Lektion Fortschritt:

Außengewindeherstellung mit Siemens Sinumerik

Lernziele

Nach dem Durcharbeiten des Kapitels können Sie

• Außengewinde mit Siemens Sinumerik programmieren.

Wenn wir uns noch einmal die Vorgaben der Übung_13 vergegenwärtigen, dann stellen wir fest, dass ich als Vorgabe ausgegeben habe, das Außengewinde M16 × 1.5 mm nicht anzufertigen. Genau dies wollen wir nun ergänzen und uns mit der Außengewindeherstellung mit der Siemens Sinumerik befassen. Zur Gewindeherstellung gibt es verschiedene Fertigungsverfahren. Dies sind das Gewindedrehen, das Gewindestrehlen, das Gewindeschneiden (mit Windeisen wird in der Regel nur beim konventionellen Fertigungsverfahren angewendet), das Gewinderollen sowie das Gewindewirbeln. Wir befassen uns in diesem Fernlehrgang ausschließlich mit dem Gewindedrehen, da dies die gängigste Art der Gewindeherstellung darstellt. Die Siemens Sinumerik stellt auch für diesen Arbeitsgang einen Herstellerzyklus zur Verfügung, der uns das Anfertigen von Außengewinden erleichtert. Dieser Gewindedrehzyklus heißt CYCLE97. Bevor wir diesen Gewindedrehzyklus CYCLE97 programmieren, müssen wir noch einige, sehr wichtige Grundlagen zur Gewindeherstellung erarbeiten.

Gewindedrehwerkzeuge sind so konzipiert, dass sie nur zur Herstellung vorgegebener Gewindetiefen und Gewindearten geeignet sind, d. h. für jede Gewindeart gibt es unterschiedliche Wendeschneidplatten. Nehmen wir beispielhaft noch einmal unsere Zeichnung aus Übung_13 zur Hand:

Abb. 6.1: Gewindeherstellung

Abb. 6.2: Schneidplatte

In dieser Aufgabe wollen wir ein metrisches Feingewinde M16 x 1.5 herstellen. Die Schneidplatte des Gewindewerkzeuges, die wir verwenden, ist nur für die Herstellung eines metrischen Gewindes geeignet. Die Schneidplatte besitzt den vorgegebenen Flankenwinkel von 60°. Für andere Gewindearten mit unterschiedlichen Flankenwinkeln müssen dementsprechend auch andere Schneidplatten gewählt werden.

Für das Anfertigen von Rechtsgewinden muss das Gewindedrehwerkzeug „über Kopf“ eingespannt werden. Das bedeutet, dass die Schneidplatte nach unten zeigt.

Für die Einspannung des Werkzeuges benötigen wir als Spindeldrehrichtung „Rechtslauf“ (im Uhrzeigersinn → M3). Diese Einspannung wird gewählt, um Rechtsgewinde von vorne in Richtung zum Futter schneiden zu können. Bei normaler Schneidenlage nach oben müsste zum Zerspanen „Linkslauf“ programmiert werden. Um dann ein Rechtsgewinde zu erzeugen, ist es notwendig, vom Futter weg nach Z+ den Gewindeschnitt zu führen. Dann ist der Startpunkt z. B. im Gewindefreistich. Auch diese Vorgehensweise ist möglich.

Das Gewindedrehen bei der Herstellung von Längsgewinden kann über eine konstante Drehzahl (G97) oder konstante Schnittgeschwindigkeit (G96) programmiert werden. Der Nachteil der Herstellung von Längsgewinden mit konstanter Schnittgeschwindigkeit ist, dass aufgrund der ständigen Drehzahlanpassungen Ungenauigkeiten im 1/1000 mm Bereich auftreten können. Weiterhin kann es aus dem gleichen Grund zu Maschinenvibrationen kommen. Deshalb stellt dieses Verfahren zur Gewindeherstellung eher die Ausnahme dar. Wir werden beide Möglichkeiten programmieren.

Bei üblichen CNC-gesteuerten Drehmaschinen gibt es keine mechanische Verbindung zwischen Arbeitsspindel und Achse, wie sie auf der konventionellen Drehmaschine die Leitspindel darstellt. Bei den üblichen CNC-gesteuerten Drehmaschinen sorgt der Winkelschrittgeber an der Hauptspindel für das einwandfreie Funktionieren des Gewindedrehens. Moderne Steuerungen bestimmen den Startpunkt zum Teil selbst. Häufig muss ein so genannter Anlaufweg berücksichtigt werden. Das ist ein genügend großer Abstand bis zum Beginn des Gewindes, um der Achse genügend Zeit zur Beschleunigung zu geben. Die programmierte Vorschubgeschwindigkeit muss bis zum Abnehmen des ersten Spanes zu 100 % erreicht sein. Ist das nicht der Fall, entstehen am Gewinde Steigungsfehler. Auch ein Auslaufwerk muss bei der Programmierung beachtet werden. Dazu aber später im Rahmen der Arbeitsplanung mehr. In der Produktion werden Längs-, Plan-, und Kegelgewinde gefertigt, und das als Außen- oder Innengewinde. Der Gewindedrehzyklus der Siemens Sinumerik erlaubt die Herstellung von Längs-, Plan- und Kegelgewinden. Unser Gewindedrehzyklus kann diese Variationen herstellen.

Bevor wir nun mit der Programmierung des Gewindedrehzyklus beginnen, lassen Sie mich noch folgende, wichtige Regeln zur Positionierung des Gewindedrehwerkzeuges bei der Innen- und Außengewindeherstellung näher erläutern. Folgendes muss bei der Positionierung der X-Achse bzw. der Z-Achse unbedingt beachtet werden:

Außengewinde-Herstellung:

Anstellen auf einen größeren Ø, als der Gewinde-Ø

Innengewinde-Herstellung:

Anstellen auf einem kleineren Ø, als der Gewinde-Kern-Ø

Die Endposition in Z muss auch überlegt sein. Dort spielt die Voreinstellung des Werkzeuges eine wichtige Rolle. Wo befindet sich der Bezugspunkt des Werkzeugs?

Ist der Bezugspunkt wie in der linken Darstellung fixiert, können Sie den Endpunkt in Z sehr nahe (z. B. 1 mm Abstand) an den Auslauf des Freistiches legen. Befindet sich dagegen der Bezugspunkt in der Schneidenmitte wie rechts dargestellt, dürfen Sie das nach links überstehende Material der Schneidplatte nicht vergessen.

Unser Drehwerkzeug entspricht der linken Darstellung.

Abb. 6.3: Bezugspunkte

Übung

Lassen Sie uns jetzt das Gelernte in der nächsten Übungsaufgabe praktisch anwenden.

Wie Sie sich erinnern, haben wir in Übung_13 das Gewinde M16 x 1.5 nicht mit angefertigt. Dies wollen wir jetzt nachholen.

Übung 13.1

Ergänzen Sie im Einrichteblatt folgendes Werkzeug:

Gewindedrehwerkzeug T =”Gewinde” für metrisches Feingewinde mit Steigung 1.5 mm mit Radius 0,06

Nun ergänzen Sie den Arbeitsplan mit folgendem Arbeitsschritt zwischen Pos. 8 und Pos. 9:

Anfertigen Gewinde M16 × 1.5

Vc = 150 m/min

Wir stellen in dieser Übungsaufgabe das Gewinde mit konstanter Schnittgeschwindigkeit (G96) her.

Wie kommen wir auf diesen Wert Vc ? Beim Gewindedrehen wird eine geringere Schnittgeschwindigkeit gewählt als beim herkömmlichen Längs- oder Plandrehen. Wir nehmen ca. den halben Wert.

Starten Sie nun in SinuTrain wie gewohnt die Drehmaschine mit angetriebenem Werkzeug. Rufen Sie das bereits existierende Hauptprogramm Übung_13 auf und ergänzen Sie dieses mit dem Gewindedrehzyklus CYCLE99. Parametrieren Sie diesen folgendermaßen:

Abb. 6.4: Parametrierung Gewindeschneiden CYCLE99

Nachdem Sie den Gewindeschneidzyklus CYCLE99 programmiert haben, beenden Sie das Hauptprogramm mit M30. Führen Sie nun die Simulation durch und beurteilen Sie, ob dieses Programm richtig programmiert ist.

Folgende Abbildung des Simulationsbildes soll Ihnen zum Vergleich behilflich sein:

Abb. 6.5: Simulationsbild Uebung_13-1

Bearbeitungslinien des Gewindes ist sehr gut zu erkennen, dass wir genügend Anlauf- und Auslaufweg für das Gewinde berücksichtigt bzw. programmiert haben.

Lösungen Übung 13.1

Das CNC-Programm sowie Arbeitsplan und Einrichteblatt können Sie sich hier herunterladen.

Download Arbeitsplan Übung 13.1

Download Einrichteblatt Übung 13.1

Download Lösung Hauptprogramm Übung 13.1

Zusammenfassung

  • Es gibt für verschiedene Gewindearten unterschiedliche Wendeschneidplaten.

    Abb. 6.7: Schneidplatte

  • Um ein metrisches Rechtsgewinde anfertigen zu können, muss der Gewindedrehmeißel überkopf eingespannt werden. Als Drehrichtung ist M3 zu programmieren.

  • Für die Berechnung des Auslaufweges kommt der Vermessung des Gewindedrehmeißels eine besondere Bedeutung zu:

    Abb. 6.8: Bezugspunkte

    Der jeweilige Bezugspunkt muss mit einberechnet werden, um ein Anlaufen an die Kontur zu vermeiden.