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Drehen

Aktualisiert: 29. Apr.

Drehen ist ein mechanisches Fertigungsverfahren, bei dem ein rohes Werkstück in eine rotierende Spannvorrichtung eingespannt und anschließend mit einer Drehmaschine bearbeitet wird. Während des Drehvorgangs wird das Werkstück um seine eigene Achse gedreht, während das Schneidewerkzeug entlang des Werkstücks bewegt wird, um Material abzutragen und die gewünschte Form zu erzeugen.

Beim Drehen werden verschiedene Arten von Werkstücken bearbeitet, wie zum Beispiel Metall, Kunststoffe, Holz und Keramik. Das Verfahren wird häufig eingesetzt, um zylindrische oder konische Formen zu erzeugen, wie zum Beispiel Wellen, Achsen, Bolzen, Muttern und andere Bauteile.

Es ist wichtig, die richtige Auswahl und Gestaltung der Winkel und Flächen am Drehwerkzeug je nach den spezifischen Anforderungen des Bearbeitungsprozesses, dem Werkstückmaterial und den Schnittbedingungen vorzunehmen.

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Abbildung 1: Werkzeugwinkel nach DIN 6581

Die wichtigsten Winkel nach DIN 6581 sind:

  • Einstellwinkel (ϰ): Der Einstellwinkel ist der Winkel zwischen der Schneidkante des Werkzeugs und einer Referenzebene, z. B. der Werkzeugachse. Er bestimmt die Neigung der Schneidkante in Bezug auf die Bearbeitungsrichtung. Ein größerer Einstellwinkel führt zu einem aggressiveren Schnitt, während ein kleinerer Winkel eine bessere Oberflächengüte erzeugen kann.

  • Spanwinkel (γ): Der Spanwinkel ist der Winkel zwischen der Spanfläche und der Schneidkante des Werkzeugs. Er beeinflusst die Art der Spanbildung. Ein positiver Spanwinkel (Spanfläche hinter der Schneidkante) kann zu einer kontinuierlichen Spanbildung führen, während ein negativer Spanwinkel (Spanfläche vor der Schneidkante) zu einer unterbrochenen Spanbildung führen kann.

  • Freiwinkel (α): Der Freiwinkel ist der Winkel zwischen der Spanfläche und einer Referenzebene senkrecht zur Bearbeitungsrichtung. Er beeinflusst die Spanabfuhr und die Schneidkraft. Ein größerer Freiwinkel erleichtert die Spanabfuhr, während ein kleinerer Freiwinkel zu einer höheren Schneidkraft führen kann.

  • Keilwinkel (β): Der Keilwinkel ist der Winkel zwischen der Spanfläche und der Werkzeugachse. Er beeinflusst die Schneidkraft und die Stabilität des Werkzeugs. Ein größerer Keilwinkel kann die Schneidkraft erhöhen, während ein kleinerer Keilwinkel die Stabilität verbessern kann.

Zusätzlich zu den Winkeln gibt es verschiedene Flächen am Drehwerkzeug, darunter:

  • Die Spanfläche beim Drehen ist die Fläche des Drehwerkzeugs, die mit dem Span in Kontakt kommt. Sie befindet sich hinter der Schneidkante und spielt eine wichtige Rolle bei der Spanbildung und Spanabfuhr;

  • Die Freifläche beim Drehen ist die Fläche des Drehwerkzeugs, die sich zwischen der Schneidkante und der Spanfläche befindet. Sie ermöglicht den freien Durchtritt des Spanes und beeinflusst die Spanabfuhr und die Schneidkraft. Die Gestaltung der Freifläche ist wichtig, um eine effiziente Spanabfuhr und eine gute Bearbeitungsleistung zu gewährleisten. Es gibt verschiedene Drehverfahren, die je nach den Anforderungen und dem Werkstück angewendet werden;

Drehverfahren


Beim Drehen gibt es verschiedene Verfahren und Techniken, die je nach den Anforderungen und dem gewünschten Ergebnis eingesetzt werden können (Abbildung 2).

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Abbildung 2: Darstellung verschiedener Drehverfahren

Hier sind einige der gängigen Drehverfahren:

1. Längsdrehen: Beim Längsdrehen wird das Werkstück längs zur Drehachse bearbeitet. Das Schneidewerkzeug bewegt sich parallel zur Drehachse und entfernt Material, um die gewünschte Form zu erzeugen. Das Längsdrehen wird für die Herstellung von zylindrischen Werkstücken wie Wellen, Bolzen und Stangen eingesetzt.

2. Plandrehen: Beim Plandrehen wird das Schneidewerkzeug quer zur Drehachse bewegt, um die Oberfläche des Werkstücks zu bearbeiten. Dieses Verfahren wird verwendet, um flache, ebene Flächen zu erzeugen, wie beispielsweise bei der Herstellung von Planscheiben oder Scheiben.

3. Gewindedrehen: Beim Gewindedrehen wird ein Gewinde auf das Werkstück geschnitten. Hierfür wird ein spezielles Gewindeschneidewerkzeug verwendet, das in das Werkstück eindringt und das Gewinde formt. Gewindedrehen wird in verschiedenen Anwendungen verwendet, von Schrauben und Muttern bis hin zu Gewindebohrungen.

4. Beim Abstechdrehen handelt es sich um ein spezielles Drehverfahren, bei dem das Werkstück durchtrennt oder abgestochen wird, um es in separate Teile zu trennen. Es wird häufig verwendet, um Werkstücke auf die gewünschte Länge zu bringen oder um Teile aus einem längeren Werkstück abzutrennen.

5. Beim Profildrehen handelt es sich um ein Drehverfahren, bei dem das Werkstück eine spezifische geometrische Form oder ein komplexes Profil erhält. Dazu werden spezielle Werkzeuge eingesetzt, die dem gewünschten Profil des Werkstücks entsprechen.

6. Das Formdrehen im Gegensatz zum konventionellen Drehen, bei dem das Werkstück hauptsächlich zylindrische Formen erhält, ermöglicht die Herstellung komplexerer Konturen wie Nuten, Radien, konischen Flächen und anderen konturierten Oberflächen. Beim Formdrehen wird das Werkzeug CNC-gesteuert entlang einer vorgegebenen Form geführt, um die gewünschte Kontur auf dem Werkstück zu erzeugen.

Es gibt verschiedene Arten von Drehmaschinen, die für unterschiedliche Anforderungen und Werkstücke geeignet sind. Zu den gebräuchlichsten Arten gehören die konventionelle Drehmaschine, die CNC-Drehmaschine (Computerized Numerical Control) und die automatische Drehmaschine.


Drehparemeter

Das Drehen ist ein weit verbreitetes Verfahren in der Industrie, insbesondere in der Metallbearbeitung. Es ermöglicht die präzise Herstellung von Bauteilen mit engen Toleranzen und kann sowohl für Einzelteile als auch für Serienproduktionen eingesetzt werden. Beim Drehen sowie bei anderen zerspannenden Verfahren gibt es verschiedene wichtige Parameter, die die Bearbeitung beeinflussen. Die genauen Werte dieser Parameter sind von verschiedenen Faktoren abhängig, wie die Werkstoffart, gewünschte Oberflächengüte, die Werkzeuggeometrie und andere Prozessbedingungen. Auf der Abbildung 3 ist ihre Anordnung in der Arbeitsebene P zu sehen.

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Abbildung 3: Vorschub- bzw. Schnittbewegungen beim Drehen

Die Schnittgeschwindigkeit (Vc) in Metern pro Minute gibt an, wie schnell sich das Werkstück relativ zur Schneide des Werkzeugs bewegt. Die Formel für die Schnittgeschwindigkeit beim Drehen lautet:

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Der Durchmesser des Werkstücks (D) wird in der Regel in Millimetern gemessen, und die Drehzahl (n) der Spindel wird in Umdrehungen pro Minute (U/min) angegeben.

Die Vorschubgeschwindigkeit (Vf) gibt an, wie schnell sich das Werkzeug entlang des Werkstücks bewegt. Sie wird in Millimetern pro Umdrehung (mm/U) angegeben. Die Vorschubgeschwindigkeit hängt von vielen Faktoren wie der Schneidkraft, der Art des Werkstoffs und der gewünschten Oberflächengüte ab. Die Vorschubgeschwindigkeit kann mit der folgenden Formel berechnet werden:

Vorschub pro Umdrehung, Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit

dabei f ist Vorschub pro Umdrehung.

Die Schnitttiefe (a) gibt an, wie tief das Werkzeug in das Werkstück eindringt. Sie wird in Millimetern gemessen. Die Schneidtiefe beim Drehen kann auf verschiedene Weisen berechnet werden, je nach den spezifischen Anforderungen und Parametern des Bearbeitungsprozesses. Die Schneidtiefe ergibt sich aus dem gewünschten Materialabtrag pro Umdrehung durch die Anzahl der Schneiden des Werkzeugs geteilt wird. Eine zu große Schnitttiefe kann das Werkzeug übermäßig belasten und zu vorzeitigem Verschleiß oder Bruch führen. Daher ist es wichtig, die Schnitttiefe entsprechend den Werkzeugkapazitäten und den Anforderungen der Bearbeitungsaufgabe festzulegen.

Die Spanungsbreite (b) ist wichtig, da sie direkt die Abtragsgeschwindigkeit beeinflusst. Eine größere Spanungsbreite führt zu einer höheren Abtragsrate, während eine kleinere Spanungsbreite zu einer geringeren Abtragsrate führt. Die Wahl der optimalen Spanungsbreite hängt von verschiedenen Faktoren ab, einschließlich der Werkstoffeigenschaften, der gewünschten Oberflächengüte und der verfügbaren Maschinenleistung.

Die Spanungsdicke (h) beim Drehen bezieht sich auf Dicke der Materialschicht, die während des Drehvorgangs von der Werkstückoberfläche entfernt wird. Es ist wichtig, die Spanungsfläche beim Drehen sorgfältig zu überwachen und zu steuern, um die gewünschte Bearbeitungsqualität zu erreichen und das Werkzeug sowie das Werkstück vor übermäßiger Belastung zu schützen.

Der Drehprozess wird für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt, um rotationssymmetrische Teile herzustellen. Die Genauigkeit und Oberflächengüte des Werkstücks hängen von der sorgfältigen Einstellung der Schnittbedingungen und der Auswahl der richtigen Werkzeuge ab. Der Drehprozess bleibt bis auf weiteres ein grundlegender und vielseitiger Fertigungsschritt in der industriellen Produktion.

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