Umformen oder Abtragen. Druckspannung oder Zugspannung. Die Ermüdung entscheidet.

Drei Gründe. Erstens die Druckeigenspannung im Gewindegrund, also genau dort, wo unter Last am meisten angreift: dieser Druck muss erst überwunden sein, ehe Zugspannung Ermüdungsrisse eröffnet. Zweitens die Oberfläche: gerollt liegt sie bei Ra 0,4-0,8 µm, geschnitten bei 1,6-3,2 µm, und je glatter sie ist, desto weniger Stellen bieten sich dem Riss als Ausgangspunkt. Drittens der Faserverlauf: beim Rollen läuft er ununterbrochen um das Profil herum, beim Schneiden ist er dort unterbrochen, wo Werkstoff abgetragen wurde. Zusammen ergibt das die zwei- bis vierfache Lebensdauer unter Dauerbeanspruchung.

Nein. Gerollte Gewinde verlangen dreierlei. Erstens einen duktilen Werkstoff, der sich kalt umformen lässt, ohne zu reißen: Stähle bis etwa 40 HRC, Aluminium, Messing, Kupfer und einige Nickellegierungen. Nicht dazu gehören sehr harte Werkstoffe ab 60 HRC, spröde wie Gusseisen und manche Bronzen sowie einige Werkzeugstähle nach dem Härten. Zweitens ein Außengewinde – beim Innengewinde reicht das Furchen nur begrenzt. Und drittens ein Gewinde, das vor anderen Merkmalen des Teils endet, denn die Rollbacken haben eine feste Länge. Für die meisten Luftfahrtschrauben funktioniert das Rollen; bei stark gehärteten Verbindungselementen muss nach dem Härten geschnitten werden.

Das Rollen geht schnell: ein bis drei Sekunden je Gewinde gegenüber dreißig bis sechzig beim Schneiden. Die Maschine kostet über fünfzigtausend Dollar, rechnet sich aber über die Stückzahl. Das Schneiden dauert länger, doch das Werkzeug ist billig und beweglich. Ab zehntausend Stück im Jahr ist das Rollen stets günstiger; beim Prototyp oder unter tausend Stück im Jahr lohnt das Schneiden. Und für Sondergewinde außerhalb der Norm ebenfalls, denn eigens gefertigte Rollbacken sind teuer.

In gehärtetem Stahl lässt sich nicht rollen – der Werkstoff ist zu hart, um ihn kalt umzuformen. Die übliche Reihenfolge lautet anders: das Teil nahezu auf Endmaß bearbeiten, das Gewinde im weichen Zustand rollen und erst danach härten und anlassen. So behält das Gewinde die Eigenschaften des Rollens auch nach der Wärmebehandlung. Allerdings kann diese es leicht verziehen, weshalb man es bei Präzisionsteilen anschließend schleift. Über 45 HRC wird das Gewinde in der Regel nach dem Härten geschliffen.

Für Innengewinde in duktilen Werkstoffen gibt es das Gewindefurchen, bei dem statt eines schneidenden ein furchender Gewindebohrer arbeitet. Die Vorteile: festere Gewinde, bessere Oberfläche, keine Späne. Die Grenzen: Ist die Bohrung zu klein, bricht der Furcher nicht so leicht, weil er kräftiger gebaut ist. Am besten läuft es in Aluminium, Messing und Baustahl; für gehärteten Stahl, Gusseisen und spröde Werkstoffe taugt es nicht. In der Großserienfertigung setzt es sich für Innengewinde zunehmend durch.

Die übliche Gewindeangabe auf der Zeichnung, etwa „M10x1,5“, sagt nichts darüber, ob gerollt oder geschnitten wird. Bei ermüdungskritischen Teilen setzen Sie einen Vermerk dazu: „Gewinde gerollt nach AMS 2760“ oder schlicht „Gewinde sind zu rollen“. In der Luftfahrt wird das meist vorgeschrieben; im allgemeinen Maschinenbau bleibt es dem Fertiger überlassen, und wir entscheiden nach Menge und Werkstoff. Brauchen Sie gerollte Gewinde, schreiben Sie es ausdrücklich hin.