Grundlagen Trennen (Keilwinkel | Zeichnerische Ermittlung der Schnittkräfte | Kräfteparallelogramm)

Ein in der Fertigungstechnik häufig angewandtes Verfahren ist das Trennen. Dabei wird die gewünschte Form des Bauteils durch Abtragen von Material erzeugt. Zu den trennenden Fertigungsverfahren zählen beispielsweise das Sägen, Drehen, Bohren, Fräsen und das Räumen. Ebenfalls zählen dazu das Schleifen, Polieren und das Honen. Die Fertigungsverfahren können danach unterteilt werden, ob das Werkzeug eine geometrisch bestimmte oder unbestimmte Schneide hat oder nicht.

Die Grundform der geometrisch bestimmten Schneiden lässt sich auf die Form eines Keils zurückführen. Man spricht deshalb auch von Schneidkeilen. Die materialtrennende Wirkung der Schneiden beruht auf der Keilwirkung. Grundsätzliches Ziel aller Trennverfahren ist es, mit möglichst geringem Kraftaufwand möglichst hohe Schnittkräfte zu erzeugen. Die aus der aufgebrachten Kraft resultierende Schnittkraft kann anschaulich durch ein Kräfteparallelogramm graphisch ermittelt werden. Dies ist auch rechnerisch möglich.

Es zeigt sich dabei dass kleine Keilwinkel zu großen Schnittkräften führen. Der Nachteil eines kleinen Keilwinkels ist jedoch die damit verbundene Instabilität der Schneide, die bei harten Werkstücken zum Bruch des Schneidkeils oder zumindest zu starkem Verschleiß führt. Daher können in der Praxis nicht beliebig kleine Keilwinkel gewählt werden. Die Wahl des Keilwinkels ist letztlich immer ein Kompromiss zwischen möglichst hoher Zerteilkraft bei gleichzeitig ausreichender Stabilität der Schneide. Daher gilt: Je härter der zu bearbeitende Werkstoff, desto größer müssen die Keilwinkel an den Werkzeugschneiden sein!

Bei den verschiedenen Bohrertypen H (hart), W (weich) und N (normal) führen die unterschiedlichen Keilwinkel zu einer unterschiedlich starker "Verdrehung" des Bohrers.

00:00 Materialabtragende Fertigungsverfahren
00:31 Geometrisch unbestimmte Schneide
00:58 Geometrisch bestimmte Schneide
01:44 Die Grundform: Der Keil (Keilwirkung)
02:17 Schnittkräfte am Schneidkeil
03:03 Grafische Ermittlung der Schnittkräfte
04:18 Einzeichnen der Wirkrichtung
04:52 Parallelverschiebung der Wirkrichtungslinie I
05:23 Parallelverschiebung der Wirkrichtungslinie II
05:33 Kräfteparallelogramm
06:27 Einfluss des Keilwinkels auf die Schnittkraft
07:41 Stabilität der Schneide
08:53 Berechnung der Schnittkräfte