Empirische Formeloptimierung für den Gewindebodenlochdurchmesser

Empirische Formeloptimierung für den Gewindebodenlochdurchmesser

Bei Gewindeschneidprozessen ist die korrekte Bestimmung des Lochgrunddurchmessers, der Lochtiefe und der Anfasung am Locheingang entscheidend für die Erzielung qualitativ hochwertiger Gewinde. In diesem Artikel wird erläutert, wie der Durchmesser und die Tiefe des Bohrlochs auf der Grundlage von Materialeigenschaften und Gewindespezifikationen sinnvoll bestimmt werden können, und es werden detaillierte Berechnungen für gängige Gewindetypen bereitgestellt.

1. Bestimmung des unteren Lochdurchmessers

Beim Gewindeschneiden schneiden die Schneidkanten des Gewindebohrers in erster Linie das Material, üben aber auch Druck auf das Material aus, wodurch es sich verformt und in Richtung Gewindespitze fließt. Daher sollte der Durchmesser des vor dem Gewindeschneiden gebohrten Lochs größer sein als der Innendurchmesser des Gewindes. Der Bohrlochdurchmesser kann anhand einschlägiger Handbücher oder mithilfe der folgenden empirischen Formeln ermittelt werden:

• Spröde Materialien (wie Gusseisen, Bronze usw.):
  d0=d−1.1pd_0 = d - 1.1p
  Dabei ist dd der Gewindeaußendurchmesser und pp die Steigung.

• Duktile Materialien (wie Stahl, Messing usw.):
  d0=d−pd_0 = d - p

2. Bestimmen der Tiefe des unteren Lochs

Beim Gewindeschneiden von Sacklöchern (nicht durchgehenden Löchern) sollte die Lochtiefe größer als die erforderliche Gewindetiefe sein, da der Gewindebohrer den Boden des Lochs nicht erreichen kann. Die Tiefe des Sacklochs wird typischerweise nach der folgenden Formel berechnet:

• Sacklochtiefe = Erforderliche Gewindetiefe + 0,7 × Gewindeaußendurchmesser

Für gängige Gewinde lautet die einfache Berechnung für den Durchmesser des unteren Lochs:
Bodenlochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser × 0,85 Bodenlochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser imes 0,85
Zum Beispiel:

• M3-Gewinde: Durchmesser des unteren Lochs = 2,4 mm

• M4-Gewinde: Durchmesser des unteren Lochs = 3,1 mm

• M5-Gewinde: Durchmesser des unteren Lochs = 4,2 mm

• M6-Gewinde: Durchmesser des unteren Lochs = 5,1 mm

• M8-Gewinde: Durchmesser des unteren Lochs = 6,8 mm

Für metrische Gewinde kann der Durchmesser des unteren Lochs wie folgt berechnet werden:
Bodenlochdurchmesser=Gewindeaußendurchmesser − 1,0825×SteigungBodenlochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser – 1,0825 imes Steigung

Für zöllige Gewinde kann der Durchmesser des unteren Lochs wie folgt berechnet werden:
Bodenlochdurchmesser=Gewindeaußendurchmesser − 1,28×SteigungBodenlochdurchmesser = Gewindeaußendurchmesser – 1,28 imes Steigung

3. Berücksichtigung der Gewindetoleranzklassen

Bei der tatsächlichen Bearbeitung wirkt sich der Gewindetoleranzgrad auch auf die Abmessungen der unteren Bohrung aus. Beispielsweise kann der Durchmesser des unteren Lochs für ein metrisches Standardgewinde mit der folgenden Formel aus dem Außendurchmesser minus der Steigung berechnet werden:

• Metrische Gewinde (MM-Typ):
  Gewindetiefe = 0,6495 × Steigung
  Innengewindedurchmesser = Nenndurchmesser – 1,0825 × Steigung

Beispielsweise ist M20x2,5-6H/7g ein grobes metrisches Gewinde mit einem Nenndurchmesser von 20 mm und einer Steigung von 2,5 mm, mit der Innengewindetoleranzklasse 6H.

4. Unterschiedliche Gewindetypen und Materialunterschiede

Verschiedene Gewindetypen (z. B. Unified Thread Standard (UN), Rohrgewinde usw.) haben ihre eigenen Standards und Berechnungsmethoden. Zum Beispiel im Fall von Unified Thread Standard (UNC):

• Unified Thread Standard (UNC):
  Gewindetiefe = 0,6495 × 25,4Threadsperinch rac{25,4}{Threads per Inch}
  Bei einem 3/4-10 UNC-Gewinde beträgt der Außendurchmesser beispielsweise 3/4 Zoll und die Steigung 2,54 mm.

• Rohrgewinde (z. B. NPT):
  Gewindetiefe = 0,6403 × 25,4Threadsperinch rac{25,4}{Threads per Inch}

5. Berechnungen des Grundlochs zum Drehen von Gewinden

Bei der Bearbeitung von Drehgewinden müssen der Durchmesser und die Tiefe des Grundlochs sowie andere Parameter je nach Gewindetyp optimiert werden. Bei der Bearbeitung eines 3/4'-10UNC-Außengewindes lauten die Berechnungsformeln beispielsweise wie folgt:

• Tonhöhenberechnung:
  P=25,4Threadsperinch=25,410=2,54mmP = rac{25,4}{Threads per Inch} = rac{25,4}{10} = 2,54 ext{mm}

• Berechnung des Außendurchmessers:
  AußendurchmesserD=34Zoll=25,4×34=19,05mmAußendurchmesser D = rac{3}{4} ext{Zoll} = 25,4 imes rac{3}{4} = 19,05 ext{mm}

• Geschwindigkeitsberechnung:
  Geschwindigkeit N=1000Vπ×D=1000×120π×19,05=2005 U/minN = rac{1000V}{pi imes D} = rac{1000 imes 120}{pi imes 19,05} = 2005 ext{U/min}

Zusammenfassung

Die richtige Bestimmung des Durchmessers und der Tiefe des Grundlochs ist entscheidend für die Sicherstellung der Qualität der Gewindebearbeitung. Durch die Kombination von Materialeigenschaften, Gewindetypen und Toleranzklassen können die oben genannten empirischen Formeln die Abmessungen des Bohrlochbodens effektiv berechnen. Darüber hinaus ist es beim Drehen von Gewinden wichtig, die Auswirkungen von Geschwindigkeit, Werkzeugmaterialien und Maschinenstruktur zu berücksichtigen, um die Bearbeitungsgenauigkeit sicherzustellen. Die Beherrschung dieser empirischen Formeln verbessert nicht nur die Verarbeitungseffizienz, sondern senkt auch die Produktionskosten und gewährleistet so die Qualität und Zuverlässigkeit der Gewindebearbeitung.