Grundlagen Spanen (Bohren, Drehen, Fräsen, Keilwinkel, Freiwinkel, Spanwinkel, Vorschub, Zustellung)

Summary

Das Video erklärt grundlegende Prinzipien des Spanens bei Fertigungsprozessen wie Drehen, Bohren und Fräsen. Es wird detailliert auf die Kräfte eingegangen, die beim Schneiden wirken, sowie auf wichtige Parameter wie Keilwinkel, Freiwinkel und Spanwinkel, die den Materialabtrag beeinflussen. Zudem werden die Zusammenhänge zwischen Schnittgeschwindigkeit, Drehzahl und Werkzeugdurchmesser erklärt. Die Unterschiede zwischen Schruppen und Schlichten werden hervorgehoben, wobei das Schruppen für schnelle Materialabtragung und das Schlichten für hohe Oberflächengüte und Maßhaltigkeit steht. Die praktische Anwendung dieser Konzepte in der Fertigung wird ebenfalls umfassend dargestellt.

Takeaways

• 😀 Der Keilwinkel Beta beeinflusst die Zerteilkräfte – je kleiner der Winkel, desto größer die Kräfte, aber auch die Instabilität der Schneide.
• 😀 Beim Spanen wird das Werkstück nicht im Ganzen zerteilt, sondern es werden schrittweise Späne abgetragen, was den Kraftaufwand reduziert und die Abtragsgeschwindigkeit erhöht.
• 😀 Die Freifläche des Schneidkeils muss immer von der Schnittfläche des Werkstücks getrennt bleiben, um hohe Reibung und Wärmeentwicklung zu vermeiden.
• 😀 Der Freiwinkel Alpha zwischen Freifläche und Schnittfläche liegt meist zwischen 6° und 12° und verhindert übermäßigen Werkzeugverschleiß.
• 😀 Der Spanwinkel Gamma hat einen entscheidenden Einfluss auf die Spanbildung – bei kleinen Winkeln entstehen eher reißende, kurze Späne, bei großen Winkeln lange Späne, die als Fließspäne bekannt sind.
• 😀 Fließspäne können durch speziell legierte Stähle oder durch kleinere Spanwinkel verhindert werden, um Schäden an der Maschine zu vermeiden.
• 😀 Die Summe der Winkel (Freifläche, Keilwinkel und Spanwinkel) sollte immer 90° betragen. Negative Spanwinkel kommen bei sehr harten Werkstoffen zum Einsatz.
• 😀 Für spanende Fertigungsverfahren wie Drehen, Bohren und Fräsen sind drei Bewegungen entscheidend: Schnittbewegung, Vorschubbewegung und Zustellbewegung.
• 😀 Die Schnittgeschwindigkeit VC hängt vom Durchmesser d und der Drehzahl n ab. Sie wird in Metern pro Minute angegeben und beeinflusst das Zerspanungsergebnis.
• 😀 In der Praxis werden Schnittgeschwindigkeiten aufgrund des Werkstoffs des Werkzeugs und Werkstücks sowie des Herstellers festgelegt, um optimale Ergebnisse zu erzielen.

Q & A

Was sind die Grundlagen des Trennens beim spanenden Bearbeiten?

Das Trennen beim Spanen erfolgt durch einen Schneidkeil, der Material abträgt. Je kleiner der Keilwinkel, desto größer sind die Zerteilkräfte, aber desto instabiler wird die Schneide. Ein Kompromiss zwischen kleinem Keilwinkel und ausreichender Stabilität muss gefunden werden.

Warum ist der Freiwinkel des Schneidkeils wichtig?

Der Freiwinkel verringert die Reibung zwischen Werkzeug und Werkstück, wodurch übermäßiger Werkzeugverschleiß verhindert wird. Er liegt in der Regel zwischen 6° und 12°.

Wie beeinflusst der Spanwinkel die Spanbildung?

Ein großer Spanwinkel führt zu hohen Zerteilkräften und guten Zerspanungsbedingungen, jedoch zu langen Spänen, die in der Maschine verfangen können. Ein kleinerer Spanwinkel erzeugt kürzere Späne, jedoch mit höheren Zerspannungskräften.

Was sind fließspäne und wie können sie vermieden werden?

Fließspäne entstehen bei großen Spanwinkeln und langen Schnittvorgängen. Sie können durch spezielle Automatenstähle oder durch einen kleineren Spanwinkel vermieden werden.

Was versteht man unter dem Begriff 'Standzeit' eines Werkzeugs?

Die Standzeit beschreibt die Zeit, die ein Werkzeug im Einsatz sein kann, bevor es nachgeschliffen werden muss. Sie liegt beim Fräswerkzeug zwischen 30 und 60 Minuten.

Wie wird die Schnittgeschwindigkeit berechnet?

Die Schnittgeschwindigkeit VC ergibt sich aus dem Produkt der Kreiszahl Pi und dem Durchmesser des Werkzeugs, geteilt durch die benötigte Zeit für eine Umdrehung. Sie kann auch mit der Drehzahl und dem Durchmesser des Werkstücks berechnet werden.

Welche Faktoren beeinflussen die Wahl der Schnittgeschwindigkeit?

Die Schnittgeschwindigkeit wird durch den Werkstoff des Werkzeugs und des Werkstücks sowie durch die spezifischen Empfehlungen der Werkzeughersteller bestimmt, um optimale Zerspanungsergebnisse zu erzielen.

Was ist der Unterschied zwischen Schruppen und Schlichten?

Schruppen ist die grobe Bearbeitung eines Werkstücks mit hohen Vorschüben und großen Zustellungen, um viel Material schnell abzutragen. Schlichten hingegen ist die Feinbearbeitung, bei der hohe Schnittgeschwindigkeiten und kleine Zustellungen verwendet werden, um eine gute Oberflächengüte und Maßgenauigkeit zu erreichen.

Was passiert, wenn die Freifläche des Schneidkeils die Schnittfläche des Werkstücks berührt?

Wenn die Freifläche die Schnittfläche berührt, entstehen enorme Reibungskräfte, was zu einer extremen Wärmeentwicklung führt. Dies würde sowohl das Werkstück als auch das Werkzeug beschädigen.

Wie beeinflusst die Drehzahl die Bearbeitungsgeschwindigkeit?

Die Drehzahl beeinflusst die Schnittgeschwindigkeit und somit die Bearbeitungsgeschwindigkeit. Höhere Drehzahlen führen zu schnelleren Zerspanungsvorgängen, aber auch zu erhöhter Wärmeentwicklung und Werkzeugverschleiß.