Der G76-Gewindezyklus: P, Q und R an einem M24×2-Außengewinde berechnen
Erklärt das Zweisatzformat des Mehrfach-Gewindezyklus G76 an einem metrischen M24×2-Gewinde: Berechnung von Kerndurchmesser und Gewindetiefe, Zusammenhang zwischen erster Zustellung und Schnittanzahl sowie Freiraum an der Startposition, zusammen mit der Wegzeichnung.
Warum Gewinde mit einem Zyklus geschnitten werden
Ein Gewinde entsteht, wenn das Werkzeug exakt mit der Spindeldrehung synchronisiert ist und sich je Umdrehung um eine Steigung in Z bewegt. Ein Gewinde von mehr als 1 mm Tiefe lässt sich nicht in einem Schnitt herstellen; dieselbe Schraubenlinie muss mehrfach, jeweils etwas tiefer, abgefahren werden. Schreibt man jeden Schnitt direkt mit G32, braucht jeder Schnitt vier Sätze (Anfahren, Schneiden, Rückzug, Rückfahrt), und das Programm wird Dutzende Zeilen lang.
G76 erzeugt diesen gesamten Ablauf aus nur zwei Sätzen. Es verringert die Zustellung von Schnitt zu Schnitt, um die Spanfläche konstant zu halten, und stellt schräg entlang einer Flanke zu, sodass nur eine Seite der Schneide belastet wird.
Kerndurchmesser und Gewindetiefe berechnen
Die Gewindetiefe (Bearbeitungstiefe) eines metrischen ISO-Regelaußengewindes wird in der Praxis häufig als 0.6134 × Steigung berechnet. Bei 2 mm Steigung ergibt das 0.6134 × 2 = 1.2268, gerundet 1.227 mm. Das ist ein Radiuswert, der Kerndurchmesser beträgt also 24 − 2 × 1.227 = 21.546 mm.
Den endgültigen Kerndurchmesser stellt man je nach Schneidengeometrie, Toleranzklasse und Gegenstück üblicherweise nach einem Probeschnitt ein. Der obige Wert ist ein Ausgangspunkt; anschließend wird anhand der Lehrenprüfung mit der Verschleißkorrektur nachgestellt.
| Größe | Berechnung | Wert für M24×2 |
|---|---|---|
| Gewindetiefe h | 0.6134 × P | 1.227 mm (Radius) |
| Kerndurchmesser | Nenndurchmesser − 2h | Ø21.546 |
| P im zweiten G76-Satz | h als ganze Zahl in 0.001-mm-Einheiten | P1227 |
| X im zweiten G76-Satz | Kerndurchmesser | X21.546 |
Erster Satz: Schlichtschnitte, Fase, Winkel und minimale Zustellung
P020060besteht aus drei aneinandergereihten zweistelligen Werten.02bedeutet zwei wiederholte Schlichtschnitte auf Endtiefe,00keinen Gewindeauslauf (Anfasen) am Gewindeende,60den Spitzenwinkel von 60°.Q100ist eine minimale Zustellung von 0.1 mm (Radius, in 0.001-mm-Einheiten). Mit zunehmender Tiefe wird die berechnete Zustellung sehr dünn; dieser Wert verhindert, dass sie noch dünner wird, und vermeidet, dass das Werkzeug nur über das Werkstück reibt.R0.05ist das Schlichtaufmaß. Die Schruppschnitte enden mit diesem Rest, und die letzten Schlichtschnitte entfernen ihn.
Zweiter Satz: Endpunkt, Tiefe, erste Zustellung und Steigung
X21.546 Z-25. sind Kerndurchmesser und Z-Position des Gewindeendpunkts, P1227 ist die Gewindetiefe, Q350 eine erste Zustellung von 0.35 mm und F2.0 die Steigung (bei eingängigem Gewinde gleich der Teilung). Bei einem Kegelgewinde kommt hier R für den Radiusunterschied zwischen Anfang und Ende hinzu.
Beim FANUC-Verfahren wächst die kumulierte Tiefe des n-ten Schnitts etwa mit erster Zustellung × √n. Bei 0.35 mm erster Zustellung summiert sie sich auf 0.35 nach Schnitt 1, etwa 0.49 nach Schnitt 2, etwa 0.61 nach Schnitt 3, 0.70 nach Schnitt 4 usw., sodass die je Schnitt abgetragene Querschnittsfläche nahezu gleich bleibt. Für 1.227 mm Tiefe sind etwa (1.227 / 0.35)² ≈ 12 Schnitte nötig; minimale Zustellung und Schlichtwiederholungen bestimmen dann die tatsächliche Anzahl.
Beispielweg
In der Zeichnung unten sind die dicht liegenden waagerechten Linien die Gewindeschnitte, die verbindenden Eilgangbewegungen sind Rückzüge und Rückfahrten. Man sieht, wie der Abstand zwischen den Schnitten mit zunehmender Tiefe kleiner wird.
M24×2-Außengewinde, 25 mm Gewindelänge, zwei Schlichtschnitte
O2006
T0707
G21 G90 G18 G99
G97 S800 M03
G00 X28. Z6.
G76 P020060 Q100 R0.05
G76 X21.546 Z-25. P1227 Q350 F2.0
G00 X100. Z100.
M30Die Abbildung oben zeigt das Ergebnis dieses Programms in CNC Path Analyzer (Eilgang 45 Segmente, Gewindedrehen 11 Segmente).
Warum die Startposition vor dem Gewinde liegt
Das Beispiel startet bei Z6., drei Steigungen vor der Planfläche (Z0), an der das Gewinde beginnt. Der spindelsynchrone Vorschub ist in der Beschleunigungsphase direkt nach dem Start in der Steigung ungenau; der Freiraum sorgt dafür, dass diese Phase außerhalb des Werkstücks endet. Liegt der Startpunkt zu nah, ist die Steigung der ersten Gänge verzerrt und die Lehre geht nicht auf. Auch das Start-X X28. muss deutlich über dem Nenndurchmesser Ø24 liegen, damit Rückzug und Rückfahrt das Gewinde nicht berühren.
Die √n-Regel in einer Tabelle der Tiefen je Schnitt
Berechnet man die kumulierte Tiefe 0.35 × √n mit 0.35 mm erster Zustellung, ergibt sich Folgendes. Die kumulierte Tiefe nimmt stetig zu, der zusätzliche Abtrag je Schnitt aber immer weiter ab. Weil das Gewindeprofil dreieckig ist, wird die Eingriffsbreite der Schneide mit der Tiefe größer; die Zustellung muss daher sinken, damit die je Schnitt abgetragene Fläche ähnlich bleibt.
| Schnitt n | Kumulierte Tiefe (mm, Radius) | Zustellung dieses Schnitts (mm) |
|---|---|---|
| 1 | 0.350 | 0.350 |
| 2 | 0.495 | 0.145 |
| 3 | 0.606 | 0.111 |
| 4 | 0.700 | 0.094 |
| 6 | 0.857 | Etwa 0.07 |
| 9 | 1.050 | Etwa 0.06 |
Häufige Probleme beim Gewindedrehen
| Symptom | Was zu prüfen ist |
|---|---|
| Das Gewinde wird doppelt geschnitten | Ob sich die Spindeldrehzahl zwischen den Schnitten geändert hat (Verwendung von G96). Gewinde werden mit fester Drehzahl in G97 geschnitten. |
| Die Lehre geht nicht auf | Kerndurchmesser X, Gewindetiefe P, Werkzeugverschleißkorrektur |
| Nur die ersten Gänge haben falsche Steigung | Zu wenig Startfreiraum in Z |
| Die Schneidenspitze bricht schnell aus | Erste Zustellung Q zu groß oder minimale Zustellung zu klein |
| Das Werkzeug stößt am Gewindeende an den Absatz | Z des Gewindeendes, Auslaufbetrag und Breite des Freistichs |
Häufig gestellte Fragen
Was ändert sich, wenn man G92 statt G76 verwendet?
G92 ist ein Satz ein Schnitt. Die Zustellung muss für jeden Schnitt ausgeschrieben werden, daher gibt es mehr Zeilen, aber die Tiefe jedes Schnitts ist vollständig steuerbar; deshalb wird es für Sondergewinde und dünnwandige Werkstücke verwendet.