Wie wird eine Maschinenschraube hergestellt?

Die Nachfrage nach Schrauben zeigt keine Anzeichen einer Verlangsamung - aber woher kommen sie und wie werden sie hergestellt?

Die Welt verbraucht Verbindungselemente mit erstaunlicher Geschwindigkeit. Über 2,5 Millionen Verbindungselemente fließen in jede Boeing 747 ein, und mit wachsender Wissenschaft und Technologie steigt auch die weltweite Nachfrage nach Gewindeverbindungselementen. Der Herstellungsprozess für Schrauben entwickelt sich kontinuierlich weiter, um schnell, effizient und der Kurve voraus zu sein. Im Kern hat sich der Prozess der Schraubenherstellung in den letzten 300 Jahren kaum verändert. Schrauben können mit unzähligen Permutationen konstruiert werden, darunter spezielle Kopf- und Antriebsarten, feine Teilungen, grobe Teilungen, Rechts- oder Linkshänder und flache Spitzen oder Gimlet-Punkte, um nur einige zu nennen. Bestimmte Schritte in den Herstellungsprozessen können so unterschiedlich sein wie die Schrauben selbst, aber in der modernen Welt kann die Herstellung von Befestigungselementen im Allgemeinen in zwei Techniken unterteilt werden, die sich in der Bearbeitung der Gewinde unterscheiden: gewindegerollte Schrauben und Gewindeschneidschrauben.

Geschichte

Die frühesten Maschinenschrauben aus Metall waren ein Durchbruch in der zeitgenössischen Technik. Die Innovation fügte der bewährten Nagelformel spiralförmige Zähne hinzu und schuf einen konkurrenzlosen industriellen Verschluss. Schrauben waren besonders beliebt bei der Waffenherstellung, da sie sich unter den Vibrationen bei Schüssen lösen konnten. Im Vergleich dazu könnten (und würden) Komponenten wie Nägel nach einer gewissen Nutzungsdauer einfach ausfallen, wodurch eine Waffe während des Kampfes fehlzündet oder sogar auseinanderfällt. Frühe Schrauben wurden aus Nägeln hergestellt und mühsam von Hand geschnitzt. Diese Produktionsmethode bedeutete, dass die Produktion langsam war, die Qualität schlecht war und keine zwei Schrauben jemals identisch waren.

Angesichts der hohen Nachfrage nach Schrauben versuchten Erfinder aus ganz Europa, Vorrichtungen zur Mechanisierung des Schneckenherstellungsprozesses herzustellen. Diese Bemühungen führten 1760 zur Entwicklung einer Maschine von Job und William Wyatt, die autonom rund 10 gleichmäßige Schrauben pro Minute schneiden konnte. Während viele spezialisierte Drehmaschinen im Laufe des 18. Jahrhunderts von einzelnen Schraubenherstellern entwickelt wurden, gilt der Schraubenschneider der Brüder Wyatt weithin als eines der ersten Beispiele für automatisierte Massenproduktion. Seit dem 18. Jahrhundert wurden bei der Konstruktion und Produktion von Verbindungselementen erhebliche Fortschritte erzielt und kontinuierlich weiterentwickelt, um die Vielseitigkeit, Qualität und Effizienz der Herstellung von Verbindungselementen zu verbessern.

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Ausführung des Verschlusses

Verschiedene Fertigungsstandards werden verwendet, um verschiedene Bereiche der Schraube zu spezifizieren, was fast jede Schraube zu einer modularen Kombination verschiedener Merkmale macht. Beispielsweise wird eine metrische Gewindegröße und -steigung durch ISO 261 definiert, aber ein Senkkopf an derselben Schraube würde durch eine andere Norm wie ISO definiert 10642 - Senkkopfschrauben mit Innensechskant, das Material dieser Schraube kann durch ISO 3506 definiert sein. Mehrere Standards werden verwendet, um die Attribute jeder Schraube zu definieren, und können alles definieren, einschließlich Gewindegröße, Kopftyp, Antriebstyp, Material und Ausführung.

Rohstoffe

Fast alle Schrauben beginnen ihre Lebensdauer entweder als Stangenschaft oder als durchgehende Spule Metalldraht. Spulendraht wird für kleinere Größen verwendet, da er einfacher zu transportieren ist und kontinuierlich in eine Maschine eingespeist werden kann. Bei deutlich größeren Größen müssen Schrauben jedoch aus einer massiven Stange geschnitten werden. Die Drahtspule wird geschmiert und erhitzt, um die Verarbeitbarkeit zu erhöhen, und wird in eine Richtmaschine eingespeist, um sicherzustellen, dass das Endprodukt nicht falsch ausgerichtet ist. Nach dem Begradigen wird der Draht auf eine gewünschte Länge geschnitten, und eine Reihe von Matrizen wird verwendet, um schrittweise einen Umriss der Kopfform der Schraube zu stanzen und eine Fase an der Spitze der Schraube zu erzeugen. Dieser Schritt wird als Kaltumformung bezeichnet und erzeugt einen „Rohling“ - eine glatte, merkmallose Schablone einer Schraube, ohne Gewinde und ohne in den Kopf geschnittenen Antrieb.

Fahren Sie schneiden

Der Herstellungsprozess eines Schneckenantriebs hängt von der Art des Kopfes und des Antriebs ab. Für bestimmte Antriebe und antriebslose Kopftypen ist dieser Schritt nicht erforderlich, da er während der Kaltumformung ausgeführt wird. Für einen gewöhnlichen Schlitzantrieb und bestimmte Phillips-Antriebe wird die Nut durch einen sekundären Prozess geschnitten.

Gewinde-Rollen

Schraubenrohlinge werden dann in Gewindewalzwerkzeuge eingespeist, die auf verschiedene Weise ein Schraubgewinde bilden können. Die gebräuchlichste Methode ist eine hin- und hergehende Matrize, bei der die Schnecke mit extrem hohem Druck zwischen zwei flachen Matrizen gewalzt wird - von denen eine stationär bleibt. Dieser Prozess prägt das Gewinde auf die Schraube und kann Hunderte von Schrauben pro Minute produzieren. Zusätzliche Verfahren umfassen zylindrische Matrizen, bei denen eine Schraube einem Paar (oder Trio) zylindrischer Matrizen zugeführt wird, die sich in einer festen Position drehen, oder rotierende Planetenwerkzeuge, bei denen mehrere zylindrische Matrizen um eine stationäre Schraube rollen. Durch Gewindewalzen hergestellte Schrauben sind maschinengeschnittenen Schrauben weit überlegen, da der Rohling bei der Herstellung nicht geschnitten, sondern durch die Matrizen verdichtet und verstärkt wird. Die gewindegewalzten Schrauben von Accu haben eine überlegene Oberfläche, eine erhöhte Oberflächenhärte, erzeugen weniger Abfall, sind genauer und wesentlich schneller herzustellen als maschinengeschnittene Alternativen.

Gewinde schneiden

Für die Herstellung von kundenspezifischen Schrauben mit geringerem Volumen kann das Schneiden des Schafts und der anschließenden Gewinde in Stabmaterial eine wirtschaftlichere Möglichkeit bieten, kundenspezifische Befestigungselemente herzustellen. Bei dieser Technik gibt es einen Kompromitat - normalerweise sind die Gewinde 30% schwächer als bei Verwendung der Walztechnik, aber wenn kurze Auflagen von maßgeschneiderten Schrauben benötigt werden, ist dies eine erwägenswerte Alternative. Diese Technik bietet auch einige interessante Möglichkeiten in Bezug auf die Verwendung von Präzisions-CNC-Drehmaschinen zur Marke von Verbindungselementen mit winzigen Mustern und Logos.

Kontrolle der Qualität

Nach der Herstellung wird ein Chargenmuster zur Inspektion ausgewählt, um sicherzustellen, dass alle Produkte gemäß den Spezifikationen hergestellt wurden. Digitale Messtechnik wird verwendet, um sicherzustellen, dass alle Komponenten die allgemeine Toleranz von +0,13/-0,13 mm von Accu bei allen Abmessungen einhalten. Aufgrund ihres einzigartigen Gewinderollverfahrens werden gerollte Gewinde gegen einen noch engeren Standard von +0,00/-0,13 mm gemessen, da präzisionsgewalzte Gewinde niemals überdimensioniert werden sollten. Weitere Informationen zu Gewindetoleranzen finden Sie in diesem Artikel: Grundlegendes zu metrischen ISO-Gewindetoleranzen

Beobachten Sie den Herstellungsprozess von Schrauben

Wir haben eine Auswahl von Videos von YouTube kuratiert, die eine Reihe von Techniken zur Herstellung von Maschinenschrauben zeigen. Dieses Video zeigt den kaltgeschmiedeten Kopf und den anschließenden Gewinderollprozess.

Dieses Video zeigt die Technik mit viel geringerem Volumen beim Anbringen einer Schraube an einer Handdrehmaschine:

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