Der G84-Gewindebohrzyklus: warum F zu Drehzahl und Steigung passen muss, und Synchron-Gewindebohren
Erklärt an einem Beispiel mit drei Bohrungen M8×1.25, warum im G84-Gewindebohrzyklus des Bearbeitungszentrums die Beziehung F = S × Steigung immer eingehalten werden muss, den Unterschied zwischen Ausgleichsfutter und Synchron-Gewindebohren (M29) sowie die Festlegung von Gewindetiefe und R-Punkt.
Warum der Gewindebohrvorschub zur Steigung passen muss
Bei einem Bohrer lassen sich Drehzahl und Vorschub recht frei ändern. Ein Gewindebohrer hat jedoch gewindeförmige Schneiden und muss je Umdrehung genau eine Steigung vorrücken. Stimmt dieses Verhältnis nicht, zerstört der Gewindebohrer das gerade geformte Gewinde oder wird gezogen, und im schlimmsten Fall bricht er in der Bohrung ab. Ein abgebrochener Gewindebohrer ist sehr schwer zu entfernen, und oft muss das ganze Teil verschrottet werden.
Deshalb ist der Vorschub im Gewindebohrzyklus kein „vernünftiger Wert“, sondern ein berechneter. Bei Vorschub pro Minute (G94) gilt F = S × Steigung, bei Vorschub pro Umdrehung (G95) F = Steigung.
| Gewindegröße | Steigung | F bei S500 (G94) | F in G95 |
|---|---|---|---|
| M6×1.0 | 1.0 | F500 | F1.0 |
| M8×1.25 | 1.25 | F625 | F1.25 |
| M10×1.5 | 1.5 | F750 | F1.5 |
| M12×1.75 | 1.75 | F875 | F1.75 |
Was G84 an einer Bohrung tut
- Eilgang vom Ausgangspunkt hinunter zum R-Punkt. Am R-Punkt muss der Gewindebohrer bereits rechts laufen (
M03). - Vom R-Punkt mit dem angegebenen F bis zum Bohrungsgrund
Z. - Am Grund stoppt die Spindel und kehrt die Drehrichtung um.
- Mit demselben F zurück zum R-Punkt: Der Gewindebohrer dreht sich im Linkslauf entlang des Gewindes heraus.
- Die Spindel schaltet wieder auf Rechtslauf und fährt mit
G98auf den Ausgangspunkt.
Beispielweg
In der Zeichnung sind die kurzen senkrechten Bewegungen, die an jeder Bohrung auf derselben Linie hinab- und wieder heraufführen, Ein- und Ausfahren des Gewindebohrers. Anders als bei G83 fehlt der Sägezahn zwischenzeitlicher Rückzüge, denn ein Gewindebohrer fährt normalerweise in einem Zug bis zum Grund.
Drei Bohrungen M8×1.25 mit S500 und F625 gewindebohren
O3001
T6 M6
G21 G90 G17 G94
G54
S500 M03
G00 X10. Y10. Z30.
G43 H6 Z30.
G99 G84 X10. Y10. Z-15. R5. F625
X30.
G98 X50.
G80
G00 Z100.
M30Die Abbildung oben zeigt das Ergebnis dieses Programms in CNC Path Analyzer (Eilgang 8 Segmente, Linearvorschub 6 Segmente).
Ausgleichsfutter und Synchron-Gewindebohren
Ältere Maschinen konnten Spindeldrehung und Z-Vorschub nicht perfekt synchronisieren. Man verwendete deshalb Ausgleichsfutter, in denen eine Feder dem Gewindebohrer ein wenig axiales Spiel lässt. Ist der Vorschub etwas zu schnell oder zu langsam, gleicht die Feder den Unterschied aus. Dafür läuft der Gewindebohrer beim Stoppen und Umkehren der Spindel am Grund durch Trägheit weiter, und die Tiefe streut stark.
Die meisten modernen Bearbeitungszentren beherrschen Synchron-Gewindebohren. Der Spindelgeber liest den Drehwinkel, und die Z-Achse folgt ihm exakt; so kann ein starres Futter verwendet werden, und die Tiefe ist genau. Bei der FANUC-Familie wird der Synchronmodus üblicherweise mit M29 S_ im Satz vor G84 eingeschaltet; je nach Modell kann ein Parameter auch G84 selbst synchron laufen lassen.
| Merkmal | Ausgleichsfutter | Synchron-Gewindebohren |
|---|---|---|
| Halter | Axiales Spiel über eine Feder | Starr (Spannzange, Fräsfutter) |
| Synchrongenauigkeit | Halter gleicht Fehler aus | Steuerung synchronisiert über den Winkel |
| Tiefengenauigkeit | Gering (Trägheit am Grund) | Hoch |
| Programmierbeispiel | G84 ... | M29 S500, dann G84 ... |
| Hochgeschwindigkeits-Gewindebohren | Schwierig | Möglich (je nach Maschine) |
Gewindetiefe und R-Punkt festlegen
Die ersten Gänge an der Spitze eines Gewindebohrers sind kegelig angeschliffen und erzeugen kein vollständiges Gewinde. Die Länge dieses Anschnitts hängt vom Typ ab; zwischen Gewindebohrern für Sacklöcher (1.5–2 Gänge) und für Durchgangslöcher (etwa 5 Gänge) ist der Unterschied groß. Werden 12 mm nutzbare Gewindetiefe mit einem Gewindebohrer mit 2 Gängen Anschnitt verlangt, rechnet man 1.25 × 2 = 2.5 mm hinzu und programmiert etwa Z-14.5; das Kernloch muss noch tiefer gebohrt sein, damit die Spitze nicht auf den Grund stößt.
Den R-Punkt legt man meist etwas höher als beim Bohren. Das R5. im Beispiel gibt dem Gewindebohrer Raum, seine Beschleunigung abzuschließen und gleichmäßig synchron in die Bohrung einzufahren. Ist er zu niedrig, greift der erste Gang unruhig; ist er zu hoch, steigt die Zeit in der Luft.
Checkliste für den Gewindebohrzyklus
- Kernlochdurchmesser: Für ein Regelgewinde M8×1.25 ist Ø6.8 üblich. Ist er kleiner, steigt die Belastung des Gewindebohrers stark an.
- F-Berechnung: Wurde bei geändertem S auch F geändert? Nur die Drehzahl zu erhöhen und F unverändert zu lassen, ist der häufigste Fehler.
- Drehrichtung: Rechtsgewinde mit G84 bei
M03, Linksgewinde mitG74(Linksgewindebohrzyklus). - Abstand zum Grund: Bleiben zwischen Z der Gewindebohrerspitze und dem Grund der Bohrung mindestens 1–2 Gänge?
- Kühlschmierstoff: Gewindebohren ist reibungsintensiv; ob Kühlmittel zugeführt wird (
M08), beeinflusst die Standzeit direkt.