Drehen
Fräsen
 

Gewindeschneiden

Wenn wir über Gewinde sprechen, so meistens in Verbindung mit Schrauben und Muttern. Hierbei ist das Gewinde nur ein Bestandteil der Schraube oder Mutter und hilft, Teile zu befestigen. Gewinde haben aber eine weitere Aufgabe: Es können Teile bewegt werden, z. B. die Messspindel bei der Bügelmessschraube, die bewegliche Backe am Schraubstock, die Spindel der Schraubzwinge. Gerade die letzten beiden Beispiele zeigen, dass bei Gewinden oft die beiden Aufgaben „Befestigen" und „Bewegen" kombiniert sind, denn mit beiden Werkzeugen soll ja etwas für eine gewisse Zeit gehalten (befestigt) werden. Aber noch etwas können Gewinde: Mit ihrer Hilfe können radiale Bewegungen (Drehbewegungen) in axiale Bewegungen (geradlinige Bewegungen) umgewandelt werden.
 
Aufgaben der Gewinde sind:
  • Teile zu befestigen: Befestigungsgewinde
  • Teile zu bewegen: Bewegungsgewinde
  • Radiale in axiale Bewegung umzuformen

Betrachten wir Befestigungsgewinde und Bewegungsgewinde, so fällt auf, dass sie sich deutlich im Gewindeprofil (Form der Gewinderille) unterscheiden. Während die Befestigungsgewinde als Spitzgewinde ausgeführt werden, haben die meisten Bewegungsgewinde ein Trapezgewinde, in einigen Fällen ein Sägegewinde. Für spezielle Anwendungen gibt es noch das Rundgewinde. Normbezeichnungen und Abmessungen der einzelnen Gewindeformen sind in Tabellenbüchern oder in Fachbüchern zu finden.

Mit Trapez-, Säge- und Rundgewinde lassen sich grössere Steigungen erreichen als mit dem Spitzgewinde. Steigung ist der Abstand von Gewinderille zu Gewinderille bzw. der Weg, den z. B. die Schraubstock-backe sich bewegt, wenn die Spindel einmal gedreht wurde. Noch grössere Steigungen bzw. Wege werden mit mehrgängigen Gewinden erreicht. Im Karosserie- und Fahrzeugbau ist die Verwendung mehrgängiger Gewinde sehr selten.
 
Für bestimmte Befestigungsaufgaben reicht das rechtsgängige Gewinde nicht aus. Rechtsgängig heißt: Schraube oder Mutter werden im Uhrzeigersinn angezogen. Damit sich bei im Uhrzeigersinn rotierenden Bauteilen Schrauben oder Muttern im Betrieb nicht lösen, werden diese mit Schrauben oder Muttern mit Linksgewinde befestigt, z. B. rechtes Fahrradpedal, Befestigungs-mutter an der rechten Antriebswelle beim Kraftfahrzeug. Ein übliches Befestigungselement in unserem Beruf ist das Spannschloss. Dieses funktioniert nur in der Kombination von rechts- und linksgängigem Gewinde.
 

Herstellen von Innengewinden
Zur Herstellung von Gewinden gibt es heute eine Vielzahl unterschiedlicher spanender und spanloser Fertigungsverfahren. Werkstattüblich ist nach wie vor die Herstellung kleinerer Gewindegrössen von M4 ... M 16 von Hand oder neuerdings bei Innengewinden durch Fliessbohren.

Bei Gewinden mit der Bezeichnung M4, M5, M6 ... M16 handelt es sich um Spitzgewinde. Der Buchstabe „M" steht dabei für Metrisch. Mit Metrisch ist unser Längensystem gemeint, das sich auf den Meter bezieht. Die hinter dem M stehende Zahl gibt den Nenndurchmesser des Gewindes in Millimeter an.

Bei der Herstellung eines Innengewindes (Muttergewinde) wird zunächst ein Loch gebohrt, das Kernloch. Die Grösse des Kernlochs richtet sich nach dem Nenndurchmesser des Gewindes. Am sichersten ist es, den Kernlochbohrer-durchmesser einem Tabellenbuch zu entnehmen. Ist keine Tabelle zur Hand, kann der Kernlochbohrer mit Hilfe einer Faustformel bestimmt werden. Diese lautet:

  • Kernlochbohrer-Durchmesser = ca. 0,8 x Nenn-Durchmesser des Gewindes

Wenn wir einmal für die Gewindegrösse M8 den mit der Faustformel errechneten Wert mit dem in der Tabelle abgelesenen Wert vergleichen (Faustformel 6,4 mm mit Tabellenwert 6,8 mm), so ergibt sich ein deutlicher Unterschied. In der Praxis wird wohl ein Bohrer mit dem Durchmesser 6,5 mm gewählt.

Besonders bei zähen Werkstoffen (z.B. Aluminium, Baustahl, nichtrostender Stahl) wird das Gewinde nicht nur durch Spanen fertiggestellt, sondern der Werkstoff wird auch in die Spitze des Gewindegangs gequetscht (gestaucht). Deshalb sollte der Kernlochbohrer-Durchmesser mindestens 0,2 mm größer sein als der Kern-Durchmesser des Gewindes, damit der Gewindebohrer nicht klemmt. Ein klemmender Gewindebohrer kann brechen oder Gewindegänge können ausreißen. Wenn es aber notwendig ist, zur Bestimmung des Kern-Durchmessers in die Tabelle zu schauen, so kann aus dieser auch gleich der richtige Kernlochbohrerdurchmesser abgelesen werden.

Nach dem Bohren des Kernlochs sollte die Bohrung grosszügig gesenkt werden. Grosszügig heißt, der Senk-Durchmesser ist auf jeden Fall grösser als der Nenn-Durchmesser des Gewindes. Bei nicht ausreichend grossem Senk-Durchmesser gibt es Probleme beim Ansetzen des Gewindebohrers. Die Folge: der Werkstoff wird nach oben herausgedrückt. Dieser über-stehende Werkstoff verhindert bei einer Verschraubung, dass die Bauteile korrekt aneinander anliegen. Bei grösserer Gewindetiefe (Materialdicke) wird das Gewinde mit Satzgewindebohrern gefertigt.
 
Für Gewinde mit normaler Steigung (Regelgewinde) wird ein dreiteiliger Gewindebohrersatz verwendet. Er besteht aus dem Vorschneider (1 Ring), dem Mittelschneider (2 Ringe) und dem Fertigschneider (kein oder 3 Ringe). Für Gewinde mit kleinerer Steigung (Feingewinde) besteht der Gewinde-bohrersatz nur aus zwei Werkzeugen. Um die Gewindebohrer zu halten und die nötige Schnittkraft zu übertragen, wird ein weiteres Werkzeug benötigt. Meistens wird hierzu ein Windeisen verwendet.

Beim Herstellen des Gewindes ist zu beachten, dass der Gewindebohrer senkrecht angesetzt wird. Beim Schneiden sollte das Werkzeug immer wieder eine halbe Umdrehung zurückgedreht werden, damit die Späne brechen und sich nicht mit dem Gewindebohrer verklemmen, dieser könnte sonst brechen. Die Anwendung eines Kühlschmiermittels vermindert die Reibung und erleichtert damit das Gewindeschneiden. In der Werkstatt wird oft Motoröl verwendet.

Gewinde in Durchgangsbohrungen zu fertigen bereitet keine grossen Schwierigkeiten, wenn die bisher genannten Schritte beachtet werden. Bei der Herstellung von Gewinden in Grundlochbohrungen sind einige Dinge mehr zu beachten

Wenn Bauteile mit Schrauben verbunden werden, müssen die Schrauben eine festgelegte Länge eingeschraubt sein, um bestimmte Kräfte übertragen zu können. Diese Länge nennt man Einschraubtiefe. Sie ist abhängig von der Festigkeit der Schraube und vom Werkstoff des Bauteils, in den die Schraube eingeschraubt wird. Diese Werte sind genormt und können dem Tabellenbuch entnommen werden. Die nutzbare Gewindelänge muss also mindestens so gross sein wie die erforderliche Einschraubtiefe.

 
Alle Gewindebohrer sind vorne am Schneidenteil konisch (kegelig). Dieser konische Beginn wird als Anschnitt bezeichnet. Auch wenn der Anschnitt beim Fertigschneider am kürzesten ist, schneidet dieser das Gewinde nicht komplett bis zum Grund aus, deshalb muss die Grundlochbohrung tiefer gebohrt sein als die nutzbare Gewindelänge (Einschraubtiefe). Das Mass, um das die Grundlochbohrung tiefer ist, wird als Grundlochüberhang bezeichnet. Der Grundlochüberhang ist ebenfalls genormt.
Da beim Fertigen eines Grundlochgewindes die Späne nicht durchfallen können, müssen die Gewindebohrer öfter herausgedreht werden, um die Späne zu beseitigen. So wird besonders bei kleinem Gewindedurchmesser verhindert, dass der Gewindebohrer klemmt und bricht. Bei geringen Gewindetiefen kann ein Gewinde auch mit einem Muttergewindebohrer hergestellt werden.
 

Der Muttergewindebohrer
Beim Muttergewindebohrer sind Vor-, Mittel- und Fertigschneider auf einem Werkzeug untergebracht. Mit diesem Gewindeschneidwerkzeug wird das Gewinde in einem Durchgang hergestellt. Die Gewindetiefe sollte 1,5 x Nenn-Durchmesser nicht überschreiten. Muttergewindebohrer sind zur Herstellung von Grundlochgewinden nicht geeignet, da sie einen sehr langen Anschnitt haben und die Gewindetiefe zu groß ist.

Speziell im Karosseriebau müssen dünnwandige Bauteile miteinander verschraubt werden. Werden an diese Schraubverbindungen größere Ansprüche an den Zusammenhalt gestellt, muss für die Gewindeschraube eine bestimmte Einschraubtiefe gewährleistet werden, d. h., es müssen mehrere Gewindegänge tragen. Um die erforderliche Einschraubtiefe zu erreichen werden  z.B. Einnietmuttern oder Anschweissmuttern verwendet. Diese Techniken können durch das spanlose Herstellen von Gewinden durch Fliessformen ersetzt werden. Dabei wird das Gewinde in zwei Stufen hergestellt. Zunächst wird mit einem schnell laufenden Hartmetalldorn eine Buchse geformt, die die Materialdicke des Werkstücks ca. um das Dreifache verlängert. In einem weiteren Arbeitsgang wird mit einem zweiten Werkzeug ein Gewinde in die Buchse eingeformt. Gegenüber dem geschnittenen Gewinde ergeben sich folgende Vorteile:
  • spanlose Fertigung
  • hohe Masshaltigkeit
  • gute Oberflächenqualität
  • grosse Festigkeit
  • lange Standzeit der Werkzeuge
    Benötigt werden eine schnell laufende Tisch bohrmaschine und das Fliessformwerkzeug, bestehend aus dem Spannzangenfutter, dem Fliessformer und dem Gewindeformer. Besonders zur Herstellung von Gewinden in Werkstücken mit kleiner Wanddicke (kleiner Gewindetiefe) wird das Schneiden von Hand mit dem Muttergewinde-bohrer mehr und mehr abgelöst durch Fließformbohren .
Herstellen von Aussengewinden
Aussengewinde herstellen ist einfacher als das Schneiden von Innengewinde, und es besteht nie die Gefahr, das Werkzeug abzubrechen. Benötigt werden für das metrische Gewinde das Schneideisen und der Schneideisenhalter.
Natürlich gilt beim Aussengewinde (Bolzengewinde) das Gleiche wie beim Innengewinde, nur im umgekehrten Sinn. Soll ein Gewinde bestimmter Grösse, z. B. M8, geschnitten werden, muss der Kern-Durchmesser des Bolzens kleiner sein als der Gewindedurchmesser. Das liegt darin begründet, dass sich auch hier der Werkstoff aufquetscht. Um ein sauberes Gewinde zu erzielen, muss der Bolzen im Durchmesser kleiner gedreht werden als der Gewinde-Nenndurchmesser. Bei Gewindegrößen von M4 bis M12 soll der Bolzen-Durchmesser um 0,1 bis 0,3 mm verkleinert werden. Dies bedeutet, wenn wir ein Gewinde M8 schneiden möchten, so sollte der Bolzen vorher auf ca. 7,8 mm Durchmesser gebracht werden.
So wichtig wie beim Herstellen eines Innengewindes die Senkung, ist beim Schneiden des Aussengewindes die Grösse der Fase am Bolzen. Das Mass für die Fase sollte deutlich grösser sein als die Steigung des Gewindes. Auch beim Aussengewindeschneiden sollte das Schneideisen immer wieder um eine halbe Umdrehung zurückgedreht werden, um die Späne zu brechen. Die Verwendung eines Kühlschmiermittels erleichtert die Arbeit und verbessert die Gewindeoberfläche.
 
 

 


>> weiterführende Informationen <<




Bewegungsumwandlung
 

 
Spannschloss
 

 
Satzgewindebohrer
 

 
Grundlochbohrung

 
Windeisen mit Muttergewindebohrer
 

 
Schneideisen
 

 
 
Schneideisenhalter
 


© Thomas Klement Quellenverzeichnis