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

In diesem Video beschäftigen wir uns mit den Grundlagen des Spanens. Dabei muss je nach Schneidstoff und zu bearbeitendem Werkstoff immer ein Kompromiss zwischen möglichst kleinem Keilwinkel bei jedoch noch ausreichend hoher Stabilität der Schneide gefunden werden.

Beim Zerspanen darf die Schneidfläche die Schnittfläche des Werkstücks nicht berühren. Man spricht deshalb auch von der sogenannten Freifläche. Würden sich Freifläche und Schnittfläche berühren, entstünden enorme Reibungskräfte. Deshalb muss immer ein sogenannter Freiwinkel vorhanden sein. Bei weichen Werkstücken ist der Freiwinkel wegen der größeren elastischen Verformung etwas größer als bei härteren Werkstoffen.

Die Fläche über die der Span abgeführt wird, wird Spanfläche genannt. Der Winkel zwischen Spanfläche und der Senkrechten zur Schnittfläche wird als Spanwinkel bezeichnet und beeinflusst die Spanbildung. Bei großen Spanwinkeln ergeben sich günstige Zerspanungsbedingungen und der Span nicht so stark umgelenkt und es entstehen meist lange Späne. Solche Fließspäne sind unerwünscht, da sie sich in der Maschine verfangen und das Werkstück beschädigen können und die Arbeitssicherheit gefährden.

Fließspäne können durch einen kleineren Spanwinkel vermieden werden, bei denenen die Späne stärker umgelenkt werden. Hierdurch brechen die Späne schneller ab und es entstehen Reißspäne. Wegen der starken Umlenkung und der relativ geringen Zerteilkräfte sind jedoch relativ hohe Zerspanungskräfte erforderlich.

Die Summe aus Freiwinkel, Keilwinkel und Spanwinkel beträgt immer 90°. Je nach Größe des Keilwinkels kann die Spanfläche auch über die Senkrechte zur Schnittfläche hinausrage und der Spanwinkel wird negativ! In Man spricht dann von Schaben. Negative Spanwinkel und damit große Keilwinkel werden bei der Bearbeitung sehr harter Werkstücke eingesetzt. Bei positiven Spanwinkeln ist hingegen eine schneidende Wirkung gegeben. Dies wird bei der Bearbeitung weicherer Werkstoffe verwendet.

Der Zerspanungsvorgang ist durch drei Bewegungen gekennzeichnet: Die Schnittbewegung, die Vorschubbewegung und die Zustellbewegung. Beim Fräsen, Bohren und Drehen handelt es sich um kreisförmige Schnittbewegungen. Während beim Fräsen und Bohren das Werkzeug die Kreisbewegung ausführt, führt beim Drehen das Werkstück die Kreisbewegung aus.

Die Zustellung gibt den Betrag in Millimetern an, um den sich das Werkzeug einmalig durch das Werkstück bewegt (Schnitttiefe). Bei der Vorschubbewegung wird zwischen Vorschub und Vorschubgeschwindigkeit unterschieden. Der Vorschub ist der Betrag in Millimetern, um den sich das Werkzeug bei einer einmaligen Umdrehung im Werkstück vorwärts bewegt. Die Vorschubgeschwindigkeit hingegen bezeichnet die Geschwindigkeit in Millimetern pro Minute, mit der sich das Werkzeug im Material vorwärtsschiebt.

Beim Zerspanen und insbesondere beim Fräsen und Drehen kann man zwischen dem sogenannten Schruppen und Schlichten unterscheiden. Beim Schruppen geht es um hohe Zerspanungsleistung, beim Schlichten um hohe Oberflächengüte, Maßhaltigkeit und Formgenauigkeit!

00:00 Trennen mit geometrisch bestimmter Schneide
00:35 Vom Trennen zum Spanen
00:55 Freifläche und Freiwinkel
01:44 Spanfläche und Spanwinkel
02:20 Fließspan und Reißspan
03:19 Vom Spanen zum Schaben
03:55 Schnittbewegung beim Drehen, Fräsen und Bohren
04:40 Schnittgeschwindigkeit, Drehzahl und Durchmesser
06:39 Berechnung der Drehzahl
07:36 Standzeit
08:01 Zustellung und Vorschub beim Drehen
09:31 Zustellung und Vorschub beim Bohren
10:14 Zustellung und Vorschub beim Fräsen
10:43 Vorschub pro Zahn
11:16 Schruppen und Schlichten