Grundlagen Drehen (Schnitttiefe | Zustellung | Vorschub | Eckenradius, Eckenwinkel, Einstellwinkel)

In diesem Video betrachten wir das Drehen etwas genauer. Je nach erzeugter Fläche und Vorschubrichtung, d. h. ob quer oder längs zur Drehachse des Werkstücks gedreht wird, unterscheidet man Längsplandrehen und Querplandrehen, sowie das Gewindedrehen. Zudem kann man zwischen Außendrehen und Innendrehen unterscheiden.

Je nach Vorschubrichtung besitzt die Schneide eine Hauptschneide und eine Nebenschneide. Die Hauptschneide leistet die hauptsächliche Zerspanleistung. Dementsprechend gibt es auch eine Hauptfreifläche und eine Nebenfreifläche.

Der Spanwinkel beschreibt die Neigung der Spanfläche in axialer Richtung des Drehteils. Sie kann sich aber auch in radialer Richtung nach unten oder oben neigen. Dieser Winkel bezeichnet man als Neigungswinkel. Bei einem negativen Neigungswinkel erfolgt der Anschnitt des Materials nicht an der Spitze der Schneidenkanten, sondern weiter außen. Dadurch wird die Schneidenecke weniger belastet und die Gefahr des Schneidkantenbruchs verringert.

Negative Neigungswinkel sind jedoch beim Schlichten von Nachteil, da der Span durch die Neigung der Spanfläche in Richtung der gedrehten Fläche gelenkt wird und diese beschädigen kann. Daher wird beim Schlichten ein positiver Neigungswinkel empfohlen. Auch bei der Bearbeitung von Werkstoffen die zum Kleben neigen, kann daher ein positiver Spanwinkel von Vorteil sein.

Der Eckenwinkel wird durch die Haupt- und Nebenschneide gebildet. Je größer der Eckenwinkel, desto höher die Stabilität der Schneide und die Gefahr des Schneidenbruchs wird verringert. Zudem verbessert sich durch die größere Fläche die Wärmeabfuhr und die thermische Belastung der Schneide sinkt (höhere Standzeit).

Die Ecke, wo sich Spanfläche und Freiflächen berühren, wird Schneidenecke genannt. Die Schneidenecke ist nicht spitz, sondern aufgrund der besseren Stabilität der Schneide gerundet. Der entsprechende Radius wird als Eckenradius oder als Schneidenradius bezeichnet. Große Eckenradien führen zu stabilen Schneiden und erlauben hohe Vorschubgeschwindigkeiten und große Schnitttiefen, wie sie beim Schruppen erforderlich sind. Zudem wird durch die große Rundung die Wärmeabfuhr verbessert.

Aufgrund der größeren Auflagefläche an der Rundung bei großen Eckenradien, entstehen jedoch hohe radiale Kräfte, was zu Vibrationen führen kann. Dies verschlechtert dann die Oberflächengüte, die Formgenauigkeit und die Maßhaltigkeit. In diesen Fällen sollte ein kleinerer Eckenradius gewählt werden (Schlichten). Eckenradien sollten für eine hohe Oberflächengüte so gewählt werden, dass sie kleiner als die Schnitttiefe sind! Zudem sollte der Vorschub beim Schruppen kleiner als der halbe Eckenradius sein. Beim Schlichten sollte der Vorschub sogar nicht größer als ein Drittel des Eckenradius gewählt werden.

Der sich während des Drehens einstellende Winkel zwischen Hauptschneide und die zu erzeugende Werkstückoberfläche wird als Einstellwinkel kappa bezeichnet. Der Einstellwinkel beeinflusst den Spanbruch, die auftretenden Kräfte und damit wiederum die Vibrationsneigung. Je kleiner der Einstellwinkel, desto länger wird die im Eingriff befindliche Schneidkante und desto besser verteilen sich die Schnittkräfte. Einstellwinkel von 90° oder mehr sind bei der Herstellung von rechtwinkligen Absätzen erforderlich

Der Einstellwinkel beeinflusst auch die wirkenden Kräfte auf den Drehmeißel bzw. auf das Drehteil. Durch eine Kräftezerlegung zeigt sich, dass sich die Normalkraft der Schneide in einen axiale Komponente (Vorschubkraft), und in eine radiale Komponente (Passivkraft) zerlegen lässt. Die radiale Passivkraft versucht das Werkstück wegzudrücken und verursacht Vibrationen. Die Passivkraft kann jedoch deutlich reduziert werden, wenn größere Einstellwinkel gewählt werden.

Spanleitstufen sind hinter der Werkzeugschneide eingearbeitete Stufen, die sich direkt auf der Spanfläche befinden. Die entstehenden Späne werden an diesen Geometrien so umgelenkt, dass sie in regelmäßigen Abständen brechen. Auf diese Weise werden lange Fließspäne vermieden und kurzbrechende Späne erzeugt. Spanleitstufen können sehr unterschiedliche Geometrien aufweisen. Hier gilt es genauere Angaben der Hersteller zu beachten.

00:00 Drehverfahren
00:25 Drehverfahren (Längsrunddrehen)
01:16 Aufbau einer Drehmaschine
01:53 Längsrunddrehen
02:32 Geometrie von Drehmeißeln mit Wendeschneidplatten
03:37 Freiwinkel, Keilwinkel und Spanwinkel
04:05 Neigungswinkel
05:11 Einfluss des Neigungswinkels auf die Spanbildung
07:04 Eckenwinkel epsilon
07:40 Eckenradius
09:01 Einstellwinkel
10:20 Passivkraft und Vorschubkraft
12:22 Eckenradius, Einstellwinkel und Schnitttiefe
12:57 Verschleiß
14:49 Querplandrehen
15:37 Gewindedrehen
17:27 Flankenfreiwinkel
18:02 Vollprofil-, Teilprofil- und Mehrzahn-Wendeschneidplatte
19:49 Einstechdrehen
20:30 Abstechdrehen
20:39 Profildrehen
20:59 Linke, rechte und neutrale Klemmhalter
22:05 Innendrehmeißel, Bohrstangen
22:36 Normung von Wendeschneidplatten (ISO 1832)
25:38 Spanleitstufe