Lektion 3.6UmformenKapitel 3 · Massivumformung

Gewindewalzen und Gewindebohren

Ein Gewinde auf einen Rohling pressen oder in ein Loch schneiden oder pressen

Beim Gewindewalzen wird das Gewinde zwischen genuteten Backen auf einen Schraubenrohling gepresst, ohne Metall abzutragen. Beim Gewindeschneiden entsteht das passende Innengewinde in einem Loch, mit einem Werkzeug namens Gewindebohrer. Zusammen vollenden sie die Geschichte der Schraube: Draht (3.4), Kopf (3.5) und nun das Gewinde.

Foto: R. Henrik Nilsson, CC BY 4.0, via Wikimedia Commons

Gewindewalzen zwischen flachen Backen und Gewindebohren in einem LochLinks: Gewindewalzen (Schritte 1 bis 3). Rechts: Gewindebohren in einem Loch (Schritte 4 bis 6). Die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

So funktioniert es

Den Rohling zuführen. Ein Rohling mit Kopf aus dem Kaltstauchen (Lektion 3.5) fällt zwischen zwei gehärtete Stahlbacken. Ihre Flächen tragen schräge Rippen in der Form des Gewindes.
Rollen. Eine Backe bleibt stehen, während die andere an ihr vorbeigleitet. Der Rohling rollt dazwischen, und die Rippen drücken sich in seine Oberfläche; das Metall fließt zwischen den Rippen nach oben und bildet die Gewindespitzen.
Heraus kommt eine Schraube. In einem einzigen Durchgang, typischerweise einem Bruchteil einer Sekunde, ist das Gewinde fertig. Es wird kein Metall abgetragen, daher ist der Außendurchmesser des Gewindes am Ende größer als der des ursprünglichen Rohlings.
Das Loch bohren. Für ein Innengewinde bohrt man zuerst ein Loch, das etwas kleiner ist als die Gewindegröße (der Kernlochdurchmesser).
Den Gewindebohrer eindrehen. Der Gewindebohrer (ein gehärtetes schraubenförmiges Werkzeug) wird gedreht und in das Loch vorgeschoben. Ein schneidender Gewindebohrer schneidet das Gewinde und erzeugt Späne; ein Formgewindebohrer hat keine Schneiden und presst das Gewinde stattdessen in die Wand.
Wieder herausdrehen. Der Gewindebohrer wird umgekehrt und herausgeschraubt und hinterlässt das Innengewinde bereit für eine Schraube.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Walzen: duktile Metalle wie Stähle, Edelstahl, Aluminium, Messing, Titan. Gewindebohren: fast jedes zerspanbare Metall oder jeder Kunststoff
Typische Teile: Schrauben, Bolzen, Stiftschrauben, Gewindestangen (gewalzt); Gewindelöcher in Motorblöcken, Gehäusen, Muttern (gebohrt)
Bauteilgröße: Gewalzte Gewinde von etwa 1 mm bis zu einigen zehn Millimetern; Gewindebohrer von unter 1 mm bis etwa 50 mm, größere werden auf andere Weise geschnitten
Präzision: Gewindetoleranzklassen halten die Maße typischerweise auf wenige Hundertstel Millimeter
Oberfläche: Gewalzte Gewinde: glatt und glänzend. Geschnittene Gewinde: etwas rau, mit Werkzeugspuren
Geeignete Losgröße: Walzen: Tausende bis Millionen. Gewindebohren: von einem Loch von Hand bis zu Millionen auf Automaten
Werkzeug- und Maschinenkosten: Walzbacken: Hunderte bis Tausende Dollar pro Paar. Gewindebohrer: wenige bis einige zehn Dollar pro Stück
Geschwindigkeit: Walzen: oft Hunderte Teile pro Minute. Gewindebohren: Sekunden pro Loch an der Maschine

Stärken und Grenzen

Stärken

Gewalzte Gewinde sind fester: Der Faserverlauf folgt dem Gewinde und die Oberfläche ist kaltverfestigt
Keine Späne und kein verschwendetes Metall beim Walzen und beim Formgewindebohren
Sehr schnell und günstig pro Teil
Gewindebohrer sind günstig und funktionieren an fast jeder Maschine oder von Hand

Grenzen

Walzen braucht duktiles Metall und einen genau bemessenen Rohling
Walzen eignet sich für Außengewinde; Löcher brauchen stattdessen Gewindebohren
Gewindebohrer können im Loch abbrechen, besonders kleine, und sind schwer zu entfernen
Schneidende Gewindebohrer hinterlassen Späne, die entfernt werden müssen, besonders in Sacklöchern

Wo es eingesetzt wird

VerbindungselementeSchrauben, Bolzen, Stiftschrauben, Gewindestangen
AutomobilbauRadbolzen, Motorschrauben, Gewindelöcher in Motorblöcken und Getrieben
Luft- und RaumfahrtHochfeste Schrauben mit gewalzten Gewinden für Ermüdungsfestigkeit
MaschinenbauGebohrte Befestigungslöcher in Rahmen, Gehäusen und Halterungen
SanitärGewindefittings und Rohrenden

So erkennen Sie es

Gewalzte Gewinde: Gewindespitzen, die glatt und glänzend sind, manchmal mit einer schwachen Naht ganz oben.
Gewalzte Gewinde: Die Außenseite des Gewindes ist breiter als der glatte Schaft daneben.
Geschnittene Gewinde (Gewindebohrer oder Drehmaschinen): feine Werkzeugspuren und manchmal kleine Grate am Gewindeanfang.
Mit Formgewindebohrer hergestellte Löcher: ein glattes Gewinde ohne Spanspuren, oft mit einer winzigen Trennlinie an jeder Gewindespitze.

Im Vergleich mit

Kaltstauchen3.5stellt den Rohling mit Kopf her, den das Gewindewalzen zu einer Schraube macht.Drehen5.1eine Drehmaschine kann Gewinde schneiden, was langsamer ist, aber für Einzelstücke und sehr große Größen passt.Rändeln5.6ein weiteres Walzverfahren, das ein Muster in die Oberfläche presst, statt sie zu schneiden.

Ansehen

Haas Automation, Inc. · Gewindebohrerarten, Kernlochdurchmesser und Gewindebohren an einer CNC-Maschine

Mr. G-Code Machining · Schneidendes und formendes Gewindebohren im direkten Vergleich

TeskerMFG · Eine Gewindewalzmaschine bei der Arbeit

TR Fastenings · Eine Schraubenfabrik, die Gewinde mit hoher Geschwindigkeit walzt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Gewinde (Fertigungsverfahren) — Methoden des Gewindeschneidens und -walzens, mit Fotos
Wikipedia: Gewindebohrer und Schneideisen — Gewindebohrer, Schneideisen und Querschnitte von schneidenden und formenden Gewindebohrern
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Gewindewalzen presst ein Gewinde ohne Späne zwischen genuteten Backen auf einen Rohling.
Gewindebohren erzeugt das passende Innengewinde in einem gebohrten Loch, durch Schneiden oder durch Pressen.
Gewalzte Gewinde sind fester als geschnittene, weil der Faserverlauf des Metalls dem Gewinde folgt.