Punch Tap

Gewinde erzeugen auf Tastendruck

Mit einer neuen Art der Gewindeerzeugung revolutionierten Ingenieure von Emuge Franken und Audi 2015 die Branche. „Punch Tap“ heißt das Verfahren, mit der sich M6-Innengewinde um rund 75 Prozent schneller erzeugen lassen als bisher. Als Technologiepartner hat Siemens die Umsetzung mit seinem Mechatronik-Support unterstützt und einen komfortablen Zyklus generiert.

Die Technologie 

Punch Tap oder Helikal-Gewindeformen heißt die von Emuge Franken und Audi entwickelte Technologie. Mit ihr lassen sich in Windeseile M6-Innengewinde in Aluminium erzeugen. Mit einer einer Mischung aus Stanzen und Formen wird ein 75-prozentiger Produktivitätsgewinn beim Gewindeherstellen erzielt.

 

Nach anfänglichen Sperrfristen, die zwischen Audi und EMUGE Franken vereinbart wurden, kann die Technologie jetzt in allen Branchen genutzt werden.

Das patentierte Prinzip: erst stanzen, dann formen

Und so funktioniert es: Ein speziell gestaltetes Punch-Tap-Werkzeug (siehe Bild 1) mit gegenüberliegend angeordneten, gedrallten Zahnreihen wird im Bruchteil einer Sekunde in ein vorgebohrtes Loch mit helikaler Bewegung eingeschlagen. Bei diesem Vorgang entstehen zwei spiralförmige Nuten. Danach dreht die Spindel um 180 Grad weiter, während die axiale Vorschubachse gleichzeitig um eine halbe Gewindesteigung zurückgezogen wird. Mit dieser Bewegung wird das Gewinde geformt. Da sich die Zahnreihen nun wieder in den vorher erzeugten Nuten befindet, kann es anschließend ganz einfach helikal herausgezogen werden. Fertig. Zahlreiche Tests haben für diesen Vorgang im Vergleich zu anderen Verfahren einen Zeitgewinn von rund 75 Prozent nachgewiesen.

Dabei sind Geometrie und Haltekräfte der gepunchten Innengewinde in Aluminium für die besonders häufig benötigte Gewindegröße M6 vergleichbar zu klassisch geformten Gewinden. Entscheidend dafür ist laut Ingenieur Hechtle die helikale Form der Nuten, und: „Die Tiefe der Gewinde muss mindestens das Doppelte vom Durchmesser betragen.“

 

Außerdem wichtig: ein hochwertiges Bearbeitungszentrum mit stabiler und leistungsfähiger Spindel. Diese muss zum einen hohe Drehmomente zur Verfügung stellen und zum anderen enormen Zug- und Druckbelastungen standhalten. Um auszuloten, welche Kräfte beim Gewindepunchen an welchen Stellen der Maschine auftreten, holte Emuge Franken frühzeitig Siemens als Technologiepartner an Bord.

 

Im Rahmen des sogenannten Mechatronik-Supports simulierten die Techniker des Digital Experience and Application Centers Erlangen mit Hilfe eines Finite-Elemente-Modells den Fertigungsprozess und die dabei auftretenden Kräfte. Auf Basis dieser Werte legten sie anschließend Eckdaten fest, die Bearbeitungszentren zu erfüllen haben, um als Punch-Tap-tauglich zu gelten.

 

Mittlerweile wurden bereits mehrere Bearbeitungszentren untersucht, die alle Kriterien erfüllen. Liegen keine expliziten Auswertungen für eine Maschine vor, empfiehlt Emuge dringend, vor dem Einsatz der Punch-Tap-Technologie die Eignung der Maschine prüfen zu lassen. Diese Dienstleistung bieten meistens sowohl der Werkzeugmaschinenhersteller als auch Siemens an.

 

Mechatronik-Support und Zyklus-Entwicklung

Parallel zum Mechatronik-Support haben Siemenstechniker einen Zyklus entwickelt, mit dem Anwender das Helikal-Gewindeformen einfach in ein CNC-Programm integrieren können. Dieser steht für die SINUMERIK 840D sl und SINUMERIK 828D ab V 4.7 als Applikation zur Verfügung. Darüber hinaus kann er in V4.5-Versionen nachträglich integriert werden.

 

Für Maschinenbediener und/oder Programmierer ist die Anwendung des Gewindepunch-Zyklus via G-Codeprogrammiersystem SINUMERIK programGUIDE einfach realisierbar. Haben sie die jeweiligen Koordinaten festgelegt, sind es – menügeführt – nur noch wenige Tastendrücke für den gewünschten Drall und Umkehrpunkt (Bohrungstiefe). Fertig.

 

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