Gewindewalzen

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Mechanik des Gewindewalzens

Das Gewindewalzen ist eines der wichtigsten Verfahren im Bereich der Metallumformung, das die Kaltumformung von Gewinden an den Seitenflächen zylindrischer Bauteile ermöglicht. Um genau zu verstehen, worum es bei dieser Technik geht, lohnt es sich, sowohl die Funktionsweise als auch die technischen Voraussetzungen zu betrachten.

Wenn wir von Gewindewalzen sprechen, meinen wir ein Verfahren, bei dem das Material unter hohem Druck geformt wird. Dieser Druck wird durch speziell angefertigte Spulen erzeugt – Metallwellen mit sehr hoher Belastbarkeit und einer speziell geformten Oberfläche, die an den jeweiligen Gewindetyp angepasst ist. Man kann sich das so vorstellen, als würde man eine Form in Knetmasse formen, indem man sie fest in der Hand drückt – an den Stellen, an denen der Druck am größten ist, wird das Material eingedrückt, während es an den anderen Stellen aufsteigt und fadenförmige Muster bildet.

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Anforderungen an das Material

Um die Technik des Gewindewalzens effektiv anwenden zu können, müssen bestimmte Bedingungen hinsichtlich des Ausgangsmaterials erfüllt sein. In erster Linie muss der zu walzende Stab einen geeigneten Durchmesser und eine Festigkeitsklasse haben, die 800 N/mm2 nicht überschreitet. Dies ist wichtig, um den Härteunterschied zwischen dem Retraktor und dem Werkstück zu erhalten. Hätten die beiden Werkstoffe eine ähnliche Härte, könnte das Coil beim Walzen beschädigt oder zerstört werden. Das Ausgangsmaterial muss daher viel weicher sein.

Darüber hinaus ist es wichtig, dass der Durchmesser der Stange so gewählt wird, dass er kleiner ist als der endgültige Durchmesser des Gewindes. Dies hängt mit den Merkmalen der plastischen Bearbeitung zusammen, bei der das Material nicht abgetragen, sondern eher verdrängt wird. Folglich wird das Material, das beim Gewindewalzen an einer Stelle „hineingedrückt“ wird, an einer anderen Stelle „herausfließen“, wodurch der Durchmesser des Bauteils effektiv vergrößert wird.

Die Essenz des Gewinderollens

Der Hauptvorteil des Gewinderollens besteht darin, dass kein Ausschuss anfällt. Im Gegensatz zur spanenden Bearbeitung, bei der Material abgetragen wird, wird das Material beim Walzen lediglich umgewandelt. Dadurch wird das Verfahren in Bezug auf den Materialverbrauch und die Produktionskosten effizienter.

In der Praxis bietet das Gewinderollen viele Vorteile, sowohl was die Qualität der hergestellten Gewinde als auch die Effizienz der Produktion betrifft. Damit diese Vorteile voll genutzt werden können, ist es jedoch wichtig, das Material richtig vorzubereiten und die richtigen Werkzeuge und Techniken zu verwenden.

Vorteile des Gewinderollens – warum ist es die bevorzugte Bearbeitungsmethode?

Einer der wichtigsten Schritte bei der Herstellung von Schraubenkomponenten ist das Gewindeschneiden, und das Gewindewalzen hebt sich durch seine zahlreichen Vorteile deutlich von anderen Verfahren ab:

Perfektion bis ins Detail: Eine der größten Stärken des Gewindewalzens ist die Präzision und Oberflächenqualität des entstehenden Gewindes. Bei dieser Behandlung werden keine Schnitte in das Material vorgenommen, so dass die Gefahr von scharfen, ungleichmäßigen Kanten ausgeschlossen ist. Darüber hinaus ermöglicht die Verwendung einer Chargenstange mit den richtigen Parametern eine hohe Prozesswiederholbarkeit, was sich in der Konsistenz und Standardisierung der produzierten Teile niederschlägt.

Erhöhte Festigkeit: Durch das Gewindewalzen werden nicht nur Kerben und eine mögliche Schwächung des Materials vermieden, sondern im Gegenteil, durch die plastische Verformung der Stange während des Walzens wird eine Verdichtung ihrer Struktur erreicht. Dieser Effekt äußert sich in einer erhöhten Oberflächenfestigkeit, wodurch die gewalzten Gewinde widerstandsfähiger gegen mechanische Beschädigungen und Korrosion werden.

Prozesseffizienz und Wirtschaftlichkeit: Die Walztechnologie ermöglicht eine schnellere Gewindeformung als viele traditionelle Bearbeitungsmethoden. Darüber hinaus ist nach dem Walzvorgang keine weitere Bearbeitung oder Beseitigung von Materialresten erforderlich. Dadurch wird nicht nur der gesamte Produktionsprozess beschleunigt, sondern auch der Abfall reduziert, was sowohl wirtschaftlich als auch ökologisch vorteilhaft ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Walzvorgang leicht automatisiert werden kann. Durch den Drehmechanismus der Rollen kann die Stange in Echtzeit bewegt werden, was einen schnelleren Materialwechsel ermöglicht und die Produktionseffizienz erhöht.

Verschiedene Techniken des Gewindewalzens

Die verschiedenen Techniken des Gewindewalzens bieten eine breite Palette von Möglichkeiten zur Herstellung von Gewinden. Eines der gängigsten Verfahren ist das Tauchwalzen, bei dem zwei sich in die gleiche Richtung drehende Walzen eingesetzt werden, wobei das Werkstück unter dem Einfluss von Reibungskräften eine Drehbewegung ausführt. Diese Methode eignet sich hervorragend zum Formen von präzisen Gewinden mit großen Steigungen und tiefen Konturen. Das Durchlaufwalzen hingegen unterscheidet sich dadurch, dass die Walzen eine Dreh- und Hin- und Herbewegung auf das Werkstück ausüben, wodurch es sich ideal für Stangen von beträchtlicher Länge mit mittelpräzisen Gewinden eignet.

Für die Massenproduktion sind das tangentiale Vorschubwalzen und das Mehrfachwalzen eine Überlegung wert. Bei der ersten Technik arbeiten zwei Walzen mit unterschiedlichen Durchmessern und Umfangsgeschwindigkeiten zusammen, um eine hohe Walzleistung zu gewährleisten. Die zweite Methode ist eine Kombination aus Quer- und Durchlaufwalzen, bei der die Bewegung der Walzen mit dem Werkstück synchronisiert wird, um präzise Gewinde unterschiedlicher Länge zu erzeugen.

Nicht zu vergessen sind spezielle Verfahren wie das Flachbackenwalzen und das Segmentwalzen. Diese Techniken eignen sich hervorragend für bestimmte Anwendungen, auch wenn die Werkzeugkosten, insbesondere für letztere, höher sein können.

Bei der letzten Methode, dem Planetenwalzen, wird das Werkstück zwischen zwei Rollensegmenten planetenartig bewegt. Es wird in automatischen Walzwerken eingesetzt und bietet eine hohe Produktivität und mittlere Gewindegenauigkeit.

Die Vielfalt der Gewindewalztechniken ermöglicht es, das Verfahren genau auf die Produktionsanforderungen abzustimmen, wobei sowohl die Genauigkeit als auch die Effizienz der Produktion berücksichtigt werden. Die Wahl des richtigen Verfahrens hängt von einer Reihe von Faktoren ab, z. B. von der Art des Materials, der erforderlichen Genauigkeit oder dem Produktionsvolumen.