22.02.26
Winkel am Gewindebohrer
Ein geometrisch definierter Schneidkeil besteht grundsätzlich aus drei fundamentalen Winkeln, die zusammen in der Ebene der Schneidbewegung einen rechten Winkel bilden: Den Freiwinkel, den Keilwinkel und den Spanwinkel. Wo befinden sich diese Winkel am Gewindebohrer und welchen Einfluss haben die drei Winkel auf das Gewindeschneiden?
Freiwinkel (α):
Dieser Winkel liegt zwischen der Freifläche der Schneide und der Bearbeitungsfläche des Werkstücks. Seine Hauptfunktion besteht darin, die Reibung zwischen diesen beiden Flächen zu verhindern oder zumindest auf ein Minimum zu reduzieren. Ein angemessener Freiwinkel sorgt dafür, dass die Freifläche „frei“ vom Werkstück kommt, was übermäßigen Verschleiß und eine unnötige Erwärmung verhindert.
Zu kleiner Freiwinkel: Dieser führt zu starken Reibkräften und frühzeitigem Verschleiß des Gewindebohrers.
Zu großer Freiwinkel: Dieser kann die Schneide unter Belastung instabil machen und zum Ausbruch der Schneiden am Gewindebohrer führen.
Für schwer zerspanbare Werkstoffe (z.B. rostfreie Stähle) sollten Gewindebohrer mit einem größeren Freiwinkel verwendet werden um hohe Schnittkräfte zu kompensieren. Beim Gewindeschneiden von weichen oder zähfließenden Werkstoffen (z.B. Aluminium oder Kupfer) sollte ein kleinerer Freiwinkel verwendet werden. Dieser sorgt für eine höhere Schnittstabilität. Grundsätzlich gilt beim Freiwinkel, dass er so klein wie möglich aber so groß wie nötig sein sollte.
Keilwinkel (β):
Der Keilwinkel wird von der Spanfläche und der Freifläche des Gewindebohrers eingeschlossen. Er bildet den eigentlichen Werkzeugkeil und ist somit der Träger der Schneide. Seine Größe ist direkt für die Stabilität und mechanische Belastbarkeit des Schneidelements verantwortlich.
Großer Keilwinkel: Stabilere Schneide, höhere Schnittkräfte, für harte Werkstoffe.
Kleiner Keilwinkel: Schärfer, dringt leichter ein, weniger kraftbedarf, ist aber instabiler.
Spanwinkel (γ):
Dieser Winkel befindet sich zwischen der Spanfläche des Gewindebohrers und einer Linie senkrecht zur Werkstoffoberfläche. Der Spanwinkel hat den größten Einfluss auf die Art und Weise, wie sich die Späne bilden und wie sie vom Gewindebohrer abfließen. Er bestimmt die Schneidleistung des Gewindebohrers und muss an die mechanischen Eigenschaften des zu bearbeitenden Werkstoffs angepasst werden.
Freiwinkel
Zwischen Freifläche und Bearbeitungsfläche = Vermeidung von Reibung; erleichtert das Eindringen der Schneide.
Keilwinkel
Zwischen Freifläche und Spanfläche = Beeinflusst Stabilität und mechanische Festigkeit der Schneide.
Spanwinkel
Zwischen Spanfläche und einer Normalen zur Bearbeitungsebene = Beeinflusst Spanbildung, Spanfluss und Schnittkraft.
Zusammenfassung
Die drei Winkel stehen in der fundamentalen geometrischen Beziehung, so dass ihre Summe immer 90° beträgt. Diese Gleichung α + β + γ = 90° ist der Schlüssel zum Verständnis der gegenseitigen Abhängigkeit der Schneidengeometrie. Jede Änderung eines Winkels führt zwangsläufig zu einer Anpassung der anderen Winkel. Die Geometrie kann somit nicht als Summe einzelner, unabhängiger Winkel betrachtet werden, sondern als ein geschlossenes System von Kompromissen. Bei den VÖLKEL Gewindebohrern sind diese drei Winkel optimal auf die zu bearbeitenden Werkstoffe und Anwendungen abgestimmt.
⚠️️ Der Keilwinkel (β) ist die zentrale Variable zwischen Schärfe und Stabilität. Die Beschreibung des Keilwinkels ist untrennbar mit seiner Funktion als Träger der Schneidkante verbunden. Er stellt das physische Element dar, welches die mechanischen Belastungen des Zerspanungsvorgangs (hier: beim Gewindeschneiden) aufnimmt.
