Mit der zunehmenden Verbreitung von CNC-Werkzeugmaschinen findet das Gewindefräsen im Maschinenbau zunehmend Anwendung. Beim Gewindefräsen handelt es sich um eine dreiachsige Anlenkung einer CNC-Werkzeugmaschine, die mit einem Gewindefräser ein Spiralinterpolationsfräsen zur Gewindeherstellung durchführt. Der Fräser führt horizontal eine Kreisbewegung aus und bewegt vertikal eine Gewindesteigung linear. Das Gewindefräsen bietet viele Vorteile wie hohe Bearbeitungseffizienz, hohe Gewindequalität, große Werkzeugvielfalt und hohe Bearbeitungssicherheit. Es gibt viele Arten von Gewindefräswerkzeugen, die derzeit im Einsatz sind. Dieser Artikel analysiert und stellt verschiedene gängige Gewindefräser hinsichtlich ihrer Anwendungseigenschaften, ihres Werkzeugaufbaus und ihrer Bearbeitungstechnologie vor.
1 Gewindefräser mit gewöhnlicher Maschinenklemmung
Der Gewindefräser mit Klemmfunktion ist das am häufigsten verwendete und kostengünstigste Werkzeug zum Gewindefräsen. Sein Aufbau ähnelt dem eines herkömmlichen Gewindefräsers. Er besteht aus einem wiederverwendbaren Werkzeughalter und einer leicht austauschbaren Schneide. Für die Bearbeitung von Kegelgewinden können spezielle Werkzeughalter und Schneide für Kegelgewinde verwendet werden. Diese Schneide hat mehrere Gewindeschneidzähne. Das Werkzeug kann mehrere Gewindezähne gleichzeitig entlang der Spirallinie bearbeiten. Beispielsweise kann ein Fräser mit fünf 2-mm-Gewindeschneidzähnen fünf Gewindezähne mit einer Gewindetiefe von 10 mm entlang der Spirallinie bearbeiten. Um die Bearbeitungseffizienz weiter zu verbessern, kann ein Gewindefräser mit mehrschneidiger Maschinenklemmfunktion eingesetzt werden. Durch die Erhöhung der Schneidenanzahl lässt sich der Vorschub deutlich steigern, allerdings beeinträchtigen radiale und axiale Positionierungsfehler zwischen den einzelnen Schneiden über den Umfang verteilt die Gewindebearbeitungsgenauigkeit. Wenn Sie mit der Gewindegenauigkeit des Gewindefräsers mit mehrschneidiger Maschinenklemmfunktion nicht zufrieden sind, können Sie auch versuchen, nur eine Schneide für die Bearbeitung zu verwenden. Bei der Auswahl eines Gewindefräsers mit Klemmung sollten Sie Faktoren wie Durchmesser und Tiefe des zu bearbeitenden Gewindes sowie das Material des Werkstücks berücksichtigen. Wählen Sie einen Schaft mit größerem Durchmesser (um die Steifigkeit des Werkzeugs zu verbessern) und ein geeignetes Klingenmaterial. Die Gewindebearbeitungstiefe des Gewindefräsers mit Klemmung wird durch die effektive Schnitttiefe des Werkzeughalters bestimmt. Da die Klingenlänge kleiner ist als die effektive Schnitttiefe der Werkzeugstange, muss das zu bearbeitende Gewinde schichtweise bearbeitet werden, wenn die Tiefe des zu bearbeitenden Gewindes größer ist als die Klingenlänge.
2 Gewöhnlicher integrierter Gewindefräser
Integralgewindefräser bestehen meist aus Vollhartmetall und sind teilweise beschichtet. Integralgewindefräser haben eine kompakte Bauweise und eignen sich besonders für die Bearbeitung von Gewinden mittleren und kleinen Durchmessers. Es gibt auch Integralgewindefräser für die Bearbeitung von Kegelgewinden. Diese Art von Werkzeug weist eine hohe Steifigkeit auf, insbesondere Integralgewindefräser mit Spiralnut, die die Schnittbelastung effektiv reduzieren und die Bearbeitungseffizienz bei der Bearbeitung von Materialien mit hoher Härte verbessern können. Die Schneide des Integralgewindefräsers ist mit Gewindebearbeitungszähnen versehen, sodass die gesamte Gewindebearbeitung entlang der Spirallinie innerhalb einer Woche abgeschlossen werden kann. Da keine schichtweise Bearbeitung wie bei einem Klemmwerkzeug erforderlich ist, ist die Bearbeitungseffizienz höher, der Preis ist jedoch relativ hoch.
3 Integrierter Gewindefräser mit Anfasfunktion
Der integrierte Gewindefräser mit Anfasfunktion ist ähnlich aufgebaut wie ein herkömmlicher integrierter Gewindefräser. Allerdings befindet sich an der Schneidewurzel (bzw. am Ende) eine spezielle Anfaskante, mit der beim Gewindeschneiden eine Gewindeendfase erzeugt werden kann. Zum Anfasen stehen drei Methoden zur Verfügung. Bei ausreichend großem Werkzeugdurchmesser kann die Anfaskante direkt zum Anfasen verwendet werden. Diese Methode beschränkt sich auf das Anfasen von Innengewinden. Bei kleinem Werkzeugdurchmesser kann die Anfaskante durch kreisförmige Bewegungen zum Anfasen verwendet werden. Beim Anfasen mit der Schneidewurzel muss jedoch auf den Abstand zwischen der Schneide und dem Gewinde geachtet werden, um Störungen zu vermeiden. Ist die bearbeitete Gewindetiefe geringer als die effektive Schnittlänge des Werkzeugs, kann die Anfasfunktion nicht ausgeführt werden. Achten Sie daher bei der Werkzeugauswahl darauf, dass die effektive Schnittlänge und die Gewindetiefe übereinstimmen.
4 Gewindebohr- und Fräser
Der Gewindebohr- und -fräser besteht aus Vollhartmetall und ist ein hocheffizientes Bearbeitungswerkzeug für Innengewinde mit kleinem und mittlerem Durchmesser. Mit dem Gewindebohr- und -fräser können Sie Gewindebohrungen, Anfasen und Innengewinde in einem Arbeitsgang bohren, wodurch die Anzahl der benötigten Werkzeuge reduziert wird. Nachteile dieses Werkzeugs sind jedoch seine geringe Vielseitigkeit und der relativ hohe Preis. Das Werkzeug besteht aus drei Teilen: dem Bohrkopf, dem mittleren Gewindefrästeil und der Anfaskante am Schneidkantengrund. Der Durchmesser des Bohrteils entspricht dem Grunddurchmesser des Gewindes, das das Werkzeug bearbeiten kann. Begrenzt durch den Durchmesser des Bohrteils kann ein Gewindebohr- und -fräser nur Innengewinde einer Spezifikation bearbeiten. Bei der Auswahl des Gewindebohr- und -fräsers sollte nicht nur die Spezifikation des zu bearbeitenden Gewindelochs berücksichtigt werden, sondern auch die Abstimmung der effektiven Bearbeitungslänge des Werkzeugs auf die Tiefe des bearbeiteten Lochs, da sonst die Anfasfunktion nicht realisiert werden kann.
5 Gewindeschneckenfräser
Gewindebohrer und -fräser sind ebenfalls Vollhartmetallwerkzeuge für die effiziente Bearbeitung von Innengewinden und können gleichzeitig Grundbohrungen und Gewinde bearbeiten. Das Ende des Werkzeugs hat eine Schneide wie ein Schaftfräser. Da der Steigungswinkel des Gewindes nicht groß ist, schneidet die Schneide am Ende bei der spiralförmigen Gewindebearbeitung zunächst das Werkstückmaterial, um die Grundbohrung zu formen. Anschließend wird das Gewinde von der Rückseite des Werkzeugs aus bearbeitet. Einige Gewindebohrer verfügen zusätzlich über eine Anfaskante, mit der gleichzeitig die Bohrungsfase bearbeitet werden kann. Das Werkzeug zeichnet sich durch eine hohe Bearbeitungseffizienz und größere Vielseitigkeit als Gewindebohrer und -fräser aus. Der mit dem Werkzeug bearbeitbare Innengewindeöffnungsbereich beträgt D～2D (D ist der Durchmesser des Fräserkörpers).
6 Fräsen Tiefgewindeschneider
Der Tiefgewindefräser ist ein Einzahn-Gewindefräser. Ein herkömmlicher Gewindefräser hat mehrere Gewindebearbeitungszähne an der Schneide. Die Kontaktfläche zwischen Werkzeug und Werkstück ist groß, die Schnittkraft ist ebenfalls groß, und bei der Bearbeitung von Innengewinden muss der Durchmesser des Werkzeugs kleiner als die Gewindeöffnung sein. Da der Durchmesser des Fräserkörpers begrenzt ist, was die Steifigkeit des Fräsers beeinträchtigt, und der Fräser beim Gewindefräsen einseitig belastet wird, kann es beim Fräsen von Tiefgewinden leicht zum Abrutschen des Werkzeugs kommen, was die Genauigkeit der Gewindebearbeitung beeinträchtigt. Daher beträgt die effektive Schnitttiefe herkömmlicher Gewindefräser etwa das Doppelte des Durchmessers des Messerkörpers. Durch den Einsatz von Einzahn-Tiefgewindefräsern lassen sich diese Nachteile besser beheben. Durch die Reduzierung der Schnittkraft kann die Gewindebearbeitungstiefe deutlich erhöht werden, sodass die effektive Schnitttiefe des Werkzeugs das Drei- bis Vierfache des Durchmessers des Werkzeugkörpers erreichen kann.
7 Gewindefräswerkzeugsystem
Vielseitigkeit und Effizienz sind ein deutlicher Widerspruch bei Gewindefräsern. Einige Werkzeuge mit kombinierten Funktionen (wie Gewindebohrer und Gewindefräser) weisen eine hohe Bearbeitungseffizienz, aber eine geringe Vielseitigkeit auf, und Werkzeuge mit guter Vielseitigkeit sind oft nicht effizient. Um dieses Problem zu lösen, haben viele Werkzeughersteller modulare Gewindefräswerkzeugsysteme entwickelt. Das Werkzeugsystem besteht in der Regel aus einem Werkzeughalter, einer Senkfaskante und einem allgemeinen Gewindefräser. Je nach Bearbeitungsanforderungen können verschiedene Senkfaskanten und Gewindefräser ausgewählt werden. Dieses Werkzeugsystem bietet eine gute Vielseitigkeit und hohe Bearbeitungseffizienz, die Werkzeugkosten sind jedoch relativ hoch.
Die Funktionen und Eigenschaften mehrerer häufig verwendeter Gewindefräswerkzeuge werden oben kurz vorgestellt. Auch die Kühlung ist beim Gewindefräsen sehr wichtig. Es wird empfohlen, Werkzeugmaschinen und Werkzeuge mit Innenkühlung zu verwenden. Denn bei hohen Drehzahlen des Werkzeugs kann das externe Kühlmittel aufgrund der Zentrifugalkraft nur schwer eindringen. Neben der Innenkühlung, die das Werkzeug gut kühlt, ist es wichtiger, dass das Hochdruckkühlmittel die Spanabfuhr beim Bearbeiten von Sacklochgewinden unterstützt. Insbesondere beim Bearbeiten von Innengewinden mit kleinem Durchmesser ist ein höherer Innenkühldruck erforderlich, um eine reibungslose Spanabfuhr zu gewährleisten. Darüber hinaus sollten bei der Auswahl eines Gewindefräswerkzeugs die spezifischen Verarbeitungsanforderungen wie Produktionscharge, Anzahl der Schraubenlöcher, Werkstückmaterial, Gewindegenauigkeit, Größenspezifikationen und viele andere Faktoren umfassend berücksichtigt und das Werkzeug mit Bedacht ausgewählt werden.
Veröffentlichungszeit: 30. November 2021
