Wie bearbeitet man Gewindebohrungen mit CNC-Bearbeitungszentren?

Bearbeiten Sie Ihre Gewindebohrungen richtig? Ist die Bearbeitung effizient?
Haben Sie immer noch mit der schlechten Bearbeitung von Gewindebohrungen zu kämpfen?
Haben Sie darüber nachgedacht, wie Sie die Bearbeitung von Gewindebohrungen optimieren können?

Ich bin der leitende technische Experte bei Santanoo Technology und verfüge über 15 Jahre Erfahrung in der CNC-Bearbeitung in China und Japan.
Mein Team und ich haben für über 600 Kunden in verschiedenen Branchen zahlreiche CNC-Bearbeitungsprobleme gelöst.

Damit Sie fundierte Entscheidungen über die Methoden zur Bearbeitung von Gewindebohrungen treffen, die Produktionseffizienz steigern, Kosten senken und Qualitätsmängel vermeiden können, möchten wir Ihnen einige Erkenntnisse mitgeben.

Was sind Gewindelöcher und warum sind sie wichtig?

Gewindebohrungen sind spiralförmige geometrische Strukturen, die aus äußeren Rippen und inneren Rillen bestehen. Aufgrund ihrer effizienten Befestigungsmöglichkeiten finden sie breite Anwendung in Industrie und Bauwesen. Die Anwendungsbereiche reichen von Automobilen und Maschinen bis hin zu Strukturbaugruppen.

Zu den Vorteilen von Gewindebohrungen zählen eine kontrollierte Anzugskraft, eine kompakte Verbindungsstruktur, eine hohe Zuverlässigkeit und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Lösen.

Entwicklung der Methoden zur Gewindebohrungsbearbeitung

Durch die Verbesserung der Leistungsfähigkeit von CNC-Bearbeitungszentren und der Schneidwerkzeugtechnologien entwickeln sich die Methoden zur Gewindebearbeitung kontinuierlich weiter, was zu höherer Präzision und Effizienz führt.
Die gängigen Verfahren zur Herstellung von Gewindebohrungen in CNC-Bearbeitungszentren sind vor allem:

• Gewindebohrerbearbeitung
• Gewindefräsen

1. Gewindebohren

Dies ist die am häufigsten verwendete Methode zum Bearbeiten von Gewindebohrungen, insbesondere solchen mit kleineren Durchmessern (D<30) und weniger strengen Anforderungen an die Positionsgenauigkeit.

1.1 Arten und Merkmale der Gewindebohrbearbeitung

Es gibt zwei Hauptarten der Gewindebohrbearbeitung:

• Flex-Gewindebohren: Verwendet einen flexiblen Gewindebohrerhalter, der einen axialen Ausgleich ermöglicht und so den durch die Nichtsynchronisierung von Spindelvorschub und -drehung verursachten Vorschubfehler reduziert und so die richtige Gewindesteigung gewährleistet.
• Gewindebohren mit starrem Gewinde: Der Gewindebohrer wird mit einer starren Federklemme gehalten, wobei sowohl der Vorschub als auch die Drehung der Spindel von der Maschine gesteuert werden. Mit der verbesserten Leistung von CNC-Bearbeitungszentren hat sich das starre Gewindebohren zur Standardkonfiguration und primären Methode für die Herstellung von Gewindebohrungen entwickelt.

Vergleich:

1.2 So erzielen Sie hochpräzise Gewindebohrungen mit Gewindebohrern

1. Zentrierbohrungen zur Positionierung
2. Bohren Sie das Pilotloch
3. Gewindebohrerbearbeitung

1.2.1 Auswahl der Bohrer

Die Wahl des richtigen Bohrers hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer des Gewindebohrers und die Qualität der Gewindebohrung. Beispielsweise ist für eine M8-Gewindebohrung mit einem Vorbohrungsdurchmesser von Ф6.7±0.27 mm ein Ф6.9-mm-Bohrer ideal, um die Bearbeitungszugabe zu reduzieren und die Lebensdauer des Gewindebohrers zu verlängern.

1.2.2 Auswahl der Gewindebohrer

Beachten Sie bei der Auswahl des richtigen Wasserhahns:

• Material des Werkstücks: Verschiedene Gewindebohrer sind für unterschiedliche Materialien ausgelegt. Die Verwendung des falschen Typs kann zum Absplittern des Gewindes oder sogar zum Brechen des Gewindebohrers führen.
• Lochtyp (Durchgangsloch oder Sackloch): Je nachdem, ob es sich um eine Durchgangs- oder Sacklochbohrung handelt, sollten unterschiedliche Gewindebohrer wie gerade Nuten, Spiralnuten oder Punktgewindebohrer gewählt werden.

2. Gewindefräsen

Gewindefräsen ist ein Verfahren zum Bearbeiten von Gewindebohrungen mit größeren Durchmessern und schwer zerspanbaren Materialien. Dabei werden drei Achsen gleichzeitig bewegt: X, Y für die Kreisinterpolation und Z für den Linearvorschub.

2.1 Merkmale des Gewindefräsens

• Hohe Geschwindigkeit, Effizienz und Präzision: Schneidwerkzeuge bestehen normalerweise aus Hartmetall und sind für Hochgeschwindigkeitsbewegungen geeignet.
• Vielseitigkeit: Dasselbe Schneidwerkzeug kann sowohl für Links- als auch für Rechtsgewinde verwendet werden, wodurch die Werkzeugkosten gesenkt werden.
• Verbesserte Spanabfuhr und Kühlung: Besonders nützlich zum Gewindeschneiden in Materialien wie Aluminium, Kupfer und Edelstahl.
• Anwendbarkeit auf kurze Sacklöcher: Beim Gewindefräsen ist keine Stirnseitenführung erforderlich, daher eignet es sich zum Bearbeiten von kurzen Sacklöchern und Löchern ohne Spanleitstufe.

2.2 Klassifizierung von Gewindefräswerkzeugen

Gewindefräswerkzeuge können wie folgt kategorisiert werden:

• Hartmetall-Fräser mit Wendeplatten
• Vollhartmetall-Fräser

2.3 Gewindefräsen CNC-Programmierung

Die Programmierung von Gewindefräswerkzeugen unterscheidet sich von der anderer Werkzeuge. Eine fehlerhafte Programmierung kann zu Werkzeugschäden oder Fehlern bei der Gewindebearbeitung führen. Beachten Sie bei der Programmierung folgende Punkte:

1. Vorbereitung des Gewindegrundlochs: Bei Löchern mit kleinem Durchmesser sollte gebohrt werden. Bei größeren Löchern wird Ausbohren empfohlen, um die Genauigkeit des unteren Lochs für das Gewindeschneiden sicherzustellen.
2. Werkzeugein- und -austritt: Verwenden Sie für den Werkzeugein- und -austritt eine Bogenbahn, typischerweise einen Halbkreis für beide. Gleichzeitig sollte die Z-Achse um eine halbe Steigung vorrücken, um die Gewindeform sicherzustellen. Die Radiuskompensation sollte an dieser Stelle aktiviert sein.
3. Bogeninterpolation: Führen Sie auf der X- und Y-Achse einen vollständigen Kreis durch, während sich die Spindel um eine Steigungslänge entlang der Z-Achse bewegen sollte, um einen Gewindefehler zu vermeiden.
4. Beispiel: Um mit einem Gewindefräser Φ16 ein M48×1.5-Gewindeloch mit einer Tiefe von 14 zu bearbeiten, wäre das spezifische Verarbeitungsprogramm wie folgt:
   

G0 G90 G54 X0 Y0
G0 Z10 M3 S1400 M8
G0 Z-14.75 (Zum tiefsten Teil des Gewindes bewegen)
G01 G41 X-16 Y0 F2000 (Zur Werkzeugeintrittsposition fahren, Radiuskompensation hinzufügen)
G03 X24 Y0 Z-14 I20 J0 F500 (Verwenden Sie einen Halbkreisbogen für die Eingabe)
G03 X24 Y0 Z0 I-24 J0 F400 (Gesamtgewinde bearbeiten)
G03 X-16 Y0 Z0.75 I-20 J0 F500 (Verwenden Sie einen Halbkreisbogen zum Verlassen)
G01 G40 X0 Y0 (Zurück zur Mitte, Radiuskompensation abbrechen)
G0 Z100 M30