Als gängiges Werkzeug zur Bearbeitung von Innengewinden lassen sich Gewindebohrer nach ihrer Form in Spiralgewindebohrer, Schräggewindebohrer, Gewindebohrer mit gerader Nut und Rohrgewindebohrer unterteilen. Je nach Einsatzgebiet unterscheidet man zwischen Hand- und Maschinengewindebohrern. Außerdem gibt es metrische, amerikanische und zöllige Gewindebohrer. Kennen Sie alle diese Größen?
01 Tap-Klassifizierung
(1) Schneidgewindebohrer
1) gerader Flötenanschluss: Wird zur Bearbeitung von Durchgangslöchern und Sacklöchern verwendet, wobei sich Eisenspäne in der Gewindeschneidnut befinden, die Qualität des bearbeiteten Gewindes nicht hoch ist, und wird häufiger zur Bearbeitung von Werkstoffen mit kurzen Spänen, wie z. B. Grauguss, usw. verwendet.
2) Spiralnutgewindebohrer: Wird für die Bearbeitung von Sacklöchern mit einer Lochtiefe von maximal 3D verwendet; Eisenspäne werden entlang der Spiralnut abgeführt, und die Gewindeoberflächenqualität ist hoch.
Mit einem Spiralwinkel von 10~20° kann ein Gewinde mit einer Gewindetiefe von maximal 2D bearbeitet werden.
Gewindebohrer mit einem Spiralwinkel von 28 bis 40° können Gewindetiefen bis maximal 3D bearbeiten.
Der Gewindebohrer mit 50°-Spiralwinkel kann Gewindetiefen bis zu 3,5D bearbeiten (Sonderfall: 4D).
In einigen Fällen (harte Werkstoffe, große Steigung usw.) wird zur Erzielung einer besseren Zahnspitzenfestigkeit ein Gewindebohrer mit spiralförmiger Nut verwendet, um Durchgangslöcher herzustellen.
3) SpiralpunktzapfungWird üblicherweise nur für Durchgangslöcher verwendet, das Längen-Durchmesser-Verhältnis kann 3D bis 3,5D erreichen, die Eisenspäne werden nach unten abgeführt, das Schnittdrehmoment ist gering und die Oberflächenqualität des bearbeiteten Gewindes ist hoch; wird auch als Kantenwinkelgewindebohrer oder Apex-Gewindebohrer bezeichnet.
Beim Schneiden ist darauf zu achten, dass alle Schneidbereiche durchdrungen werden, da es sonst zu Zahnausbrüchen kommt.
(2) Extrusionsanschluss
Es eignet sich zur Bearbeitung von Durchgangslöchern und Sacklöchern, wobei die Zahnform durch plastische Verformung des Materials entsteht und es nur für die Bearbeitung von Kunststoffen verwendet werden kann.
Seine Hauptmerkmale:
1) Die plastische Verformung des Werkstücks wird zur Gewindeherstellung genutzt;
2) Der Querschnitt des Gewindebohrers ist groß, seine Festigkeit hoch und er bricht nicht leicht;
3) Die Schnittgeschwindigkeit kann höher sein als die von Gewindebohrern, und die Produktivität wird entsprechend gesteigert;
4) Durch das Kaltfließpressverfahren werden die mechanischen Eigenschaften der bearbeiteten Gewindeoberfläche verbessert, die Oberflächenrauheit ist hoch, und die Gewindefestigkeit, Verschleißfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit werden verbessert;
5) Spanfreies Bearbeiten.
Seine Schwächen sind:
1) kann nur zur Verarbeitung von Kunststoffen verwendet werden;
2) Die Herstellungskosten sind hoch.
Es gibt zwei Strukturformen:
1) Extrusionsgewindebohrer ohne Ölnuten werden nur für die vertikale Bearbeitung von Sacklöchern verwendet;
2) Extrusionsgewindebohrer mit Ölnuten eignen sich für alle Arbeitsbedingungen, jedoch werden Gewindebohrer mit kleinem Durchmesser aufgrund von Fertigungsschwierigkeiten üblicherweise nicht mit Ölnuten versehen.
(1) Abmessungen
1) Gesamtlänge: Beachten Sie bestimmte Arbeitsbedingungen, die eine spezielle Verlängerung erfordern.
2) Schlitzlänge: Durchlass
3) Schaft: Gängige Schaftnormen sind derzeit DIN (371/374/376), ANSI, JIS, ISO usw. Achten Sie bei der Auswahl auf die Übereinstimmung mit dem Gewindebohrerschaft.
(2) Gewindeteil
1) Genauigkeit: Sie wird anhand der jeweiligen Gewindenorm ausgewählt. Das metrische Gewinde der ISO-Klasse 1/2/3 entspricht der nationalen Norm H1/2/3, jedoch sind die internen Kontrollstandards des Herstellers zu beachten.
2) Schneidgewindebohrer: Der Schneidteil des Gewindebohrers ist Bestandteil des festen Musters. Im Allgemeinen gilt: Je länger der Schneidgewindebohrer, desto höher die Lebensdauer des Gewindebohrers.
3) Korrekturzähne: Sie dienen der Unterstützung und Korrektur, insbesondere bei instabilen Gewindeschneidsystemen. Je mehr Korrekturzähne vorhanden sind, desto größer ist der Gewindeschneidwiderstand.
(3) Spannuten
1. Nuttyp: Er beeinflusst die Formgebung und den Abtransport der Eisenspäne, was üblicherweise ein internes Geheimnis des jeweiligen Herstellers ist.
2. Spanwinkel und Freiwinkel: Wenn der Gewindebohrer größer wird, wird er schärfer, was den Schnittwiderstand deutlich verringern kann, aber die Festigkeit und Stabilität der Zahnspitze nimmt ab, und der Freiwinkel ist der Freiwinkel.
3. Die Anzahl der Nuten: Eine Erhöhung der Nutenanzahl und der Schneidkanten kann die Standzeit des Gewindebohrers effektiv verbessern; allerdings verringert sich dadurch der Spanabfuhrraum, was für die Spanabfuhr ungünstig ist.
03 Gewindebohrermaterial und Beschichtung
(1) Das Material des Wasserhahns
1) Werkzeugstahl: Er wird hauptsächlich für Handbohrer verwendet, was heutzutage nicht mehr üblich ist.
2) Kobaltfreier Schnellarbeitsstahl: Derzeit wird er häufig als Gewindebohrermaterial verwendet, z. B. M2 (W6Mo5Cr4V2, 6542), M3 usw., und die Kennzeichnung lautet HSS.
3) Kobalthaltiger Schnellarbeitsstahl: wird derzeit häufig als Gewindebohrerwerkstoff verwendet, z. B. M35, M42 usw., die Kennzeichnung lautet HSS-E.
4) Pulvermetallurgisch hergestellter Schnellarbeitsstahl: Wird als Hochleistungsmaterial für Gewindebohrer verwendet und bietet im Vergleich zu den beiden oben genannten Werkstoffen deutlich verbesserte Eigenschaften. Die Bezeichnungen der einzelnen Hersteller unterscheiden sich; die Kennzeichnung lautet HSS-E-PM.
5) Hartmetallwerkstoffe: Hierbei werden üblicherweise ultrafeine Partikel und gute Zähigkeitsgrade verwendet. Sie werden hauptsächlich zur Herstellung von Gewindebohrern mit geraden Nuten für die Bearbeitung von Kurzspanwerkstoffen wie Grauguss, hochsiliziumhaltigem Aluminium usw. eingesetzt.
Gewindebohrer sind stark von den verwendeten Materialien abhängig. Die Auswahl geeigneter Materialien optimiert die Strukturparameter der Gewindebohrer und macht sie so für hohe Effizienz und anspruchsvolle Betriebsbedingungen geeignet. Gleichzeitig wird eine längere Lebensdauer erreicht. Große Gewindebohrerhersteller verfügen heutzutage über eigene Materialwerke oder entwickeln eigene Materialrezepturen. Aufgrund von Problemen mit Kobaltressourcen und -preisen wurden zudem neue kobaltfreie Hochleistungsschnellstähle entwickelt.
(2) Beschichtung des Wasserhahns
1) Dampfoxidation: Der Gewindebohrer wird in Hochtemperatur-Wasserdampf getaucht, wodurch sich auf seiner Oberfläche ein Oxidfilm bildet. Dieser sorgt für eine gute Adsorption des Kühlmittels, reduziert die Reibung und verhindert ein Abplatzen des Gewindebohrers am Werkstück. Geeignet für die Bearbeitung von Baustahl.
2) Nitrierbehandlung: Die Oberfläche des Gewindebohrers wird nitriert, um eine oberflächengehärtete Schicht zu bilden, die sich für die Bearbeitung von Gusseisen, Aluminiumguss und anderen Werkstoffen eignet, die einen hohen Werkzeugverschleiß aufweisen.
3) Dampf + Nitrieren: Die Vorteile der beiden oben genannten Verfahren kombinieren.
4) TiN: goldgelbe Beschichtung mit guter Härte und Schmierfähigkeit sowie guter Haftung, geeignet für die Bearbeitung der meisten Materialien.
5) TiCN: blaugraue Beschichtung mit einer Härte von etwa 3000HV und einer Hitzebeständigkeit von 400°C.
6) TiN+TiCN: dunkelgelbe Beschichtung mit ausgezeichneter Härte und Schmierfähigkeit, geeignet für die Bearbeitung der meisten Werkstoffe.
7) TiAlN: blaugraue Beschichtung, Härte 3300HV, Hitzebeständigkeit bis 900°C, kann für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung verwendet werden.
8) CrN: silbergraue Beschichtung, ausgezeichnete Schmierleistung, hauptsächlich verwendet für die Bearbeitung von Nichteisenmetallen.
Der Einfluss der Beschichtung einer Armatur auf deren Leistung ist sehr deutlich, doch heutzutage arbeiten die meisten Hersteller und Beschichtungshersteller zusammen, um spezielle Beschichtungen zu entwickeln.
04 Elemente, die das Klopfen beeinflussen
(1) Anbohrausrüstung
1) Werkzeugmaschinen: Die Bearbeitung kann in vertikale und horizontale Verfahren unterteilt werden. Beim Gewindeschneiden ist die vertikale Bearbeitung der horizontalen vorzuziehen. Bei der horizontalen Bearbeitung mit externer Kühlung muss auf ausreichende Kühlung geachtet werden.
2) Gewindeschneidwerkzeughalter: Für das Gewindeschneiden wird die Verwendung eines speziellen Gewindeschneidwerkzeughalters empfohlen. Die Werkzeugmaschine ist starr und stabil, daher ist ein synchroner Gewindeschneidwerkzeughalter vorzuziehen. Alternativ sollte möglichst ein flexibler Gewindeschneidwerkzeughalter mit axialer/radialer Kompensation verwendet werden. Ausgenommen sind Gewindebohrer mit kleinem Durchmesser (
(2) Werkstücke
1) Werkstoff und Härte des Werkstücks: Die Härte des Werkstückwerkstoffs sollte gleichmäßig sein. Generell wird die Verwendung eines Gewindebohrers zur Bearbeitung von Werkstücken mit einer Härte von über HRC42 nicht empfohlen.
2) Gewindeschneiden am Boden: Struktur des Bodenlochs, Auswahl des geeigneten Bohrers; Genauigkeit der Bodenlochgröße; Qualität der Bodenlochwand.
(3) Verarbeitungsparameter
1) Drehzahl: Die Grundlage für die vorgegebene Drehzahl bilden die Art des Gewindebohrers, das Material, das zu bearbeitende Material und dessen Härte, die Qualität der Gewindeschneidanlage usw.
Die Drehzahl wird üblicherweise nach den vom Armaturenhersteller angegebenen Parametern ausgewählt und muss unter folgenden Bedingungen reduziert werden:
- mangelhafte Maschinensteifigkeit; großer Gewindeschneidspiel; unzureichende Kühlung;
- ungleichmäßiges Material oder Härte im Gewindeschneidbereich, wie z. B. Lötstellen;
- der Wasserhahn wird verlängert oder eine Verlängerungsstange verwendet;
- Liegesitz plus, Außenkühlung;
- Manuelle Bedienung, z. B. mit Tischbohrmaschinen, Radialbohrmaschinen usw.;
2) Vorschub: starres Gewindeschneiden, Vorschub = 1 Gewindesteigung/Umdrehung.
Bei flexiblem Gewindeschneiden und ausreichenden Schaftkompensationsvariablen:
Vorschub = (0,95-0,98) Tonhöhen/Umdrehung.
5 Tipps zur Auswahl von Wasserhähnen
(1) Toleranz von Gewindebohrern unterschiedlicher Präzisionsklassen
Auswahlgrundlage: Die Genauigkeitsklasse des Gewindebohrers kann nicht allein anhand der Genauigkeitsklasse des zu bearbeitenden Gewindes ausgewählt und bestimmt werden.
1) Das Material und die Härte des zu bearbeitenden Werkstücks;
2) Gewindeschneidausrüstung (wie z. B. Maschinenbedingungen, Spannvorrichtungen für Werkzeughalter, Kühlringe usw.);
3) Die Genauigkeit und der Herstellungsfehler des Gewindebohrers selbst.
Beispielsweise können bei der Bearbeitung von 6H-Gewinden an Stahlteilen 6H-Präzisionsgewindebohrer verwendet werden. Bei der Bearbeitung von Grauguss hingegen, da der mittlere Durchmesser der Gewindebohrer schnell verschleißt und die Aufweitung der Gewindelöcher gering ist, empfiehlt sich der Einsatz von 6HX-Präzisionsgewindebohrern. Dadurch wird die Standzeit der Gewindebohrer verlängert.
Eine Anmerkung zur Genauigkeit japanischer Wasserhähne:
1) Der Gewindebohrer OSG verwendet das OH-Präzisionssystem, das sich vom ISO-Standard unterscheidet. Das OH-Präzisionssystem zwingt die Breite des gesamten Toleranzbandes dazu, von der untersten Grenze auszugehen, und verwendet jeweils 0,02 mm als Präzisionsgrad, der als OH1, OH2, OH3 usw. bezeichnet wird;
2) Der Extrusionsgewindebohrer OSG verwendet das RH-Präzisionssystem. Das RH-Präzisionssystem legt fest, dass die Breite des gesamten Toleranzbereichs von der unteren Grenze ausgeht, wobei jede 0,0127-mm-Schritte als Genauigkeitsstufe bezeichnet werden (RH1, RH2, RH3 usw.).
Daher kann bei der Verwendung von ISO-Präzisionsgewindebohrern als Ersatz für OH-Präzisionsgewindebohrer nicht einfach davon ausgegangen werden, dass 6H annähernd der Güteklasse OH3 oder OH4 entspricht. Die Bestimmung muss durch Umrechnung oder anhand der konkreten Kundenanforderungen erfolgen.
(2) Abmessungen des Wasserhahns
1) Die am weitesten verbreiteten sind DIN, ANSI, ISO, JIS usw.;
2) Es ist zulässig, die geeignete Gesamtlänge, Klingenlänge und Schaftgröße je nach den unterschiedlichen Verarbeitungsanforderungen der Kunden oder den bestehenden Gegebenheiten zu wählen;
3) Störungen während der Verarbeitung;
(3) 6 grundlegende Elemente für die Wasserhahnauswahl
1) Die Art des Verarbeitungsgewindes, metrisch, Zoll, amerikanisch usw.;
2) Die Art des Gewindebodenlochs, Durchgangsloch oder Sackloch;
3) Werkstoff und Härte des zu bearbeitenden Werkstücks;
4) Die Tiefe des gesamten Gewindes des Werkstücks und die Tiefe des Grundlochs;
5) Die erforderliche Genauigkeit des Werkstückgewindes;
6) Die Formnorm des Wasserhahns
Veröffentlichungsdatum: 20. Juli 2022
