Schwenkbiegemaschinen warten: Genauigkeit und Lebensdauer sichern
Die ersten Blechteile eines Wiederholauftrags bestehen die Prüfung. Nach der Hälfte des Produktionslaufs nimmt der Bediener eine weitere Winkelkorrektur vor,…
In der Vergangenheit haben wir bereits die Grundlagen von Gewindebohrungen behandelt: Was ist eine Gewindebohrung, wie werden sie dimensioniert, und so weiter. Es gibt viele unklare Informationen und missverstandene Begriffe rund um Gewindebohrungen. In diesem Artikel gehen wir daher tiefer ins Detail, um einige dieser Unklarheiten zu beseitigen.
Gewinde ist ein recht allgemeiner Begriff. Als Substantiv bezeichnet er das gesamte spiralige Merkmal oder auch nur eine einzelne Spitze dieser Spirale. Begriffe wie „Gewindegänge pro Zoll“ oder „Anzahl der Gewindegänge“ begegnen einem häufig. „Gewinde“ kann zudem als Verb verwendet werden und beschreibt dann das Herstellen eines Gewindes.
Eine Gewindebohrung ist, im Gegensatz zu einer Durchgangsbohrung, eine Bohrung, die mit einem Gewinde versehen ist. So einfach ist das. Es spielt keine Rolle, auf welche Weise das Gewinde gefertigt wird (einige Methoden werden wir später im Artikel vorstellen). Eine Gewindebohrung dient dazu, eine passende (aber entgegengesetzte) Gewindestange, wie beispielsweise eine Schraube oder einen Bolzen, aufzunehmen. Das Loch in einer Sechskantmutter, das einen Bolzen aufnimmt, ist eine Gewindebohrung. Eine geschnittene Bohrung in einer Platte, die eine Schraube aufnimmt, ist ebenso eine Gewindebohrung. Das Loch in der Mitte eines Donuts hingegen ist definitiv keine Gewindebohrung.
Sowohl Sacklöcher als auch Durchgangslöcher können mit oder ohne Gewinde versehen sein (also einfach nur runde, glatte Löcher). Der Unterschied liegt darin, ob das Loch vollständig durch das Bauteil hindurchgeht oder nicht. Ein Sackloch ist sowohl durch die Bohrtiefe als auch durch die Gewindegröße definiert. In der Praxis werden häufig sowohl die Bohrtiefe als auch die Gewindetiefe angegeben. Ein Durchgangsloch hingegen geht, wie der Name schon sagt, komplett durch das Bauteil hindurch und ist lediglich durch die Gewindegröße definiert. Durchgangsgewinde können in der Regel von beiden Seiten mit einer Schraube versehen werden, aber das ist nicht immer der Fall.
Eine Suche nach „geschnittene Gewindebohrungen vs. Gewindebohrungen“ liefert viele Fehlinformationen oder zumindest falsch verwendete Begriffe. Wie bereits erwähnt, ist der allgemeine Begriff „Gewindebohrung“ ein Loch mit einem Innengewinde. Häufig werden die Begriffe „Gewindebohrung“ und „geschnittene Gewindebohrung“ synonym verwendet – und das ist in vielen Fällen auch korrekt. Eine „geschnittene Gewindebohrung“ bezeichnet jedoch spezifisch eine Gewindebohrung, die mithilfe eines Gewindeschneiders (Schneid- oder Umformgewindebohrer) hergestellt wurde. Der Begriff „Gewindeschneider“ bezieht sich dabei meist auf das schneidende Werkzeug und weniger auf das formende Werkzeug.
Ein schneidender Gewindebohrer ist oft das bevorzugte Werkzeug zur Herstellung einer Gewindebohrung. Genau so funktionieren auch unsere Gewindeschneiddienste für Bauteile mit Gewindebohrungen. Ein Schneidgewindebohrer ist jedoch nicht die einzige Möglichkeit, Gewinde in eine Bohrung einzubringen. Gewinde können auch durch Umformen oder Rollen statt durch Schneiden erzeugt werden – oder mit anderen Werkzeugen. Werfen wir einen genaueren Blick auf diese drei Methoden.
Hierbei wird das Gewinde durch das Pressen einer Form, oft unter Rotation des Bauteils oder der Form, in das Material eingebracht. Das Umformen von Gewinden hat den Vorteil, besonders stabile Gewinde zu erzeugen. Allerdings sind dafür komplexere Werkzeuge erforderlich, weshalb diese Methode vor allem in Produktionsumgebungen zum Einsatz kommt und weniger im privaten oder handwerklichen Bereich. Die meisten industriell gefertigten Verbindungselemente werden auf diese Weise hergestellt. Es gibt auch Umformgewindebohrer, die das Material verdrängen statt schneiden, diese werden jedoch meist bei weicheren Werkstoffen verwendet.
Das Gewindeschneiden ist die Methode, mit der die meisten Menschen vertraut sind. Sie ist auch die gängige Wahl für Prototypenbau oder das Gewindeschneiden zu Hause und in vielen professionellen Werkstätten. Ein Schneidgewindebohrer ist ein Werkzeug, das in eine bestehende Bohrung eingedreht wird. Es sieht einem Schraubengewinde ähnlich, und tatsächlich gibt es selbstschneidende Schrauben (nicht zu verwechseln mit selbstbohrenden Schrauben), die beim Eindrehen das Gewinde ins Grundmaterial schneiden. Gewindebohrer sind auf die gewünschte Gewindegröße abgestimmt: Wer ein ¼-20 Rechtsgewinde schneiden möchte, benötigt einen passenden ¼-20 Rechtsgewindebohrer. Diese Werkzeuge gibt es einzeln oder in Sets mit verschiedenen Gewindegrößen. In den Sets sind oft auch die zugehörigen Schneideisen für Außengewinde enthalten.
Ein kurzer Exkurs zu Schneideisen, da die Begriffe „Gewindebohrer“ und „Schneideisen“ häufig verwechselt werden: Ein Gewindebohrer sieht einer Schraube ähnlich und schneidet das Innengewinde in ein Loch. Ein Schneideisen hingegen ähnelt einer Mutter und schneidet ein Außengewinde auf einen Bolzen oder eine Stange. Um beispielsweise ein Mutter-Gewinde und ein Bolzen-Gewinde zu fertigen, würde man für das Innengewinde den Gewindebohrer und für das Außengewinde das Schneideisen verwenden.
Zurück zu den Gewindebohrern: Diese gibt es in verschiedenen Ausführungen. Die gebräuchlichsten sind Vorschneider (Taper Tap), Durchgangsgewindebohrer (Plug Tap) und Grundlochgewindebohrer (Bottoming Tap). Ein Vorschneider besitzt einen sanften Anschnitt am Anfang, sodass das Werkzeug nicht direkt das volle Gewinde schneidet. Das erleichtert den Anschnitt, ermöglicht jedoch keine vollständigen Gewindegänge bis zum Grund eines Sacklochs. Soll das Gewinde möglichst tief ins Sackloch reichen, kommt der Grundlochgewindebohrer zum Einsatz. Dieser ist weniger für den Anschnitt geeignet und wird meist erst nach dem Vorschneider oder Durchgangsgewindebohrer verwendet. Dank fehlender Fase schneidet er das Gewinde fast bis zum Grund des Lochs. Der Durchgangsgewindebohrer ähnelt dem Vorschneider, hat jedoch einen steileren Anschnitt und formt somit weniger Teilgewindegänge am Anfang. Dadurch ist er vielseitiger einsetzbar: Er kann zum Anschnitt genutzt werden, wenn auch nicht so leicht wie der Vorschneider, schneidet aber auch Gewinde näher an den Lochgrund als der Vorschneider.
Wer nur Durchgangsbohrungen schneidet, ist mit dem Vorschneider bestens bedient – der Einstieg gelingt leicht und es gibt keine Nachteile. Für Sacklöcher reicht eventuell ein Durchgangsgewindebohrer. Sollen die Gewindegänge noch näher an den Grund reichen, empfiehlt sich die Kombination aus Vorschneider und Grundlochgewindebohrer.
Dieser Begriff sorgt oft für Verwirrung. In diesem Zusammenhang meint Gewindefräsen das Herstellen eines Gewindes, jedoch nicht zwingend mit einem Gewindebohrer. Gewinde können auch mit einem einschneidigen Werkzeug auf einer Drehbank oder per CNC-Bearbeitung geschnitten werden – oder mit einem Mehrschneider wie einer Gewindefräse (ebenfalls für CNC-Maschinen). Eine Gewindefräse kann man sich als Mischung aus Gewindebohrer und Fräser vorstellen. Diese Methode ist zwar komplexer als das klassische Gewindeschneiden, bietet aber erheblich mehr Flexibilität und liefert meist eine höhere Gewindequalität als der Schneidgewindebohrer.
Möchte man beispielsweise ein ¼-20 Rechtsgewinde und ein ¼-20 Linksgewinde schneiden, benötigt man bei Gewindebohrern zwei verschiedene Werkzeuge. Bei anderen Gewindeschneidverfahren reicht oft ein Werkzeug für beides. Ebenso benötigen verschiedene Gewindesteigungen jeweils separate Gewindebohrer, während einschneidige Werkzeuge mit nur einem Werkzeug mehrere Steigungen schneiden können. Eine Mehrschneider-Gewindefräse bleibt jedoch auf eine Steigung festgelegt.
Bei der Geschwindigkeit sind zwei Aspekte zu betrachten: die Rüstzeit und die Zeit für das eigentliche Schneiden des Gewindes. Die schnellste Rüstzeit bietet der Gewindebohrer – man sucht das passende Bohrloch und den passenden Gewindebohrer aus und kann loslegen. Das Gewindefräsen folgt darauf. Hier muss ebenfalls erst gebohrt oder ein Pilotloch gefräst werden, außerdem muss die Maschine auf Gewindegröße und Steigung eingestellt werden, was beispielsweise auch CNC-Programmierung einschließt. Das Umformen (Walzen) von Gewinden bringt die längste Rüstzeit mit sich. Je nach Material muss das Grundloch oder der Grundschaft exakt gewählt werden, damit die entstehenden Gewindegänge die richtige Größe haben – hier kann es zu Versuch und Irrtum kommen, bis alles passt.
In einer Serienfertigung sieht das Bild jedoch anders aus: Das Gewindeumformen bzw. -walzen ist extrem schnell – ein Teil kann in weniger als einer Sekunde mit einem Gewinde versehen werden. Die Geschwindigkeit von Gewindeschneiden und -fräsen hängt von der jeweiligen Methode ab. Beim händischen Schneiden dauert es deutlich länger als maschinell.
Gewindebohrer und Schneideisen sind die unflexibelsten Werkzeuge – ein Werkzeug erzeugt eine Gewindegröße. Gewindefräsen und andere Schneidverfahren bieten die größte Flexibilität: Sie können verschiedene Gewindegrößen und -toleranzen herstellen. Die Gewindeklasse, also wie eng Innen- und Außengewinde zusammenpassen, ist hier besser steuerbar. Diese Klassen gibt es sowohl im metrischen als auch im zölligen System (ANSI, SAE, ISO), sie sind jedoch unterschiedlich definiert.
Kosten lassen sich, ähnlich wie Geschwindigkeit, in Rüst- und Produktionskosten unterscheiden. Ein hochwertiges Gewindebohrer- und Schneideisenset ist relativ günstig und deckt viele Standardgrößen ab. Das Umformen und andere Schneidverfahren benötigen spezialisierte Maschinen und sind entsprechend teurer. In der Serienfertigung können diese höheren Anfangskosten jedoch durch Einsparungen während der Produktion ausgeglichen werden.
Umgeformte Gewinde bieten die höchste Qualität, sowohl was Oberfläche als auch Festigkeit betrifft. Beim Gewindefräsen ist das Werkzeug kleiner als das Gewinde, sodass die Späne nicht zwischen Werkzeug und Material eingeklemmt werden. Ein genauer Blick auf eine geschnittene Gewindebohrung zeigt oft eine rauere Oberfläche als die per Gewindefräse oder Drehbank gefertigte.
Wenn Sie selbst eine Gewindebohrung herstellen möchten, empfehlen wir natürlich unsere Gewindeschneiddienste. Doch hier haben wir einige einfache Schritte zusammengestellt, mit denen Sie beim eigenen Schneiden das beste Ergebnis erzielen.
Beginnen Sie mit einer Bohrung der richtigen Größe. Ein zu großes Vorbohrloch lässt sich zwar leichter schneiden, das Gewinde wird jedoch weniger stabil. Standardtabellen für Bohrloch- und Gewindebohrergrößen sind leicht zu finden und helfen, das richtige Maß zu wählen. Es gibt auch spezielle Kombiwerkzeuge, sogenannte Bohr-Gewindebohrer, die Bohren und Gewindeschneiden in einem Arbeitsgang ermöglichen.
Eine leichte Ansenkung oder Entgratung am Lochrand erleichtert den Anschnitt mit dem Gewindebohrer und sorgt dafür, dass Schrauben später leichter eingreifen.
Schneidöl macht das Schneiden spürbar leichter und sauberer – sowohl beim Bohren als auch beim Gewindeschneiden. Es schmiert das Werkzeug und transportiert Späne ab.
Extra-Tipp: Vergällter Alkohol kann als Schmiermittel verwendet werden, trocknet schnell und rückstandsfrei. Besonders praktisch, wenn die Bauteile später lackiert werden.
Halten Sie den Gewindebohrer gerade und ausgerichtet zur Bohrung, vor allem am Anfang, da sich hier Fehler leicht einschleichen. Es gibt spezielle Halter, die das Werkzeug exakt führen. Alternativ kann ein Gewindebohrer in der nicht laufenden Bohrmaschine eingespannt werden, um ihn gerade zu halten. Im Notfall hilft selbst ein Holzklotz mit passendem Loch zur Führung. Nach den ersten geschnittenen Gewindegängen richtet sich der Gewindebohrer meist von selbst aus.
Üben Sie beim Drehen gleichmäßigen Druck auf beide Seiten des Windeisens aus, damit der Gewindebohrer nicht verkantet. Die meisten Werkzeuge haben dafür beidseitige Griffe.
Wenn beim Schneiden der Widerstand spürbar zunimmt, stoppen Sie und drehen Sie eine halbe Umdrehung zurück, damit der Span bricht. Danach kann weitergeschnitten werden. Wer versucht, mit Gewalt weiterzudrehen, riskiert vor allem bei kleinen Gewindebohrern einen Bruch. Es ist normal, für jede volle Umdrehung eine halbe zurückzugehen. Ersatzgewindebohrer bereitzuhalten, schadet nicht. Mit wachsender Erfahrung sinkt die Bruchgefahr, doch kleine Werkzeuge in harten Werkstoffen brechen relativ häufig.
Nach dem Gewindeschneiden sollten die Späne aus der Bohrung entfernt werden. Am besten eignet sich Druckluft – aber bitte immer mit Augenschutz!
Überprüfen Sie die fertige Gewindebohrung mit einer passenden Schraube. Je nach Toleranzklasse sollte sie sich reibungslos eindrehen lassen.
Wie Sie sehen, gibt es viele Unterschiede zwischen Gewindebohrungen und geschnittenen Gewindebohrungen, und es ist leicht, hier durcheinanderzukommen. Wenn Sie Ihr nächstes Projekt planen, ist es wichtig, diese Unterschiede zu verstehen und sich gegebenenfalls professionelle Unterstützung zu holen.
Kann ich eine Bohrmaschine oder Ständerbohrmaschine zum Gewindeschneiden verwenden?
Ja, aber mit Vorsicht! Das Risiko, das Gewinde zu beschädigen oder den Gewindebohrer abzubrechen, ist bei motorbetriebenen Maschinen höher. Weichere Werkstoffe wie Aluminium sind leichter zu bearbeiten, aber auch Stahl kann mit der Bohrmaschine geschnitten werden.
Kann ich einen Gewindebohrer zum Reinigen oder Reparieren beschädigter Gewindebohrungen verwenden?
Ja, das nennt sich „Nachschneiden“. Es gibt spezielle Nachschneider, aber auch ein normaler Gewindebohrer kann verwendet werden, birgt jedoch ein etwas höheres Risiko, das Gewinde zu lockern.
Welche Werkstoffe können mit Gewinde versehen werden?
Nahezu jedes Material kann mit einem Gewinde versehen werden, aber es gibt einiges zu beachten. Weiche Materialien wie Holz oder 3D-gedruckte Bauteile lassen sich zwar schneiden, die Gewinde sind jedoch empfindlich. Auch bei Aluminium sind Vorsicht und Sorgfalt geboten, um Beschädigungen zu vermeiden. Dünne Materialien wie Blech sind meist nicht ideal für Gewinde. Je weicher das Material, desto mehr Gewindegänge (also eine tiefere Bohrung) sind erforderlich.
