Gewindeschneiden (innen und außen)

Ein Gewinde ist eine Rille, die schraubenförmig um einen Zylinder läuft – entweder außen auf einem Bolzen oder innen in einer Bohrung. Die genaue Geometrie des metrischen ISO-Gewindes (der 60°-Flankenwinkel, der genormte Profilaufbau, das Lesen von Bezeichnungen wie M10 oder M8×1) gehört zu den Grundlagen der Schraubenverbindungen und wird dort ausführlich behandelt. Für das Gewindeschneiden brauchst du davon nur einen kleinen, aber entscheidenden Ausschnitt.

Drei Maße musst du sicher auseinanderhalten:

• Der Nenndurchmesser d ist das größte Maß des Gewindes. Bei einem M10 sind das 10 mm. Er entspricht dem Außendurchmesser des Bolzens bzw. dem äußeren Rand des Innengewindes.
• Der Kerndurchmesser ist der kleinste Durchmesser, gemessen am Grund der Rille. Beim Innengewinde entspricht er ungefähr dem Loch, das du vor dem Schneiden bohrst.
• Die Steigung P ist der Weg, den das Gewinde bei einer vollen Umdrehung in Längsrichtung zurücklegt. Bei einem M10-Regelgewinde sind das 1,5 mm.

Genau dieser Unterschied zwischen Nenn- und Kerndurchmesser ist beim Schneiden der springende Punkt. Beim Innengewinde bohrst du nicht auf den Nenndurchmesser, sondern auf den kleineren Kerndurchmesser – das Material dazwischen wird beim Schneiden zum Gewindeprofil geformt. Beim Außengewinde drehst du den Bolzen knapp unter den Nenndurchmesser, weil das Werkzeug das Material beim Schneiden leicht aufwirft.

Regel- und Feingewinde unterscheiden sich nur in der Steigung. Ein M10 (Regelgewinde) hat 1,5 mm Steigung, ein M10×1 (Feingewinde) nur 1 mm. Für das Schneiden heißt das: andere Steigung, anderes Kernloch, anderes Werkzeug.

Das metrische Regelgewinde ist in Österreich über die ÖNORM EN ISO 261 geregelt (allgemeiner Plan der metrischen ISO-Gewinde), die zugehörigen Toleranzen über die ÖNORM EN ISO 965. Für die Werkstattpraxis musst du diese Normen nicht auswendig kennen – wichtig ist nur, dass die Nenngrößen und Steigungen, mit denen du arbeitest, daraus stammen und damit überall zusammenpassen.

• Innengewinde: Kernloch = kleiner als d (Material wird zum Profil geformt)
• Außengewinde: Bolzen = knapp unter d (Material wird leicht aufgeworfen)

Das folgende Schema zeigt die Relation zwischen Nenndurchmesser, Kerndurchmesser und Steigung an einem Außen- und einem Innengewinde.

Das Innengewinde entsteht in zwei Schritten: zuerst das Kernloch bohren, dann das Gewinde schneiden.

Das richtige Kernloch

Das Kernloch ist die wichtigste Vorarbeit. Ist es zu klein, klemmt der Gewindebohrer und bricht im schlimmsten Fall ab. Ist es zu groß, werden die Gewindeflanken zu flach und das Gewinde trägt nicht mehr. Für metrische Regelgewinde gilt eine einfache Praxisformel:

Für ein M8 mit 1,25 mm Steigung ergibt das rechnerisch 6,75 mm. Für ein M10 mit 1,5 mm Steigung sind es 8,5 mm. Diese Werte stehen auch in jeder Gewindetabelle, aber die Formel im Kopf zu haben spart in der Werkstatt den Griff zum Tabellenbuch.

Ein wichtiger point zum Runden: Spiralbohrer gibt es nur in genormten Durchmessern. Das rechnerische Maß rundet man deshalb auf den nächsten gängigen Bohrerdurchmesser – aus 6,75 mm wird der Standard-Kernlochbohrer 6,8 mm für M8, aus 10,25 mm der 10,2-mm-Bohrer für M12. Diese gerundeten Werte sind kein Widerspruch zur Formel, sondern entsprechen genau der Normstaffelung der Bohrer; das kleine Spiel zur Flankenüberdeckung ist dabei berücksichtigt.

Der Gewindebohrersatz und seine Kennzeichnung

Von Hand schneidest du mit einem Satz aus drei Gewindebohrern, die nacheinander durch dasselbe Loch laufen. Sie unterscheiden sich im Anschnitt – also darin, über wie viele Gänge sich der Schneidteil von vorne nach hinten zum vollen Profil aufbaut:

• Der Vorschneider hat einen langen, flachen Anschnitt und nimmt den größten Spananteil ab. Er trägt einen Ring am Schaft.
• Der Mittelschneider vertieft das Gewinde weiter. Er trägt zwei Ringe.
• Der Fertigschneider brings das Gewinde auf das volle Maß. Er hat keinen Ring (manchmal drei Ringe, je nach Hersteller).

Diese Ring-Codierung ist der schnellste Weg, die Werkzeuge im Kasten auseinanderzuhalten. Steht man ohne dieses Wissen vor dem Satz, verwechselt man leicht die Reihenfolge – und ein Fertigschneider als erstes Werkzeug bringt schlechte Ergebnisse oder bricht.

Maschinengewindebohrer schneiden das Gewinde dagegen in einem einzigen Durchgang. Sie tragen oft farbige Ringe, die den Einsatzbereich für bestimmte Werkstoffgruppen kennzeichnen. Welche Farbe für welchen Werkstoff steht, hängt vom Hersteller ab und steht im Werkzeugkatalog.

So gehst du vor

Den Vorschneider ins Windeisen spannen – das ist der Handhebel, mit dem du den Gewindebohrer drehst –, senkrecht ansetzen und mit leichtem Druck eindrehen. Die ersten ein bis zwei Umdrehungen entscheiden über die Geradheit – hier prüfst du mit dem Auge oder einem kleinen Winkel, ob der Bohrer wirklich senkrecht steht. Dann gilt: etwa eine halbe bis ganze Umdrehung vorwärts schneiden, danach ein Stück zurückdrehen, um die Späne zu brechen. Sonst stopfen lange Späne das Gewinde zu und der Bohrer blockiert.

Schneidöl gehört bei Stahl von Anfang an dazu. Nach dem Vorschneider folgen Mittel- und Fertigschneider durch dasselbe Loch.

Beim Sackloch – einer Bohrung, die nicht durch das Werkstück hindurchgeht – wird es heikel: Die Späne können nicht nach unten entweichen. Deshalb bohrt man das Kernloch tiefer als die spätere Gewindelänge, schneidet in kurzen Schritten und zieht den Bohrer öfter ganz heraus, um die Späne zu entfernen.

Das Gegenstück zum Gewindebohrer ist das Schneideisen, das ein Außengewinde auf einen Bolzen oder eine Stange schneidet.

Vorarbeit am Bolzen

Der Bolzen wird nicht exakt auf den Nenndurchmesser gedreht, sondern minimal darunter. Beim Schneiden wirft das Werkzeug das Material an den Flanken leicht auf – stünde der Bolzen auf vollem Nennmaß, würde das Gewinde zu stramm und das Schneideisen klemmt. Als Faustwert gilt:

Der Abzug ist klein – bei einem M10 mit 1,5 mm Steigung also nur etwa 0,15 mm. In der Praxis liegt der Bolzen damit ein paar Hundertstel unter dem Nennmaß. Dieses Bolzenvormaß – der gegenüber dem Nenndurchmesser leicht verringerte Bolzendurchmesser vor dem Schneiden – lässt sich mit demselben Rechner aus Kapitel 2 bestimmen.

Wichtig ist außerdem das Anfasen: Das Bolzenende wird mit einer kleinen Fase (etwa 45°) versehen. Diese Fase führt das Schneideisen beim Anschnitt und sorgt dafür, dass es gerade aufsetzt.

So gehst du vor

Das Schneideisen sitzt im Schneideisenhalter. Die angefaste Seite des Bolzens zeigt nach oben, das Schneideisen setzt du mit der Anschnittseite an. Wie beim Innengewinde entscheiden die ersten Umdrehungen über die Geradheit – das Schneideisen muss rechtwinklig zum Bolzen sitzen, sonst läuft das Gewinde schief und wird unbrauchbar. Auch hier gilt: ein Stück vorwärts, dann zurück, um die Späne zu brechen, und Schneidöl nicht vergessen.

Nach dem Schneiden prüfst du das Gewinde mit einer passenden Mutter oder einer Gewindelehre. Die Mutter muss sich von Hand sauber aufdrehen lassen – geht sie zu schwer, war der Bolzen zu dick; hat sie zu viel Spiel, war er zu dünn oder das Schneideisen falsch eingestellt.

Die meisten misslungenen Gewinde gehen auf wenige, immer wiederkehrende Ursachen zurück.

Ein schief angesetztes Werkzeug ergibt ein verlaufenes Gewinde. Es lässt sich nicht mehr retten – das Werkstück ist meist Ausschuss. Deshalb steckt die ganze Sorgfalt in den ersten Umdrehungen.

Ausgerissene Flanken entstehen durch falsches Kernloch oder Bolzenmaß, fehlendes Schneidöl oder zu grobes Vorwärtsschneiden ohne Spanbruch. Das Gewinde sieht zwar fertig aus, trägt aber kaum Last.

Der abgebrochene Gewindebohrer ist der Klassiker im Sackloch: zu kleines Kernloch, verstopfte Späne, zu viel Druck. Ein abgebrochener, gehärteter Gewindebohrer im Werkstück ist extrem schwer zu entfernen. Vorbeugen ist hier die einzig sinnvolle Strategie – richtiges Kernloch, Späne brechen, im Sackloch oft ausräumen.

Werkstoff und Schmierung

Das Schneidöl ist kein Luxus, sondern entscheidet über Oberfläche und Werkzeugstandzeit. Die Wahl hängt vom Werkstoff ab:

Beim Maschinengewindeschneiden mit Maschinengewindebohrern wird die Drehzahl deutlich niedriger gewählt als beim Bohren desselben Durchmessers – das Werkzeug muss der Gewindesteigung entsprechend gleichmäßig laufen und darf nicht überhitzen. Die genaue Drehzahl richtet sich nach Werkstoff und Durchmesser und steht in den Schnittdatentabellen des Herstellers.

Zur Werkzeugpflege gehört, Gewindebohrer und Schneideisen nach Gebrauch von Spänen zu reinigen und trocken zu lagern. Verschlissene oder ausgebrochene Schneiden erkennt man am rauen Gewinde und am erhöhten Kraftaufwand – solche Werkzeuge gehören aussortiert, bevor sie das nächste Werkstück ruinieren.