Grundlagen der Drehbearbeitung und Drehmaschinen

Geschrieben am 12. Mai 2026 in Deutsch mit einer Größe von 6,84 KB

Punkt 4: Bearbeitungsprozesse beim Drehen

Produktion von runden Teilen: Kleinteile wie Schrauben oder Brillenhalterungen (gafas mount) sowie große Bauteile wie Walzen, Ringe für Windgeneratoren und ähnliche Komponenten.

Arbeitsmethode

Die Arbeitsweise basiert auf der Rotation des Werkstücks (Drehen von Rohlingen). Das Drehen erfolgt oft an Teilen, die bereits durch andere Prozesse wie Gießen oder Schmieden vorgefertigt wurden. Das Werkzeug bewegt sich, trägt Material ab und bildet so die gewünschte Form.

Hauptbewegungen

Vorschub (f) [mm/U]: Dies ist die Verschiebung des Werkzeugs (HTA) bei einer Umdrehung.
Schnitttiefe (d) [mm]: Die Hälfte der Differenz zwischen dem Durchmesser vor der Bearbeitung und dem Durchmesser nach der Bearbeitung.

Schnittgeschwindigkeit (Vc) [m/min]

Die Geschwindigkeit an der Stelle, an der das Werkstück bearbeitet wird. Sie ist abhängig von der Drehzahl und dem Durchmesser des Werkstücks. Vc bleibt konstant, solange der Durchmesser konstant ist.

Kräfte beim Drehen

Schnittkraft (Fc): Wirkt in tangentialer Richtung zur Schnittfläche. Daraus kann die Schneidleistung berechnet werden.
Schubkraft (Ft): Auch als Vorschubkraft bezeichnet. Diese Kraft drückt das Werkzeug tendenziell nach rechts und von der Platte weg.
Radialkraft (Fr): Drückt das Werkstück tendenziell vom Werkzeug weg.

Werkzeuggeometrie

Anstellwinkel: Wichtig, um den Spanfluss an der Spitze und den Widerstand des Werkzeugs zu steuern. Positive Winkel verbessern den Schneidvorgang durch Verringerung von Kräften und Temperaturen. Ein zu kleiner Winkel an der Werkzeugspitze kann zu Splittern und vorzeitigem Ausfall führen.

Winkel und Radien

Seitlicher Spanwinkel: Wichtiger als der Rückspanwinkel. Die Winkel liegen meist um ± 5°.
Schneidenwinkel: Beeinflusst die Spanbildung, den Widerstand des Werkzeugs, die Schnittkräfte und die Oberflächengüte des Werkstücks.

Freiwinkel (Relief Winkel, ca. ± 5°): Steuert die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück. Ist er zu groß, kann die Werkzeugspitze ausbrechen. Ist er zu klein, kann der Freiflächenverschleiß übermäßig hoch sein.

Eckenradius: Beeinflusst die Oberflächenbeschaffenheit und die Festigkeit der Werkzeugspitze. Kleine Radien erhöhen die Rauheit und vermindern die Stabilität des Werkzeugs. Große Radien können zu Vibrationen (Rattern/Chatter) führen.

Zeitspanvolumen (MRR)

Das Volumen des entfernten Materials pro Zeiteinheit [mm³/min]. Bei jeder Umdrehung wird eine Materialschicht in Form eines Rings abgetragen. Das Volumen dieses Rings ist das Produkt aus der Querschnittsfläche (f × d) und dem mittleren Umfang des Rings (π × D_m).

Schruppen und Schlichten

Es ist üblich, zuerst einen oder mehrere Schruppschnitte mit hohem Vorschub (f) und hoher Schnittgeschwindigkeit (Vc) durchzuführen. Diese Operationen werden vom Schlichten (Finishing) gefolgt. Die Auswahl der Werkzeuge basiert auf den Materialien sowie den Schnittgeschwindigkeiten und Vorschüben.

Kühlschmierstoffe

Normalerweise verbessert der Einsatz von Flüssigkeiten die Zerspanung. Es gibt jedoch einen Trend zur Trockenbearbeitung.

Komponenten der Drehmaschine

Maschinenbett (Bancada): Trägt die Hauptkomponenten der Drehmaschine.
Schlitten (Carro): Gleitet entlang der Führungen. Besteht aus Querschlitten, Werkzeughalter und Schürze (Tablero). Der Querschlitten ermöglicht radiale Bewegungen.
Spindelkasten (Headstock): Fest mit dem Bett verbunden. Liefert die Energie für verschiedene Drehzahlen.
Reitstock (Kontrapunkt): Kann entlang der Führungen verschoben werden und stützt das andere Ende des Werkstücks.
Zug- und Leitspindel: Ermöglichen die automatische Bewegung des Schlittens.
Spezifikationen: Maximaler Umlaufdurchmesser, Spitzenweite (Abstand zwischen Spindelkasten und Reitstock) und Bettlänge.
Spannmittel: Halten das Werkstück sicher. Backenfutter (Chuck): Ausgestattet mit drei oder vier Backen für Innen- und Außenklemmung. Weiche Backen (Soft Jaws) werden bearbeitet, um sich unregelmäßigen Werkstücken anzupassen.
Zentrierspitzen: Werden verwendet, wenn Teile an beiden Enden bearbeitet werden müssen.
Spannzangen (Mundstück 'split'): Geschlitzte Kegelhülsen für präzises Spannen, meist für Teile bis 2,5 cm Durchmesser.
Planscheibe (Schleppnetz Plato): Zum Spannen unregelmäßig geformter Teile mittels Schrauben oder Bolzen.

Grundfunktionen der Drehbearbeitung

Längsdrehen: Erzeugt gerade, konische oder gebogene Werkstücke (z. B. Achsen, Wellen).
Plandrehen (im Buch als 'kariöse' übersetzt): Erzeugt eine flache Oberfläche senkrecht zur Drehachse.
Einstechen (Grooving): Erzeugt Nuten oder Schlitze im Werkstück.
Profildrehen: Erstellung achssymmetrischer Formen für funktionale oder ästhetische Zwecke.
Ausdrehen (Boring) und Bohren: Vergrößern von Hohlräumen oder Erzeugen von Löchern. Ausdrehen sorgt für bessere Maßhaltigkeit und Oberflächengüte.
Abstechen (Parting): Trennt ein Stück senkrecht zur Drehachse ab.
Gewindedrehen: Erzeugt Außen- oder Innengewinde.
Rändeln: Erzeugt eine regelmäßige Rauheit auf zylindrischen Oberflächen.

Arten von Drehmaschinen

Tischdrehmaschinen: Kleine Maschinen für die Werkbank mit geringer Leistung, meist manuell bedient.
Sonderdrehmaschinen: Für große Werkstücke (bis 2 m Durchmesser, hohe Leistungen bis 450 kW), z. B. für Walzwerke.
Kopierdrehmaschinen: Das Werkzeug folgt einer Schablone. Heute weitgehend durch CNC-Maschinen ersetzt.
Voll- und Halbautomaten: Automatisierte Bewegungen und Werkstückwechsel.
Drehautomaten (Bar Machines): Zur automatischen Herstellung von Schrauben und Gewinden aus Stangenmaterial.
Revolverdrehmaschinen: Verfügen über einen Werkzeugrevolver für verschiedene Operationen ohne Werkzeugwechsel.
CNC-Drehmaschinen: Computergesteuerte Maschinen (Computer Numerical Control) für höchste Maßhaltigkeit und Wiederholgenauigkeit.