Digitale Schleifscheibenauslegung stabilisiert die Fertigung von Gewindefräsern

Bei der Fertigung von Gewindefräsern entscheidet sich die spätere Qualität nicht erst beim Schleifen des Werkzeugs, sondern bereits deutlich früher bei der Auslegung der Schleifscheibengeometrie. Ein wesentlicher Teil der späteren Profilgenauigkeit entsteht dadurch schon in der Vorbereitung des
Prozesses. Die Schleifscheibe bildet das gewünschte Profil nicht nur ab, sondern bestimmt, wie das Gewindeprofil am Werkzeug entsteht und ob die geforderten Konturen reproduzierbar erreicht werden können. Gerade bei Gewindefräsern ist dieser Zusammenhang besonders anspruchsvoll, da das gewünschte
Gewindeprofil nicht nur als zweidimensionale Kontur betrachtet werden kann. In der realen Werkzeuggeometrie wirken weitere Faktoren mit ein, darunter der Spanwinkel, die Spiralisierung der Nut, die räumliche Lage der Schneide und der Hinterschliff. Bereits kleine Abweichungen in der Schleifscheibengeometrie können sich deshalb direkt auf das spätere Gewindeprofil auswirken. Für eine stabile Fertigung reicht es daher nicht aus, Schleifscheibenformen manuell anzunähern oder über mehrere Probeschritte zu korrigieren. Ein führender Hersteller von Präzisionswerkzeugen stand genau vor dieser Aufgabe. Die Auslegung der Schleifscheibenformen für Gewindefräser war in der Berechnung aufwendig, während der Abrichtprozess nur eingeschränkt transparent war, da manuelle Arbeitsschritte und Erfahrungswerte eine große Rolle spielten. Häufig waren mehrere Probeteile erforderlich, bis die gewünschte Scheibengeometrie erreicht wurde. Dadurch entstanden zusätzliche Aufwände und ein erhöhtes Risiko für Ausschuss durch unpräzise Gewindegeometrien. Um diesen Prozess zu verbessern, wurde gemeinsam mit der ISBE GmbH ein Proof-of-Concept umgesetzt. Ziel war es, den Ablauf von der Gewindeauslegung bis zur fertigungsgerechten Weitergabe der Daten digital abzubilden und damit eine nachvollziehbare Grundlage für die Berechnung und Weiterverarbeitung der Schleifscheibengeometrie zu schaffen. Im Mittelpunkt standen dabei ISBE TD WinNut und das Modul ISBE TD Thread. Der Prozess beginnt mit dem gewünschten Gewindeprofil, das zunächst die Geometrie beschreibt, die später am Werkstück erzeugt werden soll. Für die Herstellung des Gewindefräsers muss daraus jedoch die entsprechende Werkzeuggeometrie abgeleitet werden. Diese Rückrechnung erfolgt mit TD Thread, wobei aus dem Gewindeprofil das Profil des Gewindefräsers berechnet und damit die Grundlage für die weitere Auslegung geschaffen wird. Im nächsten Schritt werden die geometrischen Einflussgrößen des Werkzeugs berücksichtigt, darunter der Spanwinkel der Nut, die Spiralisierung der Nut als räumliche 3D-Geometrie sowie der Hinterschliff. Diese Faktoren beeinflussen, wie die Schleifscheibe in das Werkzeug eingreift und welche Kontur am Werkzeug tatsächlich entsteht. Die Berechnung betrachtet damit nicht nur eine isolierte Profilform, sondern den Zusammenhang zwischen Gewindeprofil, Werkzeuggeometrie und Schleifscheibengeometrie. Auf dieser Grundlage wird in TD WinNut die passende Schleifscheibengeometrie berechnet. Die Software unterstützt dabei, die Geometrie der Schleifscheibe so auszulegen, dass sie zum gewünschten Gewindefräserprofil und zu den relevanten Werkzeugparametern passt. Der Prozess wird nachvollziehbarer und reproduzierbarer, da anstelle einer manuellen Annäherung über mehrere Korrekturschritte eine berechnete Geometrie entsteht, die direkt für den weiteren Fertigungsprozess genutzt werden kann. Die berechnete Scheibengeometrie wird anschließend als DXF-Datei ausgegeben und an eine Mitsubishi Erodiermaschine EDM-Dress 1200P übergeben. Dort dient sie als Grundlage für das präzise Abrichten der Schleifscheibe durch Drahterodieren. Der digitale Datensatz wird somit nicht nur für die interne Auslegung verwendet, sondern direkt in den nächsten Prozessschritt übertragen. Ergänzend erfolgt ein Postprozessorlauf zur Ausgabe der Verfahrwege für NUMROTOplus als ISO-Programm. Damit wird die Prozesskette weitergeführt: vom gewünschten Gewindeprofil über die Rückrechnung des Gewindefräsers, die Berechnung der Schleifscheibengeometrie, die DXF-Übergabe an die Erodiermaschine bis zur fertigungsgerechten Ausgabe der Verfahrwege. Der zuvor manuell geprägte Ablauf wird dadurch zu einem digital gestützten und reproduzierbaren industriellen Prozess. Der praktische Nutzen zeigte sich im produktiven Einsatz deutlich. Im betrachteten Prozess konnte der Ausschuss bezogen auf die Gewindegeometrie vollständig vermieden werden, während gleichzeitig die Auslegungszeit um mehr als 70 Prozent reduziert wurde. Seit über vier Jahren werden die Gewindegeometrien des Anwenders mit TD WinNut und TD Thread ausgelegt. In diesem Zeitraum kam es laut Projektangaben zu keiner Reklamation im betrachteten Anwendungsbereich. Der Fall zeigt, welchen Einfluss eine digitale Auslegung auf die Prozesssicherheit in der Werkzeugfertigung haben kann. Statt Schleifscheibengeometrien über manuelle Korrekturen und Probeschritte anzunähern, entsteht ein reproduzierbarer Ablauf auf Basis berechneter Geometriedaten. Der Abrichtprozess erfolgt mit Mitsubishi EDM-Dress vollständig CNC-geführt, die Ergebnisse sind definiert und zu 100% reproduzierbar. Die Schleifscheibe wird damit nicht isoliert betrachtet, sondern als entscheidender Bestandteil der gesamten Prozesskette. Für Hersteller von Präzisionswerkzeugen bedeutet dieser Ansatz eine stabilere Grundlage für die Fertigung komplexer Gewindewerkzeuge. Die Auslegung wird nachvollziehbarer, die Weitergabe der
Daten wird einfacher und die Abhängigkeit von manuellen ZwischenschriƩen sinkt. Besonders bei anspruchsvollen Gewindegeometrien kann die digitale Berechnung der Schleifscheibengeometrie so dazu beitragen, Qualität und Effizienz im Prozess nachhaltig zu verbessern.