Drehen, Fräsen, Schleifen und CNC-Bearbeitung

Artikel 15: Zerspanungstechniken

Drehen

Das Drehen ist eine spanende Bearbeitung, bei der Werkstücke durch Rotation um ihre eigene Achse bearbeitet werden. Die Werkzeuge, die zum Drehen verwendet werden, heißen Drehmeißel. Die Werkzeugmaschinen, auf denen die Drehmeißel montiert sind, heißen Drehmaschinen.

Eine Drehmaschine ist eine Werkzeugmaschine, die dazu dient, ein Werkstück in eine regelmäßige und kontinuierliche Drehbewegung zu versetzen, um es bearbeiten zu können.

Drehmaschinen werden nach ihren technischen Merkmalen und der Art der auszuführenden Arbeiten klassifiziert:

• Paralleldrehmaschinen (für horizontal angeordnete Werkstücke)
• Vertikaldrehmaschinen (für schwere und schwer zu handhabende Teile)
• Plandrehmaschinen (für die Bearbeitung von Teilen mit großem Durchmesser und kurzer Länge)
• Revolverdrehmaschinen (für die Serienfertigung)
• Präzisionsdrehmaschinen (für kleine Werkstücke, die eine hohe Genauigkeit erfordern)

Die am häufigsten verwendete Drehmaschine ist die Paralleldrehmaschine. Sie besteht aus: Bankbett, Spindelstock, Reitstock, Längs-, Quer- und Oberschlitten und Werkzeugrevolver.

Dreharbeiten

• Plandrehen: Reduzierung der Länge eines Werkstücks auf die angegebenen Maße.
• Runddrehen: Dem Werkstück einen bestimmten Durchmesser verleihen.
• Profildrehen: Dem Werkstück ein Profil senkrecht zu seiner Achse verleihen.
• Abstechen: Das Werkstück in zwei Teile teilen.
• Gewindedrehen: Ein Gewinde in die Oberfläche des Werkstücks schneiden.

Grundlegende Parameter, die beim Drehen zu berücksichtigen sind: Einfallswinkel, Austrittswinkel und Schnittwinkel.

Fräsen

Das Fräsen ist ein mechanisches Bearbeitungsverfahren, bei dem Material durch ein rotierendes Schneidwerkzeug, den Fräser, abgetragen wird. Die Werkzeugmaschinen, die mit Fräswerkzeugen bestückt sind, heißen Fräsmaschinen.

Fräsmaschinen werden klassifiziert als: Horizontal-, Vertikal- und Universalfräsmaschinen. Die wichtigsten Bestandteile einer Fräsmaschine sind: Basis, Ständer, Werkzeugspindel, Spindelhalter, Längs-, Quer- und Vertikalschlitten und Maschinentisch.

Fräsarbeiten

Fräser können wie folgt klassifiziert werden:

• Anzahl der Schneiden (1, 2 oder 3)
• Art der Befestigung (zylindrischer oder konischer Schaft, glattes oder Gewindeloch)
• Arbeitsweise (es gibt für jede Anwendung einen passenden Fräser)
• Form (es gibt viele verschiedene Formen)

Arbeitsablauf: Das Werkstück wird eingespannt, die Art der Arbeit und die kinematischen Verhältnisse des Prozesses werden festgelegt, die Maschine wird eingestellt und der Fräsvorgang wird gestartet.

Funktionsweise: Das Werkzeug dreht sich mit hoher Geschwindigkeit, und das Werkstück bewegt sich geradlinig zum Werkzeug. Wenn beide in Kontakt kommen, wird eine Materialschicht abgetragen.

Arbeitsgänge, die mit einer Fräsmaschine ausgeführt werden können: Planfräsen, Nutenfräsen, Ausfräsen von Aussparungen, Kurvenfräsen, Zahnradfräsen und die Herstellung von geometrischen Figuren.

Schleifen

Das Schleifen ist ein Verfahren zur Formgebung von Werkstücken, bei dem Material mithilfe von Schleifkörnern eines Werkzeugs, der Schleifscheibe, abgetragen wird.

Dieser Vorgang dient zwei grundlegenden Zwecken: dem Einebnen von Oberflächen und der Feinbearbeitung von Werkstücken. Die spezifische Werkzeugmaschine für Schleifarbeiten ist die Schleifmaschine. Das am häufigsten verwendete Modell ist die Universal-Rundschleifmaschine. Sie besteht aus: Maschinenbett, Tisch, Werkstückspindelstock, Schleifspindelstock und Reitstock.

Die Schleifmittel sind Materialien, die in der Lage sind, andere Materialien durch Reibung abzutragen. Sie können natürlichen oder künstlichen Ursprungs sein.

Das Bindemittel ist das Element, das die Schleifkörner zusammenhält. Häufig verwendete Bindemittel sind: keramische, kunstharzgebundene, gummigebundene und silikatgebundene Bindemittel.

Je nach Härtegrad der Schleifscheibe unterscheidet man zwischen weichen (leicht abzulösen) und harten (nicht leicht abzulösen) Schleifscheiben.

Schleifarbeiten

Zu berücksichtigende Faktoren: Art der Schleifscheibe, Vorschubgeschwindigkeit, Drehzahl, Zustelltiefe und Kühlung.

Grundlegende Schleifoperationen: Planschleifen, Rundschleifen (Außen- und Innenrundschleifen) und Profilschleifen.

Sicherheitsregeln

• Drehen: Bewegliche Teile müssen geschützt sein, Späneschutz, Späne mit Haken entfernen, scharfe Werkzeuge, sauberer Arbeitsbereich.
• Fräsen: Bewegliche Teile müssen geschützt sein, Späne regelmäßig entfernen, scharfe Werkzeuge, sauberer Arbeitsbereich.
• Schleifen: Bewegliche Teile müssen geschützt sein, Schutzbrille tragen, maximale Drehzahl beachten, sauberer Arbeitsbereich.

Elektroerosion

Die Elektroerosion ist ein Verfahren zur Metallbearbeitung, bei dem Material durch elektrische Entladungen abgetragen wird.

Vorteile: Bearbeitung von Metallen, die mit herkömmlichen Verfahren schwer zu bearbeiten sind, und die automatische Herstellung von Formen und Profilen, wobei die Elektrode das Werkzeug für die Bearbeitung des Werkstücks ist.

Numerische Steuerung (CNC)

Die numerische Steuerung (CNC) ist ein System zur automatischen Steuerung von Werkzeugmaschinen, bei dem die Arbeitsanweisungen über ein Computerprogramm an die Maschine übermittelt werden. Die Anweisungen des Programms lassen sich in zwei Kategorien einteilen:

• Geometrische Informationen (Bahn, die das Werkzeug abfahren soll)
• Technologische Informationen (Bearbeitungsbedingungen)

Vorteile: Automatisches Be- und Entladen von Werkstücken, Werkzeugwechsel und Montage, Übertragungselemente für die Bewegung, Qualitätskontrolle der Werkstücke durch die Maschine selbst, verbesserte Systeme zur Spanabfuhr und Kühlung, Sicherheitseinrichtungen, die den Betrieb der Maschine unter gefährlichen Bedingungen verhindern.