Zusammenfassung
Gewindeschneiden ist eine Fertigungsaufgabe, deren vorteilhafte Lösung oft große Schwierigkeiten bereitet. Trotz der Normung gibt es noch außerordentlich viele Gewindearten, Formen und Größen, die nun einmal den vielseitigen technischen Erzeugnissen entsprechend notwendig sind.
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Literatur
Beim Schneiden eines Gewindes auf der Leitspindeldrehmaschine wird die Drehbewegung von der Drehspindel, die Längsbewegung von der Leitspindel, das Profil vom Gewindemeißel und die Zustellung vom Querschlitten bewirkt.
Beim mehrgängigen Gewinde laufen zum Unterschied vom eingängigen mehrere gleichartige Einzelgewinde parallel nebeneinander; sie beginnen an der Stirnfläche des Zylinders an symmetrisch verteilten Punkten. Bei einem dreigängigen Gewinde z.B. liegen die Gewindeanfänge an der Stirnfläche um 360° : 3= 120° versetzt, bei viergängigem um 90° und so fort. Zum Erzeugen mehrgängiger Gewinde muß die Arbeitsspindel nach dem Eindrehen des ersten Gewindeganges gegenüber der Leitspindel um einen Winkel e verdreht werden, der der Anzahl der gewünschten Gewindegänge n entspricht, so daß ε n = 360 ° ist.
Gewindebezeichnung des n-gängigen Trapezgewindes: Tr d×H (n-gäng); z.B. Tr 48×16 (2gäng).
Nach Abb. 174 ist der Flankenwinkel α der Winkel, den die Flanken einer Lücke im Achsenschnitt (also am Profil gemessen) miteinander bilden. Der Teilflankenwinkel α 1 oder α 2 ist der Winkel, den die Flankenlinie mit einer auf der Gewindeachse errichteten Senkrechten bildet. Bei einem symmetrischen Profil ist α 1 = α 2 = α/2. Beim metrischen Gewinde ist α = 60° und α 1 = α 2 = α/2 = 30°. In jedem Falle muß sein: α 1 + α 2 = α.
Für mehrgängige Gewinde ist h durch H = n h zu ersetzen. Beim Gewindewirbeln liegt die Wirbelspindelachse im allgemeinen parallel zur Werkstückachse. Bei Steigungswinkeln über 2 bis 3° muß jedoch die Wirbelspindelachse um den Steigungswinkel geneigt werden, um einen evtl. Flankenüberschnitt zu vermeiden. Die Spitze des horizontal gestellten Wirbelmeißels muß dabei stets in der Höhe der Werkstückachse liegen. Für das Zahlenbeispiel ist das Wirbelaggregat in der Vertikalen um den Winkel 9 = 10° 18’ zu neigen. Bezüglich der Einrichtung der Drehmaschine und des Wirbelaggregates wird bei mehrgängigen Gewinden genau so verfahren wie beim Wirbeln von eingängigen Rechts- und Linksgewinden. Wichtig ist, daß die Teilung in einwandfreier Weise durchgeführt wird. Ist die Drehmaschine selbst nicht zum Teilen eingerichtet, so kann dies durch Verwendung eines Futters mit Teileinrichtung erreicht werden.
In Zeichnungen sind für Kegelgewinde folgende Angaben einzutragen : großer und kleiner Gewindedurchmesser, Gewindelänge, Kegel, halber Kegelwinkel und der Vermerk über „Lage des Gewindeprofiles“. Kegelwinkel α und halber Kegelwinkel α/2 (Einstellwinkel an der Bearbeitungsmaschine) siehe Zahlentafel 25, S. 174.
Whitworth-Rohrgewinde ersetzt das bisherige „Gasgewinde“. Gewinde ohne Spitzenspiel, DIN 250, soll metallisch dichten. Bei Gewinde mit Spitzenspie], DIN 260, ist Dichtmittel im Gewinde erforderlich. Die Zollzahl der Gewindebenennung entspricht etwa dem lichten Kohrdurchmesser. Whitworth-Rohrgewinde soll nur noch für Gasrohre, Fittings und Armaturen (Installationszwecke), nicht als Feingewinde (Konstruktionsgewinde) verwendet werden.
Trapezgewinde tritt an Stelle des „Flachgewindes“, das sich nicht fräsen läßt. Trapezgewinde für Bewegungsschrauben, Flankenwinkel 30° (Abb.243), hat geringere Reibung als das Gewinde mit 60° Flankenwinkel (Abb. 100).
Rundgewinde wird dort verwendet, wo leichtes Aufschrauben und Lösen nötig, starke Verschmutzung oder Beschädigung zu befürchten ist (Armaturspindel, Kupplungen bei Eisenbahn-, Feuerwehrschläuchen usw.). Das Gewindeprofil weist zumindest am Kopf und im Grund Kreisbogen auf.
Sägengewinde wird für Bewegungsspindeln gewählt, die große Kräfte bei Belastung in einer Richtung zu übertragen haben und viel bewegt werden (Säulen und Spindeln von Pressen, usw.).
Bei Teilen, die mit Rechts- und Linksgewinde versehen sind, z.B. Spannschlössern, Eisenbahnkupplungsspindeln, ist auch hinter die Gewindebezeichnung des Rechtsgewindes das Wort „rechts“ zu setzen.
Die Gangzahl ist von Fall zu Fall einzusetzen.
Beim Arbeiten mit zwei Wechselrädern muß das kleine Rad durch den erheblichen Unterschied zwischen treibendem und getriebenem Rad zu viel Kraft anwenden, um das große Wechselrad zu treiben. Daher laufen die Räder nicht ruhig und erzeugen ein zittriges und in der Steigung ungenaues Gewinde. Die Fehler werden vermieden, wenn das Gewinde mit vier Wechselrädern geschnitten wird. Ferner haben hohe Zähnezahlen und genaue Teilung der Wechselräder großen Einfluß auf die Erreichung eines glatten und in der Steigung genauen Gewindes. In der Hauptsache ist natürlich die zu erreichende Steigungsgenauigkeit vom Zustand der Leitspindel und der Leitspindelmutter abhängig.
Man dividiert eine Zahl durch einen Bruch, indem man sie mit dem umgekehrten (reziproken) Wert des Bruches multipliziert.
Für das Drehen von Schnecken wird die Steigung, wie bei Whitworth- und metrischen Gewinden, gleichfalls parallel zur Achse gemessen. In derartigen Tabellen ist also immer der (Achs-) Modul und nicht der Normalmodul zugrunde gelegt. Vgl. Beispiel 533.
Promille bedeutet „für je Tausend“. Man verwendet zur Abkürzung das Zeichen ‰ und setzt ‰ = 0,001.
Unendliche, irrationale Dezimalbrüche bricht man an einer Stelle hinter dem Komma ab, wo der Fehler, der dadurch entsteht, vernachlässigt werden kann. Endziffern, die 5 oder mehr betragen, werden dabei aufgerundet, z.B. π = 3,141592653... ≈ 3,1415927.
Die Spalte „Näherungswert“ enthält den Dezimalbruch der Annäherungen für (math) und anschließend diese Annäherungen in einfachen Zahlen. Die Fehler sind hier und in späteren ähnlichen Fällen auf den Wert 25,4 mm für 1 Zoll bezogen; der Einfachheit wegen ist keine Rücksicht auf die Temperatur (vgl, S. 119) genommen.
Es hat keinen Sinn, den Genauigkeitsgrad zu übersteigen, da erwiesen ist, daß bei Werkzeugmaschinen der Güteklasse I schon Fehler in Leitspindel, Bettspindelkasten, Wechselrädern usw. vorhanden sind. Die Steigungsgenauigkeit der Leitspindel beträgt im allgemeinen 0,03 mm auf 300 mm Länge (0,1‰); es werden aber auch Leitspindeln mit einer Steigungsgenauigkeit von 0,02 mm oder 0,01 mm auf 300 mm Länge (0,06‰ oder 0,03‰) gefertigt. Leitspindeln mit Steigungsfehlern von 0,01 mm bis 0,02 mm auf 1000 oder gar 1500 mm Länge erfordern besondere Herstellungsverfahren. Meistens werden die Leitspindeln vorgefräst und auf einer Sonderleitspindeldrehmaschine fertiggeschnitten.
Die Einheit für Längenmaße ist der Millimeter (mm). Der 1000. Teil eines Millimeters ist das „Mikron“. Das Maß „Mikron“ wird mit dem Buchstaben μ (My) bezeichnet; es ist demnach 1 μ = 0,001mm. Der Hundertstelmillimeter ist durch 10 μ, der Zehntelmillimeter durch 100μ ausgedrückt. Die Aufschrift „1 Teilstrich = 5 μ“ bei Längenmeßgeräten bedeutet: „1 Teilstrich = 0,005mm“. Nach DIN 4892, Blatt 3 gilt: Ein Mikrozoll (μ in) ist der millionste Teil eines Zolls (″): 1 μ in= 10-6 Zoll= 25,4 · 10-6 mm = 0,0254 μ. Ein Mikron (μ) ist der millionste Teil eines Meters : 1 μ = 10-6 m = 0,001 mm.
In den Ländern der englischen Maßordnung werden die Zahnräder nach Diametralpitch und Circularpitch berechnet. Wird der Teilkreis in so viele gleiche Teile geteilt, als das Rad Zähne erhalten soll, so wird jeder solche Teil als Circularpitch bezeichnet. Aus demselben Grunde, wie die Modulteilung entstanden ist (vgl. S. 260), ergab sich die Diametralpitch-Teilung; sie ist also eine Abart der Modulteilung mit dem Unterschied, daß die Teilungseinheit nicht ein Vielfaches (t = mπ) sondern ein Teil (t p - π/p) der Maßeinheit, des englischen Zolls, ist. Der Diametralpitch gibt die Anzahl der Zähne an, die auf einen Zoll des Teilkreisdurchmessers entfallen, entsprechend der Bemessung der Gewindesteigung nach der auf einen Zoll Länge entfallenden Gangzahl. Damit ergibt sich der Teilkreisdurchmesser in Zoll zu d0 = z/p. Berechnungstafel 6, S.303 zeigt die Beziehungen zwischen Diametralpitch, Circularpitch und Modul. * Die Spalte „Näherungswert“ enthält den Dezimalbruch der Annäherungen für n und anschließend diese Annäherungen in einfachen Zahlen. Ermittlung dieser Werte s. Beispiel 273, S. 138.
Die Spalte „Näherungswert“ enthält den Dezimalbruch der Annäherungen für i Zoll (1″) und anschließend diese Annäherungen in einfachen Zahlen.
Die Spalte „Näherungswert“ enthält den Dezimalbruch der Annäherungen für n Zoll (π″) und anschließend diese Annäherungen in einfachen Zahlen.
Hier sei auf „Hütte, Hilfstafeln“, W. Ernst u. Sohn, Berlin, verwiesen, welche u. a. Tafeln enthält über die Verwandlung aller echten Brüche, deren Nenner gleich oder kleiner als 200 ist, in Dezimalbrüchen mit 8 Stellen. Der Tafel ist für den gegebenen Dezimalbruch 0,39200000 ohne Rechnung der echte Bruch 9 : 23 = 0,39130435 zu entnehmen.
Vgl. auch E. Mayer: Wechselräderberechnung für Drehbänke. 6. Aufl. Werkstattbücher H. 4. Berlin/Göttin gen/Heidelberg, Springer 1950.
Das einfachste und verläßlichste Verfahren festzustellen, ob und wie eine Zahl in Faktoren zerlegt werden kann, ist die Benutzung einer Faktorentafel. Die Tafel S. 335 ist eine gekürzte Faktorentafel, die ausschließlich der Wechselräderberechnung dienen soll. Weggelassen sind die Primzahlen und alle Zahlen, deren größter Faktor größer als 127 ist.
Vgl. auch Schmude: Wechselräderberechnung mit Hilfe des Kettenbruches. Masch.-Bau-Betrieb Bd.11 (1932), H.9, S.184.
Primzahlen sind solche Zahlen, die sich nicht durch eine andere Zahl teilen, d. h. nicht in Faktoren zerlegen lassen; z.B. 47, 53, 59, 61, 67, 71, 79 usw.
Teilwechselräder einer Niles-Zahnflankenschleifmaschine (Deutsche Niles-Werke, Berlin).
Ist das Wechselräderverhältnis als Dezimalbruch gegeben, so muß dieser in einen gemeinen Bruch verwandelt werden.
Die Erweiterungsfaktoren können, den Zähnezahlen des zur Verfügung stehenden Rädersatzes entsprechend, auch mit 0,24; 0,26; 0,27 ... 0,96; 0,97; 0,98 oder 1,27 gewählt werden. Doch ist zu beachten, daß alle Zähnezahlen = 40 und darunter keine anderen Zahlenverhältnisse bringen, da ihre doppelten Werte 80, 78, 76 schon in den Wechselrädern über 40 enthalten sind. Im allgemeinen findet man einen geeigneten Wert in den ersten sechs Zahlenreihen der Erweiterungsfaktoren 0,80 bis 0,75. Mit den Erweiterungsfaktoren 1,27 und 0,97 rechnet man gewöhnlich zum Schluß, wenn das normale Verfahren keine Lösung ergeben hat.
Es ist ratsam, das Festräderverhältnis einer Leitspindeldrehmaschine auch durch Versuch festzustellen. Nach Aufstecken eines Wechselräder Verhältnisses u w = i : 1 und Einstellen des Hebels für die verschiedenen Schaltstellungen auf u s = 1 : 1 wird mit Hilfe eines Spitzgewindemeißels die Gewindesteigung, welche die aufgesteckten Wechselräder ergeben, ganz leicht auf ein Probestück eingeritzt. Die auf diese Weise erhaltene Gewindesteigung ist nun mit der Gewindesteigung der Leitspindel zu vergleichen. Ist das Festräderverhältnis der Maschine 1 : 1, so stimmen die beiden Gewindesteigungen ihrer Größe nach überein. Bei Nichtübereinstimmen der beiden Gewindesteigungen ist ein Festräderverhältnis vorhanden, dessen Größe sich aus dem Steigungsunterschied feststellen läßt. Dabei empfiehlt es sich, am Probestück stets eine längere Strecke als die Gewindesteigung zu messen.
Die Null nimmt bei der Division eine Sonderstellung ein; es ist 0: a = 0, denn 0 = a × 0.
Das Schneiden von Spiralnuten gleicht dem Plandrehen, wobei der Vorschub größer als die im Eingriff stehende Schnittkante des Drehmeißels ist. Der Drehmeißel besitzt ein der zu erzeugenden Nut entsprechendes Profil. Bei gleichbleibendem Quervorschub (Planvorschub) je Umdrehung des Werkstückes entsteht eine archimedische Spirale, bei der der radiale Abstand der einzelnen Windungen stets gleich bleibt. (Vgl. Fußnote S. 19.) Dieses Drehen von Spiralnuten ist nur möglich, wenn die Leitspindel auch als Zugspindel wirkt und den Quervorschub besorgt, oder wenn der Antrieb der Zugspindel so ausgebildet ist, daß durch Wahl eines Wechselräderverhältnisses das erforderliche Drehzahlverhältnis zur Arbeitsspindel hergestellt werden kann.
Unter „Modul“ ist stets der (Achs-)Modul zu verstehen. Vgl. Fußnote1, S. 125.
Der Dreher muß beim Gewindeschneiden folgende Steuerungen vornehmen :
Herausziehen des Drehmeißels aus den Gewindegängen am Ende des Schnittes; 2. Umsteuern der Drehrichtung der Leitspindel für den Rücklauf, der zur Zeiteinsparung möglichst im Eilgang erfolgen soll, bzw. Öffnen des Schlosses; 3. Umsteuern in die ursprüngliche Richtung am Ende des Rücklaufes bzw. Schließen des Schlosses; 4. Einfahren des Meißels in die Arbeitsstellung; 5. Tiefenzustellung des Gewindemeißels für den folgenden Schnitt.
Vgl. Steigungsgleichung [Gl. (247)] und Ganggleichung [Gl. (248)].
Der Bruch ist so lange zu erweitern oder zu kürzen, bis im Zähler und Nenner nur noch ganze Zahlen stehen, die sich nicht mehr kürzen lassen. Man sagt auch: „Der Bruch ist auf ganze Zahlen zu bringen.“
Die Gewindeschleifmaschine eignet sich zum Schleifen (bzw. Hinterschleifen) von Gewindebohrern mit geraden und schraubenförmigen Spannuten, von Wälz-, Gewinde- und Formfräsern sowie auch zum Schleifen von Gewindelehren, Gewindespindeln, Schnecken und Befestigungsgewinden. Es kann im Einstech- oder im Längsschleifverfahren gearbeitet werden. Drehzahlen der Werkstückspindel sind von 1 bis 65 U/min stufenlos einstellbar. Rücklauf hat eine Eilgangdrehzahl von etwa 140 U/min. Schleifspindeldrehzahl gleichfalls stufenlos veränderlich. Schleifgeschwindigkeiten von 26 bis 52 m/s.
Beim Gewindelängsschleifen ist für höchste Genauigkeitsansprüche (Gewindelehren, Gewindebohrern, Mikrometerspindeln usw.) die einprofilige Schleifscheibe (Abb. 59) vorzuziehen. Die erreichbaren Genauigkeiten liegen für den Flankendurchmesser bei ± 0,002 mm, für den halben Flankenwinkel bei ± 5′. Die Genauigkeit der Gewindesteigung beträgt ± 0,002 mm auf 25 mm und ± 0,005 mm auf 300 mm Gewindelänge.
Stellung des Schalthebels am Werkstückspindelstock auf niedrige oder hohe Steigung. Ein Umschalten des Hebels von „normal“ auf „steil“ ergibt immer die 10fache Steigung.
Je nach Größe des gewünschten Hinterschliffs werden entsprechende Hinterschliffkurven benötigt.
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Riegel, F. (1958). Gewindeherstellung. In: Rechnen an spanenden Werkzeugmaschinen. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-662-30389-4_5
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