Gewindefräsen mit Schraubeninterpolation für Innen- und Außengewinde: Drehzahl, der an der Werkzeugmitte zu programmierende Vorschub, damit die Schneide den richtigen Span bekommt, Bahnradius, radiale Zustellungen, Fräszeit und der schraubenförmige Werkzeugweg. Metrisch, UNC und UNF, Einzelprofil- oder mehrreihige Gewindefräser.
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Startwerte: Schnittgeschwindigkeit, Vorschub je Zahn und Anzahl der radialen Zustellungen beim Hersteller des Gewindefräsers für Ihren Werkstoff nachschlagen.
| Zustellung | Gefräst auf Ø | Radiale Stufe | Bahnradius R (I) | Z Start | Z Ende |
|---|
Radiale Zustellungen, Drehzahl und Vorschub sind Startwerte: die Schnittdaten für Ihren Werkstoff vom Werkzeughersteller übernehmen.
Gezeigt ist das Grundprofil. Die Fräserradiuskorrektur wird nicht verwendet (G40). Um das Gewindemaß anzupassen, die radiale Zustellung bzw. den Bahnradius ändern und erneut mit einer Gewindelehre prüfen.
Die Sicherheitsebene Z5 mm (0,2 in) muss über jedem Absatz und jeder Spannpratze liegen. Sie und die Rückfahrt G28 Z0 sind Beispiele: an Maschine, Spannmittel und Steuerung anpassen.
Werkzeugweg-ÜbersichtDie G-Code-Ausgabe ist vorübergehend deaktiviert, während wir eine steuerungsspezifische Behandlung der Kreismittelpunkte (I/J-Modus) und eine Eingabe für den radialen Versatz ergänzen. Die Werkzeugwegwerte oben sind vollständig; programmieren Sie sie in Ihrem CAM-System oder im Gewindefräszyklus Ihrer Steuerung und prüfen Sie sie im Simulator.
Fanuc-/Haas-Stil, absolute Koordinaten, I und J inkremental, Bohrungs- oder Bolzenmitte bei X0 Y0, Gewindeanfang bei Z0. Das volle Gewindeprofil reicht von Z = −Gewindelänge bis Z0, deshalb fährt das Schneidprofil um einen Einfahrweg (innen eine halbe, außen eine Viertelsteigung) tiefer und das Werkzeugende noch eine Spitzenlänge tiefer: die Bohrung entsprechend tief bohren bzw. unter dem Bolzen Platz lassen. Nur M03 im Gleichlauf, Radiuskorrektur aus, Längenkorrektur H1. Im Simulator und mit einem Probelauf in der Luft prüfen, bevor geschnitten wird.
Das Kästchen oben ankreuzen, um den G-Code anzuzeigen.
Der Gewindefräser dreht sich um seine eigene Achse und umläuft das Gewinde auf einer Schraubenlinie, die je Umlauf um eine Steigung ansteigt. Der programmierte Vorschub bewegt die Werkzeugmitte, der Span entsteht aber an der Schneide. In einer Bohrung legt die Schneide einen längeren Weg zurück als die Mitte, außen am Bolzen einen kürzeren, deshalb wird der programmierte Vorschub mit dem Verhältnis der beiden Wege korrigiert.
Die Korrektur des Mittelpunktvorschubs ist die von Sandvik Coromant, Kennametal und dem Machinery's Handbook für das Gewindefräsen angegebene, mit D als Nenndurchmesser. Die Gewindegeometrie ist das 60°-Grundprofil nach ISO 68-1 (metrisch) und ASME B1.1 (UN): Toleranzen, Abflachungen und der Eckenradius des Werkzeugs sind nicht berücksichtigt, deshalb das erste Teil mit einer Gewindelehre prüfen. In der Bohrung fährt das Werkzeug auf Halbkreisen aus der Bohrungsmitte ein und aus, die eine halbe Steigung ansteigen; außen am Bolzen auf Viertelkreisen mit einer Viertelsteigung. Der Werkzeugweg legt die vollen Umläufe ab Z = −Gewindelänge nach oben, damit das volle Profil bis zum Gewindeende reicht; der Einfahrbogen beginnt entsprechend tiefer. Bei Außengewinden ist die Korrektur (D + Dt)/D die Handbuchformel mit dem Nenndurchmesser: am Gewindegrund ist der Vorschub damit etwas zu gering (etwa 9 % bei M10 × 1,5 mit einem Werkzeug Ø7,5). Die Fräszeit rechnet jede Zustellung mit dem Radius bei voller Tiefe und ist daher ein Näherungswert. Der Werkzeugweg fräst das Grundprofil. In der Standardklasse 6H ist das Grundprofil das kleinste zulässige Muttergewinde; in Klasse 6g liegen Außen- und Flankendurchmesser des Bolzens um es unter dem Nennmaß, bei M10 × 1,5 also ein Außendurchmesser von höchstens 9,968 mm. Die Fräserradiuskorrektur wird nicht verwendet (G40). Um das Gewindemaß anzupassen, die radiale Zustellung bzw. den Bahnradius ändern und erneut mit einer Gewindelehre prüfen. Einen Gewindefräser für die jeweilige Gewindeart verwenden: Innen- und Außengewindefräser haben unterschiedliche Profile. Die Kernbohrung ist der Norm-Kernlochbohrer (ISO 2306 für metrische Gewinde, der Kerndurchmesserbereich der Klasse 2B für UNC und UNF); ihre zylindrische Tiefe, nicht die Bohrerspitze, muss um mehr als die Spitzenlänge des Werkzeugs unter das tiefste programmierte Z reichen. Der Vorschub ist ein Vorschub pro Minute (G94). Drehzahl, Vorschub und radiale Zustellungen sind Startwerte: die Schnittdaten für den Werkstoff vom Werkzeughersteller übernehmen. Ein aus diesen Werten erstelltes Programm ist erst sicher, wenn es im Simulator geprüft und einmal in der Luft gelaufen ist.
Dieser Rechner richtet das Gewindefräsen mit Schraubeninterpolation für Einzelprofil- und mehrreihige Gewindefräser ein. Er liefert die Drehzahl, den an der Werkzeugmitte zu programmierenden Vorschub, damit die Schneide den gewählten Span bekommt, den Bahnradius, Gewindetiefe und Kerndurchmesser, radiale Zustellungen, Fräszeit und eine Übersicht des schraubenförmigen Werkzeugwegs zum Programmieren im CAM-System oder im Gewindefräszyklus der Steuerung. CNC-Programmierer nutzen ihn für metrische, UNC- und UNF-Gewinde in Bohrungen und an Bolzen, besonders bei großen, harten oder Grundlochgewinden, bei denen ein Gewindebohrer riskant wäre.
S5093 und F191 an der Werkzeugmitte programmieren, zehn G03-Umläufe mit Radius 1,25 mm, je 1,5 mm steigend. Würde man den Schneidenvorschub von 764 mm/min an der Mitte programmieren, wäre die Schneide viermal überlastet.
Den Schneidenvorschub wie bei jedem Fräser berechnen, vf = fz × z × n, und dann auf die Bahn der Werkzeugmitte umrechnen. Für Innengewinde vfc = vf × (D − Dt) / D, für Außengewinde vfc = vf × (D + Dt) / D, mit D dem Nenndurchmesser und Dt dem Werkzeugdurchmesser. vfc mit G02 oder G03 programmieren; die meisten Steuerungen beziehen F ohne Radiuskorrektur auf die Werkzeugmitte.
Bei rechtsdrehender Spindel (M03) und Gleichlauffräsen werden Innengewinde mit G03 (gegen den Uhrzeigersinn) und Außengewinde mit G02 gefräst. Ein rechtsgängiges Innengewinde wird von unten nach oben gefräst, ein rechtsgängiges Außengewinde von oben nach unten. Bei Linksgewinde bleibt der G-Code gleich und die Z-Richtung kehrt sich um.
Für Innengewinde muss das Werkzeug kleiner als der Kerndurchmesser sein; Katalog-Gewindefräser haben meist etwa 70–80 % des Gewindedurchmessers. Ein kleineres Werkzeug hat einen kürzeren Eingriffsbogen und weniger Profilfehler durch die Schraubenlinie, ist aber schwächer und langsamer. Für Außengewinde ist die Werkzeuggröße frei; größere Werkzeuge sind steifer.
Feine Steigungen in gut zerspanbarem Werkstoff werden in einer Zustellung gefräst. Ab etwa 2 mm Steigung, in zähen Werkstoffen, mit langen Werkzeugen oder bei tiefen Gewinden die Gewindetiefe auf 2–3 radiale Zustellungen verteilen und einen Leerschnitt (letzte Zustellung wiederholt) anhängen, um die Konizität durch die Abdrängung zu beseitigen.
Ein Einzelprofil-Werkzeug hat eine Zahnform und braucht über die Gewindelänge einen Umlauf je Steigung; es ist langsamer, aber ein Werkzeug deckt viele Längen und Steigungen desselben Profils ab. Ein mehrreihiges Werkzeug hat mehrere Zahnreihen im Abstand der Steigung und schneidet die ganze Länge in einem Umlauf; das ist viel schneller, braucht aber ein Werkzeug je Steigung und mehr Steifigkeit von Maschine und Werkzeug.
Beim Gewindefräsen entsteht jeweils nur ein kleiner Span; es funktioniert daher in harten Werkstoffen, bei großen Durchmessern und in Grundlöchern bis zum Grund, und ein gebrochenes Werkzeug lässt sich leicht entfernen. Ein Werkzeug fräst Rechts- und Linksgewinde und mehrere Größen derselben Steigung, und das Endmaß wird über den Radius der Werkzeugbahn anhand einer Gewindelehre eingestellt. Gewindebohren ist bei kleinen Gewinden in großen Serien schneller.
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