Gerolltes Gewinde im Vergleich zu geschnittenem Gewinde — Die Unterschiede und Vorteile der einzelnen Gewindetypen
Für viele Arten von Verbindungselementen gibt es mehrere Möglichkeiten, das Gewinde herzustellen. Zwei der am häufigsten verwendeten Methoden sind das Rollen und Schneiden von Gewinden.
Wir werfen einen Blick auf den Herstellungsprozess beider Gewindetypen und heben den Unterschied zwischen geschnittenen und gerollten Gewinden sowie die Vor- und Nachteile dieser Methoden hervor, um Ihnen bei der Auswahl des für Ihre Anwendung am besten geeigneten Gewindes zu helfen.
Was ist ein geschnittenes Gewinde? 
Ein geschnittenes Gewinde, auch als gefrästes Gewinde bezeichnet, wird durch Abtragen von Material hergestellt, um das Gewindeprofil zu erstellen.
Dabei wird häufig eine Stange oder ein Rohling mit einem Einpunktwerkzeug, Gewindeschneiden, Gewindefräsern oder einem Gewindebohrer bearbeitet, um die gewünschte Gewindesteigung zu erzielen.
Was ist ein gerollter Faden?
Im Gegensatz zu einem geschnittenen Gewinde wird ein gerolltes Gewinde hergestellt, indem das Material mithilfe von flachen Platten, runden Werkzeugen und anderen Formwerkzeugen geformt wird.
Dabei wird das Material nicht abgetragen, sondern durch das Profil der Platten und Rundwerkzeuge verformt.
Dieses Verfahren ist jedoch nicht für alle Materialien geeignet, insbesondere bei Hochleistungslegierungen, da diese für den Walzvorgang zu spröde sein können.
Vor- und Nachteile von Cut Threads
Geschnittene Gewinde finden sich häufig in Teilen wie unseren Gewindemuttern und in einer Vielzahl unserer kundenspezifisch hergestellten Teile.
Bauteile mit geschnittenen Gewinden machen zwar einen kleineren Teil unseres Lagerbestands aus, bieten jedoch eine Reihe von Vorteilen, die sie zu einer geeigneten Wahl machen können, und einige Nachteile, die sie möglicherweise ungeeignet machen.
Vorteile von Cut Thread
- Geschnittene Fäden haben eine saubere Oberfläche
Bauteile mit geschnittenem Gewinde, wie Schrauben, Muttern und Bolzen aus Edelstahl, können ordentlicher und sauberer aussehen als gewalzte Versionen. Daher eignen sich gefräste Gewinde ideal für Anwendungen, bei denen Ästhetik wichtig ist. Dies bedeutet jedoch nicht, dass gewalzte Gewinde nicht in derselben Anwendung verwendet werden könnten.
- Niedrige Werkzeugkosten
Um ein geschnittenes Gewinde herzustellen, können verschiedene Werkzeuge verwendet werden. Werkzeuge zum Gewindeschneiden sind oft kleiner und kostengünstiger als die Walzplatten, die zur Herstellung gewalzter Gewinde verwendet werden. Geschnittene Gewinde können mit einfachen Handwerkzeugen und Standardwerkzeugmaschinen hergestellt werden und eignen sich eher für kleine Stückzahlen oder Sondergrößen.
- Wenige Einschränkungen
Im Gegensatz zu gewalzten Gewinden gibt es bei geschnittenen Gewinden aufgrund der verwendeten Werkzeuge weniger Einschränkungen hinsichtlich des Gewindedurchmessers und der Länge. Geschnittene Gewinde können auch über kurze Strecken, im Inneren von Karosserien und in anderen Situationen erzeugt werden, in denen kein Freiraum für den Betrieb eines Formwerkzeugs vorhanden ist.
Nachteile von geschnittenen Gewinden
- Grate
Wenn ein Material geschnitten wird, kann an den Kanten eine scharfe/raue Kante zurückbleiben. Dies wird als Grat bezeichnet. Die Grate müssen aus Sicherheits- und Leistungsgründen entfernt werden, was zeitaufwändig sein kann. Aus diesem Grund ist es üblich, dass Verbindungselemente gratfrei geliefert werden. Grate sind an bearbeiteten Teilen üblich, und nach der Herstellung wird ein Entgratwerkzeug verwendet, um sie zu entfernen.
- Höhere Herstellungskosten
Trotz niedrigerer anfänglicher Gemeinkosten verursacht die gesamte Bearbeitung oft höhere Betriebskosten, da mehr Abfall anfällt und höhere Arbeitskosten für den Betrieb der Ausrüstung anfallen. Die Schraubwerkzeuge müssen regelmäßig gewartet werden, und die Fräser müssen aufgrund der kürzeren Standzeit und der geringeren Lebensdauer häufiger ausgetauscht werden, was die potenzielle Leistung einer Workstation verringert.
- Erzeugt Späne
Das Gewindeschneiden ist ein subtraktives Herstellungsverfahren, bei dem Material entfernt wird, um die Gewindeform herzustellen. Beim Entfernen dieses überschüssigen Materials entsteht Abfall, der allgemein als Späne bezeichnet wird. Da der Abfall aus dem gleichen Material wie das Produkt hergestellt wird, ist die Entsorgung kostspielig und beeinträchtigt die Effizienz des Prozesses. Moderne Herstellungstechniken trennen den Bediener so weit wie möglich von den Spänen, es kann jedoch trotzdem ein Verletzungsrisiko für das Personal darstellen.
Vor- und Nachteile von gerollten Gewinden
Bauteile mit gerollten Gewinden finden Sie in unserem Sortiment an Verbindungselementen aus Edelstahl. Dieser Gewindetyp macht den Großteil der Maschinenschrauben aus, die wir standardmäßig anbieten. Wie geschnittene Gewinde haben auch gerollte Gewinde einzigartige Vor- und Nachteile für verschiedene Anwendungen.
Vorteile von gerolltem Gewinde
- Höhere Qualität und höhere Zugfestigkeit
Der Teil ohne Gewinde, auch Rohlinge genannt, wird zwischen zwei Matrizen gedrückt, in denen sich die Gewindeform befindet. Anschließend verformen sie die Rohlinge und bringen sie so in die gewünschte Form. Bei diesem Kaltumformprozess kommt es zu mehr Verschiebungen in der kristallinen Struktur eines Metalls, was dazu führt, dass es kaltverfestigt wird. Mit einer Gewinderollmaschine hergestellte Fäden sind 30% fester als unbehandelte Schnittfäden derselben Größe. Durch Wärmebehandlung und Nachbearbeitung der geschnittenen Fäden wird dieser Unterschied jedoch verringert.
- Kostengünstig
Gewinderollmaschinen verwenden einen Rohling mit kleinerem Durchmesser als eine Gewindeschneidmaschine. Da beim Walzen kein Material entfernt wird, entsteht kein Abfall. Aufgrund des Walzverfahrens können die Vorschubgeschwindigkeit und der Durchsatz bis zu zehnmal schneller sein als beim herkömmlichen Einpunkt-Gewindeschneiden. Diese Faktoren zusammen ermöglichen aufgrund der geringeren Betriebs-, Materialkosten und Bearbeitungszeiten deutlich geringere Kosten pro Teil.
- Widerstandsfähigkeit gegen Ermüdung
Durch die Metallumformung entsteht ein glatter Fußradius am unteren Gewindedurchmesser. Dadurch bleibt das Teil frei von Rissen oder Schneidspuren. Diese Markierungen können als Spannungsauslöser wirken und die Kraft auf einen einzigen Punkt konzentrieren. Dies kann zu schnelleren Ermüdungsausfällen und einer Verkürzung der Produktlebensdauer führen.
Nachteile von gerolltem Gewinde
- Höhere Kosten für die Ersteinrichtung
Die Herstellung von Gewinderollwerkzeugen ist im Vergleich zu Gewindeschneidwerkzeugen erheblich teurer. Walzwerkzeuge benötigen außerdem eine erhebliche Rüstzeit, um sicherzustellen, dass die Teile den erforderlichen Normen entsprechen. Manchmal müssen mehrere Teile durch das Werkzeug geführt werden, um sicherzustellen, dass das Endprodukt einer bestimmten Spezifikation entspricht.
- Beschränkungen der Gewindelänge/des Durchmessers
Aufgrund der Betriebsumfänge typischer Gewindewalzmaschinen gibt es Einschränkungen hinsichtlich der erreichbaren Längen und Durchmesser. Gewinderollmaschinen sind unglaublich teuer und eignen sich oft nur für die Herstellung eines engen Größenbereichs von Gewinden, weshalb sie für eine typische Werkstatt weniger geeignet sind. Dies kann dazu führen, dass für die Herstellung von Teilen erheblich höhere Werkzeugkosten erforderlich sind oder dass die Teile für den Gewindewalzprozess nicht geeignet sind.
- Nicht alle Materialien sind für gewalzte Gewinde geeignet
Materialien, die spröde sind oder eine geringe Duktilität aufweisen, eignen sich nicht immer für das Gewinderollverfahren. Da das Verfahren eine plastische Verformung erfordert, führt das Material, wenn es die Belastung nicht aufnehmen kann, zum Ausfall des Bauteils und möglicherweise zu Schäden an den Werkzeugen oder zu Verzögerungen bei der Produktion.
Das unten von Tesker erstellte Video zeigt den Gewinderollvorgang auf einer Tesker-Maschine im Vergleich zum Schneiden von Gewinden.
Gerollte Fäden gegen geschnittene Fäden — was ist besser?
Für viele Anwendungen sind sowohl geschnittene als auch gerollte Gewinde austauschbar. Gerollte Gewinde sind deutlich wirtschaftlicher herzustellen, da die überwiegende Mehrheit der Standardverbindungselemente im Gewinderollverfahren hergestellt wird.
Wenn Sie einen bestimmten Gewindetyp benötigen, helfen wir Ihnen gerne dabei, den für Ihre Anwendung am besten geeigneten Gewindetyp zu finden. Unser Ingenieurteam kann Ihnen auf der Grundlage Ihrer Anforderungen maßgeschneiderte Fertigungsangebote unterbreiten.