Prinzipiell gibt es zwei grundsätzliche Verfahren um Gewinde (Außen- oder Innengewinde) mit normaler oder feiner Steigung zu fertigen, entweder durch Spanen oder durch Umformen.
1. Nichtspanende Verfahren
Hierbei gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten, Warmverformung (kleinere Losgrößen) und Kaltverformung (größere Losgrößen).
Heute werden alle genormten Muttern und Schrauben spanlos hergestellt.
Gründe: Faserverlauf im Material wird nicht unterbrochen
Kleinere Kerbwirkung
Schnellere Fertigung
Kein Materialverbrauch und somit kein Mist
Anforderung an Material: gute Warmumformbarkeit mittels dem Legierungsmittel Mangan
gute Kaltverformbarkeit mittels der L.m. Nickel und Crom, aber
nur in geringen Mengen.
Wichtig C-Gehalt: Kaltumformung niedrig
Warmumformung egal
1.1 GewindewalzenBeim Gewindewalzen mit Flachwerkzeugen (Bild 4a) besitzt das Backenpaar das Gewindegegenprofil mit dem Steigungswinkel des Gewindes, wobei eine Backe fest und die andere beweglich ist.
Das Gewindewalzen mit Rundwerkzeugen (Bild 4b+c) kann durch Einstech- oder Durchlaufverfahren erfolgen. Das Werkstück wird entweder mit einem Lineal gehalten oder zwischen Spitzen gespannt. Beim Einstechverfahren (Bild 4b) besitzen die Walzen das Gegenprofil mit dem gleichen Steigungswinkel. Jedes Rollenpaar kann man nur für ein ganz bestimmtes Gewinde verwenden. Beim Durchlaufverfahren (Bild 4c) weisen die Rollen nebeneinanderliegende, steigungslose Gewindeprofile auf. Sie werden um den benötigten Steigungswinkel um die horizontale Längsachse geschwenkt.
Verwendung im beschränkten Maß auch bei anderen Werkstückdurchmessern möglich. Geringere Steigungsgenauigkeit als beim Einstechverfahren.1.2 GewindedrückenGewindedrücken (Bild 5) wird meist zur Herstellung von Rundgewinden in dünneren Blechen angewendet. Das Gewinde wird dabei durch zwei profilierte Walzen in das Werkstück gedrückt.
2.
Herstellung durch Spanen (Bild 1)
In diesem Fall ist der Ausgangswerkstoff meistens Automatenstahl, der wegen seiner guten Zerspanbarkeit relativ spröde ist (Legierungsstoffe Schwefel und Phospor). Mitunter kommt auch Vergütungsstahl in Betracht, wenn vorgepreßte Rohlinge durch Drehen und Schleifen zu Taillen- oder Paßschrauben fertigbearbeitet werden.
2.1 GewindeschneidenEs ist ein Schraubdrehen zur Erzeugung eines Gewindes mit einem Werkzeug das mehrere radial oder tangential schneidende Strehlerbacken besitzt.
Schneideisen (Bild 1a) oder Schneidkluppen (Bild 1b) werden im allgemeinen zum Schneiden von Hand und bei Gewinden mit geringen Genauigkeitsanforderungen verwendet. Bei Schneidkluppen entfällt das Zurückdrehen (Vorteil: Drehrichtung des Werkstückes bleibt gleich und Hauptzeiten verkürzen sich).
2.2 GewindedrehenEs ist ein Schraubdrehen zur Erzeugung eines Gewindes mit einem einprofiligen Meißel (Bild 1c). Der Vorschubantrieb erfolgt über die Leitspindel. Die Gewindedrehmeißel entsprechen dem Profil eines Gewindeganges.2.2 GewindestrehlenEs ist ein Schraubdrehen zur Erzeugung eines Gewindes mit einem Werkzeug, daß in Vorschubrichtung mehrere Profilzähne besitzt (Bild 1c).
An der Einlaufseite weist der Strehler einen Anschnitt auf. Der Strehler kann in radialer oder tangentialer Richtung angestellt werden. Es können ein- oder mehrgängige Innen- und Außengewinde gestrehlt werden.2.3 GewindebohrenDieses ist Aufbohren mit einem Gewindebohrer zur Erzeugung eines Innengewindes
(Bild 1a).Die geometrische Schneidform eines Gewindebohrers ist in Bild 2 dargestellt.
Der Anschnitt übernimmt den Hauptteil der Zerspanung , während der übrige Teil weitgehend der Führung dient. Es werden Hand- und Maschinengewindebohrer verwendet. Handgewindebohrer bestehen aus einen dreiteiligen Satz (Vor-, Mittel- und Fertigschneider). Maschinengewindebohrer werden meist als Einschnittgewindebohrer verwendet. Bedingte Bruchgefahr sowie ungünstige Reibungsverhältnisse bedingen auch beim maschinellen Gewindebohren niedrige Schnittgeschwindigkeiten.2.
4 GewindefräsenLanggewindefräsen, dabei ist die herstellbare Gewindelänge unabhängig vom Werkzeug
(Bild 1d). Je nach Gewindesteigung wird die Fräserachse zur Werkstückachse geschwenkt. Es kann im Gleichlauf oder im Gegenlauf gefräst werden. Das Langgewindefräsen wird bei längeren Gewindestangen angewendet. Hohe Formgenauigkeit läßt sich nur durch Nachbearbeitung durch Drehen oder Schleifen erreichen.
Kurzgewindefräsen, dabei werden walzenförmige Gewindefräser eingesetzt (Bild 1e).
Die Walzen besitzen nebeneinanderliegende Gewindeprofile ohne Steigung, deren Abstand der Gewindesteigung entspricht. Mit einem Werkzeug können nur Gewinde gleicher Steigung aber auf verschieden großen Durchmessern gefertigt werden. Werkzeug und Werkstück liegen achsenparallel. Da die radiale Zustellung auf die volle Gewindetiefe etwa 1/6 Werkstückumdrehungen erfordert, ist das Gewinde nach knapp 1 1/6 Umdrehungen fertig.2.5 GewindewirbelnAuch Gewindeschälen, Einzahn- oder Schlagzahnfräsen genannt (Bild 1f und 3).
Ein bis vier zum Drehmittelpunkt des Halters weisende Meißel umlaufen auf einem Flugkreis exzentrisch das Werkstück. Dabei ist der Wirbelkopf um den Steigungswinkel zum Werkstück geneigt. Das Gewinde wirbeln kann im Gleichlauf oder im Gegenlauf erfolgen. Im Gegensatz zum Langgewindefräsen bringt dieses Verfahren eine bessere Oberfläche, eine höhere Steigungsgenauigkeit und eine extreme Zeitersparnis (bis zu 90% gegenüber dem Drehen).2.6 GewindeschleifenEinprofilscheibenschleifen, (Bild 1g) wie Langgewindefräsen, meist auf speziellen Gewindeschleifmaschinen.
Es können alle vorkommenden Steigungen geschliffen werden.
Mehrprofilscheibenschleifen, (Bild 1h) im Einstechverfahren ähnlich dem Kurzgewindefräsen, im Längsschleifverfahren für längere Gewinde. Beim Längsschleifverfahren wird das Scheibenprofil (ohne Steigung) abgezogen.2.7 Gewindeerodieren
Gewindeerodieren wird meist bei schwer zerspanbaren Werkstoffen, meist für die Herstellung von Innengewinden, eingesetzt. Die Werkzeugelektrode, bestehend aus Messing, Kupfer oder Stahl, besitzt das Gewindeprofil und schraubt sich in das meist mit einer Kernbohrung vorbearbeitete Werkstück.
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