Spanende Fertigungsverfahren bzw. das Trennen beziehen sich nach DIN 8580 auf die Klassifizierung und Beschreibung von Trennverfahren in der Fertigungstechnik. Die DIN 8580 definiert verschiedene Fertigungsverfahren und unterteilt sie in mehrere Gruppen basierend auf ihren spezifischen Merkmalen und Anwendungen.
Das Trennen umfasst verschiedene Verfahren, bei denen Werkstücke durch das Durchtrennen von Materialien in zwei oder mehr Teile geteilt werden. Das wichtigste Verfahren der Hauptgruppe Trennen sind: Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden, Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden (DIN 8589), Zerteilen (DIN 8588), Abtragen (DIN 8590), Zerlegen (DIN 8591) und Reinigen (DIN 8592). Diese Verfahren dienen dazu, Werkstücke in die gewünschte Form oder Größe zu bringen, Materialien zu entfernen sowie bestimmte Geometrien, Strukturen oder Oberflächenqualität zu erzeugen. Trennende Verfahren mit allmählichem Materialabtrag sind genau das Gegenteil der additiven Fertigung (3D-Druck), wo das Material schichtweise hinzugefügt wird.
Das Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden bezieht sich auf eine Methode des Werkzeugwechsels in der Zerspanungstechnik, bei der Schneidwerkzeuge mit genau definierten Werkzeuggeometrien verwendet werden. Diese Methode ermöglicht es, die Vorteile spezifischer Schneidengeometrien für bestimmte Zerspanungsaufgaben zu nutzen, indem unterschiedliche Werkzeuge mit verschiedenen Schneidengeometrien eingesetzt werden, um die mechanische Energie von der Schneidkante auf das Material zu übertragen. Der Schneidkeilwinkel bezieht sich auf den Winkel zwischen der Schneidkante des Werkzeugs und der zu bearbeitenden Oberfläche des Werkstücks und hat einen erheblichen Einfluss auf die Spanbildung, die Spanprozesskontrolle, den Werkzeugverschleiß und die Oberflächengüte des bearbeiteten Werkstücks.
Beim Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden werden die Schneidwerkzeuge in speziellen Halterungen oder Spannsystemen befestigt. Die Halterungen sind so konzipiert, dass sie die genaue Positionierung der Schneidkanten gewährleisten, um eine präzise Bearbeitung zu ermöglichen. Diese präzise Positionierung der Schneidkanten ist wichtig, um eine optimale Schneidleistung zu erzielen und die Qualität des bearbeiteten Werkstücks sicherzustellen.
Durch den Einsatz von Schneidwerkzeugen mit unterschiedlichen Geometrien können verschiedene Zerspanungsaufgaben effizienter bewältigt werden. Zum Beispiel können Werkzeuge mit einer bestimmten Schneidengeometrie für das Schruppen großer Materialmengen verwendet werden, während Werkzeuge mit einer anderen Geometrie für das Schlichten von Oberflächen oder das Erzeugen präziser Konturen eingesetzt werden können.
Das Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden erfordert eine sorgfältige Auswahl der richtigen Werkzeuge und deren korrekte Positionierung in den Halterungen. Es ist wichtig, die empfohlenen Schnittparameter für die jeweiligen Schneidengeometrien zu berücksichtigen, um eine optimale Leistung zu erzielen und Werkzeugverschleiß zu minimieren.
Insgesamt bietet das Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden eine flexible und effiziente Möglichkeit, unterschiedliche Zerspanungsaufgaben zu bewältigen, indem spezifische Schneidengeometrien für spezifische Anwendungen eingesetzt werden.
Verschleiß
Der Verschleiß an Werkzeugen kann durch verschiedene Faktoren verursacht werden. Hier sind einige der Hauptursachen für den Werkzeugverschleiß aufgeführt:
Mechanische Belastung: Werkzeuge sind während des Zerspanungsprozesses hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt, wie beispielsweise Druck, Reibung und Schlagkräften. Diese Belastungen führen zu Mikroabbrüchen, Materialverformungen und Rissbildung an der Schneidkante, was letztendlich zu Verschleiß führt.
Thermische Belastung: Bei der Zerspanung entstehen hohe Temperaturen durch die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem bearbeiteten Werkstück. Diese Temperaturen können zu Materialverformungen, Rissbildung und chemischen Reaktionen führen, die den Werkzeugverschleiß beschleunigen.
Chemische Einflüsse: Bestimmte Werkstoffe oder Bearbeitungsumgebungen können chemische Reaktionen mit dem Werkzeug verursachen. Korrosion, Oxidation oder chemische Abnutzung können den Werkzeugverschleiß erhöhen.
Abrasive Partikel: Das Vorhandensein von harten Partikeln, wie beispielsweise im bearbeiteten Werkstück enthaltene Verunreinigungen oder Werkstoffe mit höherer Härte, kann zu abrasivem Verschleiß führen. Diese Partikel reiben gegen die Schneidkante und führen zu einem allmählichen Materialverlust.
Werkstoffeigenschaften: Die Materialeigenschaften des Werkstücks, wie Härte, Zähigkeit und Schmierfähigkeit, können den Werkzeugverschleiß beeinflussen. Bei der spanenden Materialbearbeitung von harten oder abrasiven Werkstoffen ist der Verschleiß in der Regel höher als bei weicheren Werkstoffen.
Schmierung und Kühlung: Eine unzureichende Schmierung und Kühlung während des Zerspanungsprozesses kann zu erhöhtem Verschleiß führen. Eine ausreichende Schmierung hilft, Reibung und Wärmeentwicklung zu reduzieren und den Werkzeugverschleiß zu minimieren.
Genauso gibt es verschiedene Arten von Verschleiß, die bei Schneidwerkzeugen und anderen Bauteilen auftreten können. Hier sind einige der gängigsten Verschleißarten:
Adhäsiver Verschleiß: Adhäsiver Verschleiß tritt auf, wenn sich Materialien aufgrund hoher Temperaturen und Drücke an der Schneidkante des Werkzeugs anhaften und dann abreißen. Dies führt zu Mikroabbrüchen und Materialverlust an der Schneidkante.
Abrasiver Verschleiß: Abrasiver Verschleiß entsteht durch das Einwirken von harten Partikeln, wie beispielsweise im bearbeiteten Werkstück enthaltene Verunreinigungen oder Werkstoffe mit höherer Härte. Diese Partikel reiben sich gegen die Schneidkante und beeinträchtigen deutlich die Werkzeugstandzeit.
Erosiver Verschleiß: Erosiver Verschleiß tritt auf, wenn ein Werkzeug oder eine Oberfläche von festen Partikeln oder Flüssigkeiten unter hohem Druck oder hoher Geschwindigkeit getroffen wird. Dies führt zu einem Abtrag oder einer Beschädigung der Oberfläche.
Chemischer Verschleiß: Chemischer Verschleiß tritt auf, wenn die chemische Zusammensetzung des Werkstücks oder der bearbeiteten Materialien eine Reaktion mit dem Schneidstoff oder der Schneidkante eingehen. Dies kann zu Materialablösungen, Korrosion oder chemischer Abnutzung führen.
Ermüdungsverschleiß: Ermüdungsverschleiß tritt bei zyklischer Belastung auf. Durch wiederholte Beanspruchung können Risse, Schädigungen oder Verformungen entstehen, die letztendlich zum Versagen des Bauteils führen.
Diffusionsverschleiß: Diffusionsverschleiß tritt auf, wenn Materialien aufgrund von Diffusionsprozessen an der Oberfläche eines Werkzeugs oder eines Bauteils interagieren. Dies kann zu Materialaustausch, Ablagerungen oder Veränderungen in der Werkstoffzusammensetzung führen.
Diese Verschleißarten können einzeln oder in Kombination auftreten und sind abhängig von Faktoren wie Werkstoffeigenschaften, Schneidbedingungen, Schmierung, Oberflächenbeschaffenheit und anderen Umgebungseinflüssen. Die Kenntnis dieser Verschleißarten ist wichtig, um geeignete Schutzmaßnahmen und Werkzeugbeschichtungen zu entwickeln, um den Verschleiß zu reduzieren und die Lebensdauer von Werkzeugen und Bauteilen zu verlängern.