Müssen Sie schnell und effizient präzise Außengewinde herstellen? Haben Sie genug vom langsamen traditionellen Drehen oder von komplexen Fräsvorrichtungen, die für die Massenproduktion oder schwierige Materialien einfach nicht geeignet sind? Eine Wirbelmaschine könnte die spezialisierte Hochgeschwindigkeitslösung sein, die Sie suchen.

Eine Wirbelmaschine ist ein spezielles Gerät, oft ein Anbaugerät für Drehbänke (vor allem Schweizer Maschinen) oder eine eigene Maschine, mit dem präzise Außengewinde hergestellt werden können. Sie verwendet Hartmetall- oder andere hochentwickelte Einsätze, die auf einem mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Schneidring montiert sind, um Gewinde auf ein Werkstück zu fräsen, und bietet außergewöhnliche Geschwindigkeit, Genauigkeit und Effizienz.

Es handelt sich um eine fortschrittliche Gewindeverarbeitungsmethode, die besonders bei komplexen Profilen oder in der Großserienfertigung von Nutzen ist. Obwohl sie sich oft auf Gewinde konzentriert, ist sie aufgrund ihrer Präzision ein wichtiger Faktor in der modernen Fertigung. Im Folgenden erfahren Sie, wie diese beeindruckende Technologie funktioniert und warum sie sich auszeichnet.

Wie funktioniert eine Wirbelmaschine?

Sie haben eine Wirbelmaschine laufen sehen, wissen aber nicht, wie sie so genau und schnell Gewinde schneidet? Es handelt sich um eine Hochgeschwindigkeitsrotation und eine präzise Achsensteuerung, im Wesentlichen ein hochoptimiertes Fräsverfahren speziell für Gewinde.

Der Schneidring der Wirbeleinheit, der mehrere nach dem Gewindeprofil geformte Wendeschneidplatten (oft aus Hartmetall, CBN oder Keramik) trägt, dreht sich mit sehr hoher Geschwindigkeit. Gleichzeitig dreht sich das Werkstück (gesteuert durch die C-Achse der Drehmaschine) viel langsamer. Der Werkzeugkopf bewegt sich linear entlang der Z-Achse, um die Steigung zu erzeugen, während die A-Achse den Schnittwinkel für die Spirale einstellt und die X-Achse den kleinen Durchmesser des Gewindes kontrolliert. Durch diese koordinierte Bewegung wird das Gewinde gefräst, wobei es oft in einem einzigen Durchgang fertiggestellt wird und die charakteristischen kommaförmigen Späne entstehen.

Schauen wir uns diese Achsen und Bewegungen einmal genauer an:

• Hochgeschwindigkeits-Schneidring: Dies ist der Kern, der sich schnell dreht, wobei mehrere Schneiden im Eingriff sind.
• Langsame Werkstückrotation (C-Achse): Sorgt für Stabilität und hilft, die Gewindeform zu definieren.
• Linearer Vorschub (Z-Achse): Steuert die Bewegung entlang der Werkstücklänge und bestimmt die Gewindesteigung in Abstimmung mit der Drehung der C-Achse. Durch Ändern der Z-Achsen-Verfahrrichtung können sowohl Rechts- als auch Linksgewinde geschnitten werden.
• Winkeleinstellung (A-Achse): Neigt den Wirbelkopf, um den gewünschten Schrägungswinkel des Gewindes zu erreichen.
• Kontrolle des Durchmessers (X-Achse): Legt die Schnitttiefe fest und steuert den kleinen Durchmesser des Gewindes.

Dieser Prozess ist ein unterbrochener Schnitt¹Dennoch erreicht es eine bemerkenswerte Präzision und Oberflächengüte. Durch die gleichmäßige Spanbildung können auch gehärtete Werkstoffe (bis zu 65 HRc) und spröde Materialien effektiv bearbeitet werden, was für andere Verfahren eine Herausforderung darstellen kann.

• Schneiden von Formularen (Rekapitulation): Sie können für das Schneiden von Innen- oder Außengewinden ausgelegt sein, wobei Außengewinde häufiger vorkommen und häufig mit einer Schrägungswinkeleinstellung (z. B. ±40°) ausgestattet sind.
• Schneidemethoden (Rekapitulation): Je nach Materialhärte und Maschinensteifigkeit kann vorwärts (Steigfräsen) oder rückwärts (konventionell) gefräst werden.

Diese präzise Steuerung über mehrere Achsen ermöglicht die hohe Effizienz und Qualität, für die Whirling bekannt ist.

Was sind die Vorteile der Wirbelmaschine gegenüber der Drehmaschine bei der Gewindebearbeitung?

Verlassen Sie sich bei all Ihren Gewinden immer noch ausschließlich auf das Drehen an einer Stelle? Sind Sie frustriert von mehreren Durchgängen, Werkzeugverschleiß bei zähen Werkstoffen, langen Zykluszeiten oder dem Bedarf an Kühlmittel? Das Wirbeln bietet überzeugende Vorteile, die es zu einer modernen, wirtschaftlichen Gewindelösung machen.

Wirbelmaschinen sind erheblich schneller (bis zu dreimal kürzere Zykluszeiten als Drehmaschinen), liefern Oberflächengüten, die oft mit denen des Schleifens vergleichbar sind, können schwierige/harte Werkstoffe (bis zu 65 HRc) effektiv bearbeiten, ermöglichen eine kostensparende Trockenbearbeitung und eignen sich hervorragend für tiefe Gewinde oder Teile mit großen Längen-Durchmesser-Verhältnissen.

Nach meiner Erfahrung bei J&M Machine Tools kann die Umstellung auf Wirbeln die Gewindekennzahlen drastisch verbessern. Hier ist ein detaillierterer Vergleich:

Merkmal	Wirbelnder Vorteil	Warum es wichtig ist
Zykluszeit	Bis zu 3x schneller als herkömmliches Drehen. Single-Pass-Fähigkeit reduziert Schritte (>60%) und Zeit (>50%).	Enorme Produktivitätssteigerung, niedrigere Kosten pro Teil, schnellere Lieferung.
Oberfläche	Ausgezeichnetes Finish, oft vergleichbar mit dem Schleifen (Ra 0,8μm oder besser). Weniger polyedrische Spitzen aufgrund der Schneidwirkung.	Reduziert/beseitigt sekundäre Nachbearbeitungsschritte.
Kosten-Wirksamkeit	Ermöglicht Trockenbearbeitung (keine Kühlmittelkosten/-verwaltung). Reduzierte Einrichtzeit (keine Anpassung von Schrupp- und Schlichteinsätzen).	Geringere Betriebskosten, einfachere Einrichtung, sauberere Umwelt.
Schwierige Materialien	Effektive Bearbeitung von gehärteten Stählen (bis zu 65 HRc), Titanlegierungen, Superlegierungen und rostfreien Stählen.	Erweitertes Leistungsvermögen, zuverlässige Verarbeitung für schwierige Aufgaben.
Tiefe/Lange Fäden	Hervorragend geeignet für tiefe Gewindeprofile und Teile mit hohem Längen-Durchmesser-Verhältnis (bietet bessere Unterstützung/Steifigkeit).	Bewältigt komplexe Geometrien, bei denen das Drehen Schwierigkeiten bereiten könnte.
Genauigkeit	Hohe Maßgenauigkeit und Präzision des Gewindeprofils, um Klassen besser als bei anderen Verfahren.	Gewährleistet hochwertige Teile, zuverlässige Passform und Funktion.
Lebensdauer der Werkzeuge	Die Verteilung der Schnittlast auf mehrere Wendeplatten kann die Lebensdauer des Werkzeugs im Vergleich zum Drehen mit nur einem Punkt verbessern.	Weniger Ausfallzeiten für Werkzeugwechsel, gleichbleibende Leistung.
Integration von Drehmaschinen	Aufsätze für vorhandene Drehbänke (insbesondere Schweizer) oder als eigene Maschinen erhältlich.	Flexible Implementierungsoptionen je nach Bedarf.

Diese Vorteile machen das Wirbeln zu einer überlegenen Wahl für viele anspruchsvolle Gewindebearbeitungsanwendungen, die über die Grenzen des traditionellen Drehens hinausgehen.

Ist die Wirbelmaschine für die Großserienfertigung oder nur für die Kleinserienfertigung geeignet?

Sie fragen sich, ob diese spezialisierte Technologie für hohe Stückzahlen geeignet ist oder nur für Nischenteile mit geringen Stückzahlen? Lässt sie sich skalieren, wenn Ihre Produktionsanforderungen steigen? Die Antwort ist ja - das Wirbeln ist vielseitig genug für beide Enden des Spektrums.

Wirbelmaschinen eignen sich sowohl für kleine, hochpräzise Arbeiten als auch für die Großserienfertigung. Spezielle Wirbelmaschinen sind ideal für die Großserienfertigung, während Wirbelaufsätze auf Langdrehautomaten Flexibilität für kleinere Lose oder Betriebe mit unterschiedlichen Anforderungen bieten.

Hier sehen Sie, wie es zu den verschiedenen Maßstäben passt:

• Großserienfertigung: Dedizierte Wirbelmaschinen² (wie einige Serien von Herstellern wie Leistritz) sind für einen hohen Durchsatz optimiert. Aufgrund ihrer Schnelligkeit, Zuverlässigkeit, ihres Automatisierungspotenzials und ihrer Effizienz eignen sie sich perfekt für Branchen, in denen Tausende oder Millionen identischer Gewindeteile benötigt werden (z. B. Automobilindustrie, Medizintechnik). Die erhebliche Verkürzung der Zykluszeit im Vergleich zu anderen Verfahren ist hier ein wichtiger Faktor.
• Kleine / flexible Produktion: Für Lohnfertiger oder Hersteller, die kleinere Chargen oder eine größere Vielfalt von Teilen produzieren, ist das Hinzufügen einer Wirbelaufsatz³ an einen fähigen CNC-Langdrehbank⁴ ist eine gute Option. Sie bietet die Vorteile des Wirbelns (Geschwindigkeit, Qualität bei schwierigen Gewinden), ohne in eine spezielle Maschine investieren zu müssen, wobei die Vielseitigkeit der Drehmaschine für andere Arbeiten erhalten bleibt.

Unabhängig davon, ob Sie eine Handvoll komplexer Prototypen herstellen oder kontinuierliche Produktionslinien betreiben, gibt es wahrscheinlich eine Wirbellösung, die Ihrem Umfang und Ihren Anforderungen entspricht.

Welche Produkte kann die Wirbelmaschine verarbeiten, und in welchen Bereichen werden diese Produkte eingesetzt?

Denken Sie an spezielle Teile wie Präzisionsschrauben, Schneckenräder oder vielleicht sogar medizinische Implantate? Sie fragen sich, wo genau die Wirbeltechnologie zum Einsatz kommt? Ihre Möglichkeiten erstrecken sich auf eine breite Palette kritischer Komponenten in vielen Schlüsselindustrien.

Wirbelmaschinen eignen sich hervorragend für die Herstellung von Teilen mit Außengewinde wie Schrauben und Bolzen, Schneckengetriebe/Wellen, Gewindespindeln (einschließlich Kugelumlaufspindeln), Pumpenrotoren und kritische medizinische Komponenten wie Knochenschrauben. Diese hochpräzisen Teile sind in der Fertigung, der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und dem Energiesektor unverzichtbar.

Die Präzision, die Geschwindigkeit und die Materialhandhabungsmöglichkeiten des Wirbelns machen es ideal für:

• Produkte:

  • Gewindespindeln und Kugelgewindetriebe: Für präzise lineare Bewegungen in Werkzeugmaschinen, Automatisierung, Robotik und Aktuatoren für die Luft- und Raumfahrt.
  • Schneckenwellen und Zahnräder: Wird in Getrieben für Fahrzeuglenkungen, Industrieantriebe und Hebevorrichtungen verwendet.
  • Medizinische Schrauben: Hochpräzise Knochenschrauben, Schrauben zur Fixierung der Wirbelsäule und Zahnimplantate, die häufig aus Titan oder PEEK hergestellt werden und spezifische Gewindeformen und Biokompatibilität erfordern. Dies ist ein wichtiger, vielleicht unerwarteter, Anwendungsbereich.
  • Pumpen-Rotoren: Bestimmte Arten von Pumpenrotoren mit schraubenförmigen Profilen.
  • Befestigungselemente und Aktuatoren für die Luft- und Raumfahrt: Komplexe, hochfeste Gewindeteile für Flugzeugstrukturen und Steuerungssysteme.
  • Automobilkomponenten: Gewindeteile für Getriebe, Lenksysteme und Motoren.
  • Allgemeine Verbindungselemente: Großserienproduktion von Spezial- oder Standardschrauben und -bolzen, bei denen es auf Effizienz ankommt.

• Einsatzgebiete:

  • Herstellung: Allgemeine mechanische Baugruppen, die Präzisionsgewinde erfordern.
  • Luft- und Raumfahrt & Verteidigung: Kritische Komponenten, die hohe Zuverlässigkeit und Genauigkeit erfordern.
  • Automobilindustrie: Großserienproduktion von Getriebe- und Lenkungsteilen.
  • Industrie für medizinische Geräte: Chirurgische Implantate, Instrumente und zahnmedizinische Komponenten.
  • Energiesektor: Komponenten für die Stromerzeugung, Öl- und Gasanlagen.
  • Werkzeugmaschinenindustrie: Bau von präzisen Bewegungssteuerungskomponenten für andere Maschinen.

Die Fähigkeit, komplexe, präzise Gewinde in anspruchsvollen Materialien effizient herzustellen, macht das Wirbeln in diesen anspruchsvollen Bereichen unverzichtbar.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Wirbelmaschinen eine spezialisierte, hocheffiziente Methode zur Herstellung von Außengewinden darstellen. Sie bieten im Vergleich zum herkömmlichen Drehen erhebliche Vorteile in Bezug auf Geschwindigkeit, Oberflächenqualität, Kosteneffizienz und Materialeigenschaften und eignen sich daher sowohl für kleine Präzisionsarbeiten als auch für die Großserienfertigung in kritischen Branchen.

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