Gewindeformer: Vorbohrung, Werkstofffluss und synchroner Vorschub

Mein persönlicher Maschinenbezug ist die selbst auf CNC umgerüstete Optimum BF 20. Ob und mit welchem Werkzeug ich darauf Gewinde geformt habe, ist hier nicht dokumentiert. Die folgenden Erläuterungen sind daher eine fachliche Einordnung und eine eigene Kinematikrechnung, keine nachgewiesene Bearbeitungsempfehlung für diesen Umbau.

Werkstoff verdrängen statt Späne schneiden

OSG beschreibt beim A-XPF das Formen durch plastische Verformung ohne entstehende Schneidspäne. Seine allgemeine Übersicht ordnet Gewindeformer besonders geeigneten duktilen Werkstoffen zu. Die konkrete Eignung muss dennoch anhand von Werkstoffzustand, Werkzeugausführung und Herstellervorgaben geprüft werden. Aus der Werkstoffgruppe allein folgt keine Freigabe für jedes einzelne Produkt.

Die Unterscheidung hat praktische Folgen für die Planung: Die vorbereitete Bohrung stellt den Raum und das Material für das entstehende Profil bereit. Ein fehlender Schneidspan macht den Prozess nicht automatisch unkritisch. Die Herstellung der Vorbohrung, der Zustand der Oberfläche und der spätere Nachweis des Gewindes bleiben eigenständige Aufgaben.

Die Vorbohrung gehört zum Formprozess

OSG erläutert in seiner technischen FAQ, dass eine zu kleine Vorbohrung beim Formen zu übermäßigem Materialfluss und einem zu kleinen Gewindekerndurchmesser führen kann. Tabellenwerte sind dort als Ausgangspunkt eingeordnet; Werkstoffverhalten und Werkzeugzustand beeinflussen das Ergebnis. Eine Anpassung muss deshalb auf einer Prüfung des tatsächlich erzeugten Gewindes beruhen.

Ich würde den tatsächlich gefertigten Bohrungszustand erfassen und nicht nur den auf dem Bohrer aufgedruckten Durchmesser notieren. Zur Dokumentation gehören außerdem das verwendete Werkzeug, der Werkstoff und die zugehörige Herstellerempfehlung. Wird nur ein Tabellenwert verändert, ohne das Ergebnis zu messen oder zu lehren, bleibt die Ursache einer Abweichung unklar.

Die einfache Näherung Nenndurchmesser minus Steigung, die oft im Zusammenhang mit schneidenden metrischen Gewinden genannt wird, ist hier keine allgemeine Auslegungsregel. Ich gebe deshalb bewusst keinen universellen Vorbohrdurchmesser an. Für eine konkrete Größe wäre das Datenblatt des ausgewählten Formers mit dem vorgesehenen Werkstoff maßgebend.

Drehung und axialen Weg zusammen betrachten

Für ein eingängiges Gewinde beträgt der axiale Weg pro Umdrehung die Steigung P. Wählen wir als Lehrwert P = 1,25 mm, ergeben zehn Umdrehungen einen Weg von 10 × 1,25 = 12,5 mm. Bei einer zusätzlich frei gewählten Drehzahl n = 400 min⁻¹ ergibt sich die zugehörige axiale Geschwindigkeit v = P × n = 500 mm/min.

Diese 500 mm/min sind nur das Ergebnis der kinematischen Zuordnung. Sie sind keine empfohlene Bearbeitungsgeschwindigkeit. Bei einem mehrgängigen Gewinde wäre für den Vorschub pro Umdrehung die Gewindeleitung zu verwenden, also die Steigung multipliziert mit der Gangzahl. Unsere Grafik bezieht sich ausdrücklich auf ein eingängiges Gewinde.

Das Ergebnis sagt auch noch nichts über das erforderliche Drehmoment, die zulässige Belastung oder die Eignung einer konkreten Aufnahme aus. Die CNC-Steuerung und das vorgesehene Werkzeughaltersystem müssen die jeweilige Arbeitsweise unterstützen. Eine rechnerisch passende Vorschubzahl allein beweist diese Fähigkeit nicht.

Schmierung als werkzeugbezogene Vorgabe behandeln

Die OSG-Unterlagen zeigen unterschiedliche Ausführungen und Einsatzbedingungen, etwa Werkzeuge mit innerer Zufuhr. Im Datenblatt zum OIL-S-XPF sind Schmierbedingungen auf die jeweilige Anwendung bezogen. Daraus lässt sich keine für alle Gewindeformer gültige Konzentration oder Schmierstoffsorte ableiten.

Ich würde für einen konkreten Prozess die freigegebenen Angaben zu Werkzeug, Werkstoff und Kühlschmierstoff zusammenführen. Eine sichtbare Benetzung irgendwo am Bauteil ist noch keine vollständige Beschreibung der Versorgung an der Wirkstelle. Ebenso darf eine für ein bestimmtes Werkzeug genannte Eignung für Minimalmengenschmierung nicht auf beliebige andere Former übertragen werden.

Sackloch, Anschnitt und nutzbare Länge trennen

Bei der Planung würde ich Bohrtiefe, Werkzeuggeometrie und geforderte nutzbare Gewindelänge getrennt zeichnen. Die gesamte axiale Werkzeugbewegung entspricht nicht automatisch der Länge eines vollständig ausgebildeten Gewindes. Ein Anschnitt und erforderliche Freiräume gehören zur konkreten Werkzeugbeschreibung.

Gerade bei einem Sackloch genügt deshalb die Rechnung Steigung mal Umdrehungen nicht für eine Freigabe. Die räumlichen Verhältnisse, die vorgesehene Umkehr und der zulässige Ablauf müssen aus den Maschinen- und Werkzeugunterlagen hervorgehen. Ein allgemeiner Artikel kann diese fehlenden Angaben nicht durch einen pauschalen Sicherheitsabstand ersetzen.

Das Ergebnis anhand der Anforderung prüfen

Ein passendes Gegenstück einzudrehen kann eine Beobachtung liefern, ersetzt aber nicht automatisch die festgelegte Gewindeprüfung. Für die Abnahme würde ich die geforderten Merkmale und das geeignete Prüfmittel vorab bestimmen. Form, Maß, nutzbare Länge und gegebenenfalls weitere Funktionsanforderungen müssen zur Zeichnung passen.

Eine Aussage wie geformte Gewinde seien immer stärker ist dafür zu pauschal. Ein belastbarer Vergleich benötigt konkrete Werkstoffe, Geometrien, Herstellzustände und Prüfbedingungen. Für die hier erklärte Verfahrenswahl reicht die Aussage, dass das Profil anders entsteht; ein universeller Festigkeitsgewinn wird daraus nicht abgeleitet.

Eine Abweichung systematisch eingrenzen

Für einen Vergleich würde ich Vorbohrung, Werkzeugidentität, Werkstoff, Schmierbedingungen und Ergebnis in einem Messprotokoll verbinden. Wird anschließend nur ein begründeter Einfluss geändert, lässt sich das Ergebnis besser einordnen als nach mehreren gleichzeitigen Eingriffen. Die passende Prüfung und Kalibrierung der Messmittel gehört ebenfalls dazu.

Der Beitrag zur Schraubverbindung ordnet ein, welche Aufgabe ein Gewinde im Bauteil erfüllt. Genau diese Funktion sollte die Entscheidung zwischen Schneiden, Formen und anderen geeigneten Herstellwegen leiten. Ein Verfahren ist dann sinnvoll, wenn das geprüfte Ergebnis zur Anforderung und zur verfügbaren Ausrüstung passt.