Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine

Automatisierung ist bereits eine gängige Methode, denn seit der Erfindung der Dampfmaschine hat der Mensch kontinuierlich daran getüftelt, sich so viel Arbeit wie möglich von Maschinen abnehmen zu lassen. Das Gewindeschneiden mit einer CNC-Maschine hätten sich die findigen Ingenieure des 19. Jahrhunderts aber sicher noch nicht vorstellen können, denn bei der modernen industriellen Verarbeitung spielt Muskelkraft kaum mehr eine Rolle – stattdessen müssen Sie heute Köpfchen beweisen.

Sicher haben Sie das auch schon gemerkt, dass man fachspezifisches Wissen benötigt, um das Gewindeschneiden für Ihre CNC-Maschine zu programmieren. Zwar hilft Ihnen Ihr grundlegendes Wissen über Gewinde und mechanische Verarbeitung, aber ohne technisches Verständnis für die Einstellmöglichkeiten wird es nichts mit dem Gewindeschneiden in der CNC-Maschine. Damit bei Ihnen alles rund läuft, haben wir Ihnen die wichtigsten Tipps zum Thema zusammengestellt.

Welche Vorteile hat das Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine?

Einen Arbeitsplan erstellen und eine Maschine programmieren, das klingt erstmal nach viel Aufwand, wenn Sie auch einfach den Gewindeschneider aus der Werkzeugkiste holen und selbst Hand anlegen können. Aber die CNC-Maschine bietet zwei entscheidende Vorteile: Effizienz und Präzision. Wenn Sie viele Male denselben Arbeitsablauf durchführen müssen, dann ist das Gewindeschneiden mit einer  CNC-Maschine nach einer einmaligen Programmierung unschlagbar schnell und genau. Aber selbst bei Einzelanfertigungen bietet beim Gewindeschneiden die CNC-Maschine einen einmaligen Vorteil, denn sie ist viel präziser, als es der Mensch jemals sein könnte. Beim Gewindeschneiden macht die CNC-Maschine nur exakt das, was Sie vorgeben, deshalb ist die richtige Programmierung von CNC-Maschinen ausschlaggebend für ein optimales Ergebnis.

So ist ein CNC-Programm zum Gewindeschneiden aufgebaut

Das Programm zum Gewindeschneiden mit einer CNC-Maschine beinhaltet alle Daten, die die Maschine zur korrekten Ausführung ihrer Arbeit benötigt. Es besteht aus mehreren Sätzen, die wiederum aus Worten bestehen. Diese Worte als kleinste Einheit bestehen aus einem Adressbuchstaben, der die Art der Anweisung bestimmt, und einer Zahl, die diese Anweisung dann näher beschreibt. Folgende Wörter kann ein Programmsatz enthalten:

1.       N: Satznummer

2.       G: Wegbedingungen

3.       X, Y, Z: Koordinaten

4.       F: Vorschub

5.       S: Spindeldrehzahl

6.       T: Werkzeug

7.       M: Zusatzfunktion

Der genaue Programmaufbau für CNC-Maschinen hat mit der DIN 66025 eine eigene Norm, ist aus diesem Grund unabhängig vom Hersteller immer gleich.

Nutzen Sie zum Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine den richtigen Arbeitszyklus

In der DIN 66025 sind außerdem neun feste Arbeitszyklen genormt und weitere können zusätzlich programmiert werden. Diese Arbeitszyklen beinhalten eine feste Abfolge von Bearbeitungsschritten für häufig genutzte Funktionen. Der Steuerung teilen Sie den gewünschten Arbeitszyklus durch die Angabe der Wegbedingungen mit, die dem Buchstaben G zugeordnet wird. Der Arbeitszyklus, der zum Gewindebohren vorgesehen ist, trägt das Kürzel G84. Wenn Sie zum Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine einen Arbeitszyklus verwenden, können Sie sich viel Zeit und Programmieraufwand ersparen. Natürlich funktioniert das nur, wenn der entsprechende Arbeitszyklus auch zu Ihrem Arbeitsablauf passt. Bei spezielleren Fällen, wie beispielsweise dem Schneiden eines Linksgewindes, müssen Sie dann erneut feingliedrige Einstellungen beim Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine vornehmen.

Stellen Sie wichtige Werte beim Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine korrekt ein

Wenn Sie für ein Gewinde mit der CNC-Maschine den Gewindebohrzyklus G84 verwenden, müssen Sie zudem ein paar zusätzliche Angaben machen. Zwei Werte sind Dreh- und Angelpunkt für das erfolgreiche Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine: Drehzahl und Vorschub. Wie Sie diese beiden Werte richtig ermitteln, zeigen wir Ihnen hier.

Welche Spindeldrehzahl benötigen Sie zum Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine?

Bei dem Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine ist die Spindeldrehzahl der Adresse S (für engl. Speed) zugeordnet, sie kann durch die Angabe einer konstanten Schnittgeschwindigkeit in m/min oder ft/min programmiert werden mithilfe der Wegbedingung G96. Wir empfehlen Ihnen die Drehzahl n durch die Wegbedingung G97 festzulegen. Den korrekten Wert können Sie basierend auf der Schnittgeschwindigkeit über folgende Formel berechnen:

Drehzahl n [1/min] = (Schnittgeschwindigkeit in m/min * 1000) / (Außendurchmesser * π)

Die Schnittgeschwindigkeit ist dabei für eine Gewindegröße nicht immer gleich, sondern richtet sich nach dem Material, der Geometrie des Gewindebohrers, dem verwendeten Schmiermittel und anderen Faktoren. Welche Schnittgeschwindigkeit für Ihren Anwendungsfall empfohlen wird, erfahren Sie beim Hersteller. Im BAER Online-Shop finden Sie für jeden Gewindebohrer eine ausführliche Übersicht über die jeweiligen Richtwerte.

Berechnen Sie den Vorschub beim Gewindeschneiden mit der CNC-Maschine

Den Vorschub programmieren Sie mit der Adresse F (von engl. Feedrate). Durch die Wegbedingung G94 können Sie den Vorschub direkt in mm/min oder Inch/min festlegen. Berechnet wird der Vorschub anhand der Formel:

Vorschub = Drehzahl * Steigung

Die Drehzahl kennen Sie bereits aus dem vorherigen Schritt – die Steigung kann aus der entsprechenden Gewindetabelle abgelesen werden. Bei vielen Gewindearten, wie beispielsweise dem metrischen Feingewinde, ist sie auch Teil der Gewindebezeichnung. Mit der Steigung ist hier der Abstand zwischen zwei Gewindespitzen gemeint, der im Englischen auch als „Pitch“ bezeichnet wird.

Aber Achtung, denn diese Formel gilt nur für metrisches Regelgewinde oder Feingewinde, also wenn Sie den Vorschub für einen Gewindebohrer auf einer CNC-Maschine im metrischen Modus programmieren. Möchten Sie beim Gewindeschneiden auf Ihrer CNC-Maschine stattdessen einen zölligen Gewindebohrer verwenden, müssen Sie die Berechnung etwas anpassen. Bei Zollgewinden wird meist statt der Steigung die Anzahl der Gewindegänge pro Zoll definiert, dieser Wert wird im Englischen mit TPI („threads per inch“) angegeben. Die Formel zur Vorschubberechnung lautet:

Vorschub = Drehzahl / TPI * 25,4

25,4 mm entsprechen einem Zoll – durch das Multiplizieren mit diesem Wert rechnen Sie also die zöllige Angabe in den entsprechenden metrischen Wert für Ihre metrisch voreingestellte CNC-Maschine um.

Sollten Sie für das Gewindeschneiden eine CNC-Maschine verwenden, die auf Zoll eingestellt ist, können Sie nach dem umgekehrten Prinzip folgende Formeln verwenden:

• Vorschub = Drehzahl / TPI für zöllige Gewindebohrer
• Vorschub = Steigung * Drehzahl / 25,4 für metrische Gewindebohrer

Falls Sie bei den Berechnungen für den Vorschub Dezimalzahlen erhalten, sollten Sie immer auf so viele Kommastellen runden, wie Ihre CNC-Maschine verarbeiten kann – je genauer die Angabe, desto präziser am Ende das Ergebnis.

Als Gewindebohrer Hersteller sind wir Experten für Gewinde – falls Sie Fragen zum Gewindeschneiden mit Ihrer CNC-Maschine haben, helfen wir Ihnen gerne weiter! Kontaktieren Sie uns einfach über unser Kontaktformular. Und im BAER Online-Shop gibt’s eine große Auswahl an Gewindebohrern für CNC-Maschinen und mehr.