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Aufrufe: 222 Autor: Tomorrow Veröffentlichungszeit: 28.01.2026 Herkunft: Website
Inhaltsmenü
● Vorteile des Gewindefräsens auf einer CNC-Fräsmaschine
● Erforderliche Tools und Setup
● Gewindefräsparameter verstehen
● Schritt-für-Schritt-Anleitung zur CNC-Gewindefräsprogrammierung
>> Schritt 1: Wählen Sie das richtige Werkzeug
>> Schritt 2: Bearbeitungsparameter definieren
>> Schritt 3: Maschinenversätze einstellen
>> Schritt 4: Schreiben Sie G-Code-Befehle
>> Schritt 5: Simulieren und überprüfen
>> Schritt 6: Führen Sie einen Testschnitt durch
● Erweiterte Strategien zum Gewindefräsen
● CAM-gestützte Gewindefräsprogrammierung
● Anwendungsbeispiele aus der Praxis
● Wartung einer CNC-Fräsmaschine zum Gewindefräsen
● Sicherheitsvorkehrungen beim Gewindefräsen
>> (1) Was ist Gewindefräsen auf einer CNC-Fräsmaschine?
>> (2) Welche Arten von Gewinden können hergestellt werden?
>> (3) Welche Materialien eignen sich zum Gewindefräsen?
>> (4) Wie kann ich die Werkzeugstandzeit erhöhen?
>> (5) Ist Gewindefräsen besser als Gewindeschneiden?
Programmierung a Eine CNC-Fräsmaschine zum Gewindefräsen erfordert nicht nur technische Präzision, sondern auch ein solides Verständnis der Werkzeugweggeometrie und der Bearbeitungsdynamik. Das Gewindefräsen ist in Branchen weit verbreitet, in denen hochwertige Gewindekomponenten erforderlich sind, beispielsweise in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Feinmechanik. Im Vergleich zum Gewindeschneiden bietet das Gewindefräsen eine hervorragende Flexibilität, eine bessere Kontrolle der Spanabfuhr und die Möglichkeit, mit demselben Werkzeug sowohl Innen- als auch Außengewinde herzustellen.
In diesem umfassenden Leitfaden erfahren Sie alles, was Sie über das CNC-Gewindefräsen wissen müssen – von den Grundlagen über das Schreiben optimierten G-Codes bis hin zur Sicherstellung hervorragender Bearbeitungsergebnisse.
Beim CNC-Gewindefräsen handelt es sich um ein hochpräzises Bearbeitungsverfahren, bei dem mithilfe eines rotierenden Fräsers Gewinde in ein Werkstück geformt werden. Im Gegensatz zum herkömmlichen Gewindeschneiden, bei dem ein Werkzeug direkt in das Material getrieben wird, nutzt das Gewindefräsen eine spiralförmige Interpolationsbewegung, um nach und nach Material um das Gewindeprofil herum zu entfernen. Dies erzeugt saubere, präzise Gewinde und minimiert gleichzeitig die Belastung des Werkzeugs und des Werkstücks.
Die CNC-Fräsmaschine führt den Prozess aus, indem sie mehrere Achsen gleichzeitig koordiniert – typischerweise X, Y und Z –, sodass der Fräser einem spiralförmigen Pfad folgen kann. Mit dieser Methode haben Benutzer die volle Kontrolle über Steigung, Durchmesser und Toleranz des Gewindes. Außerdem entfällt die bei Gewindeschneidvorgängen übliche Beschränkung der Anpassung des Werkzeugdurchmessers an die Lochgröße.
Wenn das Gewindefräsen auf einer CNC-Fräsmaschine durchgeführt wird, bietet es zahlreiche Vorteile in Bezug auf Effizienz und Vielseitigkeit:
- Außergewöhnliche Genauigkeit: Gewindesteigung, -tiefe und -winkel werden von der Maschine digital gesteuert.
- Multi-Size-Fähigkeit: Ein Gewindefräser kann verschiedene Durchmesser schneiden, solange die Steigung konstant bleibt.
- Reduzierter Werkzeugdruck: Geringere Schnittkräfte verringern das Risiko eines Werkzeugbruchs und eignen sich daher ideal für harte Materialien.
- Hervorragende Spanabfuhr: Die spiralförmige Bewegung drückt die Späne aus der Schneidzone.
- Hohe Oberflächenqualität: Mit den richtigen Werkzeugweg- und Vorschubparametern erzeugt das Gewindefräsen glatte, zuverlässige Gewinde.
- Reparaturflexibilität: Beschädigte Gewinde können einfach und ohne erneutes Gewindeschneiden repariert werden.
Diese Vorteile machen CNC-Fräsmaschinen zur bevorzugten Wahl sowohl für die Prototypenfertigung als auch für Gewindeschneidanwendungen in großen Stückzahlen.
Der erste Schritt beim CNC-Gewindefräsen besteht darin, die richtige Maschineneinrichtung und Werkzeugauswahl sicherzustellen. Eine richtig ausgestattete CNC-Fräsmaschine kann die Genauigkeit und Werkzeuglebensdauer erheblich beeinflussen. Nachfolgend sind die wesentlichen Elemente aufgeführt:
1. CNC-Fräsmaschine: Es ist eine Maschine mit 3 Achsen oder höher erforderlich, die zur Spiralinterpolation geeignet ist.
2. Gewindefräser: Wählen Sie zwischen Werkzeugen mit einfacher Form (für Kleinserien) oder Werkzeugen mit mehreren Formen (für hohe Produktionsmengen).
3. Werkzeughalter: Präzisionsspannzangen oder hydraulische Spannfutter sorgen für Stabilität bei Hochgeschwindigkeitsdrehungen.
4. Werkstückhaltevorrichtung: Vorrichtungen, Schraubstöcke oder kundenspezifische Klemmen sorgen für eine stabile Positionierung des Werkstücks.
5. Kühlmittelsystem: Ströme oder Nebelkühlung verbessern die Spanabfuhr und verlängern die Werkzeuglebensdauer.
6. Werkzeuglängen- und Durchmesserversätze: Diese Werte müssen genau in die Steuerung eingegeben werden, um Maßfehler zu vermeiden.
Überprüfen Sie vor Beginn der Programmierung, ob alle Koordinatennullpunkte (G54, G55 usw.) richtig eingestellt sind und dass die Spindelausrichtung mit dem Werkstückursprung übereinstimmt.
Jede erfolgreiche Gewindefräsoperation auf einer CNC-Fräsmaschine hängt von richtig definierten Parametern ab. Dazu gehören:
- Gewindesteigung (P): Der axiale Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Gewindespitzen.
- Hauptdurchmesser (D): Der Außendurchmesser des Gewindes.
- Kleiner Durchmesser (d): Der Innendurchmesser (für Innengewinde).
- Helix-Pfadradius (R): Der Abstand von der Gewindemitte zur Werkzeugmittellinie.
- Vorschubgeschwindigkeit (F): Linearer Vorschub pro Umdrehung des Werkzeugs.
- Schnittgeschwindigkeit (V): Wird anhand des Werkstückmaterials und der Fräserspezifikationen bestimmt.
Die Auswahl der richtigen Kombination dieser Variablen gewährleistet eine ausgewogene Schnittlast und ein sauberes Gewindeprofil.
Die Programmierung einer CNC-Fräsmaschine zum Gewindefräsen folgt einem logischen Arbeitsablauf, der Geometrie, G-Code-Befehle und Maschinenbewegungssteuerung vereint.
Wählen Sie einen Gewindefräser, der zur Gewindesteigung passt. Mehrschneidige Fräser eignen sich für große oder tiefe Gewinde, während einschneidige Fräser mehr Flexibilität für kleine Löcher oder einzigartige Gewindeprofile bieten.
Berechnen Sie wichtige Daten, einschließlich Fräserbahnradius und Gewindetiefe. Beziehen Sie Fräserkompensationswerte und Annäherungswinkel ein, um unerwartete Kollisionen zu verhindern.
Geben Sie Längen- und Fräserradiusversätze (normalerweise über G43, H-Codes) in die CNC-Fräsmaschine ein. Richtige Versätze gewährleisten eine genaue Z-Tiefe und radiale Bewegung.
Beim Gewindefräsen werden spezielle G-Code-Funktionen verwendet. Zu den wichtigsten Befehlen gehören:
- G17: XY-Arbeitsebene auswählen.
- G02 / G03: Kreisinterpolation im und gegen den Uhrzeigersinn.
- G90 / G91: Absolute oder inkrementelle Programmierpositionen.
- G41 / G42: Fräserkorrektur links oder rechts.
- G43: Werkzeuglängenkompensation anwenden.
Nachfolgend finden Sie ein vereinfachtes Beispiel für das Innengewindefräsen:
G90 G17 G21
T3 M6
S1800 M3
G0 X0 Y0
Z5.0
G1 Z-12,0 F150
G3 I0 J0 Z-12,0 P1
G0 Z5.0
M30
Dieser Ablauf kann für unterschiedliche Gewindeabmessungen oder Maschinensteuerungen (Fanuc, Siemens, Haas, etc.) individuell angepasst werden.
Führen Sie eine vollständige Werkzeugwegsimulation auf der CNC-Steuerung oder der CAM-Software durch. Prüfen Sie auf Fehler, Werkzeugüberlappungen und Abstandsprobleme, insbesondere an den Anfangs- und Endpunkten des Gewindes.
Durch Tests an einem Mustermaterial wird sichergestellt, dass die programmierten Parameter korrekt funktionieren, bevor das endgültige Werkstück bearbeitet wird. Messen Sie die resultierenden Gewinde immer mit Messgeräten oder Prüfwerkzeugen.
Um die Produktivität und Werkzeuglebensdauer auf einer CNC-Fräsmaschine zu verbessern, wenden Sie die folgenden Optimierungsstrategien an:
- Verwenden Sie die Gleichlauffräsrichtung, um die Schnittkräfte zu minimieren und die Oberflächengüte zu verbessern.
- Führen Sie bei harten Materialien mehrere Durchgänge durch, anstatt die gesamte Tiefe in einem Durchgang zu schneiden.
- Passen Sie die Spindelgeschwindigkeit beim Ein- und Ausfahren dynamisch an, um die Werkzeugbelastung zu reduzieren.
- Überlappen Sie Start- und Endpunkte um 20–30 Grad für nahtlose Fadenübergänge.
- Verwenden Sie die Fräserkompensation (G41 oder G42) für schnelle Durchmesseranpassungen ohne Änderung des G-Codes.
- Sorgen Sie für einen angemessenen Rückzugsabstand zwischen den Gewindedurchgängen, um Schäden beim Neupositionieren zu vermeiden.
Diese fortschrittlichen Verfahren gewährleisten ein effizientes Schneiden und verbessern die Konsistenz der fertigen Fäden.
Heutzutage verlassen sich die meisten Maschinisten auf CAM-Software (Computer-Aided Manufacturing), um Gewindefräs-Werkzeugwege automatisch zu generieren. Bei der Integration in die CNC-Fräsmaschine optimieren CAM-Systeme wie Fusion 360, Mastercam oder SolidCAM den Arbeitsablauf:
1. Geben Sie den gewünschten Gewindetyp ein (metrisch, UNC, UNF, BSP usw.).
2. Fräsergeometrie und Werkzeugmaterial auswählen.
3. Definieren Sie die Gewindetiefe und die Ein-/Ausfahrparameter.
4. Die Software berechnet automatisch den Spiralpfad und gibt einen betriebsbereiten G-Code aus.
Durch die Automatisierung komplexer Berechnungen reduziert CAM-Software menschliche Fehler und ermöglicht schnelle Programmänderungen, wenn sich Teiledesigns ändern.
CNC-Gewindefräsen wird in mehreren Industriebereichen umfassend eingesetzt:
- Luft- und Raumfahrt: Turbinengehäuse, Motorteile und Präzisionsarmaturen, die enge Toleranzen erfordern.
- Automobil: Getriebewellen und Zylinderkomponenten mit starken, gleichmäßigen Gewinden.
- Medizinische Geräte: Titan-Knochenschrauben und orthopädische Implantate, die eine perfekte Oberflächengüte erfordern.
- Öl und Gas: Tieflochgewinde in Edelstahl- oder Inconel-Komponenten.
- Werkzeug und Matrize: Kundenspezifische Formen und Halter, bei denen die Gewindegenauigkeit die Montagepräzision gewährleistet.
Diese Anwendungen zeigen, wie das Gewindefräsen sowohl die Produktionssicherheit als auch die Kosteneffizienz erhöht.
Die Langlebigkeit und Leistung einer CNC-Fräsmaschine hängt von der regelmäßigen Wartung ab. Beim Einsatz zum Gewindefräsen ist besonders darauf zu achten, dass:
- Tägliche Reinigung: Späne, Kühlmittelrückstände und Metallstaub von Arbeitstisch und Spindel entfernen.
- Schmierungsprüfung: Halten Sie Linearführungen und Kugelumlaufspindeln ordnungsgemäß geschmiert, um den Verschleiß zu minimieren.
- Kalibrierung: Richten Sie die Maschinenachsen regelmäßig mit Präzisionsmesswerkzeugen aus.
- Kühlmittelfiltration: Ersetzen und reinigen Sie die Filter, um einen konstanten Durchfluss und eine konstante Temperaturstabilität zu gewährleisten.
- Inspektion der Werkzeughalter: Abgenutzte oder unausgeglichene Halter verursachen Rattern und schlechte Gewindequalität.
Durch routinemäßige Wartung wird sichergestellt, dass die CNC-Fräsmaschine ihre Gewindeschneidgenauigkeit und Wiederholgenauigkeit auch bei hoher Produktionsbelastung beibehält.
Selbst erfahrene Programmierer haben beim Gewindefräsen Probleme. Das Verständnis häufiger Probleme trägt dazu bei, einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen.
- Werkzeugbruch: Wird häufig durch eine zu hohe Vorschubgeschwindigkeit oder einen unzureichenden Kühlmittelfluss verursacht.
- Schlechte Gewindeoberfläche: Typischerweise aufgrund falscher Spindelgeschwindigkeit oder stumpfer Schneidkanten.
- Maßfehler: Kann durch falsche Werkzeugversatzwerte oder Maschinenspiel verursacht werden.
- Ungenauigkeit der Gewindesteigung: Verursacht durch falsche Synchronisierung von Vorschub und Spindelgeschwindigkeit.
- Gratbildung: Tritt auf, wenn die Austrittsrampenwinkel zu steil sind.
Durch die frühzeitige Berücksichtigung dieser Faktoren können Maschinisten Ausfallzeiten minimieren und konsistente Ergebnisse gewährleisten.
Sicherheit hat beim Betrieb jeder CNC-Fräsmaschine oberste Priorität. Beachten Sie folgende Maßnahmen:
- Überprüfen Sie vor dem Einkuppeln stets die Drehrichtung der Spindel.
- Schutztüren während des Betriebs geschlossen halten.
- Stellen Sie sicher, dass der Werkzeughalter gut befestigt ist, bevor Sie die Spindel starten.
- Tragen Sie beim Umgang mit scharfen Gewindeschneidern eine Schutzbrille und Handschuhe.
- Versuchen Sie niemals, den G-Code zu ändern, während die Maschine läuft.
Die ordnungsgemäße Einhaltung der Sicherheitsverfahren gewährleistet eine sichere und produktive Bearbeitungsumgebung.
Die Programmierung einer CNC-Fräsmaschine zum Gewindefräsen vereint Präzision, Planung und Prozesskontrolle. Bei korrekter Ausführung bietet es eine unübertroffene Vielseitigkeit, eine längere Werkzeuglebensdauer und eine hervorragende Gewindeintegrität bei allen Materialien und Anwendungen. Durch die Beherrschung sowohl des manuellen Programmieransatzes als auch CAM-gestützter Techniken können Hersteller bei modernen CNC-Gewindebearbeitungsvorgängen eine optimale Leistung erzielen. Ein systematischer Fokus auf Parameter, Maschinenwartung und Fehlervermeidung stellt sicher, dass jedes Gewinde perfekt geformt wird – effizient und konsistent.
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Beim Gewindefräsen handelt es sich um eine Schneidmethode, bei der Gewinde mithilfe eines spiralförmigen Werkzeugwegs erstellt werden, der von einer CNC-Fräsmaschine gesteuert wird. Im Vergleich zum Gewindeschneiden bietet es eine höhere Genauigkeit, weniger Werkzeugverschleiß und eine verbesserte Flexibilität.
Beim CNC-Gewindefräsen können Innen-, Außen-, gerade oder kegelige Gewinde hergestellt werden. Je nach Werkzeug und Programmierung werden metrische, zöllige und benutzerdefinierte Gewindedesigns unterstützt.
Alle bearbeitbaren Materialien – von weichem Aluminium bis hin zu harten Legierungen wie Titan oder Edelstahl – können mit CNC-Fräsmaschinen mit Gewinde versehen werden. Passen Sie Schnittgeschwindigkeit und Vorschubgeschwindigkeit entsprechend den Materialeigenschaften an.
Verwenden Sie Gleichlauffräsen, wenden Sie eine angemessene Kühlung an, vermeiden Sie aggressive Tiefen und prüfen Sie die Schnittkanten regelmäßig. Die Aufrechterhaltung der richtigen Spanlast ist der Schlüssel zur Verlängerung der Werkzeuglebensdauer.
Ja, für die meisten industriellen Anwendungen. Das Gewindefräsen bietet eine bessere Kontrolle, minimiert Werkzeugbrüche und unterstützt die Gewindereparatur oder Nachbearbeitung, ohne das Bauteil zu beschädigen.
1. https://www.cnccookbook.com/thread-milling-guide/
2. https://www.mastercam.com/solutions/milling/thread-milling/
3. https://academy.autodesk.com/fusion-360-thread-milling
4. https://www.machineryhouse.com.au/blogs/how-to-thread-mill
5. https://www.haascnc.com/service/training/online-training/thread-milling-tutorial
