Fertigungstechnik und deren Verfahren – Teil8

Das Fertigungsverfahren Zerspanen

Ein weiteres häufig genutztes Fertigungsverfahren ist das Spanen. Gemäß der DIN 8589 ist das Spanen ein Trennvorgang, bei welchem von einem Werkstück Schichten von Spänen abgetrennt werden. Diese Trennung erfolgt mechanisch. Mit dem Fertigungsverfahren wird bezweckt, dem Werkstück eine neue Form und/oder Oberfläche zu geben.

Aufgrund der hohen Genauigkeit und der vielfältigen Bearbeitungsmöglichkeiten gehört das Spanen/Zerspanen zu den bedeutendsten Fertigungsverfahren.

Die relevanten Daten für die Zerspanung

Für ein zerspanendes Fertigungsverfahren benötigst du verschiedene Daten. Der Vorschub und die Eingriffsgrößen können beim jeweiligen Prozess einfach maschinell eingestellt werden. Zur Berechnung der Vorgänge ist es allerdings notwendig, dass die Spanungsgrößen bekannt sind. Denn es ist erforderlich zu wissen, wie viel Span vom Werkstück abgetragen werden muss.

Die Spanungsdicke bezeichnet dabei die Dicke des abzunehmenden Spans. Darüber hinaus ist es erforderlich, den Spanungsquerschnitt zu kennen. Dies ist die gesamte Querschnittfläche des Spans, der beim Einsatz des Verfahrens abgetragen werden soll. Auch Schnitttiefe und Einstellwinkel müssen berechnet werden, um das optimale Ergebnis zu erzielen.

Die Standzeit und deren Bedeutung

Viele Fertigungsverfahren benötigen eine längere Zeit. Aus diesem Grund ist es erforderlich, zu wissen, wie lange das Werkzeug arbeiten kann, ohne dass der Verschleiß, die Produktionsqualität negativ beeinflusst.

Die Standzeitberechnung erfolgt zumeist nach Taylor. Demnach hat die Schnittgeschwindigkeit den größten Einfluss auf den Werkzeugverschleiß. Desto höher die Geschwindigkeit ist, desto höher ist der Verschleiß und desto kürzer die Standzeit. Darüber hinaus beeinflussen allerdings auch Vorschub und Geometrie den Verschleiß.

Da die Schnittgeschwindigkeit allerdings bei der Berechnung dominiert, reicht es oftmals für dich aus, lediglich die Standzeit mit der Schnittgeschwindigkeit in Relation zueinander zu setzen.

So berechnet man die Schnittgeschwindigkeit – am Beispiel Fräsen

Wie bereits erwähnt, hat die Schnittgeschwindigkeit einen hohen Einfluss auf die einzelnen Zerspanungsverfahren. Denn wenn diese zu hoch ist, dann lässt dies das Werkzeug schneller verschleißen. Dies führt dann zu höheren Kosten. Außerdem kann dadurch das Werkstück, welches du bearbeiten möchtest, beschädigt werden.

Eine zu niedrige Schnittgeschwindigkeit hat ebenfalls große Nachteile. Dabei wird u.a. der Span in der Regel nicht richtig abgeführt. Es kann dadurch beispielsweise beim Drehen oder Fräsen zur Riefenbildung kommen und somit zu einer unsauberen Oberfläche kommen. Außerdem kann bei einer zu hohen Schnittgeschwindigkeit der Verschleiß von Material und besonders vom Werkzeug höher sein.

Doch nun zu der Berechnung der Schnittgeschwindigkeit.

Die Schnittgeschwindigkeit bei drehender Schnittbewegung, wie dies beim Drehen, Bohren und Fräsen der Fall ist, berechnet sich so:

vc = π • d • n • 1 m / 1000 mm

Die Schnittgeschwindigkeit bei linearer Schnittbewegung, wie dies beim Hobeln, Feilen und Sägen der Fall ist, berechnet sich so:

vc = 2 • L • n • 1 m / 1000 mm

Die Schnittgeschwindigkeit beim Schleifen berechnet sich so:

vc = π • d • n • (1 m • 1 min / 1000 mm • 60 sec)

Die Bedeutung der Formelzeichen:

vc = Schnittgeschwindigkeit in m/s oder m/min (Muss bei Bedarf umgewandelt werden
d = Durchmesser (zu beachten ist, dass der Werkstück-Durchmesser beim Drehen und der Werkzeug-Durchmesser beim Fräsen, Bohren oder schleifen gemeint ist)
n = Drehzahl
L = Werkstücklänge plus Bearbeitungszugabe
π = Kreiszahl (3.14..)

Die verschiedenen Verfahren der Zerspanung:

Im Bereich des Spanens gibt es unterschiedliche Verfahren, die in unterschiedlichen Situationen eingesetzt werden. Im Nachfolgenden bekommst du einen exemplarischen Überblick über diverse Prozesse der Zerspanung.


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Das Bohren

Beim Bohren handelt es sich um ein spanendes Fertigungsverfahren. Denn logischerweise führt ein Bohrvorgang dazu, dass Schichten vom Werkstück abgetrennt werden. Beim Bohren werden zumeist zweischneidige Werkzeuge verwendet, die für eine Durchbohrung des Werkstoffs sorgen. Allerdings gibt es beim Bohren einen Nachteil, da es oftmals nicht möglich ist, eine gute, glatte Oberfläche zu bekommen.

Wie schnell du den Bohrvorgang durchführen kannst, hängt maßgeblich davon ab, mit was für einem Schneidstoff du arbeitest und welcher Werkstoff durchbohrt werden soll. Durch die Vorschubkraft, die wiederum abhängig vom Durchmesser des Bohrers und dem genauen Bohrverfahren ist, dringt der Bohrer in den jeweiligen Werkstoff ein. Die kreisförmige Bewegung sorgt dann dafür, dass sich der Bohrer immer tiefer in den Werkstoff hineinschneidet. Aufgrund der Schneidbewegung entsteht auch Wärme.

Diese wird durch die entfernten Späne und den Bohrer wieder abgeführt. Oft wird zur Kühlung beim Bohren auch eine Kühlflüssigkeit verwendet. Wenn du Holz bohren musst, ist das eher nicht der Fall. Wenn du jedoch durch Stahl oder andere Metalle bohren musst, solltest du eine Kühlflüssigkeit benutzen. Dies hat den Vorteil, dass das Ganze nicht zu heiß wird und der Bohrer blau wird. Außerdem wird dadurch die Hitze geringer gehalten und so die Toleranzen genauer. Denn je mehr ein Werkstoff erhitzt wird, desto besser dehnt es sich aus. Wenn die Hitze gedrosselt wird, dehnt es sich deshalb nicht so aus und die Bohrung wird sehr viel genauer.

Das Bohren ist aus diesem Grund ein häufig vorkommendes spanendes Fertigungsverfahren. Es wird sehr oft manuell mit einer Handbohrmaschine oder einer Ständerbohrmaschine eingesetzt. Eine Handbohrmaschine ist sehr oft im Holzbereich am Bau oder auch im Stahlbereich zu finden. Je genauer es sein muss, desto sinnvoller ist eine Ständerbohrmaschine die fest eingespannt ist und einen geraden Tisch besitzt.

Neben dem konventionellen Bohren wird das Verfahren auch bei Drehmaschinen und Fräsmaschinen im CNC-Bereich eingesetzt. Der Vorteil von CNC-Maschinen ist, dass in der Regel höhere Stückzahlen auf kürzere Zeit produziert werden können. Außerdem ist dieses Verfahren in aller Regel sehr viel genauer, als dies mit einer konventionellen Bohrmaschine der Fall ist.

Wenn du die passende Schnittgeschwindingkeit herausfinden möchtest, findest du in Tabellenbüchern für den Metallbereich Tabellen und Bereichnungsmöglichkeiten.

Es kommt dabei also entscheiden darauf an, für was die Bohrung bzw. die Bohrungen benötigt werden, welche Maschinen zur Verfügung stehen usw. – also grob lässt sich sagen, dass das Kosten-Nutzen-Verhältnis aber auch die geforderte Qualität entscheidende Einflussfaktoren sind.

Das Brüstspanen

Auch das Bürstspanen ist ein spanendes Fertigungsverfahren, das mit Hilfe von Schneiden Schichten des Werkstücks abtrennt. Die Schneiden beim Bürstspanen sind die Enden von harten Drahtstiften, die Teil des Bürstenwerkzeugs sind. Dieses Fertigungsverfahren kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn die Oberflächengüte verändert werden soll. Falls du zum Beispiel ein Werkstück mit rauer Oberfläche haben willst, ist dieses Verfahren die richtige Wahl.

Darüber hinaus ist es auch möglich, beim Holz die Maserung herauszuarbeiten oder bei Schweißteilen die Werkstücke anschließend zu entgraten. Aufgrund der unterschiedlichen Funktionsbereiche kommt auch das Fertigungsverfahren Bürstspanen des Öfteren zum Einsatz.

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Drehen – ein wichtiges Fertigungsverfahren

Ein weiteres zerspanendes Fertigungsverfahren ist das Drehen. Bei diesem Verfahren sorgt das Werkzeug für eine Schnittbewegung. Der Drehmeißel, der für das Drehen zuständig ist, hat eine Hauptschneide. Je nach der Richtung der Vorschubbewegung gibt es unterschiedliche Arten von Drehverfahren.

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Beim Längsdrehen sorgt eine parallele Bewegung vom Drehmeißel zur Achse des Werkstücks für die Entfernung von Oberflächenschichten. Dieses Verfahren kommt meistens dann zur Anwendung, wenn als Endergebnis ein Werkstück mit bestimmtem Durchmessermaß gewünscht ist.

Konträr dazu erfolgt beim Stechdrehen eine vertikale Bewegung des Werkzeugs. Die endgültige Kontur resultiert aus dem einmaligen Stechen auf die endgültige Tiefe.

Es gibt sowohl das

  • Einstechen
  • Abstechen
  • und Ausstechen.

Wer eine Nut in einer bestimmten Form erzeugen will, verwendet das Einstechen. Beim Abstechen von fertigen Werkstücken wird, wie es der Name bereits sagt, das Abstechverfahren eingesetzt. Im Gegensatz dazu ist das Ausstechen dafür zuständig, ein Werkstück aus einem großen Bearbeitungsmaterial herauszutrennen. Je nach gewünschtem Ziel des Drehverfahrens kommen also andere Verfahrenstypen zum Einsatz.

Was beim Drehen bzw. nach der Frage ob man das Drehen als Verfahren verwenden soll oder noch zu wissen ist, ist die erreichbare Genauigkeit der Oberflächenqualität. Dabei ist das Drehen eine sehr genaue Möglichkeit um Materialien wie Stahl, Aluminium, Messing usw. zu bearbeiten. Dabei ist es so, dass du bei dem Fertigungsverfahren mit einer Genauigkeit von IT10 bis IT7 rechnen kannst. Je kleiner die Zahl ist desto genauer ist auch das Verfahren. IT7 ist also genauer als IT10. Standardisiert ist dies wie so viele andere Dinge auch in einer ISO-Norm.

Wenn du nun das Drehen bezüglich der Genauigkeit mit dem Bohren vergleichst, dann ist das Drehen besser. Denn beim Bohren erreichst du nur eine Genauigkeit von IT14 bis IT12 und du weißt ja, dass kleinere Zahlen besser sind als große Zahlen.

Besser als das Drehen ist das Schleifen. Beim Schleifen erreichst du eine Maßgenauigkeit von IT9 bis IT3 und laut Wikipedia ist sogar IT1 mit Sondermaß möglich. Wenn du also etwas drehst und das muss eine wirklich extrem saubere und genau Oberfläche bekommen, solltest du Schleifen in Erwägung ziehen.

Was beim Drehen anders ist als beim Fräsen oder Bohren, ist die Art der Bewegung. Denn beim Drehen bewegt sich nicht wie bei den anderen Verfahren das Werkzeug, sondern das Werkstück.

Eine weitere Einteilung der Drehverfahren ist:

  • das Außendrehen (Werkstück wird von außen bearbeitet)
  • das Innendrehen (Werkstück wird innen bearbeitet)
  • das Schruppen (das Werkstück wird grob bearbeitet)
  • das Schlichten (das Werkstück wird fein bearbeitet)
  • das Kegeldrehen (wie der Name schon sagt wird ein Kegel gedreht)
  • das Hochgeschwindigkeitsdrehen

Eine weitere Einteilung nach erzeugter Form ist:

  • Runddrehen
  • Plandrehen
  • Schraubdrehen
  • Wälzdrehen
  • Profildrehen
  • Formdrehen

Teile die häufig gedreht werden sind:

  • Achsen
  • Wellen
  • Schrauben
  • Radnaben
  • Gewindespindeln
  • Walzen
  • Bauteile von optischen Geräten und Instrumenten
  • usw.

Wenn du dich für das Drehen als spanendes Verfahren informierst, wirst du mit zwei relevanten Geschwindigkeiten in Berührung kommen. Es gibt hierbei die Schnittbewegung. Die Schnittbewegung ist jene Bewegung, die den Span bzw. die Späne vom Werkstück abträgt. Beim Drehen rotiert das Werkstück und das Werkzeug bzw. der Drehmeißel trägt die Späne ab. Die Schnittgeschwindigkeit wird in vc und wird beim Drehen meistens in m/min angegeben.

Neben der Schnittgeschwindigkeit gibt es auch noch die Vorschubbewegung. Diese gibt an wie schnell sich der Schlitten, auf dem das Werkzeug bzw. der Drehmeißel befindet bewegt.

Um ein hervorragendes Ergebnis zu bekommen ist es von entscheidender Bedeutung, die richtigen Schnittdaten zu finden. Dafür gibt es Tabellenbücher usw., in welchen die die Schnittdaten errechnen oder aus einer Grafik entnehmen kannst.

Die Werkzeuge beim Drehen sind:

Weiter oben bin ich schon auf den Drehmeißel eingegangen. Dies ist deshalb so, weil der Drehmeißel das bekannteste und meistgenutzte Werkzeug bei Drehmaschinen ist. Drehmeißel bestehen oft aus einfachen Schnellarbeitsstahl, können aber auch aus Hartmetall sein. Auch Meißel mit Wendeplatten wie dies beim Fräsen der Fall ist, können beim Drehen zum Einsatz kommen.

Wenn es um spezielle Bereiche geht, dann können natürlich auch andere Materialien wie Diamant zum Einsatz kommen. Dabei ist es nicht so, dass das vermeintlich höherwertige Material immer das Beste ist. Wie bei den meisten Verfahren kommt es darauf an wofür es genutzt wird. Es sind immer die Vor- und Nachteile abzuwägen, wobei natürlich auch die Wirtschaftlichkeit sowie die Kundenanforderungen eine Rolle spielen.

Die Werkstoffe, aus denen die Schneiden bestehen, werden in der Zerspantechnik als Schneidstoff bezeichnet. Industrieller Standard ist das Hartmetall, mit dem höhere Schnittgeschwindigkeiten und somit niedrigere Bearbeitungszeiten möglich sind als mit dem herkömmlichen Schnellarbeitsstahl (HSS). Beim Drehen kann jedoch grundsätzlich die gesamte Palette der bekannten Schneidstoffe zum Einsatz kommen.

(Quelle Wikipedia 26.01.2019)

Was du dazu auch noch wissen solltest ist, dass ein Drehmeißel nicht das einzige Werkzeug ist, welches du an Drehmaschinen verwenden kannst. Du kannst natürlich auch Bohrungen vornehmen. Mit manchen, vor allem CNC-gesteuerten Maschinen, ist es auch möglich bestimmte Fräsarbeiten kleine und weiche Werkstücke zu fräsen.

Feilen – ebenfalls ein Fertigungsverfahren des Spanens

Auch das Feilen fällt unter die Oberkategorie Fertigungsverfahren der Zerspanung. Vor allem bei anfallenden Reparaturtätigkeiten aber auch bei Entgratungen wird dieses Fertigungsverfahren genutzt.

Feilen sind Werkzeuge mit mehreren Schneiden. Diese dienen der Abtragung von geringen Mengen bzw. Schichten auf Werkstoffen. Die Feile besteht zumeist aus legiertem Stahl, welcher sich aufgrund seiner Härte besonders gut für dieses Fertigungsverfahren der Zerspanung eignet.

Grundsätzlich gibt es zwei verschiedene Arten von Feilen – die Hand- und die Maschinenfeilen. Handfeilen werden manuell eingesetzt, während Maschinenfeilen in der maschinellen Produktion zum Einsatz kommen.

Beim Feilen gibt es unterschiedliche Verfahren, die je nach Einsatzgebiet und Zweck Verwendung finden. Als Hubfeilen wird das wiederholte und geradlinige Schneiden bezeichnet. Im Gegensatz dazu erfolgt das Feilen beim Bandfeilen kontinuierlich und auch zumeist geradlinig. Die Besonderheit ist eine Verwendung von einem endlosen Feilenband.

Darüber hinaus gibt es als drittes Verfahren des Feilens das Scheibenfeilen. Bei diesem erfolgt die Schnittbewegung nicht geradlinig, sondern kreisförmig.

Wo werden Feilen eingesetzt? Handfeilen sind in den Bereichen

  • Holz
  • Metall
  • und Kunststoff

zu finden. Meist werden sie in der industriellen Fertigung nur zu kleinen Nacharbeiten bei Fehlern usw. eingesetzt. Der Grund ist, dass diese nicht wirtschaftlich genug sind und der maschinellen Bearbeitung besser geeignet sind. Ebenfalls gefragt sind die Handfeilen dann, wenn es mit Maschineneinsatz nicht möglich ist.

Anders sieht das Ganze auf Baustellen und im Handwerksbereich aus. Hier werden feilen noch immer eingesetzt.

Das Feilen wird wie so viele andere Fertigungsverfahren auch durch eine DIN-Norm nach ihrer Art bzw. den Arten eingeteilt.

Die Einteilung des Feilens nach DIN 8589-7 ist:

  • 3.2.7 Feilen / Raspeln
  • 3.2.7.1 Planfeilen (-raspeln)
  • 3.2.7.2 Rundfeilen (-raspeln)
  • 3.2.7.3 nicht belegt
  • 3.2.7.4 nicht belegt
  • 3.2.7.5 Profilfeilen (-raspeln)
  • 3.2.7.6 Formfeilen (-raspeln)

Wie auch beim Fräsen oder Drehen, kann auch das Feilen in Schruppen und Schlichten eingeteilt werden. Mit Schruppen ist eine grobe Bearbeitung der Oberfläche eines Werkstücks gemeint. Eine Schruppfeile hat in der Regel einen Kreuzhieb. Dieser hilft dabei, dass mehr Material abgetragen werden kann als dies mit einer Feile zum Schlichten möglich ist.

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Ein weiterer entscheidender Unterschied zwischen einer Schrupp- und Schlichtfeile ist, die Beschaffenheit der Oberfläche. Mit einer Schruppfeile ist die Oberfläche sehr viel rauer und muss oft mit einer Schlichtfeile und eventuell auch mit Schmiegelpapier bzw. Schleifpapier nachgearbeitet werden.

Das Fräsen

Zu den bekanntesten und am meisten eingesetzten Fertigungsverfahren im Bereich der Zerspanung gehört das Fräsen. Vor allem aus der Metallverarbeitung, ist das Fräsen nicht mehr wegzudenken. Das Fräsen ist dabei auch ein Teil der spanenden Fertigungstechnik. Der primäre Zweck dieses spanenden Fertigungsverfahrens ist das Erreichen der perfekten Form.

Foto: Fotolia – #62544009 | Urheber: Alterfalter

Der Fräsvorgang ähnelt grundsätzlich dem Verfahren des Bohrens. Denn das Werkzeug ähnelt sich stark einem Spiralbohrer. Der Unterschied ist die Schneidengeometrie. Das Werkzeug wird beim Fräsen anschließend in drehender Bewegung gegen das Werkstück geführt, sodass Späne vom Werkstück abfallen. Das Ergebnis ist eine neue Form, die in größtmöglicher Präzision gefertigt wird.

Dabei werden unterschiedliche Werkzeuge eingesetzt. Schaftfräser sind zum Beispiel Werkzeuge aus einem besonderen Werkzeugstahl. Diese gibt es sowohl mit als auch ohne spezielle Beschichtung. Darüber hinaus gibt es auch Messerköpfe. Diese sind grundsätzlich mit unterschiedlichen Schneiden versehen, die zudem manuell ausgewechselt werden können.

Somit ist es möglich, für den individuellen Fall die beste Schneide auf den Messerkopf anzubringen. Ein weiterer Vorteil von Messerköpfen ist, dass mit diesen meist sehr viel höhere Schnittgeschwindigkeiten möglich sind. So können Werkstücke oft viel schneller gefertigt werden, was nicht nur aus wirtschaftlichen Gründen einen großen Vorteil hat.

Normalerweise spannst du das Werkstück fest auf einen Tisch. Denn das Fräswerkzeug ist meistens fest an einen Ort gebunden. Allerdings gibt es auch eine andere Möglichkeit. Dann ist das Werkzeug beweglich und kann ohne Probleme an das Werkstück herangeführt werden. Die besten und präzisen Ergebnisse mit der gewünschten Form sind nur dann möglich, wenn die optimale Schnittgeschwindigkeit vorliegt. Diese ist allerdings abhängig vom Vorschub.

Denn desto schneller der Vorschub ist, desto schneller muss sich auch das Werkzeug bewegen – nur dann ist eine optimale Schnittgeschwindigkeit möglich. Bei einer hohen Geschwindigkeit ist es logisch, dass Wärme erzeugt wird. Mittels Kühlmittel vermeidest du direkt die Hitze oder leitest diese anschließend zügig wieder ab.

Fräsen heute:

Die Automatisierung geht selbstverständlich auch nicht an den zerspanenden Fertigungsverfahren vorbei. Aus diesem Grund erfolgen die Fräsarbeiten mittlerweile weitgehend automatisch. Die Steuerung erfolgt nun mit der Hilfe von Bearbeitungszentren. Dies sind entweder NC- oder CNC-Anlagen. Die automatisierenden Anlagen haben für eine Perfektionierung des Fräsvorgangs gesorgt, sodass manuelle Fräsarbeiten heutzutage kaum mehr vorkommen.

CNC-Anlagen gibt es in unterschiedlichen Ausführungen, d.h. mit unterschiedlichen Achsrichtungen. Je höher die Achsrichtungen sind, desto präziser erfolgt die Arbeit.

In manchen Bereichen ist es dabei ausreichend, dass eine Maschine mit drei Achsen genutzt wird. Sind komplexere Werkstücke zu fertigen, ist eine CNC-Maschine mit 5 Achsen die bessere Wahl. Je mehr Achsen eine Fräsmaschine hat, desto mehr Richtungs- und/oder Drehbewegungen kannst du machen. So lässt sich bei einigen CNC-Maschinen nicht nur das Werkzeug in Höhe, Tiefe und Breite bewegen, sondern auch schwenken und sogar der Tisch lässt sich bei manchen Maschinen während der Bearbeitung bewegen.

CNC-Maschinen haben den Vorteil, dass sie sehr genau sind. Es ist sowohl das produzieren von hohen Stückzahlen, als auch das Herstellen von komplexen Einzelteilen möglich.

Was man beim CNC-Fräsen neben der Fertigung noch können muss, ist die Programmierung. Es gibt hier verschiedene Anbieter die Programme zur Verfügung stellen. Die bekanntesten Steuerungen, die in Deutschland genutzt werden, sind die Siemenssteuerung und Heidenhain.

Dabei wird die Siemenssteuerung meist dort eingesetzt, wo hohe Stückzahlen produziert werden müssen. Die Heidenhainsteuerung ist in der Einzelteilfertigung und dort wo geringere Stückzahlen produziert werden müssen eher zu finden.

Die Einteilung der Fräsverfahren nach DIN 8589 ist:

  • Planfräsen
  • Rundfräsen
  • Schraubfräsen
  • Profilfräsen
  • Walzfräsen
  • Formfräsen

Wie auch beim Drehen, ist die Planbearbeitung ein wichtiges Verfahren. Beim Planfräsen geht es darum ebene Flächen herzustellen. Ebene Flächen werden verschiedenen Bauteilen und Werkstücken benötigt. Diese werden häufig, je nach der gewünschten Oberflächenbeschaffenheit noch durch Schleifen bearbeitet.

Das Planfräsen trägt nach DIN 8589 die Ordnungsnummer 3.2.3.1 und lässt sich noch in die folgenden drei Bearbeitungsmöglichkeiten unterteilen:

  • 3.2.3.1.1 Umfangs-Planfräsen
  • 3.2.3.1.2 Stirn-Planfräsen
  • 3.2.3.1.3 Stirn-Umfangsplanfräsen

Das Rundfräsen hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Drehen, da auch hier kreisförmige und zylindrische Teile aber auch Bestandteile von Werkstücken hergestellt werden können. Das Rundfräsen trägt die Ordnungsnummer 3.2.3.2 und lässt sich wie auch das Planfräsen in drei Verfahren unterteilen. Diese sind:

  • 3.2.3.2.1 Umfangs-Rundfräsen
  • 3.2.3.2.2 Stirn-Rundfräsen
  • 3.2.3.2.3 Stirn-Umfangs-Rundfräsen

Das Schraubfräsen lässt sich im Gegensatz zum Rund- und Planfräsen nach DIN 8589 nur in zwei Verfahren unterteilen. Beim Schraubfräsen wird, wie es der Name schon vermuten lässt, eine schraubige Form erzeugt. Dies wird für Gewinde, aber auch Spindeln usw. benötigt. Wenn du also eine Schraube fräsen möchtest, dann ist das Schraubfräsen die richtige Wahl.

Die zwei Verfahren nach DIN 8589 sind beim Schraubfräsen:

  • 3.2.3.3.1 Langgewinde-Schraubfräsen
  • 3.2.3.3.2 Kurzgewinde-Schraubfräsen

Das Wälzfräsen hat die Ordnungsnummer 3.2.3.4. Es dient dazu, dass du Walzflächen herstellen kannst. Dieses Verfahren ist nicht so häufig anzutreffen, wie dies bei den bereits vorgestellten Verfahren der Fall ist.

Das Profilfräsen hat die Ordnungsnummer 3.2.3.5. und lässt sich in die folgenden Verfahren unterteilen:

  • 3.2.3.5.1 Längs-Profilfräsen
  • 3.2.3.5.2 Rund-Profilfräsen
  • 3.2.3.5.3 Form-Profilfräsen
  • 3.2.3.5.4 Profilfräsen

Das letzte Fräsverfahren, was erwähnt werden muss, ist das Formfräsen. Dieses lässt sich in die folgenden Ordnungsnummern unterteilen:

  • 3.2.3.6.1 Freiformfräsen
  • 3.2.3.6.2 Nachformfräsen
  • 3.2.3.6.3 kinematischen Formfräsen
  • 3.2.3.6.4 NC-Formfräsen

Gleichlauffräsen oder Gegenlauffräsen:

Beim Fräsen gibt es zwei verschiedene Möglichkeiten, wie sich das Werkzeug zur Vorschubbewegung bewegen kann. Entweder das Werkzeug schneidet in der gleichen Richtung wie der Span abgetragen wird oder es schneidet entgegengesetzt.

Beim Gleichlauffräsen dreht sich das Werkzeug, beispielsweise der Schaftfräser, in die gleiche Richtung wie die Späne abgetragen werden. Beim Gegenlauffräsen ist es genau anders herum.

Das Gegenlauffräsen hat den Nachteil, dass meistens nicht ökonomisch sinnvoll ist. Es wird nur bei harten Werkstoffen oder bei manuellen Fräsmaschinen verwendet. Bei CNC-Maschinen ist das Gleichlauffräsen im Vorteil. Gegenüber dem Gegenlauffräsen kann die

Vorschubgeschwindigkeit um bis zu fünfzig Prozent erhöht werden was nicht nur einen viel geringeren Verschleiß der Werkzeugschneide, sondern auch einen höheren wirtschaftlichen Vorteil bringt.

Hobeln und Stoßen

Weitere Verfahren der zerspanenden Fertigungstechnik sind das Hobeln und Stoßen. Bei beiden Verfahren erfolgt die Bearbeitung mit Hilfe von geometrisch bestimmten Schneiden. Das Ziel der Bearbeitung ist die Erzeugung einer ebenen, glatten Fläche oder des gewünschten Oberflächenprofils.

Der einschneidige Meißel sorgt dafür, dass die Späne während des Fertigungsprozesses abgenommen werden. Dies ist der Arbeitshub. Anschließend erfolgt der Rückhub, sodass der Meißel wieder in die Ausgangsposition zurückkehrt und erneut beginnen kann.

Auch wenn beim Hobeln und Stoßen viele Gemeinsamkeiten bestehen, gibt es doch klare Unterschiede. Beim Hobelprozess ist das Werkstück der aktive Part. Denn dieses führt die Schnitt- und Rückbewegung selbst aus. Anders ist dies beim Stoßen. Dort macht das Werkzeug die ganze Arbeit und führt die Vorschub- und Zustellbewegung aus.

Die einzelnen Fertigungsverfahren werden weiter unterteilt. Beim Stoßen findet die Unterteilung anhand der Schnittbewegung statt. Die einzelnen Verfahren heißen Waagrechtstoßen oder Senkrechtstoßen – je nach der erfolgten Schnittbewegung. Beim Hobeln ist demgegenüber nicht die Richtung entscheidend. Dort kommt es auf die Art der erzeugten Fläche an. So gibt es das Planhobeln und Formhobeln. Aber auch beim Stoßen gibt es diese Differenzierung. Formstoßen, Wälzstoßen, Profilstoßen oder eben das Planstoßen sind unterschiedliche Spielarten des zerspanenden Fertigungsverfahrens des Stoßens.

Darüber hinaus erfolgt eine beliebte Unterteilung aufgrund der Länge der Arbeitswege. Unter Kurzhobeln versteht man Schnittbewegungen, bei denen die maximale Hobellänge unter einem Meter liegt. Beim Langhoben sind die Arbeitswege größer und betragen 2-10 Meter. Folglich wird das Kurzhobeln dann eingesetzt, wenn die Werkstücke von geringer Größe sind. Das Langhobeln kommt demgegenüber zum Einsatz, wenn die langen und schmalen Flächen bearbeitet werden.

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Läppen

Ein anderer Fertigungsvorgang im Bereich Zerspanung ist das Läppen gemäß der relevanten DIN 8589. Demnach ist das Läppen ein Spanen mit Läppgemisch, das auf dem Läppwerkzeug geführt wird. Die einzelnen Körner des Läppgemisches drücken in das Werkstück und das Läppwerkzeug sorgt dann für ungerichtete Bearbeitungsspuren.

Aus diesem Grund ist das Läppen ein Feinbearbeitungsprozess, das sich für enorme Genauigkeiten und geringe Toleranzen eignet. Nach dem erfolgreichen Läppprozess hat das Werkstück eine mattglänzende Oberfläche. Nutzer profitieren dauerhaft von einem geringen Verschleiß, wenn du das Läppen einsetzt.

Läppen zeichnet sich dadurch aus, dass die Werkzeuge und das Werkstück aufeinander abgleiten. Im Spalt dazwischen befindet sich das flüssige oder körnige Läppmittel, das für den Abtrag beim Werkstück sorgt. Die Körner des Läppmittels rollen quasi über das Werkstück. Dabei drücken die Spitzen in das Material hinein und erzeugen kleinste Risse. Daraus resultiert das Herausbrechen von Kleinstpartikeln. Je nach der Körnung erfolgt ein geringer oder größerer Abtrag beim Werkstoff.

Doch was für ein Mittel wird als Läppgemisch benutzt? Wichtig ist es, dass das Läppmittel sowohl druck- als auch verschleißfest ist. Die Korngröße sollte dabei minimal 5 und maximal 100 Nanometer betragen. Da die meisten Kornarten bei hohem Druck zersplittern besteht das Läppgemisch sowohl aus Körnern als auch aus einer Flüssigkeit. Dies sorgt dafür, dass die Körner nicht zersplittern.

Neben dem Läppgemisch ist auch das Werkzeug entscheidend für den Abtrag. Wenn du harte Werkzeuge verwendest, findet ein hoher Abtrag statt. Anders ist dies, wenn weiche Werkzeuge zum Einsatz kommen. Dann ist der Abtrag kleiner, die Oberfläche dafür aber besser.

Darüber hinaus gibt es auch im Bereich des spanenden Fertigungsverfahrens des Läppens verschiedene Verfahren. Dies sind zum Beispiel das Planläppen, das Pressläppen, das Formläppen, das Außenrundläppen oder das Innenrundläppen.

Gegenüber anderen Fertigungsverfahren bietet das Läppen einige Vorteile. Zum einen ist ein Einspannen bei den meisten Werkstücken nicht möglich und notwendig – die Bearbeitung erfolgt ohne Einspannung. Aus diesem Grund benötigst du meistens keinerlei Vorrichtungen. Zudem ist das Läppen bei fast allen Werkstücken möglich – auch bei kleinen, zerbrechlichen und äußerst dünnen Werkstücken. Ein gleichmäßiger Abtrag beim Werkstück ist nahezu immer gewährleistet.

Gleitschleifen

Auch der Prozess des Gleitschleifens ist ein Verfahren der Zerspanung. Dieses Fertigungsverfahren erfolgt mittels ungeregelter Schleifbewegungen, die zwischen dem zu schleifenden Werkstück und den Schleifkörpern vorkommen. Dabei gibt es eine Reihe unterschiedlicher Arten wie zum Beispiel das Polieren, das Aufhellen oder das Reinigen.

Grundsätzlich erfolgt das Gleitschleifen in verschiedenen Verfahren. Beim Vibrationsverfahren schwingen die Schleifkörper durch die Erzeugung von Vibrationen. Die Bearbeitung erfolgt zumeist vollautomatisch, sodass sich dieses Verfahren vor allem für große Werkstücke eignet. Beim Fliehkraftverfahren sind die Chips zum Schleifen und das Werkstück zusammen in einem Rotationsbehälter untergebracht.

Durch die Fliehkraft findet eine umwälzende Bewegung statt, woraus die Schleifung resultiert. Das Trommelverfahren findet in einer Trommel statt. Das Werkstück und die Schleifkörper werden an der Wand der Trommel hoch befördert. An dem Punkt, an welchem die Schwerkraft zu stark wird, gleiten die Schleifkörper und das Werkstück nach unten.

In diesem Moment findet die Schleifung statt. Darüber hinaus gibt es beim zerspanenden Verfahren des Gleitschleifens noch das Tauchverfahren. Dieses erfolgt in einer Mischung, die aus Chemikalien besteht. Die Zentrifugalkraft drückt die Schleifkörper nach außen. Da sich das Werkstück außen an der Trommelwand befindet, erfolgt die Schleifung.

Schaben

Auch das Schaben gehört zu den zerspanenden Fertigungsverfahren. Das Schaben gehört sogar zu den am längsten bekanntesten Verfahren. Mit Hilfe des Schabprozesses ist es für dich möglich, glatte und gleichmäßige Oberflächen zu erzeugen. Vor allem für Gleitflächen und andere notwendigerweise sehr glatte Oberflächen wird das Schaben eingesetzt.

Mit der Hilfe dieses spanenden Fertigungsverfahrens ist es möglich, hohe Genauigkeiten in puncto Lage, Form und Messbarkeit zu generieren. Darüber hinaus ist eine Besonderheit des Schabens, dass nur wenig Späne abgetragen werden. Dafür ist aber ein erfahrener Arbeiter erforderlich, der seine Arbeit mit der notwendigen Geschicklichkeit und ausreichend zur Verfügung stehenden Zeit verrichtet.

Beim Schaben gibt es grundsätzlich zwei unterschiedliche Fertigungsverfahren. Bei dem Handschaben erzeugst du die Vorschubbewegung manuell, während beim maschinellen Schaben eine Maschine für die notwendige Vorschubbewegung sorgt.

Schleifen

Eines von vielen Verfahren der Zerspanung ist auch das Schleifen. Dieses ist in der DIN 8559 genauer geregelt. Mit Hilfe von vielen Schleifkörnern aus natürlichen oder synthetischen Mitteln erfolgt unter hoher Geschwindigkeit die Abtrennung von Werkstoffschichten. Die Geschwindigkeit beträgt dabei bis zu 200m/s. Dieser Prozess dient der Verbesserung der Werkstückoberfläche – sowohl die Form als auch die Maßhaltigkeit können zudem unter Einsatz des Schleifverfahrens positiv beeinflusst werden.

Für die Wahl des richtigen Werkzeugs beim Schleifen sind die verschiedenen Stoffeigenschaften entscheidend. Zum einen muss das Schleifwerkzeug eine ausreichende Härte besitzen, damit überhaupt Späne vom Werkstück abgetrennt werden können. Aufgrund der Schläge ist es zudem notwendig, dass das Schleifwerkzeug zäh ist. Eine thermische und auch chemische Widerstandsfähigkeit runden die Anforderungen an die Stoffeigenschaften beim Schleifwerkzeug ab.

Senken

Auch das Senken ist ein Fertigungsprozess der Zerspanung. Wenn du senkrecht zur Drehachse befindliche Flächen benötigst, ist das Senken der richtige Fertigungsprozess. Das Senkwerkzeug ist dabei mehrschneidig und sorgt dafür, dass bei kleiner Schnittgeschwindigkeit das Werkstück in den vorhandenen Löchern bearbeitet wird. Daraus resultiert letztendlich die gewünschte Senkung des Werkstücks.

Räumen

Ein weiteres der exemplarisch genannten Verfahren der Zerspanung ist das Räumen. Beim Räumen ist das Ziel, Werkstücke mit Profil und hoher Formgenauigkeit herzustellen. Dieses Verfahren wird zumeist eingesetzt, wenn die Produktion in Serie erfolgt.

Denn das Räumwerkzeug ist eher teuer. Aus diesem Grund ist ein Einsatz dieses zerspanenden Verfahrens nur dann wirtschaftlich, wenn große Stückzahlen bearbeitet werden sollen.

Beim Räumen gibt es zudem unterschiedliche Verfahren. Dies sind zum Beispiel das Innenräumen, das Außenräumen oder das Umfangräumen. Die Verfahren unterscheiden sich insbesondere hinsichtlich der Anwendung als auch des Einsatzgebietes.

Reiben

Das letzte beispielhaft genannte Verfahren im Bereich der zerspanenden Fertigungsverfahren ist das Reiben. Als Reiben bezeichnet man die Aufbohrung eines Werkstücks zwecks Herstellung von genauen Bohrungen mit einer hohen Oberflächengüte.


Gerade im Bereich der zerspanenden Fertigungsverfahren gibt es eine Reihe unterschiedlicher Prozesse. Je nach Einsatzbereich und Ziel der Bearbeitung ist ein anderes Verfahren geeignet.

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