Mechanikbauteile
Teil von Mechanikbauteile spezifizieren: Bestellangaben für Einkauf und Fertigung verständlich festlegen
Gewinde im CAD-Modell festlegen: Markierung und Prüfliste
Gewinde im CAD-Modell festlegen: Erfahren Sie, worauf es bei Vorbohrung, Werkzeuggrenzen, Tiefenrichtwert und Markierung in der Designanalyse ankommt.
Das Wichtigste auf einen Blick
- Modellieren Sie die Bohrung mit dem Durchmesser der Vorbohrung, nicht mit dem Nenndurchmesser des Gewindes.
- Für die zerspanende Fertigung nennt der Werkzeugsatz metrische Gewinde M2 bis M12 sowie UNC- und UNF-Größen von #2 bis 1/2 Zoll; die konkrete Steigung muss zur vollständigen Bezeichnung passen.
- Gewinde tiefer als das Dreifache des Durchmessers verlangsamen die Herstellung.
- Markieren Sie jede Gewindebohrung im 3D-Modell, damit die automatische Designanalyse sie erkennt.
Warum die Vorbohrung und nicht der Nenndurchmesser ins Modell gehört
Ein M6-Gewinde sieht im CAD schnell nach einer 6-mm-Bohrung aus. Wer so konstruiert, liefert dem Bearbeiter eine falsche Geometrie. Nach den veröffentlichten Designrichtlinien von Protolabs muss ein Loch, das zum Gewindeschneiden geeignet ist, mit dem Durchmesser der Vorbohrung modelliert werden. Die Software erkennt geeignete Gewinde und lässt sie einzeln oder alle gleichzeitig auswählen.
Vorbohrung statt Nenndurchmesser
Nenndurchmesser
- M6 im CAD
- 6 mm
- Fräser erzeugt Profil
- falsche Geometrie
- Folge
- Gewinde fehlt Material
Vorbohrung
- M6 im CAD
- Kernlochmaß
- Fräser erzeugt Profil
- korrektes Kernloch
- Folge
- fertigungsgerecht
Das ist kein Detail der Darstellung, sondern eine Fertigungsangabe. Der Fräser erzeugt das Gewindeprofil im Werkzeug nicht aus dem Nennmaß, sondern aus dem Kernloch. Steht dort der Nenndurchmesser, fehlt dem Gewinde das Material.
Gewindeprofil per Gewindefräser, nicht per Gewindebohrer
Moderne Zerspanung schneidet Gewindeprofile spiralförmig mit einem Einzahn-Gewindefräser. Dasselbe Werkzeug schneidet mehrere Gewinde mit derselben Steigung. Für Konstrukteure ist die Werkzeugliste deshalb eine harte Grenze.
Grenzen des Werkzeugsatzes
- M2 bis M12metrische Gewinde
- N2 bis 0,5 ZollUNC- und UNF-Gewinde
- SonderabmessungWerkzeugsatz wechseln oder umplanen
Innerhalb eines Werkzeugsatzes sind metrische Gewinde von M2 bis M12 möglich, ebenso UNC- und UNF-Größen von #2 bis 1/2 Zoll. Vollständige Bezeichnungen sind zum Beispiel #2-56 UNC, #4-40 UNC, 1/4-20 UNC und 1/2-13 UNC; bei UNF etwa #2-64, #4-48, 1/4-28 und 1/2-20. Der Größenbereich allein bestätigt nicht jede Steigung: Prüfen Sie die konkrete Bezeichnung und Verfügbarkeit in der Designanalyse. Wer bei einer Sonderabmessung ankommt, muss den Werkzeugsatz wechseln oder umplanen. Prüfen Sie also die Gewindegröße, bevor Sie sie ins Modell schreiben.
Tiefenverhältnis als Machbarkeitsgrenze
Tiefe Gewinde kosten Zeit. Gewinde, die tiefer als ihr Dreifaches des Durchmessers sind, verlangsamen die Herstellung deutlich. Solche Merkmale zählen neben tiefen Löchern, Hinterschnitten und eingeschränktem Werkzeugzugang zu den Punkten, die eine Bearbeitung erschweren. Als Richtwert für eine erste Machbarkeitseinschätzung gilt: Gewindetiefe höchstens Durchmesser mal drei. Dieser Richtwert ist eine eigene Ableitung aus der Anbieterangabe, kein Normwert.
| Gewinde | Nenndurchmesser | Richtwert Tiefe (3 x d) |
|---|
Die folgende Tabelle ergänzt die Richtwerte für metrische ISO-Regelgewinde. DIN EN ISO 724 legt die Grundmaße metrischer ISO-Gewinde fest, aber keinen einzigen Kernlochbohrerdurchmesser für jede Fertigungssituation. Die Kernlochdurchmesser sind gängige Richtwerte für Regelgewinde; stimmen Sie sie vor der Freigabe mit Werkzeug, Werkstoff und Fertiger ab. Die Gewindetiefe bezeichnet den Gewindeeingriff, nicht die gesamte Bohrtiefe.
| Gewinde | Nenndurchmesser | Steigung | Kernloch-Ø, Richtwert | Richtwert Gewindetiefe (3 × d) |
|---|---|---|---|---|
| M2 | 2 mm | 0,4 mm | 1,6 mm | 6 mm |
| M3 | 3 mm | 0,5 mm | 2,5 mm | 9 mm |
| M4 | 4 mm | 0,7 mm | 3,3 mm | 12 mm |
| M5 | 5 mm | 0,8 mm | 4,2 mm | 15 mm |
| M6 | 6 mm | 1,0 mm | 5,0 mm | 18 mm |
| M8 | 8 mm | 1,25 mm | 6,8 mm | 24 mm |
| M10 | 10 mm | 1,5 mm | 8,5 mm | 30 mm |
| M12 | 12 mm | 1,75 mm | 10,2 mm | 36 mm |
Ein 30 mm tiefes M8-Gewinde liegt mit 3,75 über dem Richtwert von 24 mm. Kürzen Sie es im Modell oder stimmen Sie die Tiefe mit dem Fertiger ab.
Gewinde im Modell markieren und der Designanalyse übergeben
Die automatische Designanalyse von Protolabs kann Gewindebohrungen erkennen. Dafür markieren Sie die zu erstellenden Bohrungen einfach durch Klicken im 3D-Modell. Die Software erkennt geeignete Gewinde und stellt sie zur Auswahl.
Die Markierung legt fest, welche Bohrungen die Analyse als Gewinde behandeln soll. Die Analyse prüft außerdem die Standardtoleranz von plus/minus 0,1 mm beziehungsweise der mittleren Klasse von ISO 2768. Bei Merkmalen dünner als 1 mm meldet sie automatisch eine geringe Wandstärke. Das betrifft auch den Steg zwischen zwei eng benachbarten Gewindebohrungen. Dickere Wandstärken werden empfohlen.
Werkzeugverfügbarkeit und Bestellangaben zusammenführen
Gewinde sind nicht nur Geometrie. Sie werden zugleich bestellfest beschrieben. Ein Blick in eine veröffentlichte Werksnorm zeigt, wie eng das zusammenhängt. Die mechanische Spezifikation KE-S-M-006-DE der Knauf Engineering GmbH vom 11. Februar 2020 führt Schmiernippel nach DIN 3404 in M1 sowie Kabelverschraubungen der Größen M16 bis M63 mit den zugehörigen Innendurchmessern. Auffällig ist der Zusatz, dass die Gewindelänge der Kabelverschraubung vom Motorlieferanten auf die Materialstärke des Klemmkastens auszulegen ist.
Genau dieser Satz gehört in eine CAD-Prüfliste: Reicht das Gewinde durch die Wand, oder endet es im Material? Für Anbauteile wie Kabelverschraubungen ist die Einschraubtiefe damit ein eigenes Merkmal, nicht nur ein Anhängsel der Gewindegröße. Diese Werksnorm ist ein Beispiel eines einzelnen Unternehmens, kein allgemeiner Standard.
Prüfliste Gewindebohrung im CAD
Arbeiten Sie die Zeilen vor der Freigabe durch. Jede Zeile lässt sich im Modell oder in der Zeichnung prüfen.
- Jede Gewindebohrung ist im 3D-Modell markiert.
- Die Bohrung trägt den Vorbohrdurchmesser, nicht den Nenndurchmesser; für metrische Regelgewinde dient die Tabelle als Richtwert.
- Gewindegröße mit vollständiger Bezeichnung und verfügbarer Steigung im Werkzeugsatz prüfen: metrisch M2 bis M12 oder UNC/UNF von #2 bis 1/2 Zoll; alles andere als Sonderfall kennzeichnen.
- Gewindetiefe höchstens das Dreifache des Nenndurchmessers; den Tabellenwert als Machbarkeitsrichtwert behandeln.
- Gewindegröße, Einschraubtiefe und Anbauteil sind abgestimmt.
Häufige Fragen
Muss ich das Gewinde als Gewinde oder als Kernloch zeichnen?
Modellieren Sie das Loch mit dem Durchmesser der Vorbohrung. Eine geeignete Gewindebohrung wird so für das Gewindeschneiden erkannt.
Wie tief darf ein M6-Gewinde im Modell sein?
Als Richtwert nach der Anbieterangabe gilt das Dreifache des Durchmessers, hier 18 mm. Tiefere Gewinde verlangsamen die Herstellung und sollten abgestimmt werden.
Welche metrischen Gewinde sind ohne Sonderwerkzeug fertigbar?
Für die genannte Fertigung sind metrische Gewinde von M2 bis M12 im Werkzeugsatz verfügbar.
