Gewindefräser: Bauarten, Helixbahn und Vorschubkorrektur

10. November 2026 Patrick Mehner

Ein Gewindefräser ist ein Fräswerkzeug mit Gewindeprofil am Umfang, das kleiner ist als das zu fertigende Gewinde. Er erzeugt das Gewinde auf einer Schraubenlinie: Je Umlauf fährt die Maschine eine Steigung in Z, den Durchmesser bestimmt die Bahn. So passt ein Werkzeug für mehrere Durchmesser gleicher Steigung; nötig sind Helixbahnen und ein auf die Werkzeugmitte umgerechneter Vorschub.

Ein Gewindefräser ist kein Gewindebohrer mit anderer Bewegung. Der Gewindebohrer bildet Durchmesser und Steigung selbst ab. Beim Gewindefräsen legt das Werkzeug nur Profil und Steigung fest; Durchmesser, Gangrichtung und Gewindelänge entstehen im NC-Programm. Fehler liegen deshalb häufiger in Bahn und Vorschub als im Werkzeug.

Wie ein Gewindefräser das Gewinde erzeugt

Allied Machine beschreibt den Gewindefräser als Schaftfräser mit seitlichem Gewindeprofil, der kleiner ist als das Gewinde. Er taucht in die Kernbohrung ein, fährt auf einem Kreis an den Nenndurchmesser und muss sich je Umlauf um eine Steigung in Z bewegen; ohne diesen Hub entstünden nur Rillen. Die Steuerung fährt dazu einen Kreisbogen mit Z-Angabe, also eine Helix- oder Wendelinterpolation.

In LinuxCNC genügt ein G2- oder G3-Satz mit dem Wort der senkrechten Achse; Mittelpunkt und Drehsinn eines Bogens erklärt der Artikel zu G03 und Kreisbögen. Weil der Durchmesser aus der Bahn folgt, schneidet nach Allied Machine ein Fräser für 1/4-20 auch 1/2-20 oder 7/8-20. HORN nennt je Werkzeug einen Mindest-Nenndurchmesser; darunter entsteht durch Nachschnitt kein lehrenhaltiges Gewinde mehr.

Eigene schematische Grafik für M10 × 1,5 und einen Mehrprofil-Gewindefräser Ø 7,5 mm, Schnitt und Draufsicht jeweils in sich maßstäblich. Im Schnitt steht der Fräser am Ende der Helix.

Das Prinzip Schritt für Schritt

Startet nur auf Wunsch. Pause hält den aktuellen Stand fest. Die Darstellung läuft in Lerngeschwindigkeit; sie simuliert keine Maschinensteuerung. Ohne Bewegung erklären Grafik und Liste denselben Inhalt.

Der Fräser fährt in der Bohrungsmitte auf Tiefe. Er ist kleiner als die Kernbohrung und berührt die Wand noch nicht.
Ein Einfahrbogen führt die Werkzeugmitte tangential auf ihre Kreisbahn; die Schneiden dringen dabei bis zum Nenndurchmesser in den Werkstoff ein.
Die Helix mit G3 umrundet die Bohrung einmal und hebt das Werkzeug dabei um eine Steigung. Mit rechtsdrehender Spindel (M3) entsteht so von unten nach oben ein Rechtsgewinde im Gleichlauf.
Ein Ausfahrbogen löst die Schneiden von der Wand und führt die Werkzeugmitte zurück in die Bohrungsmitte.
Erst dort fährt das Werkzeug in Z aus der Bohrung. Ein senkrechter Rückzug direkt von der Kreisbahn würde mit den Zähnen durch die fertigen Flanken fahren.

Bauarten: Einprofil, Mehrprofil und Bohrgewindefräser

Die Bauarten unterscheiden sich darin, wie viele Gänge gleichzeitig schneiden und welche Arbeitsgänge hinzukommen. Die Übersicht folgt JBO; andere Hersteller benennen ihre Werkzeuge abweichend.

Bauart	Arbeitsweise	Hinweis
Einprofil (ein Zahnring)	Helix über die ganze Länge, je Umlauf eine Steigung	JBO: M 1 bis M 3,5
Dreiprofil (drei Zahnringe)	weniger Umläufe	JBO: M 1,2 bis M 20
Profil über die Gewindelänge	ein Umlauf	viele Schneiden zugleich im Eingriff
Mit Senkstufe	Senken und Gewindefräsen ohne Werkzeugwechsel	Fase im selben Zyklus
Bohrgewindefräser	Bohren, Gewindefräsen und Senken	kein eigener Bohrer nötig

Je mehr Gänge zugleich schneiden, desto kürzer der Weg und desto größer die Seitenkraft. Allied Machine legt Werkzeuge für schwer zerspanbare Werkstoffe deshalb auf wenige gleichzeitig schneidende Gänge aus, um die Abdrängung zu senken. An wenig steifen Maschinen spricht das für Einprofilfräser, um den Preis längerer Bearbeitungszeit.

Gewindefräsen, Gewindebohren oder Gewindeformen?

Gegenüber dem Gewindebohren auf der CNC nennt JBO geringeren Leistungsbedarf, kurze Späne, keinen Drehrichtungswechsel der Spindel und kein Gewindeschneidfutter. Ein Werkzeugbruch führt nicht unmittelbar zum Ausschuss; nach Allied Machine kann ein neues Werkzeug neu ansetzen. Rechts- und Linksgewinde entstehen mit demselben Werkzeug, Grundlochgewinde bis nahe an den Bohrungsgrund.

Dafür muss die Maschine Helixbahnen fahren, die Seitenkraft wirkt auf ein schlankes Werkzeug, und je nach Bauart sind mehrere Umläufe statt eines axialen Hubs nötig. Der Gewindeformer arbeitet dagegen spanlos und axial, mit eigenen Anforderungen an Vorbohrung und Werkstoff.

Eigenes Rechenbeispiel: Vorschub an der Werkzeugmitte

Wir nehmen ein Innengewinde M10 × 1,5 mit 12 mm Länge in einer Kernbohrung von 8,5 mm an, gefräst mit einem dreischneidigen Gewindefräser von 7,5 mm Schneidendurchmesser bei n = 5.000 min⁻¹ und f_z = 0,04 mm. Das ist ein Lehrbeispiel, keine Schnittwertempfehlung; maßgeblich sind die Herstellerangaben. An den Schneiden ergibt sich v_f = 0,04 mm × 3 × 5.000 min⁻¹ = 600 mm/min.

Programmiert wird aber die Werkzeugmitte, und die läuft auf einem Kreis mit r = (10 mm − 7,5 mm)/2 = 1,25 mm. Allied Machine rechnet deshalb mit v_f,Mitte = v_f × (D − d)/D, hier 600 mm/min × 2,5/10 = 150 mm/min. Je Umlauf legt die Mitte rund 8,0 mm zurück; das dauert etwa 3,2 s.

Deckt das Profil die ganze Gewindelänge ab, genügt ein Umlauf. Ein Einprofilfräser braucht 12 mm/1,5 mm = 8 Umläufe, also rund 26 s, jeweils ohne Ein- und Ausfahren. Bliebe F600 unkorrigiert, liefen die Schneiden mit 2.400 mm/min, und der Zahnvorschub stiege auf 0,16 mm, das Vierfache. Bei Außengewinden liegt die Mittelpunktbahn außen; dort ist der Vorschub an der Mitte größer als an der Schneide.

Typische Fehler und Grenzen

Viele Fehler erzeugen keine Fehlermeldung: ein nicht umgerechneter Vorschub, eine vertauschte Bogenrichtung oder ein falscher Z-Hub. G2 statt G3 bei Fahrt nach oben ergibt ein Linksgewinde. Ein Rechtsgewinde, von oben nach unten mit G2 gefräst, entsteht korrekt, aber bei M3 im Gegenlauf. Allied Machine nennt für den Gleichlauf die bessere Spanabfuhr; im Gegenlauf können Späne erneut geschnitten werden.

Ein konisches Gewinde führt ISCAR auf Abdrängung des Werkzeugs zurück und empfiehlt kurze Auskragung. Allied Machine verteilt die radiale Zustellung je nach Steigung und Zerspanbarkeit auf bis zu vier Durchgänge. Auf kleinen Maschinen zeigt sich Spiel zusätzlich an den Quadrantenübergängen der Kreisbahn, siehe Flankenspiel und Umkehrspiel.

Im Grundloch begrenzt auch der Abstand der untersten Schneide zur Fräserstirn die nutzbare Gewindelänge. Ob das Gewinde passt, zeigt erst eine Gewindelehre oder ein Gegenstück, nicht die Simulation.

Programmierung und Prüfliste vor dem ersten Gewinde

Allied Machine programmiert die Werkzeugmitte und hinterlegt deshalb keinen Werkzeugdurchmesser im Korrekturspeicher. Über den Wert der Radiuskorrektur lässt sich der Gewindedurchmesser dennoch fein verstellen und Verschleiß ausgleichen. Den Zusammenhang von Kontur, Mittelpunktbahn und Korrektur erklärt der Artikel über Werkzeugwege. Das tangentiale Einfahren entspricht dem Einrollbogen der Anfahrstrategie beim Fräsen; Allied Machine fährt auf diesem Bogen bereits ein Achtel der Steigung in Z.

Steigung, Gangrichtung und Mindest-Nenndurchmesser des Fräsers mit dem Gewinde vergleichen.
Bohrtiefe so wählen, dass Fräserstirn und unterste Schneide Platz haben.
Vorschub mit (D − d)/D auf die Werkzeugmitte umrechnen.
Bogenrichtung, Z-Hub sowie Ein- und Ausfahrbogen in der Simulation prüfen.
Auskragung kurz halten, bei grober Steigung mehrere radiale Durchgänge planen.
Erstes Gewinde mit Lehre prüfen und den Durchmesser über die Korrektur nachstellen.

Quellen und fachliche Einordnung

Primärquellen, geprüft am 08.11.2026. Eigene Lehrbeispiele und schematische Grafiken. G-Code-Angaben gelten für LinuxCNC, Bauarten und Einsatzbereiche für die genannten Hersteller.