Hausmacher Art

Innengewinde schneiden

Hausmacher Art

# 79 | 15.01.2015 | JEM

Innengewinde schneiden? Kein Problem, wenn Gewindebohrer, Windeisen und Kernloch auf der Werkbank liegen.

1Kernlochdurchmesser

Neben Windeisen und Gewindebohrer braucht es für das Innengewinde vor allem ein lecker präpariertes Loch. Nicht irgendeins, sondern DAS Kernloch für JENES Gewinde.
Das bedeutet, dass zu einem bestimmten Regel- oder Feingewinde auch immer ein ganz bestimmtes Loch gehört.
 
Weil dieser Durchmesser so wichtig ist, hat er sogar eine eigene Spalte in den unzähligen Normtabellen. Schockierenderweise finden sich jedoch allein für das schnöde M10 ganze 6 verschiedene Kernlochdurchmesser - und zwar je einen für jede einzelne Gewindesteigung.
Wie hatten das in der Theorie: Feineres Gewinde = Mehr Zähnchen pro Millimeter = Zähnchen weniger hoch = Kernloch größer. Ganz konkret sieht das für den M10-Fall dann so aus:
 
M 10 x 0,2: Kernlochdurchmesser 9,78mm
M 10 x 0,5: Kernlochdurchmesser 9,46mm
M 10 x 0,75: Kernlochdurchmesser 9,19mm
M 10 x 1: Kernlochdurchmesser 8,92mm
M 10 x 1,25: Kernlochdurchmesser 8,65mm
M 10 x 1,5 (Regelgewinde): Kernlochdurchmesser 8,38mm

Weil kaum jemand solch ein Bohrerarsenal vorhält, darf im Hinblick auf die Bohrerdurchmesser getrost gerundet werden. Gerne auch großzügig: Beim Regelgewinde M10 (also M10x1,5) kommt man dann auf einen Kernlochdurchmesser von 8,5mm.
Bei dieser Bohrung sind die Flanken des Innengewindes dann nicht vollständig ausgeformt; das Gewinde wird jedoch in jedem Fall funktionieren.

2Sack- oder Durchgangsloch

Eigentlich ist diese Unterscheidung so trivial, dass es fast wehtut. Trotzdem hat sie für die Produktion (und später auch für die Reparatur) des Innengewindes entscheidende Bedeutung: Ist die Bohrung auf beiden Seiten offen (Durchgangsloch) oder an der einen Seite zu (Sack- oder Grundloch)?
 
Schon in der Konstruktionsabteilung von VW, BMW oder Hyundai wird bei der Konstruktion von Gussteilen auf diesen feinen Unterschied geachtet - Durchgangslöcher lassen sich einfacher und schneller herstellen, weil Späne durch die vorgegossene Bohrung leichter abfließen können.
Das erspart ein paar Sekunden Rückholbewegung des Bohrers, um die Späne loszuwerden.
 
In der heimischen Schrauberhöhle spielt das Zeitsparen keine Rolle - hier soll ein Gewinde in die sinnfreie Bohrplatte, den selbstgeklöppelten Auspuffhalter oder den Druckluftverteilerblock des neu erstandenen Kompressors gedrallert werden.
Viel interessanter (und wichtig bei der Entscheidung Sack- oder Durchgangsloch) ist die Frage nach der nutzbaren und sinnvollen Gewindelänge.

3Gewindelänge

Um es kurz zu machen: Bei Regelgewinden in Stahl tragen die ersten 5 Gewindegänge über 80% der Last. Mehr Gewindegänge in den Stahlklotz zu schneiden, bringt nix - außer Arbeit und Spänen.
 
Selbstverständlich ist das eine wutbürgergrobe Vereinfachung, einfach weil die Festigkeit einer Schraubenverbindung natürlich von der Festigkeit des Schraubenmaterials, dem Gewindedurchmesser, der Steigung und noch ein paar weiteren Faktoren abhängt.
Trotzdem sind diese Faktoren so verknotet, dass zum Beispiel Sechskantmuttern seit dem Pleistozän irgendwo zwischen 0,8 und 1,0 mal d (also dem Nenndurchmessers des Gewindes) hoch sind.
Ein „Mehr“ an Gewinde (also höhere Muttern mit mehr Gewindegängen) bringt es also nicht.
 
Beim beschriebenen M10x1,5 kommt man mit einer Gewindelänge von 8 oder 10mm locker hin. Mehr wäre vergebens; die Schraube würde bei Überlastung auf freier Länge außerhalb der Verbindung einschnüren und abreißen.
 
Stößt man bei einer Reparatur also mal auf Gewinde, die jemand mit Mühe und Akribie bergmännisch auf 5xd in das Bauteil abgeteuft hat, so braucht man das bei einer Reparatur nicht zu beheben, sondern bohrt mit maximal 1,5xd auf und spart dann auch noch ein halbes Vermögen für die Schrauben.

4Handgewindebohrer

Das Werkzeug, mit dem man eine jungfräuliche Bohrung in ein faltiges Gewinde verwandelt, heißt Gewindebohrer. Und je nach Anwendung kommen zwei verschiedene Bauformen von Gewindebohrern zum Einsatz. Die erste und weit verbreitete Form besteht aus drei Gewindebohrern, die ein Gewinde in drei "Zügen" herstellen. Der erste Bohrer bohrt vor, der zweite bohrt auf und der Dritte sorgt für eine feine Oberfläche.
Das ist überirdisch simpel, eignet sich aber nur für Durchgangslöcher, weil Bohrer dieser Bauart einen langen Anschnitt haben, um sich sauber und lotrecht in der Bohrung zu zentrieren. Darüber hinaus kann dieses Gewindebohrer-Triumvirat nur mit einem Windeisen und von Hand betrieben werden.
 
Weil sich die drei kleinen Biester kaum unterscheiden, muss man insbesondere bei den Bohrern für zweiten und dritten Zug genau hinschauen. Um aber auch in der finstren Bude ein leckeres Innengewinde zu zaubern, sind die Bohrer vom Hersteller beringt: Nummer eins hat einen Ringel am Schaft, Nummer zwei hat zwei und der Fertigschneider hat keinen Ringel am Hals.
 
Alle drei werden nacheinander in das Loch gedrallert und ergeben dann das Loch. Die meiste Arbeit übernehmen hierbei die Bohrer des ersten und zweiten Zugs; der Fertigschneider ist primär für die saubere Oberfläche des Gewindes zuständig.

5Maschinengewindebohrer

Nur in der afghanischen Provinz werden alle Gewinde der AK47-Kopie noch von Hand und in drei Zügen geschnitten. Überall sonst kommen für so einen Zweck Maschinen zum Einsatz. Und kaum verwunderlich, dass drei Gewindebohrer, die man obendrein noch mittelalterlich kompliziert wechseln muss, einer rationellen Waffenproduktion eher hinderlich sind.
 
Um die Weltherrschaft also noch vor 2050 zu erringen, kommen Maschinengewindebohrer ins Spiel: Diese zahnigen Gesellen haben einen sehr kurzen Anschnitt und schneiden das Innengewinde in einem einzigen Atemzug.
Sie haben meist ebenfalls einen Vierkant am Schaft, sind aber eigentlich für die Einsatz in der Bohrmaschine vorgesehen. In so eine Bohrleier eingespannt, schneidet sich das Gewinde quasi von selbst und binnen Sekunden.
 
Größter Vorteil des Maschinengewindebohrers ist jedoch der kurze Anschnitt: Damit zentriert sich das Ding zwar kaum in der Bohrung, ermöglicht aber Gewinde bis fast auf den Grund von Sacklöchern - die mit den drei Brüdern von der Tankstelle schlicht unmöglich sind.

6Welcher Bohrer wofür?

Wenn Schleifscheiben, Drehstähle und Spiralbohrer für unterschiedliche Werkstoffe gemacht werden, so ist das bei Gewindebohrern nicht viel anders. Unschwer zu erraten, dass der Gewindebohrer für Aluminium nicht nur anderes Material zerspant als der Ahl für irgendeinen zähen und hochfesten Chrom-Nickel-Sonderstahl.
 
Die Hersteller der Bohrwerkzeuge haben ihre Gewindebohrer deshalb in Gruppen eingeteilt, die sich in aller Regel nach der Zugfestigkeit des (Werkstück-) Werkstoffs unterscheiden.
Diese Farbeinteilung ist nicht unbedingt einheitlich (bitte um Korrektur, wen jemand besseres weiß!):
 
gelber Ring: Bunt- und Leichtmetalle, Zugfestigkeit < 850 N/mm²
scharzer Ring: Bau- und Qualitätsstähle
grüner Ring: Grauguss und Qualitätsstähle < 1.000 N/mm²
blauer Ring: Rostfreie Stähle
roter Ring: Hochfeste Stähle < 1.400 N/mm².
 
Für die schnöde Werkstattpraxis und die sinnfreie Bohrplatte ist diese Unterscheidung ziemlich wurscht. Allerdings erklärt sie, weswegen Maschinengewindebohrer M5 mit rotem Ringel und goldener Spitze im Fachhandel glatte 40 Euro kostet, während der Chinaplunder-Laden so ein Ding für 3 Euro feilbietet.

7Windeisen

Funkeln Gewindebohrer und das Kernloch nun freudig in der Morgensonne, so könnte die Gewindeschneiderei eigentlich losgehen - wenn man den glitschigen Bohrahl denn anpacken und drehen könnte.
 
Für diesen Zweck hält der freundliche Werkzeugonkel „Windeisen“ bereit. Solche Gerätschaften dienen einzig dazu, den glitschigen Ahl festzuhalten, damit die Bohrerei überhaupt funktioniert.
Im Gegensatz zu früheren Tagen sind Windeisen heute fast immer mit einem Verstellmechanismus ausgestattet und überspannen damit meist ein halbes Dutzend Vierkante mit einer einzigen Windeisen-Größe.
 
Um sich für alle Eventualitäten zu wappnen, lohnt deswegen der Besitz von zwei unterschiedlich großen Verstell-Windeisen und einem Superspezial-Verlängerungswindeisen.
So ein Teil hat nicht nur einen langen Schaft, mit dem man auch versenkte Bohrungen mit Gewinde versehen kann (wichtig in Zylinderköpfen), sondern verfügt auch über eine Umschaltratsche. Die verringert den Platzaufwand und beschleunigt vor allem das Gewindeschneiden, wenn man z.B. 20 Gewinde á M5 in einer Reihe und von Hand fertigen will.
 
Welch diabolischen Tücken das Schneiden von Außengewinde bereithält, zeigt unsere nächste Folge. Please stay tuned, ladies.