Übersicht
Die Vorlesung behandelt die Grundlagen des Zerspanens, die Geometrie und Kräfte am Schneidkeil, wichtige Winkel, Bewegungsarten sowie Kennzahlen und Prozessunterschiede beim Drehen, Bohren und Fräsen.
Grundlagen des Trennens
- Beim Zerspanen trennt ein Schneidkeil, z. B. eines Meißels, das Material mit senkrecht wirkenden Zerteilkräften.
- Ein kleiner Keilwinkel Beta erhöht die Zerteilkräfte, macht aber die Schneide instabil.
- Ein optimaler Keilwinkel ist ein Kompromiss zwischen Stabilität und geringer Kraftaufwendung.
Schneidengeometrie und Winkel
- Der Freiwinkel Alpha sorgt dafür, dass die Freifläche des Werkzeugs nicht an der Schnittfläche reibt.
- Freiwinkel liegt meistens zwischen 6° und 12 °; bei weichen Materialien oft größer.
- Die der Freifläche gegenüberliegende Fläche heißt Spanfläche.
- Spanwinkel Gamma beeinflusst die Spanbildung und ist bei großen Werten positiv, bei harten Werkstoffen häufig negativ.
- Keilwinkel + Freiwinkel + Spanwinkel = 90 °.
Spanarten und Arbeitssicherheit
- Großer Spanwinkel: Lange, unerwünschte Fließspäne entstehen; Gefahr für Maschine und Bediener.
- Automatenstähle oder kleinerer Spanwinkel fördern kurzbrechende Reißspäne.
- Negative Spanwinkel werden beim Bearbeiten harter Werkstoffe verwendet.
Bewegungen beim Zerspanen
- Notwendig sind Schnittbewegung, Vorschubbewegung, Zustellbewegung.
- Schnittbewegung: meist kreisförmig, beim Drehen durch das Werkstück, beim Bohren und Fräsen durch das Werkzeug.
- Zustellung (AP): Schnitttiefe, beim Drehen radial, beim Bohren als Bohrerradius, beim Fräsen radial (AE) und axial (AP).
- Vorschub (F): Weg/mm pro Umdrehung; Vorschubgeschwindigkeit (Vf) in mm/min.
Schnittgeschwindigkeit und Drehzahl
- Schnittgeschwindigkeit (vc): Geschwindigkeit der Schneide am Umfang, Einheit m/min.
- Formel: vc = π · d · n, d = Durchmesser, n = Drehzahl (U/min).
- Herstellervorgaben und Tabellen liefern Richtwerte je Werkstoff.
Standzeit und Werkzeugverschleiß
- Standzeit: Netto-Einsatzzeit eines Werkzeugs bis zum Nachschleifen, typisch 30–60 Minuten.
- Harte Werkstoffe und fehlender Kühlschmierstoff erfordern geringere Schnittgeschwindigkeiten.
Schruppen und Schlichten
- Schruppen: Hoher Vorschub/Zustellung, niedrige Schnittgeschwindigkeit, schnelle Materialabnahme, schlechte Oberfläche.
- Schlichten: Geringer Vorschub/Zustellung, hohe Schnittgeschwindigkeit, gute Maßhaltigkeit und Oberflächengüte.
Wichtige Begriffe & Definitionen
- Keilwinkel — Winkel zwischen Freifläche und Spanfläche am Schneidkeil.
- Freiwinkel (Alpha) — Abstand zwischen Werkzeugfreifläche und Schnittfläche, verhindert Reibung.
- Spanwinkel (Gamma) — Winkel zwischen Spanfläche und Senkrechter zur Schnittfläche, beeinflusst Spanbildung.
- Schnittgeschwindigkeit (vc) — Geschwindigkeit, mit der die Schneide durch das Werkstück läuft.
- Vorschub (F) — Bewegungsbetrag des Werkzeugs im Werkstück pro Umdrehung.
- Zustellung (AP/AE) — Schnitttiefe beim Einfahren des Werkzeugs ins Werkstück.
- Standzeit — Einsatzzeit eines Werkzeugs bis zum Nachschleifen.
Action Items / Nächste Schritte
- Schnittwerte und Drehzahlen aus Tabellenbuch für nächste Übungen recherchieren.
- Nächste Vorlesung: Unterschiede Schruppen/Schlichten weiter vertiefen.