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Drehen das Zerspanverfahren

Grundlagen zum Drehverfahren mit praxisnahem Fachwissen in Wort und Bild.

Drehteile mit Qualität Made in Germany

Infos zu Verfahren, Maschinen und Werkzeugen

Was sind Drehteile und wie werden diese Bauteile gefertigt? Von allgemeinen Informationen bis zu den einzelnen Drehverfahren mit Wissenswertem zu Werkzeugen und Schneidstoffen erfahren Sie hier in Wort und Bild.

Was ist Drehen und wie erfolgt die Fertigung

Was sind Drehteile?

Drehteile sind wichtige Funktionskomponenten für Produkte und in vielen Bereichen des heutigen Zeitalters zu finden. So konnte mit der Einführung der CNC-Technik die Anwendungsmöglichkeiten dieser gedrehten Bauteile nochmals erweitert werden. Ob kleinste Mikroteile für die Uhrenindustrie oder Langdrehteile für den Maschinenbau, wo sich etwas dreht oder bewegt steckt meist ein Drehteil dahinter. Dabei lassen sich sehr harte Werkstoffe wie Titan als auch weiche Materialien wie Kunststoffe mit einer hohen Prozessgenauigkeit und kostenoptimiert zerspanen, weshalb die Fertigung von Drehteilen in vielen Bereichen zu einem festen Bestandteil der Produktion geworden ist.

Wie erfolgt die Fertigung?

Drehen zählt nach DIN 8580 zu der Gruppe der Trennverfahren und erfolgt auf manuellen Drehbänken oder CNC-gesteuerten Drehmaschinen. Bei diesem zerspanenden Verfahren dreht sich das Werkstück, im Gegensatz zum Fräsen, um die eigene Achse, weshalb die Hauptschnittbewegung vom sich drehenden Werkstück ausgeführt wird. Um einen Span dabei abzuheben wird das Werkzeug mit einem Schlitten entlang des sich drehenden Werkstückes bewegt. Durch neueste Entwicklungen auf dem Gebiet Drehtechnik können heute auch komplizierte Dreharbeiten durchgeführt werden, welche früher nur auf Fräsmaschinen möglich waren.

Welche Achsen gibt es beim Drehen?

Die Rotationsachse der Hauptspindel, um welche das Werkstück und das Futter rotieren, wird beim Drehen als Z-Achse bezeichnet und verläuft vom Futter in Richtung Reitstock. Die X-Achse befindet sich senkrecht darauf. Eine Y-Achse ist beim normalen Drehen nicht nötig, da die Werkzeughöhe über der XZ-Ebene beim Einrichten der Drehmaschine fest eingestellt wird. Dagegen wird auf CNC-gesteuerten Drehmaschinen oft der Winkel der Hauptspindel als dritte Koordinate angezeigt. Die Skaleneinteilung an der X-Achse verdoppelt beim Drehen die tatsächliche Bewegung, da sich die Bewegung des Werkzeuges auf den Radius des Werkstückes auswirkt.

Typische Fertigungsbeispiele für Drehteile

Drehteil mit komplexen Formen aus Edelstahl

Drehteile mit komplexen Geometrien und präzisen Maßgenauigkeiten.
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Glänzende Drehteile mit optimaler Oberflächengüte

Modernste Technik für neue Maßstäbe in der erzielbaren Oberflächengüte.
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Drehteile mit perfekter Präzision nach der DIN Norm gefertigt

Qualität in allen Arbeitsschritten beim Zerspanen von Metall und Kunststoff.
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Fertigungsparameter der Drehbearbeitung

Die Einstellung der optimalen Schneid- und Werkzeugparameter ermöglichen Anwendern beim Drehen kurze Bearbeitungszeiten, lange Standzeiten und die Fertigung von Drehteilen für höchste Qualitätsansprüche. Schon geringe Abweichungen vermindern die Prozessgenauigkeit und Standzeit. Deshalb sollten die Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe in Abhängigkeit von Material, Härte und Maschinenausführung ermittelt werden, um Drehteile mit einer hohen Qualität zu fertigen. Gerade in sensiblen Bereichen sind präzise Maßgenauigkeiten unabdingbar, weshalb die einzelnen Parameter optimal aufeinander abgestimmt sein sollten.

Definition der einzelnen Drehverfahren

Beim Drehen kommen je nach Lage der Bearbeitungsstelle, Bewegungsrichtung und der geometrischen Form der zu bearbeitenden Fläche unterschiedliche Verfahren zur Anwendung. Grundsätzlich unterscheidet man bei der Fertigung von Drehteilen zwischen dem Runddrehen, Plandrehen, Gewindedrehen, Stechdrehen, Profildrehen und Formdrehen. Diese untergliedern sich nochmals je nach Richtungsänderung der Vorschubbewegung quer oder längs durch die Drehachse in weitere Drehverfahren.

Ansicht verschiedener Drehmaschinen für die Drehbearbeitung

Plandrehen

Sollen Drehteile mit Plandrehen gefertigt werden, muss eine ebene Fläche senkrecht zur Drehachse des Werkstücks erzeugt werden. Je nach Vorschubrichtung wird dabei zwischen dem Längsdrehen und Querdrehen unterschieden. Bewegt sich dabei das Werkzeug entlang der Rotationsachse spricht man vom Längsdrehen. Dagegen bewegt sich das Werkzeug beim Querdrehen senkrecht entlang der X-Achse.

Stechdrehen

Stechdrehen ist eine Drehbearbeitung, bei welcher die Vorschubbewegung entlang der Drehachse vom Werkzeug ausgeführt wird, um einen Einstich zu erzeugen.

Runddrehen

Mittels Runddrehen werden die Mantelflächen von Zylindern erzeugt. Die Vorschubbewegung kann dabei in die Richtung der Drehachse oder quer zur Drehachse erfolgen.

Profildrehen

Hierbei wird das Profil des Werkzeuges auf das Werkstück übertragen und der Vorschub kann dabei sowohl quer oder längs zur Drehachse erfolgen.

Gewindedrehen

Bei der Fertigung von Drehteilen mit Gewinden kommt Längsdrehen mit einem Profilwerkzeug zum Einsatz. Dabei entspricht der Vorschub der Gewindesteigung, somit wird eine Spur auf der geforderten Schraubenlinie erzeugt. Das Profil des Werkzeuges entspricht dabei der Form des erforderlichen Gewindes. Das Werkzeug wird bei diesem Drehverfahren mehrmals hintereinander durch die gleiche Spur geführt, da die Schnittkräfte bei einem einzigen Schneidvorgang zu groß sind. Auch können mit dem Gewindedrehen Drehteile mit einem kegelförmigen Gewinde gefertigt werden. Hierbei wird die Vorschubbewegung mechanisch an den Spindelantrieb gekoppelt oder elektronisch mit der Drehbewegung der Spindel gleichgesetzt. Dies bewirkt, dass sich das Werkzeug pro Umdrehung exakt um die Steigung weiterbeweg.

Formdrehen

Formdrehen kommt sehr häufig bei der Fertigung von Drehteilen mit komplizierten geometrischen Formen zur Anwendung. Dabei wird durch die Steuerung der Vorschubbewegung die Form des Drehteils erzeugt und das Werkzeug kann sich frei auf den Bahnen bewegen.

Freiformdrehen

Hierbei wird das Werkzeug mit der Hand geführt und die Steuerung der Achsen erfolgt manuell. Dieses Drehverfahren ist für Drehteile mit einer hohen Maßgenauigkeit ungeeignet.

Nachformdrehen

Bei diesem Drehverfahren wird die Form eines Musters elektronisch oder mechanisch erfasst und auf das Werkstück übertragen.

NC-Formdrehen

Bei dieser Drehtechnik ist die Bahn des Werkzeuges CNC-gesteuert und der gesamte Bearbeitungsprozess von Sensoren überwacht.

Die Drehverfahren
Definition der einzelnen Drehverfahren

Beim Drehen kommen je nach Lage der Bearbeitungsstelle, Bewegungsrichtung und der geometrischen Form der zu bearbeitenden Fläche unterschiedliche Verfahren zur Anwendung. Grundsätzlich unterscheidet man bei der Fertigung von Drehteilen zwischen dem Runddrehen, Plandrehen, Gewindedrehen, Stechdrehen, Profildrehen und Formdrehen. Diese untergliedern sich nochmals je nach Richtungsänderung der Vorschubbewegung quer oder längs durch die Drehachse in weitere Drehverfahren.

Ansicht verschiedener Drehmaschinen für die Drehbearbeitung

Plandrehen

Plandrehen

Sollen Drehteile mit Plandrehen gefertigt werden, muss eine ebene Fläche senkrecht zur Drehachse des Werkstücks erzeugt werden. Je nach Vorschubrichtung wird dabei zwischen dem Längsdrehen und Querdrehen unterschieden. Bewegt sich dabei das Werkzeug entlang der Rotationsachse spricht man vom Längsdrehen. Dagegen bewegt sich das Werkzeug beim Querdrehen senkrecht entlang der X-Achse.

Stechdrehen

Stechdrehen

Stechdrehen ist eine Drehbearbeitung, bei welcher die Vorschubbewegung entlang der Drehachse vom Werkzeug ausgeführt wird, um einen Einstich zu erzeugen.

Runddrehen

Runddrehen

Mittels Runddrehen werden die Mantelflächen von Zylindern erzeugt. Die Vorschubbewegung kann dabei in die Richtung der Drehachse oder quer zur Drehachse erfolgen.

Profildrehen

Profildrehen

Hierbei wird das Profil des Werkzeuges auf das Werkstück übertragen und der Vorschub kann dabei sowohl quer oder längs zur Drehachse erfolgen.

Gewindedrehen

Gewindedrehen

Bei der Fertigung von Drehteilen mit Gewinden kommt Längsdrehen mit einem Profilwerkzeug zum Einsatz. Dabei entspricht der Vorschub der Gewindesteigung, somit wird eine Spur auf der geforderten Schraubenlinie erzeugt. Das Profil des Werkzeuges entspricht dabei der Form des erforderlichen Gewindes. Das Werkzeug wird bei diesem Drehverfahren mehrmals hintereinander durch die gleiche Spur geführt, da die Schnittkräfte bei einem einzigen Schneidvorgang zu groß sind. Auch können mit dem Gewindedrehen Drehteile mit einem kegelförmigen Gewinde gefertigt werden. Hierbei wird die Vorschubbewegung mechanisch an den Spindelantrieb gekoppelt oder elektronisch mit der Drehbewegung der Spindel gleichgesetzt. Dies bewirkt, dass sich das Werkzeug pro Umdrehung exakt um die Steigung weiterbeweg.

Formdrehen

Formdrehen

Formdrehen kommt sehr häufig bei der Fertigung von Drehteilen mit komplizierten geometrischen Formen zur Anwendung. Dabei wird durch die Steuerung der Vorschubbewegung die Form des Drehteils erzeugt und das Werkzeug kann sich frei auf den Bahnen bewegen.

Freiformdrehen

Hierbei wird das Werkzeug mit der Hand geführt und die Steuerung der Achsen erfolgt manuell. Dieses Drehverfahren ist für Drehteile mit einer hohen Maßgenauigkeit ungeeignet.

Nachformdrehen

Bei diesem Drehverfahren wird die Form eines Musters elektronisch oder mechanisch erfasst und auf das Werkstück übertragen.

NC-Formdrehen

Bei dieser Drehtechnik ist die Bahn des Werkzeuges CNC-gesteuert und der gesamte Bearbeitungsprozess von Sensoren überwacht.

Werkzeuge und Schneidstoffe zum Drehen

Schruppen oder Schlichten

Die richtige Werkzeugwahl ist beim Drehen ein wesentliches Qualitätsmerkmal, weshalb je nach Anforderung unterschiedliche Werkzeuge zum Einsatz kommen. So entscheidet der Schneidenradius, ob ein Werkzeug zum Schruppen oder Schlichten verwendet werden kann und ist ein wichtiges Auswahlkriterium. Dabei gilt: Zum Schlichten werden grundsätzlich Wendeplatten mit einem Radius kleiner als 0,8 mm verwendet. Ist der Radius einer Schneide dagegen größer ist das Werkzeug ideal zum Schruppen geeignet.

Schneidstoffe in der Drehbearbeitung

Die richtige Auswahl des Schneidstoffes richtet sich beim Lohndrehen nach dem zu zerspanenden Werkstoff und der Wirtschaftlichkeit. Wichtige Eigenschaften für die Auswahl des passenden Schneidstoffes sind dessen Verschleißfestigkeit, welche durch Beschichtungen deutlich gesteigert werden kann. Je nach Werkstoff kommen aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften verschiedene Schneidstoffe zum Einsatz.

Diese Schneidstoffe finden am häufigsten Anwendung

  • Hartmetall 45%
  • Schnellarbeitsstahl 35%
  • Cermet 8%
  • Keramik 5%
  • PKB und PKD 4%
  • Sonstige 3%

Für jeden Werkstoff das passende Werkzeug

Beim Drehen von metallischen Werkstoffen wie Edelstahlstahl, Aluminium oder Messing erfolgt eine große Spanbildung, weshalb beim Bearbeitungsprozess meist harte Wendeschneidplatten mit einer Spanbrechkante die optimale Fertigungslösung sind. Bei spröden Werkstoffen wie z.B. Grauguss ist es dagegen sinnvoll, Wendeplatten aus Keramik mit einer glatten Oberfläche zu verwenden. Die Standzeiten sind dabei abhängig von der Schnittgeschwindigkeit, dem Vorschub und dem Material.

Vorteile, Anwendungen und Arbeitsschutz beim Drehen

Die Vorteile der Drehbearbeitung

Das Drehen besitzt gegenüber anderen zerspanenden Verfahren umfangreiche Vorteile. Folgende Vorzüge machen diese Technik zu einer wichtigen Basistechnologie.

  • Hohe Maßgenauigkeit
  • Gleichbleibende Qualität
  • Große Produktivität
  • Eine umfangreiche Materialvielfalt
  • Geringer Werkzeugverschleiß

Wo Drehteile zum Einsatz kommen

Drehteile finden in der heutigen Industrie vielfältige Anwendungen. Wo sich etwas dreht oder bewegt, kommen oft gedrehte Bauteile zum Einsatz:

  • Antriebstechnik
  • Automobilindustrie
  • Medizintechnik
  • Verbindungstechnik
  • Und viele weitere

Die Unfallvorschriften beim Drehen

  • Keine hervorstehenden Spannbacken
  • Schlüssel des Spannfutters immer abziehen
  • Anlagenbediener sollten qualifiziert sein
  • Die Spannkraft muß der Form des Drehteils und der Zerspankraft angepasst sein
  • Arbeitssicherheit an Drehmaschinen (anliegende Arbeitskleidung, kein Schmuck, Haarnetz bei langen Haare, kein Tragen von Schmuck, Schutzbrillen werden empfohlen)

Weiterführende Weblinks zu anderen Verfahren

Erodiertechnik

Erodieren beruht auf einer abtragenden Funktionsweise und ist für die Bearbeitung aller elektrisch leitenden Werkstoffe bestens geeignet.

Funktionsweise der Drahterosion » | Wie funktioniert Senkerodieren? »

Fräsen

Wie funktioniert Fräsen und welche technische Anwendungsmöglichkeiten bietet dieses spanende Bearbeitungsverfahren?

Hier werden die Grundlagen und die Funktionsweise einfach erklärt »

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