6 Merkmale von Innengewindebohrern im Überblick
Um ein Innengewinde zu schneiden, muss der passende Gewindebohrer ausgewählt werden. In diesem Beitrag erfährst Du die Merkmale von Innengewindebohrern und welchen Einfluss sie bei der Auswahl haben.
Wir betrachten in diesem Beitrag folgende sechs Merkmale:
- Gewindeart
- Kopfform
- Anschnitt
- Gewindeprofil
- Nut
- Schaft
Grundsätzlich unterscheidet man bei Innengewindebohrer zwischen Handgewindebohrer und Maschinengewindebohrer.
Handgewindebohrer
Handgewindebohrer sind aufgeteilt in:
- Einschnittgewindebohrer
- 2-teilige Handgewindebohrersätze mit Vor- und Fertigschneider
- 3-teilige Handgewindebohrersätze mit Vor-, Mittel- und Fertigschneider
Wie der Name schon sagt, werden damit Gewinde von Hand geschnitten. Dazu verendet man beispielsweise ein Windeisen, in das der Handgewindebohrer gespannt wird.
Mit Einschnittgewindebohrern ist es möglich, Innengewinde in einem Arbeitsgang zu schneiden.
Ein Vorteil von einem mehrteiligen Handgewindebohrersatz ist die geringere Krafteinwirkung auf jeden einzelnen Schneider (Verringerung der Bruchgefahr). Solltest Du mit dem Vorschneider mal schief schneiden, ist eine Nachkorrektur mit dem nächsten Schneider möglich.
Maschinengewindebohrer
Maschinengewindebohrer sind grundsätzlich Einschnittgewindebohrer und schneiden das Gewinde in einem Arbeitsgang.
Da sich der Bohrer in der Maschine senkrecht am Werkstück ausrichtet, vereinfacht es ein Schneiden eines geraden Gewindes.
| Arbeitsgänge | Handgewindebohrer | Maschinengewindebohrer |
|---|---|---|
| Einschnittgewindebohrer (1 Arbeitsgang) | ✔️ | ✔️ |
| 2-teilige Handgewindebohrersätze (2 Arbeitsgänge) | ✔️ | ✖️ |
| 3-teilige Handgewindebohrersätze (3 Arbeitsgänge) | ✔️ | ✖️ |
Welchen Innengewindebohrer Du einsetzt, hängt vor allem von den Faktoren Anwendung, Zeit und Menge ab. So ist es beispielsweise sinnvoll, einen Maschinengewindebohrer zu verwenden, wenn Du schnell und viele Gewinde schneiden möchtest (Serienfertigung).
Rechts- und linksschneidende Gewinde
Auch solltest Du beachten, in welche Richtung eine Schraube oder das Gegenelement gedreht wird. Es gibt rechts- und linksschneidende Gewinde. Eine Schraube bzw. das Gegenstück werden immer in derselben Richtung eingedreht, wie das Gewinde geschnitten wird. Schrauben werden sehr oft rechts (im Uhrzeigersinn) festgedreht, weshalb die meisten Gewindebohrer rechtsschneidend sind.
Linksschneidende Gewinde werden verwendet, wenn sich durch die Beanspruchung die Schraube lösen könnte. Dies geschieht z. B. bei der Befestigung von Schleifscheiben und Kreissägeblättern, bei der Schlauchbefestigung an der Gasflasche (hier als Sicherheitsfeature) oder beim linken Pedal am Fahrrad. In diesen Fällen wird ein Linksgewinde (gegen den Uhrzeigersinn) geschnitten.
1. Merkmal: Gewindeart
Gewinde werden in einer ISO-Norm standardisiert und genormt. Diese beschreiben u. a. Flankenwinkel, Gewindedurchmesser, Steigung, Schaft, Toleranzfeld.
Eine kurze Übersicht der gängigsten Normungen, die wir führen, findest Du in folgender Tabelle.
| Gewindeart | Handgewindebohrer | Maschinengewindebohrer | Anwendung |
|---|---|---|---|
| M = metrisch ISO-Regelgewinde DIN 13 | ✔️ | ✔️ | Standardisierte Regelgewinde, hauptsächlich Verwendung in Europa, am häufigsten genutzte Gewinde |
| MF = metrisches ISO-Feingewinde DIN 13 | ✔️ | ✔️ | Stellschrauben, hauptsächliche Verwendung in Europa, tieferes und engeres Gewindeprofil als M, es kann deutlich mehr Zugkraft übertragen werden |
| Ww (BSW) = British-Standard-Whitworth-Gewinde nach BS 84 | ✔️ | ✖️ | Rohrverbindungen, hauptsächliche Verwendung in England, Gewinde wird in Zoll angegeben |
| UNC = Amerikanisches Grobgewinde nach ANSI / ASME B 1.1 | ✔️ | ✔️ | Computerteile, amerikanisches Gegenstück zum europäischen M, hauptsächliche Verwendung in Nordamerika, Gewinde wird in Zoll angegeben |
| UNF = Amerikanisches Feingewinde nach ANSI / ASME B 1.1 | ✔️ | ✔️ | Amerikanisches Gegenstück zum europäischen MF, hauptsächliche Verwendung in Nordamerika, Gewinde wird in Zoll angegeben |
| PG = Stahlpanzerrohr-Gewinde nach DIN 40430 | ✖️ | ✔️ | Ehemals Elektroinstallation, abgelöst durch M |
2. Merkmal: Kopfform
Das Kopfende kann spitz oder flach sein. Welches zum Einsatz kommt, hängt davon ab, ob Du das Gewinde in ein Durchgangsloch oder Sackloch (auch Grundloch genannt) schneidest.
Ein Durchgangsloch geht komplett durch das Werkstück.
Das Sackloch hingegen endet im Werkstück in einer bestimmten Bohrtiefe und ist somit nicht durchgehend. In diesem Fall ist es von Vorteil, dass der Span nach oben hin aus dem Loch abtransportiert wird. Dies ist der Fall bei Maschinengewindebohrern mit linksgedrallter Nut, welche die Späne entgegen der Schneidrichtung schieben.
In der unteren Abbildung kannst Du gut erkennen, dass mit einem spitzen Kopf nicht ganz bis zum Anschlag in ein Sackloch gebohrt werden kann. Deshalb werden Gewindebohrer mit flachem Kopfende verwendet, die bis zum Grund der Sacklochbohrung kommen.
Besonderheit
Bei Gewindebohrern für Sackloch ist das Kopfende bei sehr kleinen Durchmessern spitz statt flach. Das ist bedingt durch das Herstellungsverfahren. Bei der Herstellung muss der Gewindebohrer am Schaft sowie am Kopf eingespannt werden. Am Kopfende geschieht dies über eine Zentrierbohrung. Bei kleineren Abmessungen ist dies jedoch nicht möglich und der Gewindebohrer muss über das spitze Kopfende aufgenommen werden.
Andersrum können Gewindebohrer mit flachem Kopfende auch in Durchgangslöcher eingesetzt werden.
| Kopfform | Durchgangsloch | Sackloch |
|---|---|---|
| flach | ✔️ | ✔️ |
| spitz | ✔️ | ✖️ |
Nun stellst Du Dir sicherlich die Frage, warum man einen Maschinengewindebohrer speziell für Duchgangslöcher benötigt. Gewindebohrer für Durchgangslöcher können mehr Gänge am Anschnitt haben, da die Spitze des Bohrers am Ende des Bohrlochs austreten kann. Somit wird das Gewinde trotz der fehlenden Schneiden an der Spitze vollständig geschnitten.
Beim Sackloch würde der Kopf des Gewindebohrers das Ende des Lochs treffen und das Gewinde nicht komplett schneiden.
Welchen Vorteil mehr Gänge haben, beschreiben wir im nächsten Abschnitt.
3. Merkmal: Anschnitt
Der Anschnitt befindet sich am Kopf des Gewindebohrers und erfolgt über mehrere Gänge.
Die Gänge beeinflussen die Belastung des Drehmoments auf den Gewindebohrer, und damit auch die Standzeit (Lebensdauer). Ebenfalls beeinflussen sie das Anbohr- und Zentrierverhalten. Je mehr Gänge ein Gewindebohrer hat, desto weniger Kräfte wirken beim Anbohren.
Der Anschnitt kann beim Hand- sowie Maschinengewindebohrer einen Schälanschnitt haben. Er ist dazu da, dass der Span gebrochen wird und so sauber aus der Bohrung austreten kann.
Form
Die Form gibt vor, über wie viele Gänge der Anschnitt erfolgt, z. B. 2-3 Gänge.
| Form | Gänge und Anschnitt | Anwendung |
|---|---|---|
| B | ca. 4-5 Gänge im Schälanschnitt | Geeignet für Durchgangsloch, zähe sowie mittel- und langspanende Werkstoffe |
| C | ca. 2-3 Gänge | Geeignet durch Durchgangsloch und Sackloch mit kurzem Gewindeauslauf |
| D | ca. 4-6 Gänge | Kommt eher selten zum Einsatz, geeignet für Durchgangslöcher |
4. Merkmal: Gewindeprofil
Das Gewindeprofil definiert sich durch Zähne, die das Gewinde schneiden. Dies ist gut zu erkennen bei den Handgewindebohrersätzen.
Der 3-teilige Handgewindebohrersatz besteht aus Vor-, Mittel und Nachschneider. Die Gewindeprofile sind hier unterschiedlich; der Vor- und der Mittelschneider haben kein vollständiges Profil, erst der Fertigschneider schneidet das ganze Gewinde.
Die Abbildung zeigt die unvollständigen Gewindeprofile bei Vor- und Mittelschneider sowie die vollständigen Zähne des Fertigschneiders.
Das Gewinde wird in drei Arbeitsschritten bearbeitet. Somit können schwer zerspanbare Materialien und große Gewindedurchmesser sogar von Hand gut geschnitten werden. Im Gegensatz zum Einschneider wird hier der Kraftaufwand beim Gewindebohren sowie die Krafteinwirkung auf den Gewindebohrer stark reduziert.
Da bei Maschinengewindebohrern durch den maschinellen Einsatz der Faktor Kraft nicht zum Tragen kommt, spart man sich die zusätzlichen beiden Arbeitsschritte und verwendet man Einschnittgewindebohrer.
Neben dem Kraftaufwand schonen die drei Arbeitsschritte beim Handgewindebohrer den Gewindebohrer vor übermäßigem Verschleiß (Bohrerbruch). Die Grafik zeigt den prozentualen Abtrag des Werkstücks beim Zerspanen mit den verschiedenen Schneidern.
Flankenwinkel
Der Flankenwinkel misst den Winkel von Gewindeflanke zu Gewindeflanke.
Der Winkel sowie die Steigung sind ausschlaggebend für die Anwendung der Gewindeart. Der gängigste Winkel in Europa ist der 60° Winkel beim metrisches ISO-Regelgewinde. Ebenfalls im Programm haben wir das Whitworth-Gewinde mit 55° Grad und das Stahlpanzerrohrgewinde mit 80° Grad.
| Flankenwinkel | Handgewindebohrer | Maschinengewindebohrer | Gewindeart |
|---|---|---|---|
| 55° | ✔️ | ✔️ | Ww (BSW) |
| 60° | ✔️ | ✔️ | M, MF, UNC, UNF |
| 80° | ✖️ | ✔️ | PG |
Die Steigung ist der axiale Weg, der bei einer Umdrehung absolviert wird, d.h. der Gewindespitzenabstand in mm.
5. Merkmal: Nut
Das Nutprofil dient durch seine Wirkung als Kanalsystem zur Aufnahme und zum Abtransport der Späne. Bei Gewindebohrern gibt es zwei Arten von Nuten: gerade und spiralförmige.
Die gerade Nut wird bei Durchgangslöchern verwendet, da der Span bröckelt und somit durch das Loch fällt. Bei Sacklochbohrungen ist es von Vorteil Gewindebohrer mit spiralförmiger Nut zu verwenden, da der Span entgegen der Schneidrichtung aus dem Loch abtransportiert wird.
Handgewindebohrer sind generell gerade genutet. Maschinengewindebohrer können beide Nutenprofile haben.
Die spirlagenuteten Maschinengewindebohrer fördern den Abtransport der Späne speziell bei hohen Drehzahlen.
6. Merkmal: Schaft
Beim Schaft gibt es zwei Varianten: Den Überlaufschaft und den verstärkten Schaft.
Der Überlaufschaft hat durchgängig denselben Durchmesser und ist immer kleiner als der Kerndurchmesser des Gewindes (Durchgangsbohrungen).
Im Gegensatz dazu nimmt der verstärkte Schaft zum Ende hin zu. Zum Einsatz kommt der verstärkte Schaft bei harten und schwer zerspanbaren Werkstücken. Da dies meist bei maschinell geführten Bohrern der Fall ist, gibt es Maschinengewindebohrer in beiden Ausführungen.
Hinweis: Da der verstärkte Schaft bei Maschinengewindebohrern dicker ist als das Gewinde selbst, können sie nicht für tiefe Bohrungen verwendet werden.
Der Unterschied der beiden Schäfte ist in dem Bild gut zu erkennen:
Am Schaftende befindet sich an allen Gewindebohrern ein Vierkant zum Einspannen in Windeisen oder Maschinenaufnahmen.
Farbring am Maschinengewindebohrer
Wir kennzeichnen mit dem Farbring am Schaft der Maschinengewindebohrer den Werkzeugstahl, aus dem der Gewindebohrer hergestellt ist. Der Ring dient bei uns also zur Orientierungshilfe des verwendeten Werkzeugstahls.
Der blaue Ring kennzeichnet den Schnellarbeitsstahl HSS und der grüne Ring den Schnellarbeitsstahl HSSE-Co 5 mit 5% Cobaltanteil.
Der rote Ring kennzeichnet den Schnellarbeitsstahl HSSE-Co 5 (Schnellarbeitsstahl mit 5% Cobaltanteil) mit der TiAlN Beschichtung.
Ringe bei Handgewindebohrersätzen
Der Vorschneider ist mit einem Ring und der Mittelschneider mit zwei Ringen am Schaft markiert. Der Fertigschneider trägt keinen Ring (in seltenen Fällen drei Ringe).
Des Weiteren bieten wir unsere Gewindebohrer mit verschiedenen Beschichtungen an. Siehe dazu unsere einzelnen Blogbeiträge über TiN, TiAlN und TiCN an.
Zusammenfassung
Wenn es um die Auswahl des richtigen Gewindebohrers geht, musst du zunächst folgende Fragen beantworten:
1. Wie viel Zeit hast du?
Bei wenig Zeit solltest du einen Einschnittgewindebohrer nehmen.
2. Wie viele Gewinde möchtest du schneiden?
Wenn du viele Gewinde bohren möchtest, solltest du zum Maschinengewindebohrer greifen.
3. Ist es ein links- oder rechtsschneidendes Gewinde?
Schaue dir die Schraube bzw. das Gegenstück an das eingeschraubt werden soll. In dieselbe Richtung muss auch Dein Gewinde geschnitten werden.
4. Schneidest du in ein Durchgangs- oder Sackloch?
Hier entscheidet sich wie viele Gänge du benötigst und in welche Richtung der Span aus dem Loch abtransportiert werden soll. Für welches Loch der Gewindebohrer geeignet ist steht meist auf der Verpackung.
5. In welches Material wirst du schneiden (Anwendung)?
Bei harten Werkstoffen ist ein längerer Anschnitt von Vorteil weil eine geringere Kraft auf den Gewindebohrer einwirkt. Auch abhängig von der Anwendung ist der benötigte Werkzeugstahl. Mit Innengewindebohrern aus Schnellarbeitsstahl HSSE-Co 5 kannst du z. B. in rostfreien Stahl und Bronze schneiden.
In der Tabelle stellen wir die Merkmale und deren Einflüsse auf die Auswahl des passenden Innengewindebohrers gegenüber.
| Merkmal | Auswahlhilfe |
|---|---|
| Gewindeart | Gewinde sind nach einer ISO-Norm standardisiert. Finde die gewünschte Norm. Damit wird dein Kreis an in Frage kommenden Innengewindebohrern extrem klein. |
| Kopfform | Die Kopfform kann spitz oder flach sein. Mit der spitzen Kopfform solltest Du nur in ein Durchgangsloch schneiden. Mit der flachen Kopfform schneidest Du in Sacklöcher als auch in Duchgangslöcher. |
| Anschnitt | Der Anschnitt erfolgt über Gänge. Je mehr Gänge der Innengewindebohrer hat, umso besser ist die Zentrierung im Werkstück und weniger Kraft wirkt auf den Bohrer. |
| Gewindeprofil | Die Zähne am Gewindeprofil übernehmen den eigentlichen Schneidvorgang. Welche Steigung und welchen Flankenwinkel Du benötigst gibt Dir bereits die Gewindeart vor. |
| Nut | Das Nutprofil kann gerade oder spiralförmig verlaufen. Sie sind verantwortlich wie der Span abfliest und in welche Richtung er abtransportiert wird (wichtig bei Sacklochbohrungen). Spirlagenutete Gewindebohrer fördern den Abtransport der Späne speziell bei hohen Drehzahlen. |
| Schaft | Im Gegensatz zum verstärkten Schaft hat der Überlaufschaft durchgängig denselben Durchmesser. Dieser ist geeignet für lange Durchgangs- oder Sacklochbohrungen. Bei Innengewinderbohrern mit verstärktem Schaft musst Du auf die Schnitttiefe achten, Du könntest mit dem verstärkten Schaft auf das Werkstück stoßen. |
Auf den beiden Seiten unserer Handgewindebohrer und Maschinengewindebohrer findest Du in der linken Spalte einen Produktfilter. Hier kannst Du die Bohrer nach Anwendungen (Stahl, Aluminium, Kunststoffe usw.) oder technischen Daten (Gewindeart, Schnittrichtung, Schaft usw.) filtern und so den passenden Innengewinderbohrer heraussuchen.
Falls Du Schwierigkeiten hast, den richtigen Gewindebohrer zu finden, kannst Du uns selbstverständlich kontaktieren.
Wie Du ein Innengewinde schneidest, erklären wir Dir in unserem Beitrag Wie schneide ich ein Innengewinde in 3 Schritten.