Drehen Fertigungsverfahren: Die wichtigsten Werkstoffe und Techniken

Das Drehen Fertigungsverfahren ist eine der grundlegenden Techniken in der modernen Metallverarbeitung und spielt eine zentrale Rolle in der Produktion von präzisen Bauteilen und Drehteilen für verschiedene Industrien. In diesem umfassenden Artikel werden wir die Bedeutung, Techniken und Anwendungen des Drehens als Fertigungsverfahren genau beleuchten und dabei auch verwandte Prozesse wie das Fräsen berücksichtigen.

Definition und Geschichte des Fertigungsverfahrens Drehen

Was ist Drehen mit Drehmeißel im Fertigungsprozess?

Drehen ist ein Zerspanverfahren, bei dem sich das Werkstück um seine eigene Achse dreht, während ein feststehendes Werkzeug, der Drehmeißel, Material abträgt. Die Schnittbewegung wird vom Werkstück ausgeführt, während die Hilfsbewegungen wie Vorschub und Zustellung vom Werkzeug ausgeführt werden. Der Drehmeißel hat in der Regel nur eine Hauptschneide. Dieses Verfahren ermöglicht die präzise Herstellung von rotationssymmetrischen Teilen und gehört zu den wichtigsten Techniken in der spannenden Fertigung.

Geschichtliche Entwicklung des Drehens

Das Drehen zählt zu den ältesten Fertigungsverfahren der Menschheit. Schon in der Antike wurden primitive Drehbänke verwendet, um Holz und andere Materialien zu bearbeiten. Mit der industriellen Revolution im 18. und 19. Jahrhundert erlebte das Drehen einen enormen Aufschwung:

• 1797: Henry Maudslay entwickelt die erste präzise Metalldrehbank
• 1818: Einführung des Supports zur präzisen Werkzeugführung
• 1850er: Erste dampfbetriebene Drehmaschinen
• 1900er: Elektrisch angetriebene Drehmaschinen werden Standard
• 1950er: Entwicklung der NC-Steuerung (Numerical Control)
• 1970er: Einführung der CNC-Technologie (Computerized Numerical Control)
• 1972: Seit mehr als fünf Jahrzehnten hat sich die Firma VOLZ als feste Größe in der deutschen Maschinenbaubranche etabliert.

VOLZ hat sich über die Jahre hinweg einen exzellenten Ruf erarbeitet und ist heute weithin bekannt für sein umfangreiches Angebot an hochwertigen Werkzeug- und Blechbearbeitungsmaschinen. Die langjährige Erfahrung und das kontinuierliche Streben nach Innovation haben VOLZ zu einem zuverlässigen Partner für Industrie und Handwerk gemacht, der die sich wandelnden Anforderungen des Marktes stets im Blick behält.

Heute machen Drehmaschinen im Bereich spanender Werkzeugmaschinen rund ein Drittel des Gesamtbestands aus, was ihre anhaltende Bedeutung in der modernen Fertigung unterstreicht. Im Jahr 2017 belief sich der Anteil der Drehmaschinen im Bereich spanender Werkzeugmaschinen auf rund ein Drittel.

Vorteile des Fertigungsverfahrens Drehen

Hohe Präzision

Das Drehen ermöglicht eine außerordentlich hohe Präzision bei der Bearbeitung von CNC-Drehteilen. Moderne CNC-Drehmaschinen können Toleranzen im Mikrometerbereich einhalten, was für viele Hightech-Anwendungen unerlässlich ist.

Vielseitigkeit

Drehen ist ein äußerst vielseitiges Fertigungsverfahren. Es eignet sich für die Bearbeitung verschiedenster Materialien, von Metallen über Kunststoffe hin zu Holz. Zudem können komplexe Formen und Geometrien des Werkstückes realisiert werden, einschließlich:

• Wellen und Achsen
• Gewinde
• Kegel
• Kugeln
• Konturen
• Flanschen
• Spindeln

Das Verfahren findet Anwendung bei der Herstellung von Wellen und sonstigen rotationssymmetrischen Werkstücken, wie auch bei der Produktion von Rädern und Achsen von Schienenfahrzeugen.

Durch die kontinuierliche Rotation des Werkstücks und die präzise Steuerung des Vorschubs ist das Drehen ein sehr effizientes Verfahren. Es ermöglicht hohe Abtragsraten bei gleichzeitig guter Oberflächenqualität. Die um die eigene Achse rotierende Bewegung des Werkstückes trägt zur Effizienz des Prozesses bei.

Drehverfahren im Überblick

Konventionelles Drehen

Beim konventionellen Drehen wird das Werkstück manuell oder teilautomatisiert bearbeitet. Die Schnittbewegung des Werkzeugs erfolgt dabei orthogonal zur Rotationsachse des Werkstücks. Wichtige Unterarten sind:

1. Plandrehen: Bearbeitung der Stirnfläche des Werkstücks. Das Werkzeug bewegt sich senkrecht zur Werkstückachse. Beim Schruppen wird eine Bewegung am Werkstück von außen nach innen, beim Schlichten von innen nach außen bevorzugt.
2. Längsdrehen: Bearbeitung der Mantelfläche parallel zur Rotationsachse. Der Drehmeißel bewegt sich parallel zur Werkstückachse, in der Regel von rechts nach links. Es wird meistens angewandt, um einem zylindrischen Werkstück ein bestimmtes Durchmessermaß zu geben.
3. Runddrehen: Kombiniertes Längs- und Plandrehen
4. Gewindedrehen: Herstellung von Innen- und Außengewinden. Der Vorschub entspricht dabei der Steigung des zu erzeugenden Gewindes. An der Drehmaschine wird der zum Gewindeschneiden erforderliche genaue Vorschub durch die Leitspindel und das Vorschubgetriebe erzeugt.
5. Abstechen: Abtrennen von Werkstückteilen. Eine Form des Stechdrehens, bei der die Hauptschneide zur Werkstückachse geneigt ist. Der Eckenwinkel des Abstechstahls ist kleiner als 90°.
6. Formdrehen: Erzeugung komplexer Konturen. Die Hauptschneide des Drehmeißels hat genau die am Werkstück zu erzeugende Form. Die Form wird in der Regel im Einstechverfahren in das Werkstück eingebracht.

Zusätzliche wichtige Drehverfahren:

7. Kegeldrehen: Ein Langdrehen, bei dem sich der zu erzeugende Durchmesser stetig ändert. Es wird vor allem angewandt, um konische Wellen zu erzeugen.
8. Wälzdrehen: Drehen mit einer Wälzbewegung als Vorschubbewegung zur Erzeugung von rotationssymmetrischen oder schraubenförmigen Wälzflächen.

CNC-Drehen

CNC-Drehen nutzt computergesteuerte Maschinen für hochpräzise und automatisierte Bearbeitung. Vorteile sind:

• Höhere Genauigkeit
• Bessere Reproduzierbarkeit
• Möglichkeit zur Bearbeitung komplexer Geometrien
• Erhöhte Produktivität durch Automatisierung

CNC-Drehen ermöglicht die Bearbeitung von rechts nach links und umgekehrt, was die Flexibilität des Verfahrens erhöht. Moderne CNC-Maschinen verfügen oft über mehrere Spindeln, die bei Übergabe des Bauteils synchronisiert werden und so die Fertigung von anspruchsvollen Geometrien erlauben.

Langdrehen

Langdrehen ist ein spezielles Verfahren für die Bearbeitung langer, schlanker Werkstücke. Das Material wird dabei durch eine Führungsbuchse geführt und schrittweise bearbeitet.

Drehen mit angetriebenen Werkzeugen

Moderne Drehzentren können auch mit angetriebenen Werkzeugen ausgestattet werden. Dies ermöglicht zusätzliche Bearbeitungsschritte wie Fräsen oder Bohren, ohne das Werkstück umspannen zu müssen. So kann beispielsweise durch eine gegenläufige Bewegung des Zentrierbohrers eine höhere Genauigkeit der Pilotbohrung realisiert werden.

Werkzeuge und Schneidstoffe für das Drehen Fertigungsverfahren

Arten von Drehwerkzeugen

Die wichtigsten Drehwerkzeuge sind:

1. Drehmeißel
2. Abstechstähle
3. Gewindestähle
4. Formstähle
5. Bohrer und Bohrstangen

Moderne Werkzeuge verwenden oft Wendeschneidplatten, die sich anhand von zehn Merkmalen unterscheiden lassen:

1. Form der Schneidplatte
2. Freiwinkel
3. Toleranz
4. Befestigung und Spanbrecher
5. Schneidkantenlänge
6. Plattendicke
7. Eckenradius
8. Schneidkantenform
9. Schnittrichtung
10. Schneidstoff

Sie verwenden oft austauschbare Schneidplatten aus Hartmetall oder anderen hochleistungsfähigen Materialien. Schneidplatten besitzen gewisse Toleranzen, daher ist ein Kalibrieren nach dem Tauschen oft notwendig. Geschraubte oder geklemmte Schneidplatten erleichtern den Austausch und die Wartung.

Auswahlkriterien für Drehwerkzeuge

Bei der Auswahl des richtigen Drehwerkzeugs müssen verschiedene Faktoren berücksichtigt werden:

• Werkstückmaterial
• Gewünschte Oberflächenqualität
• Art der Bearbeitung (Schruppen oder Schlichten)
• Maschinen- und Prozessparameter.
• Schnittrichtung: Je nach Schliff sind Wendeschneidplatten von links nach rechts, von rechts nach links oder beliebig zu führen

Optimierung von Werkzeugverschleiß beim Drehen

Um den Werkzeugverschleiß zu minimieren und die Standzeit zu erhöhen, sollten folgende Punkte beachtet werden:

• Richtige Wahl der Schnittparameter
• Verwendung geeigneter Kühlschmierstoffe
• Regelmäßige Werkzeuginspektion und -wartung
• Einsatz verschleißfester Beschichtungen. Verwendung von Hartmetall als Schneidstoff, meist mit zusätzlicher Beschichtung wie TiN, AlTiN, TiAlN oder TiCN

Beim Schlichten von innen nach außen ist besondere Sorgfalt erforderlich, um eine optimale Oberflächenqualität zu erzielen.

Neue Entwicklungen in der Werkzeugtechnologie

Die Werkzeugtechnologie entwickelt sich ständig weiter. Aktuelle Trends umfassen:

• Nano-strukturierte Beschichtungen für erhöhte Verschleißfestigkeit
• Intelligente Werkzeuge mit integrierten Sensoren
• Additive Fertigung von Werkzeugkomponenten
• Entwicklung neuer Schneidstoffe wie kubisches Bornitrid (CBN) und polykristalliner Diamant (PKD)

Das Institut für Spanende Fertigung (ISF) an verschiedenen Universitäten trägt maßgeblich zu diesen Innovationen bei.

Funktionsweise des Fertigungsverfahrens Drehen

Wirkungsweise von Drehmaschinen

Bei einer Drehmaschine wird das Werkstück in einem Spannfutter oder zwischen Spitzen eingespannt und in Rotation versetzt. Für die Zustellung der einzelnen Achsen werden Handräder eingesetzt, um die Maschine ohne die Unterstützung von Rechnersystemen zu führen. Für die Zustellung der einzelnen Achsen werden Handräder eingesetzt, um die Maschine ohne die Unterstützung von Rechnersystemen zu führen. Das Schneidwerkzeug wird dann kontrolliert gegen das rotierende Werkstück bewegt, um Material abzutragen.

Die Hauptkomponenten einer Drehmaschine sind:

1. Spindelstock mit Hauptspindel
2. Werkzeugrevolver oder Werkzeugschlitten
3. Reitstock
4. Bett
5. Steuerung (bei CNC-Maschinen)
6. Längs- und Querschlitten für Vorschub und Zustellung

Moderne Drehmaschinen besitzen oft angetriebene Revolverplätze, sodass auch rotierende Werkzeuge, die z. B. für einen Bohr- oder Fräsprozess benötigt werden, eingesetzt werden können.

Einfluss der Schnittparameter auf das Drehergebnis

Die wichtigsten Schnittparameter beim Drehen sind:

1. Schnittgeschwindigkeit (v_c): Geschwindigkeit, mit der sich das Werkstück an der Schneide vorbeibewegt; v_c = n ∙ Dc ∙ π, wobei n die Drehzahl und Dc der zu bearbeitende Durchmesser des Werkstückes ist
2. Vorschub (f): Bewegung des Werkzeugs pro Werkstückumdrehung
3. Schnitttiefe (a_p): Eindringtiefe des Werkzeugs ins Werkstück

Diese Parameter beeinflussen maßgeblich:

• Oberflächenqualität
• Maßgenauigkeit
• Werkzeugverschleiß
• Produktivität

Optimierung von Geschwindigkeiten und Vorschüben

Die richtige Wahl von Schnittgeschwindigkeit und Vorschub ist entscheidend für ein optimales Fräsergebnis:

• Bei der Bearbeitung von weichen Materialien wie Schaumstoff können Geschwindigkeit und Vorschub oft maximiert werden. Beispielsweise wurden für Polystyrol-Isolierschaum Drehzahlen von 24.000 U/min und Vorschübe von bis zu 200 in/min (ca. 5000 mm/min) erfolgreich eingesetzt.
• Für härtere Materialien wie Metalle müssen die Parameter sorgfältig angepasst werden, um Werkzeugverschleiß und Oberflächenqualität zu optimieren.
• Moderne CNC-Steuerungen ermöglichen adaptive Vorschubregelungen, die die Schnittparameter kontinuierlich an die Bearbeitungssituation anpassen.

Prozessüberwachung und -optimierung beim Drehen

Moderne Drehprozesse werden zunehmend durch intelligente Systeme überwacht und optimiert:

• Echtzeitüberwachung von Kräften und Vibrationen
• Adaptive Regelung der Schnittparameter
• Predictive Maintenance zur Vorhersage von Werkzeugverschleiß
• Digitale Zwillinge zur Prozesssimulation und -optimierung

Qualitätskontrolle im Drehprozess

Zur Sicherstellung der Qualität gedrehter Teile kommen verschiedene Methoden zum Einsatz:

• In-Prozess-Messung kritischer Dimensionen
• Optische und taktile Messverfahren
• Oberflächenrauheitsmessung
• Zerstörungsfreie Prüfverfahren wie Ultraschall oder Röntgen

Werkstoffe für das Drehen Fertigungsverfahren

Stahl

Stahl ist einer der am häufigsten gedrehten Werkstoffe. Je nach Legierung und Wärmebehandlung können Stähle sehr unterschiedliche Eigenschaften aufweisen:

• Unlegierte Stähle: Gute Zerspanbarkeit, oft für einfache Bauteile verwendet
• Legierte Stähle: Höhere Festigkeit und Verschleißbeständigkeit, erfordern angepasste Schnittparameter
• Edelstähle: Hohe Korrosionsbeständigkeit, oft schwieriger zu zerspanen.
• Hochfeste Stähle: Erfordern spezielle Bearbeitungsstrategien und Werkzeuge

Aluminium

Aluminium und seine Legierungen sind aufgrund ihres geringen Gewichts und der guten Zerspanbarkeit beliebte Werkstoffe für gedrehte Teile:

• Hohe Schnittgeschwindigkeiten möglich
• Neigung zur Aufbauschneidenbildung bei niedrigen Geschwindigkeiten
• Spezielle Kühlschmierstoffe erforderlich

Kupfer

Kupfer und Kupferlegierungen wie Messing oder Bronze werden oft für elektrische Komponenten oder dekorative Elemente gedreht:

• Gute Wärmeleitfähigkeit erfordert effektive Kühlung
• Messing ist besonders gut zerspanbar
• Kupfer neigt zur Gratbildung, erfordert scharfe Werkzeuge

Kunststoffe

Thermoplaste und Duroplaste können ebenfalls gedreht werden, erfordern aber spezielle Bearbeitungsstrategien:

• Niedrige Schnittgeschwindigkeiten zur Vermeidung von Schmelzen
• Scharfe Werkzeuge zur Minimierung von Ausbrüchen
• Spezielle Spannmethoden für weiche Materialien

Speziallegierungen und -werkstoffe für anspruchsvolle Drehanwendungen

Für Hochleistungsanwendungen kommen oft Spezialwerkstoffe zum Einsatz:

• Titanlegierungen: Hohe Festigkeit bei geringem Gewicht, schwierig zu zerspanen
• Nickelbasislegierungen: Hitzebeständig, für Turbinenschaufeln
• Keramiken: Extrem hart und verschleißfest, erfordern spezielle Werkzeuge

Die Bearbeitung dieser Materialien erfordert oft spezielle Werkzeuge und Bearbeitungsstrategien, um eine effiziente und präzise Fertigung zu gewährleisten.

Nachhaltige Werkstoffwahl in der Metallverarbeitung

Die Wahl nachhaltiger Werkstoffe gewinnt zunehmend an Bedeutung:

• Recycelte Metalle zur Reduzierung des CO₂-Fußabdrucks
• Biobasierte Kunststoffe als Alternative zu erdölbasierten Materialien
• Leichtbauwerkstoffe zur Energieeinsparung in der Anwendung

Einfluss der Werkstoffauswahl auf die Bearbeitungsqualität

Die Werkstoffwahl beeinflusst maßgeblich die erreichbare Bearbeitungsqualität:

• Härte und Festigkeit bestimmen die notwendigen Schnittparameter
• Wärmeleitfähigkeit beeinflusst die Temperaturentwicklung in der Zerspanzone
• Neigung zur Gratbildung erfordert angepasste Bearbeitungsstrategien

Anwendungsgebiete des Drehen-Fertigungsverfahrens

Automobilindustrie

In der Automobilindustrie werden zahlreiche Komponenten durch Drehen hergestellt:

• Motorwellen und Kolben
• Bremstrommeln und -scheiben
• Lenkungsteile
• Antriebswellen
• Nockenwellen und Kurbelwellen
• Präzisionsteile für Getriebe und Differenziale

Das Drehen ermöglicht hier die präzise Fertigung von Teilen mit engen Toleranzen und hoher Oberflächengüte. Die Fähigkeit, komplexe rotationssymmetrische Teile effizient zu produzieren, macht das Drehen zu einem unverzichtbaren Verfahren in der Automobilproduktion.

Luft- und Raumfahrt

Die Luft- und Raumfahrtindustrie stellt besonders hohe Anforderungen an die Präzision und Zuverlässigkeit von Bauteilen:

• Turbinenschaufeln
• Strukturkomponenten
• Hydraulikkomponenten
• Befestigungselemente
• Triebwerkskomponenten
• Landfahrwerkskomponenten

Hier kommen oft Spezialwerkstoffe wie Titanlegierungen oder hochfeste Stähle zum Einsatz. Das Drehen ermöglicht die Bearbeitung dieser anspruchsvollen Materialien mit der erforderlichen Genauigkeit und Oberflächenqualität.

Elektronikindustrie

In der Elektronikindustrie werden viele kleine und präzise Komponenten durch Drehen hergestellt:

• Steckverbinder
• Kühlkörper
• Gehäuseteile
• Präzisionsschrauben
• Spulenträger
• Komponenten für Sensoren und Aktoren

Die Miniaturisierung stellt dabei immer höhere Anforderungen an die Fertigungspräzision. Moderne CNC-Drehmaschinen sind in der Lage, mikroskopisch kleine Teile mit höchster Genauigkeit zu produzieren.

Medizintechnik

Im Bereich der Medizintechnik spielt das Drehen eine wichtige Rolle bei der Herstellung von:

• Implantaten (z. B. Hüft- und Kniegelenke)
• Chirurgischen Instrumenten
• Gehäusen für medizinische Geräte
• Komponenten für Dialysemaschinen
• Zahnimplantaten und -prothesen

Die Anforderungen an Biokompatibilität und Präzision machen das Drehen zu einem idealen Verfahren für viele medizintechnische Anwendungen.

Unterschiede zwischen Drehen und Fräsen

Während beim Drehen das Werkstück rotiert und das Werkzeug fest steht, ist es beim Fräsen umgekehrt:

Aspekt	Drehen	Fräsen
Werkstückbewegung	Rotation	Stillstand oder lineare Bewegung
Werkzeugbewegung	Linear	Rotation
Typische Werkstückform	Rotationssymmetrisch	Beliebig
Schneideneingriff	Kontinuierlich	Unterbrochen

Anwendungsgebiete des Fräsens in der Fertigung

Fräsen wird in vielen Bereichen eingesetzt, wo nicht-rotationssymmetrische Teile oder komplexe Oberflächen bearbeitet werden müssen:

• Formenbau
• Werkzeugherstellung
• Prototyping
• Bearbeitung von Platten und Profilen
• Herstellung von Zahnrädern
• Fertigung von Turbinenschaufeln

Die Flexibilität des Fräsens macht es zu einem unverzichtbaren Verfahren in der modernen Fertigung, insbesondere wenn es um die Bearbeitung komplexer 3D-Geometrien geht.

Werkzeug- und Materialauswahl beim Fräsen

Die Wahl des richtigen Fräswerkzeugs und Materials ist entscheidend für ein optimales Ergebnis:

1. Fräsertypen:

• Schaftfräser
• Scheibenfräser
• Torusfräser
• Kugelfräser
• Formfräser

2. Schneidstoffe:

• Hartmetall
• Schnellarbeitsstahl (HSS)
• Cermet
• Polykristalliner Diamant (PKD)
• Kubisches Bornitrid (CBN)

Die Auswahl hängt von Faktoren wie Werkstückmaterial, gewünschter Oberflächenqualität und Produktivitätsanforderungen ab. Moderne Beschichtungen wie TiAlN oder TiCN können die Leistung und Standzeit der Werkzeuge erheblich verbessern.

Zukunftsperspektiven des Drehens

Integration von Industrie 4.0-Technologien

Die Zukunft des Drehens liegt in der Integration von Industrie 4.0-Technologien:

• Vernetzung von Maschinen und Prozessen
• Echtzeitdatenerfassung und -analyse
• Predictive Maintenance zur Vermeidung von Ausfallzeiten
• Künstliche Intelligenz zur Prozessoptimierung

Nachhaltigkeit und Ressourceneffizienz

Nachhaltigkeit wird auch im Bereich des Drehens zunehmend wichtiger:

• Entwicklung energieeffizienter Drehmaschinen
• Optimierung von Kühlschmierstoffen und Minimalmengenschmierung
• Recycling und Wiederverwendung von Spänen
• Ganzheitliche Lebenszyklusbetrachtung von Produkten und Prozessen

Additive Fertigung als Ergänzung zum Drehen

Die additive Fertigung wird das Drehen nicht ersetzen, sondern ergänzen:

• Hybride Fertigungsverfahren, die Drehen und 3D-Druck kombinieren
• Neue Möglichkeiten für komplexe Geometrien und Materialien
• Reduzierung von Materialverschwendung und Bearbeitungszeit

Frästechniken und -verfahren im Vergleich: Optimale Lösungen für verschiedene Anwendungen

Das Fräsen ist ein vielseitiges spanabhebendes Fertigungsverfahren, das in der modernen Industrie eine Schlüsselrolle spielt. Die Wahl der richtigen Frästechnik ist entscheidend für Effizienz, Präzision und Wirtschaftlichkeit. Im Folgenden werden die wichtigsten Frästechniken verglichen und ihre spezifischen Einsatzgebiete beleuchtet.

Stirnfräsen: Effiziente Flächenbearbeitung

• Anwendung: Bearbeitung großer, ebener Flächen
• Vorteile:
  • Hohe Zerspanungsleistung durch große Eingriffsbreite
  • Gute Planparallelität der bearbeiteten Flächen
• Besonderheiten:
  • Fräser arbeitet sowohl mit Stirn- als auch mit Umfangsschneiden
  • Eignet sich besonders für Stahlwerkstoffe und Gusseisen

Umfangsfräsen: Präzise Profilbearbeitung

• Anwendung: Erzeugung von Nuten, Profilen und Konturen
• Vorteile:
  • Exzellente Oberflächenqualität an Seitenflächen
  • Hohe Formgenauigkeit bei der Profilherstellung
• Besonderheiten:
  • Fräser arbeitet hauptsächlich mit den Umfangsschneiden
  • Ideal für die Bearbeitung von Aluminium und Kunststoffen

Tauchfräsen: Effiziente Taschenbearbeitung

• Anwendung: Herstellung tiefer Taschen und Kavitäten
• Vorteile:
  • Reduzierte Schnittkräfte durch axiale Belastung
  • Geringere Vibrationsneigung bei langen Werkzeugen
• Besonderheiten:
  • Fräser bewegt sich hauptsächlich in Z-Richtung
  • Besonders geeignet für instabile Werkstücke oder Dünnwandbearbeitung

Trochoidalfräsen: Hochleistungsbearbeitung mit Schonung

• Anwendung: Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von Nuten und Taschen
• Vorteile:
  • Gleichmäßige Werkzeugbelastung durch kreisförmige Bahnbewegungen
  • Erhöhte Werkzeugstandzeiten durch reduzierte thermische Belastung
• Besonderheiten:
  • Erfordert spezielle CAM-Software für die Bahnberechnung
  • Besonders effektiv bei der Bearbeitung harter Materialien wie gehärteter Stahl

Hochvorschubfräsen: Maximale Produktivität

• Anwendung: Schruppen großer Volumina, besonders bei instabilen Werkstücken
• Vorteile:
  • Extrem hohe Zeitspanvolumina durch sehr hohe Vorschübe
  • Reduzierte Vibrationsneigung durch axiale Krafteinleitung
• Besonderheiten:
  • Verwendet spezielle Fräser mit kleinen Einstellwinkeln
  • Ideal für die Bearbeitung von Titan und Nickelbasislegierungen in der Luft- und Raumfahrtindustrie

Jede dieser Frästechniken hat ihre spezifischen Stärken und optimalen Einsatzbereiche. Die Wahl der richtigen Technik hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter:

• Werkstückmaterial und dessen Eigenschaften
• Gewünschte Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit
• Verfügbare Maschinenleistung und -steifigkeit
• Wirtschaftliche Aspekte wie Bearbeitungszeit und Werkzeugkosten

In der modernen Fertigung werden oft mehrere Frästechniken kombiniert, um die Vorteile jeder Methode optimal zu nutzen. Fortschrittliche CAM-Systeme und adaptive Steuerungen ermöglichen es, die Parameter während der Bearbeitung dynamisch anzupassen und so die Effizienz weiter zu steigern.

Durch die richtige Auswahl und Kombination dieser Frästechniken können Unternehmen ihre Produktivität erheblich steigern, die Qualität ihrer Produkte verbessern und gleichzeitig Kosten senken. Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Werkzeugen, Maschinen und Steuerungstechnologien eröffnet ständig neue Möglichkeiten, die Grenzen des technisch Machbaren zu erweitern und die Wettbewerbsfähigkeit zu steigern.

Zusammenfassung

Das Drehen Fertigungsverfahren ist eine zentrale Technik in der modernen Metallverarbeitung. Hier noch einmal die Kernpunkte:

1. Vielseitigkeit: Das Drehen eignet sich für eine breite Palette von Materialien und Geometrien, einschließlich Metall und Kunststoff. Diese Vielseitigkeit wird durch die Vielfalt an Werkzeugen und Techniken unterstützt, die beim Drehen zum Einsatz kommen.
2. Präzision: Dieses Verfahren ermöglicht die Herstellung hochgenauer Bauteile, die oft in kritischen Anwendungen benötigt werden. Die hohe Präzision wird durch die Verwendung von CNC-Drehmaschinen weiter verbessert.
3. Effizienz: Drehen zeichnet sich durch hohe Produktivität aus, da der kontinuierliche Materialabtrag schnelle Bearbeitungszeiten ermöglicht. Dies macht es zu einem äußerst effizienten Fertigungsverfahren.
4. Technologische Entwicklung: Die Entwicklung reicht von einfachen, manuellen Drehbänken bis hin zu hochautomatisierten CNC-Drehzentren, die präzise und wiederholbare Ergebnisse liefern. Diese technologischen Fortschritte haben das Drehen zu einem der am weitesten verbreiteten spanenden Fertigungsverfahren gemacht.
5. Werkzeugvielfalt: Es gibt spezialisierte Werkzeuge für verschiedene Bearbeitungsaufgaben, von Drehmeißeln bis zu speziellen Formwerkzeugen, die alle ihren speziellen Einsatzbereich haben. Die Wahl des richtigen Werkzeugs hängt von der spezifischen Anwendung und dem zu bearbeitenden Werkstück ab.
6. Prozessoptimierung: Moderne Überwachungs- und Steuerungssysteme verbessern die Qualität und Effizienz des Drehprozesses. CNC-Drehen ist ein Beispiel für diese fortschrittliche Steuerungstechnik, die eine präzise Kontrolle der Schnittparameter ermöglicht.
7. Materialvielfalt: Beim Drehen kommen verschiedene Materialien zum Einsatz, von Standardstählen und Hochleistungswerkstoffen. Dies ermöglicht es, eine Vielzahl von Anforderungen zu erfüllen. Werkstoffe werden oft nach ihren spezifischen Eigenschaften ausgewählt, um optimale Bearbeitungsergebnisse zu erzielen.
8. Integration: Das Drehen lässt sich gut mit anderen Fertigungsverfahren wie Fräsen und Bohren kombinieren, um komplexe Bauteile herzustellen. Diese Integration erweitert die Möglichkeiten und die Flexibilität der Fertigung.

Zusätzliche Begriffe

Das Drehen Fertigungsverfahren umfasst auch eine Reihe spezialisierter Begriffe und Konzepte:

• Spanende Fertigungsverfahren: Drehen zählt zu den spanenden Fertigungsverfahren, bei denen Material durch Schneiden entfernt wird.
• Geometrisch bestimmte Schneide: Werkzeuge mit geometrisch bestimmter Schneide nach DIN 8580 und DIN 8589 kommen zum Einsatz.
• Zerspanendes Fertigungsverfahren für Metalle: Drehen ist ein zerspanendes Fertigungsverfahren, das speziell für Metalle geeignet ist.
• Einsatz moderner Maschinen: Bearbeitungszentren und CNC-Drehmaschinen, bei denen sich das Werkzeug und das Werkstück bewegen, kommen zum Einsatz.
• Funktionsweise: Beim Drehen wird das Werkstück gedreht, während das Werkzeug sich bewegt, um Material zu entfernen. Das Werkzeug bewegt sich entlang der ersten Gliederungsebene nach DIN 8589, um verschiedene Schnitte durchzuführen.
• Drehbank: Eine manuelle Drehbank wird oft für einfache oder kleine Aufgaben verwendet, während CNC-Maschinen für komplexere Arbeiten eingesetzt werden.
• Prozessverständnis: Einfach erklärt, funktioniert Drehen, indem das drehende Werkstück in Kontakt mit dem Werkzeug kommt, das dann das Material abträgt.
• Werkzeugbewegung: Während des Drehens bewegt sich das Werkzeug präzise, um die gewünschte Form und Oberfläche zu erzeugen.
• Werkzeugeinsatz: Verschiedene Werkzeuge kommen je nach Bearbeitungsaufgabe und Werkstoff zum Einsatz. Diese Werkzeuge sind darauf ausgelegt, spezifische Anforderungen zu erfüllen und die Effizienz zu maximieren.
• Suche und Anwendung: Das Drehen findet breite Anwendung in der Industrie und ist ein zentraler Bestandteil vieler Fertigungsprozesse.

Durch die Kombination dieser Aspekte bietet das Drehen Fertigungsverfahren eine vielseitige und effiziente Methode zur Herstellung präziser Bauteile in der Metallverarbeitung.

Bedeutung von Drehen als Fertigungsverfahren in der heutigen Industrie

Das Drehen Fertigungsverfahren bleibt auch in Zeiten der digitalen Transformation und neuer Fertigungstechnologien ein Eckpfeiler der modernen Produktion. Seine Fähigkeit, präzise, effizient und vielseitig rotationssymmetrische Teile zu produzieren, macht es unersetzlich in vielen Industriezweigen. Seine Bedeutung zeigt sich in mehreren Aspekten:

1. Flexibilität: Drehen ermöglicht die schnelle und kostengünstige Herstellung von Prototypen und Kleinserien.

2. Präzision: Für viele Hightech-Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt oder Medizintechnik ist die erreichbare Genauigkeit beim Drehen unerlässlich.

3. Materialeffizienz: Im Vergleich zu additiven Verfahren ist Drehen oft materialeffizienter und damit nachhaltiger.

4. Integration: Moderne Drehzentren kombinieren verschiedene Bearbeitungsschritte und erhöhen so die Fertigungseffizienz.

5. Digitalisierung: Die Integration von Sensoren und KI-gestützten Steuerungssystemen macht das Drehen zu einem Schlüsselelement in der Smart Factory.

6. Wirtschaftlichkeit: Für viele Anwendungen bleibt Drehen die kosteneffizienteste Lösung, insbesondere bei mittleren bis großen Stückzahlen.

7. Innovationspotenzial: Neue Werkzeugmaterialien, Beschichtungen und Bearbeitungsstrategien erweitern ständig die Möglichkeiten des Drehens.

Die kontinuierliche Weiterentwicklung von Werkzeugen, Maschinen und Prozessen sichert dem Drehen auch in Zukunft eine zentrale Rolle in der industriellen Fertigung. Durch die Integration neuer Technologien und die Berücksichtigung von Nachhaltigkeitsaspekten wird das Drehen weiterhin an der Spitze der Fertigungstechnologien stehen und einen wesentlichen Beitrag zur Produktion hochwertiger und komplexer Bauteile leisten.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Drehen als eines der ältesten und zugleich modernsten Fertigungsverfahren seine Position in der Industrie 4.0 weiter festigen wird. Die Kombination aus traditionellem Handwerk und hochmoderner Technologie macht das Drehen zu einem faszinierenden und zukunftsweisenden Bereich der Fertigungstechnik.