Zusammenfassung

Das Eintauchgewindeschneiden bei Automobilstanzarbeiten ist ein fortschrittlicher Fertigungsprozess, bei dem Gewindeoperationen direkt in die Progressivfolge integriert werden, wodurch kostspielige Nachbearbeitungsschritte entfallen. Durch die Synchronisation von Gewindeschneidköpfen mit dem Presshub können Hersteller Produktionsgeschwindigkeiten von über 200 Hüben pro Minute (SPM) erreichen und gleichzeitig die vom Automobilhersteller geforderten „Null-Fehler“-Qualitätsstandards einhalten. Diese Technologie reduziert deutlich die Arbeitskosten, den WIP-Lagerbestand (Work-in-Progress) sowie den benötigten Produktionsfläche.

Die betriebswirtschaftliche Begründung: Warum das Automobilstansen Eintauchgewindeschneiden benötigt

Der unerbittliche Wettlauf der Automobilindustrie um Effizienz hat die Eliminierung von Nachbearbeitungsschritten zu einer strategischen Priorität gemacht. Üblicherweise wurden gestanzte Teile, die Gewindebohrungen benötigten, zur manuellen oder halbautomatischen Gewindeschneidung an eine sekundäre Station weitergeleitet. Diese „Prozessunterbrechung“ bringt mehrere Fehlerquellen mit sich: erhöhte Handhabungskosten, Risiko von Teileverwechslungen und verlangsamte Gesamtdurchlaufzeiten. Die Integration des Gewindeschneidens in die Stanzform verwandelt diesen Arbeitsablauf in einen kontinuierlichen, einhubigen Prozess.

Kosten- und Geschwindigkeitsvorteile
Der primäre finanzielle Vorteil liegt in der Senkung der Kosten pro Bauteil. Durch die Nutzung der vorhandenen Bewegung der Presse können In-Die-Gewindeformeinheiten fertige Teile mit einer Produktionsrate erzeugen, die mit der Stanzpresse selbst konkurrieren kann – häufig bis zu 250 SPM bei kleinen Durchmessern. Dies ist deutlich schneller als eigenständige Gewindeschneidmaschinen. Zudem sind die Anschaffungskosten einer wiederverwendbaren Gewindeformeinheit (die zwischen verschiedenen Werkzeugen eingesetzt werden kann) oft geringer als der Kauf einer speziellen sekundären Gewindeschneidmaschine.

Null-Fehler-Kultur
Automobilhersteller verlangen eine strenge Qualitätskontrolle. In-Die-Systeme verbessern die Qualität von vornherein, indem sichergestellt wird, dass die Lage der Gewinde präzise zu anderen gestanzten Merkmalen ist, wobei Toleranzen oft im Bereich von 0,001–0,002 Zoll gehalten werden. Integrierte Sensoren erkennen sofort gebrochene Gewindeschneider oder Fehlzuführungen und stoppen die Presse, bevor Tausende fehlerhafter Teile entstehen. Diese Fähigkeit ist für Lieferanten, die den IATF-16949-Standards entsprechen müssen, unverzichtbar.

Für Hersteller, die auf Kapazitätsengpässe stoßen oder die es vorziehen, die technischen Komplexitäten der hauseigenen Werkzeugherstellung nicht zu managen, ist die Auslagerung an etablierte Marktführer eine sinnvolle Strategie. Beschleunigen Sie Ihre Automobilproduktion mit Shaoyi Metal Technology , deren umfassende Stanzlösungen die Lücke von der schnellen Prototypenerstellung bis zur Serienfertigung mit Pressen bis zu 600 Tonnen schließen.

Vergleich der Kerntechnologien: Servo- vs. Mechanische Systeme

Die Auswahl des richtigen Antriebsmechanismus ist die wichtigste technische Entscheidung für Ingenieure. Die Wahl zwischen mechanischen und servoangetriebenen Einheiten hängt von Stückzahl, Teilekomplexität und Budget ab.

Mechanisches In-Die-Gewindeformen
Mechanische Einheiten sind die Arbeitstiere der Branche. Sie werden direkt durch den Presshub angetrieben, typischerweise mittels Zahnstangen- oder Spindelantrieb. Diese Synchronisation gewährleistet, dass der Gewindeformer genau im Takt mit dem Presszyklus in das Material eindringt und es wieder verlässt.
Vorteile: Geringere Anschaffungskosten, robuste Haltbarkeit, einfache Wartung und kein Bedarf an externen Energiequellen.
Nachteile: Die Geschwindigkeit ist starr an die Presse gekoppelt; begrenzte Flexibilität bei unterschiedlichen Gewindetiefen ohne Nachrüstung.

Servogesteuertes In-Die-Gewindeformen
Servosysteme nutzen unabhängige Motoren, um die Gewindespindeln anzutreiben. Dadurch wird der Gewindeformvorgang von der Hubgeschwindigkeit des Pressenstößels entkoppelt, wodurch eine programmierbare Steuerung von Drehzahl, Drehmoment und Verweilzeit möglich ist.
Vorteile: präzise Steuerung für komplexe Teile, Fähigkeit zum „schnellen Rücklauf“, um Zykluszeit zu sparen, und Möglichkeit, große Durchmesser zu bearbeiten, ohne die Hauptpresse zu verlangsamen.
Nachteile: Höhere Anfangsinvestition (2-4fache Kosten im Vergleich zur mechanischen Lösung), erfordert elektrische Integration und komplexere Wartung.

Nach IMS Buhrke-Olson , mechanische Systeme bleiben die ideale Wahl für einfache, hochvolumige Serien, während Servosysteme die notwendige Anpassungsfähigkeit für Linien bieten, die mehrere Teilevarianten produzieren.

Technische Konfiguration: Von oben nach unten, von unten nach oben und bandgeführte Ausführung

Die Geometrie des gestanzten Teils und das Design des Stufenwerkzeugs bestimmen die physikalische Konfiguration der Gewindeschneidvorrichtung. Werkzeugkonstrukteure müssen eine Anordnung wählen, die die Materialbewegung, insbesondere das „Bandanheben“, berücksichtigt.

Gewindeschneiden von oben nach unten

Dies ist die Standardkonfiguration für flache Teile mit minimalem Bandanheben. Die Gewindeschneidvorrichtung ist am oberen Matrizenbrett montiert und bewegt sich mit dem Pressenstößel nach unten. Es ist die gebräuchlichste und kostengünstigste Methode, die hohe Geschwindigkeiten ermöglicht. Allerdings erfordert sie, dass das Band während des Gewindeschneidvorgangs relativ still und flach bleibt.

Spannungsunterstütztes Eintauchen

Wenn eine fortlaufende Matrize einen erheblichen Bandanheb (zum Freigeben von Formen oder Aufdrehungen) erfordert, bewegt sich das Material vertikal zwischen den Stationen. In solchen Fällen wird eine von-unten-kommende Einheit an der unteren Matrizenplatte montiert. Das Band wird nach unten auf den Gewindeschneider gedrückt, oder der Gewindeschneider hebt sich, um das Band zu erreichen. Der Blechverarbeiter weist darauf hin, dass das spannungsunterstützte Eintauchen effektiv Materialbewegungen ausgleicht, indem der Pressenhub zur Positionierung des Teils genutzt wird, anstatt die Rotation anzutreiben, was nützlich ist, wenn der Bandanheb die üblichen Grenzen überschreitet.

Bandfolgetechnologie

Für Anwendungen, bei denen der Pressenhub kurz ist oder der Bandanheb übermäßig groß ist (mehr als 2,5 Zoll), sind Bandfolgeeinheiten die Lösung. Diese Einheiten „bewegen sich“ während eines Teils des Hubs mit dem Band, wodurch das Gewindeschneidfenster effektiv verlängert wird. Dadurch kann der Gewindeschneider seine Gewindezyklen abschließen, selbst in Hochgeschwindigkeitspressen mit kurzen Hüben, bei denen eine stationäre Einheit nicht genug Zeit hätte, um in das Loch einzufahren und wieder herauszukommen.

Betriebliche Exzellenz: Schmierung, Schutz und Wartung

Die Implementierung des Einschneidens in der Presseform erfordert eine disziplinierte Herangehensweise an die Formenwartung und -protektion, um katastrophalen Werkzeugbeschädigungen vorzubeugen.

Schmierung und Kühlung
Beim Gewindeschneiden entstehen erhebliche Hitze und Reibung. Moderne integrierte Einheiten verfügen oft über „Durchgehende Werkzeugkühlung“, die Hochdrucköl direkt an die Schneidkante leitet. Dies schmiert nicht nur das Gewinde, sondern transportiert auch Span ab, die andernfalls das Werkzeug blockieren oder die Oberfläche des Bauteils beschädigen könnten.

Werkzeugschutzsensoren
Um im „Light-out-Betrieb“ oder mit minimaler Aufsicht zu arbeiten, ist eine robuste Sensorik zwingend erforderlich. Sensoren sollten überwachen:
1. Vorhandensein des Gewindeschneiders: Sicherstellen, dass der Gewindeschneider nach jedem Zyklus intakt ist.
2. Blechposition: Sicherstellen einer perfekten Ausrichtung des Lochs, bevor der Gewindeschneider eintaucht.
3. Drehmomentgrenzwerte: Servosysteme können Drehmomentspitzen erkennen (Hinweis auf einen stumpfen Gewindeschneider oder zu kleines Bohrloch) und die Presse sofort stoppen.

Schnellwechsel-Wartung
Ausfallzeiten schädigen die Rentabilität. Führende Hersteller wie Automatisierte Gewindeschneidsysteme verwenden Schnellverschluss-Spindelantriebe, wodurch Bediener eine abgenutzte Schneidspitze innerhalb von Sekunden wechseln können, ohne das Gerät aus der Presse auszubauen. Regelmäßige Wartungspläne sollten auf die Reinigung der Ritzelgetriebe und die Überprüfung der zeitlichen Synchronisation ausgerichtet sein, um Beschädigungen beim Gewindeschneiden zu vermeiden.

Strategischer Mehrwert der Einbetrieb-Integration

Der Übergang zum Einbetriebs-Gewindeschneiden stellt einen Reifegrad-Meilenstein für automobilbezogene Stanzoperationen dar. Er führt den Hersteller vom einfachen Lieferanten von Rohlingen hin zum Anbieter fertiger, wertschöpfender Komponenten. Auch wenn eine gewisse Einarbeitungskurve besteht – insbesondere im Hinblick auf Hubtiming und Bandhebemanagement –, ist die Rendite durch die Eliminierung sekundärer Logistikprozesse und die Erzielung fehlerfreier Durchläufe unbestreitbar.

Für Produktionsleiter hängt die Entscheidung letztendlich davon ab, die anfänglichen Engineering-Kosten mit den langfristigen Einsparungen bei Arbeitskräften und Fläche in Einklang zu bringen. Ob man sich für eine robuste mechanische Einheit für dedizierte Hochlaufserien oder ein vielseitiges Servosystem für eine Bauteilfamilie entscheidet – das Gewindeschneiden im Werkzeug ist eine Schlüsseltechnologie moderner, wettbewerbsfähiger Automobilproduktion.

Häufig gestellte Fragen

1. Was ist die maximale Geschwindigkeit beim Gewindeschneiden im Werkzeug?

Die Produktiongeschwindigkeiten hängen stark von der Schneidgröße, dem Material und der Gewindetiefe ab. Bei kleineren Durchmessern (z. B. M3 bis M5) in Nichteisenmetallen können die Geschwindigkeiten 200 Hübe pro Minute (SPM) überschreiten. Größere Durchmesser oder härtere Materialien wie hochfester Stahl laufen typischerweise langsamer, oft zwischen 60 und 100 SPM, um Wärmeentwicklung und Werkzeugstandzeit zu kontrollieren.

2. Kann das Gewindeschneiden im Werkzeug nachträglich in bestehende Werkzeuge eingebaut werden?

Ja, aber es erfordert ausreichend Platz in der Presse. Gewindeschneidaggregate sind kompakt, aber die Presse muss über eine offene Station oder genügend Abstand zwischen bestehenden Stationen verfügen, um das Aggregat und den erforderlichen Auswerferhub unterzubringen. Die Konsultation eines Pressenkonstrukteurs ist unerlässlich, um festzustellen, ob ein Nachrüstung möglich ist oder ob eine neue Presse gebaut werden muss.

3. Wie verhindert man, dass Späne die Presse beschädigen?

Die Spänebewirtschaftung ist entscheidend. Die meisten integrierten Systeme verwenden spezielle Gewindeschneider (wie Wälzformgewindeschneider), die Gewinde spanlos erzeugen und somit keine Späne bilden. Falls Schneidgewindeschneider verwendet werden, kommen Hochdruck-Innenkühlung und Vakuumsysteme zum Einsatz, um Späne sofort auszuspülen und abzusaugen, wodurch verhindert wird, dass sie die Presse verunreinigen oder die Teile beschädigen.