Bei der Bearbeitung von Standard-ISO-metrischen oder zölligen Befestigunggewinden muss man sich selten Gedanken über die baulichen Grenzen des Werkzeugs machen. Der Steigungswinkel solcher Gewinde ist in der Regel klein (oft unter 3°–4°), sodass ein Standard-Drehhalter den Freiwinkel problemlos einhalten kann.
Die Realität bei der Bearbeitung von Archimedischen Schnecken sieht jedoch völlig anders aus. Hier haben wir es routinemäßig mit großen Steigungen, Mehrgängigkeit und relativ kleinen Durchmessern zu tun. In einem solchen industriellen Umfeld führt der Einsatz eines Standard-Gewindedrehhalters direkt zur Zerstörung des Werkzeugs. Um eine qualitativ hochwertige Schnecke zu schneiden, müssen Sie einen Klemmhalter mit einstellbarem Steigungswinkel (Neigungswinkel) verwenden. Hier ist der Grund dafür.
1. Das Problem des kinematischen Freiwinkels
Jede Wendeschneidplatte verfügt über einen spezifischen statischen Freiwinkel, der verhindern soll, dass die Freifläche des Werkzeugs am bearbeiteten Material reibt. Beim Gewindedrehen bewegt sich das Werkzeug jedoch dynamisch sowohl entlang der Z- als auch der X-Achse. Diese kombinierte Bewegung erzeugt einen dynamischen (kinematischen) Steigungswinkel (ϒ).
Wenn Sie einen starren Standard-Halter verwenden (festgelegt auf 0° Neigung), steht die Schneidplatte perfekt senkrecht zur Rotationsachse des Werkstücks. Mit zunehmendem Steigungswinkel der Schnecke verringert sich der effektive Freiwinkel auf einer Seite der Wendeplatte drastisch, während er auf der anderen Seite übermäßig ansteigt.
2. Das Reiben der Freifläche und Profilverzerrung
Was passiert, wenn der dynamische Steigungswinkel den konstruktiven Freiwinkel des Werkzeugs überschreitet?
- Reiben der Freifläche: Die Freifläche („die Ferse“) der Hartmetallplatte beginnt massiv an der Seitenflanke des Schneckengangs zu reiben.
- Reibung und Hitze: Dieses Reiben erzeugt extreme Temperaturen, was zu schnellen Ausbrüchen an der Schneidkante und vorzeitigem Werkzeugausfall führt.
- Ausschussproduktion: Durch die Reibung wird die Flanke der Schnecke physikalisch verformt, was die Oberflächengüte zerstört und den kritischen Eingriffswinkel verändert. Der generierte NC-Code mag mathematisch perfekt sein, aber das physische Bauteil landet trotzdem im Schrott.
3. Die mathematische Lösung: Anpassung an den Steigungswinkel
Um ausgewogene und symmetrische Schnittbedingungen wiederherzustellen, muss die Wendeschneidplatte so geneigt werden, dass ihre Symmetrieachse perfekt mit dem Steigungswinkel des Schneckengangs übereinstimmt. Der erforderliche Neigungswinkel lässt sich aus der geometrischen Beziehung berechnen:
Wobei L die Ganghöhe (Gesamtsteigung) der Schnecke und d1 der Teilkreisdurchmesser ist.
Einstellbare Klemmhalter verfügen über einen schwenkbaren Kopf oder spezielle austauschbare Unterlegplatten (Anvils), die es dem Bediener ermöglichen, die Schneidplatte mechanisch um genau den berechneten Winkel γ zu neigen.
Zusammenfassung: Die Vorteile für die CNC-Bearbeitung
Der Einsatz eines winkelverstellbaren Werkzeughalters in Kombination mit hochpräzisem ISO-Code aus dem EvoSpline NC Generator garantiert:
- Symmetrische Schnittkräfte: Gleichmäßige Belastung beider Seiten der Schneidplatte, was eine Werkzeugabdrängung verhindert.
- Makellose Oberflächengüte: Vollständige Eliminierung des Flankenreibens, was besonders wichtig jest, wenn die Schnecke direkt nach dem Drehen eingesetzt oder für ein anschließendes Schleifen vorbereitet wird.
- Maximale Werkzeugstandzeit: Die Hartmetallplatten verschleißen gleichmäßig, was die Werkzeugkosten in der Serienproduktion drastisch senkt.
Für anspruchsvolle Bearbeitungszyklen – insbesondere bei der Verwendung von universellen Wendeschneidplatten wie VBMT, die von der Software EvoSpline NC Generator unterstützt werden – ist die korrekte Werkzeugausrichtung zur Schneckenlinie das letzte Puzzleteil, um vollständige Prozesssicherheit zu erreichen.
