Hier geht es um das Drehen der Werkstücke – Es ist ein zentrales Verfahren in der Metallbearbeitung, bei dem das Werkstück rotiert und ein einschneidiges Werkzeug Material abträgt. Gemäß DIN 8580 zählt es zu den trennenden Fertigungsverfahren. Die Funktion der Drehmaschine umfasst grundlegende Elemente und Abläufe, wie die korrekte Spannung des Werkstücks, um Präzision, Sicherheit und Effizienz zu gewährleisten. Eine unsachgemäße Spannung kann zu Vibrationen, Maßabweichungen oder sogar zum Lösen des Werkstücks führen, was erhebliche Sicherheitsrisiken birgt.
🔑 Key Takeaways
- Das Drehen ist ein spanendes Fertigungsverfahren gemäß DIN 8580, bei dem das Werkstück rotiert und das Werkzeug Material abträgt.
- Die Wahl der richtigen Spannmethode ist entscheidend für Präzision, Sicherheit und Effizienz beim Drehen.
- Je nach Werkstücktyp und -material kommen verschiedene Spannmittel zum Einsatz, darunter Dreibackenfutter, Vierbackenfutter, Spannzangen, Planscheiben und mitlaufende Körnerspitzen.
- Moderne CNC-Drehmaschinen ermöglichen automatisierte Spannprozesse, die die Produktivität steigern und Rüstzeiten minimieren.
- Volz-Witten bietet maßgeschneiderte Lösungen und Maschinenempfehlungen für unterschiedliche Spannanforderungen in der Metallbearbeitung.
Grundlagen des Drehens: Verfahren, Anwendungen, Materialien
Was ist Drehen in der Fertigungstechnik?
Beim Drehen wird das Werkstück um seine eigene Achse in Rotation versetzt, während das Werkzeug – der Drehmeißel – linear entlang der Werkstückachse geführt wird. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile wie Wellen, Achsen oder Bolzen.
Welche Werkstücke können durch Drehen hergestellt werden?
Typische Drehteile sind:
- Wellen und Achsen
- Bolzen und Schrauben
- Ringe und Buchsen
- Flansche und Naben
Beim Runddrehen entstehen kreiszylindrische Flächen, die koaxial zur Drehachse des Werkstücks liegen und durch verschiedene Methoden spezifische Flächenqualitäten und Oberflächengüten aufweisen können.
Welche Werkstoffe kann man Drehen?
Das Drehen eignet sich für eine Vielzahl von Materialien, darunter:
- Stähle (z. B. Automatenstahl, Schnellarbeitsstahl)
- Aluminium und seine Legierungen
- Kupfer und Messing
- Kunststoffe
Welche Drehzahl bei Stahl Drehen?
Die optimale Drehzahl hängt vom Werkstoff, dem Durchmesser des Werkstücks und dem verwendeten Werkzeug ab. Für Stahl liegt die Schnittgeschwindigkeit typischerweise zwischen 60 und 150 m/min. Der Schnitt wird präzise durch einen Vorschub erzeugt, der von einem Schlitten auf einer Führung kommt, was für die Genauigkeit und Effizienz des Prozesses entscheidend ist. Die Drehzahl (n) berechnet sich nach der Formel:
n = (1000 × vc) / (π × d)
Dabei ist vc die Schnittgeschwindigkeit in m/min und d der Werkstückdurchmesser in mm.
Welche Beispiele gibt es für Drehteile?
Beispiele für Drehteile sind:
- Präzisionswellen
- Hydraulikzylinder
- Spindeln
- Lagerbuchsen
Welche Arten von Drehverfahren gibt es?
Die wichtigsten Drehverfahren sind:
- Längsdrehen: Bearbeitung längs der Werkstückachse, ideal für die Herstellung zylindrischer Werkstücke.
- Plandrehen: Bearbeitung der Stirnfläche.
- Profildrehen: Erzeugung komplexer Konturen.
- Formdrehen: Bearbeitung mit speziellen Werkzeugen für komplexe Formen.
Welche Drehmeißel gibt es?
Drehmeißel unterscheiden sich in Form und Anwendung, wobei die Schneide der Werkzeuge eine entscheidende Rolle spielt:
- Außendrehmeißel
- Innendrehmeißel
- Abstechmeißel
- Gewindeschneidmeißel
Die Auswahl des geeigneten Meißels hängt von der Bearbeitungsaufgabe und dem Werkstoff ab.
Wie können Werkstücke beim Drehen gespannt werden?
Werkstücke können beim Drehen durch verschiedene Spannmittel gesichert werden, wobei der Vorschub f des Werkzeuges in Millimetern angegeben wird und orthogonal zur Schnittbewegung verläuft:
- Dreibackenfutter: Für zylindrische Werkstücke.
- Vierbackenfutter: Für asymmetrische oder rechteckige Teile.
- Spannzangen: Für kleine, präzise Werkstücke.
- Planscheiben mit Spannpratzen: Für unregelmäßige Formen.
- Mitlaufende Körnerspitzen: Für lange Werkstücke in Kombination mit Futter.
Die Wahl des Spannmittels hängt von Werkstückgeometrie, Material und Bearbeitungsanforderungen ab.
Was ist DIN 8580?
DIN 8580 ist eine grundlegende Norm im Bereich der Fertigungstechnik. Sie klassifiziert Fertigungsverfahren nach der Art der formgebenden Veränderung eines Werkstücks und bildet damit die Basis für die systematische Einordnung aller Bearbeitungsverfahren in der industriellen Fertigung.
Die Norm unterteilt sämtliche Verfahren in sechs Hauptgruppen:
- Urformen
– Das Ausgangsmaterial erhält erstmals eine feste Form, z. B. durch Gießen, Sintern oder 3D-Druck. - Umformen
– Die Form wird verändert, ohne dass Material abgetragen wird. Beispiele sind Schmieden, Walzen oder Tiefziehen. - Trennen
– Material wird gezielt entfernt, um die gewünschte Form zu erreichen. Dazu gehört auch das Drehen, ebenso wie Fräsen, Bohren oder Schleifen. - Fügen
– Zwei oder mehr Teile werden dauerhaft verbunden, z. B. durch Schweißen, Löten oder Schrauben. - Beschichten
– Aufbringen einer zusätzlichen Schicht auf ein Werkstück, z. B. Lackieren, Galvanisieren oder Pulverbeschichten. - Stoffeigenschaften ändern
– Die inneren Eigenschaften des Werkstoffs werden verändert, ohne seine Form zu beeinflussen. Typische Beispiele: Härten, Glühen oder Anlassen.
Die Norm DIN 8580 ist besonders wichtig für die Planung, Auswahl und Dokumentation von Fertigungsverfahren – etwa bei der Kalkulation, Arbeitsvorbereitung oder Qualitätssicherung. Sie hilft auch dabei, Prozesse in der CNC-Fertigung und der Automatisierungstechnik systematisch zu bewerten und einheitlich zu kommunizieren.
Drehen Werkstücke mit Drehmaschinen: Aufbau und Funktionsweise
Drehmaschinen sind komplexe Maschinen, die für das Drehen von Werkstücken verwendet werden. Sie bestehen aus verschiedenen Komponenten, die zusammenarbeiten, um präzise Bearbeitungen zu ermöglichen. Zu den Hauptkomponenten gehören der Antrieb, die Führung, die Lagerungen, der Werkzeugschlitten und der Drehmeißel. Der Antrieb sorgt für die Rotation des Werkstücks, während der Werkzeugschlitten den Drehmeißel entlang der Werkstückachse führt. Moderne Drehmaschinen sind oft mit CNC-Steuerungen ausgestattet, die es ermöglichen, komplexe Geometrien und Formen zu fertigen. Diese CNC-Steuerungen bieten eine hohe Präzision und Wiederholgenauigkeit, was besonders bei der Serienfertigung von Vorteil ist. Durch die Automatisierung können auch komplexe Bearbeitungsprozesse effizient und konsistent durchgeführt werden.
Die wichtigsten Arten von Drehmaschinen
Es gibt verschiedene Arten von Drehmaschinen, die jeweils spezifische Eigenschaften und Anwendungsbereiche haben. Zu den wichtigsten gehören:
- CNC-Drehmaschinen: Diese Maschinen sind ideal für die Fertigung von komplexen Teilen mit hohen Genauigkeitsanforderungen. Sie bieten eine hohe Automatisierung und Flexibilität.
- Universaldrehmaschinen: Diese Maschinen sind vielseitig einsetzbar und eignen sich für die Fertigung von einfachen Teilen mit geringen Genauigkeitsanforderungen. Sie sind oft in Werkstätten und Ausbildungsbetrieben zu finden.
- Drehautomaten: Diese Maschinen sind für die Massenproduktion von kleinen und mittleren Werkstücken konzipiert. Sie bieten eine hohe Produktionsgeschwindigkeit und Effizienz.
- Dreh-Fräszentren: Diese Maschinen kombinieren die Funktionen von Dreh- und Fräsmaschinen und ermöglichen die Komplettbearbeitung von Werkstücken in einer Aufspannung. Sie sind ideal für die Fertigung von komplexen Bauteilen mit unterschiedlichen Bearbeitungsanforderungen.
Spannmethoden für verschiedene Werkstücktypen
Die Auswahl der richtigen Spannmethode beim Drehen von Werkstücken hängt maßgeblich von deren Form, Länge, Material und Bearbeitungsziel ab. Im Folgenden werden praxisnahe Spannlösungen für unterschiedliche Werkstücktypen beschrieben.
Kurze Werkstücke
Kurze, zylindrische Werkstücke werden meist mit einem Dreibackenfutter gespannt. Die zentrische Spannung sorgt für gleichmäßige Kräfteverteilung und eine schnelle, einfache Handhabung.
Typische Anwendungen:
- Lagerbuchsen
- kleine Wellenstücke
- Flanschscheiben
Vorteile:
- Selbstzentrierend
- Gute Wiederholgenauigkeit
- Schneller Wechsel
Lange Werkstücke
Beim Drehen langer Werkstücke (>3x Durchmessern) besteht die Gefahr des Durchbiegens. Deshalb empfiehlt sich eine Kombination aus Spannfutter und mitlaufender Körnerspitze oder Reitstock. CNC-Drehmaschinen mit automatisierter Reitstockpositionierung erhöhen zusätzlich die Effizienz.
Beispiele:
- Antriebswellen
- Spindeln
- Achsen
Tipp: Auch Lünetten können verwendet werden, um Schwingungen beim Drehen langer Werkstücke zu minimieren.
Unregelmäßige Werkstücke
Teile mit asymmetrischer oder ungleichmäßiger Geometrie (z. B. rechteckige Rohlinge) lassen sich nicht mit zentrischen Futtertypen spannen. Hier kommen Vierbackenfutter oder Planscheiben mit Spannpratzen zum Einsatz.
Praxisbeispiele:
- Gussrohlinge
- Teile mit Ausbrüchen oder Flanschen
Hinweis: Manuelles Ausrichten ist erforderlich – dafür erhält man höchste Flexibilität.
Empfindliche Materialien
Weiche oder empfindliche Materialien wie Kunststoffe oder dünnwandige Metalle benötigen eine schonende Spannung. Hier bewähren sich Spannzangen oder Kunststoff-Backen im Dreibackenfutter.
Geeignete Werkstoffe:
- Aluminium
- PEEK, PVC, Nylon
- Kupferlegierungen
Zusatznutzen: Spannzangen bieten hohe Rundlaufgenauigkeit bei geringem Aufspanndruck.
Spannmittel und ihre Anwendungen – Übersichtstabelle
| Spannmittel | Geeignete Werkstücke | Besonderheiten |
|---|---|---|
| Dreibackenfutter | Zylindrische Werkstücke | Selbstzentrierend, ideal für Serienfertigung |
| Vierbackenfutter | Asymmetrische/gegossene Teile | Manuell einstellbar, hohe Flexibilität |
| Spannzangen | Kleine, empfindliche Teile | Sehr präzise, geringer Aufspann-Druck |
| Planscheibe | Unregelmäßige Geometrien | Individuell spannbar, hohe Formfreiheit |
| Körnerspitzen | Lange, schlanke Werkstücke | Zusätzliche Lagerung im Reitstock |
| Sonderspannmittel | Komplexe oder serielle Teile | Maßgeschneiderte Lösungen, teils CNC-gesteuert |
Sicherheitsaspekte beim Spannen von Werkstücken
Beim Spannen von Werkstücken auf Drehmaschinen ist äußerste Sorgfalt geboten, da die Bewegung des Werkstücks während des Bearbeitungsprozesses entscheidend ist. Eine unzureichende Spannung kann zu:
- Beschädigung der Maschine
- Verletzungen des Bedieners
- Ausschuss durch Maßabweichung
führen.
Sicherheitsregeln:
- Spannbacken regelmäßig prüfen und warten
- Werkstückkontakt vollständig sichern
- Keine losen Teile oder Späne im Spannbereich
- Immer auf Rundlauf und Schwingung prüfen
- Schutzhaube und Sicherheitsfunktionen aktivieren
Profi-Tipp: Drehzahl der Maschine an das Spannmittel anpassen. Dreibackenfutter sind meist für bis zu 4000 min⁻¹ zugelassen, Planscheiben deutlich weniger.
Parameter beim Drehen
Beim Drehen spielen verschiedene Parameter eine entscheidende Rolle, um die beste Qualität und Effizienz zu erzielen. Zu den wichtigsten Parametern gehören:
- Vorschub: Der Vorschub bestimmt, wie schnell das Werkzeug entlang der Werkstückachse bewegt wird. Ein optimaler Vorschub sorgt für eine gleichmäßige Spanabnahme und eine gute Oberflächenqualität.
- Schnittgeschwindigkeit: Die Schnittgeschwindigkeit beeinflusst die Temperaturentwicklung und die Standzeit des Werkzeugs. Sie muss an das Material des Werkstücks und des Werkzeugs angepasst werden.
- Werkzeugwahl: Die Wahl des richtigen Werkzeugs ist entscheidend für die Fertigung von hochpräzisen Teilen. Unterschiedliche Materialien und Bearbeitungsaufgaben erfordern spezielle Werkzeuge.
- Drehzahl: Die Drehzahl des Werkstücks muss in Abhängigkeit von dessen Durchmesser und der gewünschten Schnittgeschwindigkeit gewählt werden. Eine zu hohe oder zu niedrige Drehzahl kann zu schlechter Oberflächenqualität oder Werkzeugverschleiß führen.
Vorteile des Drehens
Das Drehen bietet gegenüber anderen Fertigungsverfahren mehrere Vorteile:
- Hohe Genauigkeit: Das Drehen ermöglicht die Fertigung von Werkstücken mit sehr engen Toleranzen und hoher Oberflächenqualität.
- Flexibilität: Durch den Einsatz von CNC-Drehmaschinen können schnell und einfach verschiedene Geometrien und Formen gefertigt werden.
- Effizienz: Das Drehen ist ein schnelles und effizientes Verfahren, das sich besonders für die Serienfertigung eignet. Durch die Automatisierung können Rüstzeiten minimiert und die Produktivität gesteigert werden.
Ziele und Einsatzgebiete des Drehens
Das Drehen ist ein wichtiges Fertigungsverfahren, das in verschiedenen Branchen und Anwendungsbereichen eingesetzt wird. Zu den Hauptanwendungsgebieten gehören:
- Automobilindustrie: Fertigung von Achsen, Wellen, Flanschen und Schrauben.
- Luft- und Raumfahrtindustrie: Herstellung von hochpräzisen Bauteilen mit speziellen Anforderungen an Material und Geometrie.
- Medizintechnik: Produktion von Implantaten, chirurgischen Instrumenten und anderen medizinischen Geräten.
- Uhrenindustrie: Fertigung von kleinen, präzisen Bauteilen für Uhrenmechanismen.
Das Drehen ist auch ideal für die Fertigung von Prototypen und Kleinserien, da es ermöglicht, schnell und flexibel auf Änderungen und Anpassungen zu reagieren. Durch die hohe Präzision und Flexibilität des Verfahrens können auch komplexe Geometrien und Formen effizient gefertigt werden.
Moderne CNC-Lösungen für automatisiertes Spannen
CNC-Drehmaschinen mit Hydraulikfuttern, automatischem Spannbackenwechsel oder Mehrfachspannsystemen bieten nicht nur eine erhebliche Reduktion der Rüstzeit, sondern auch wertvolle Hilfe durch Unterstützung und Anleitungen zur Verbesserung der Fertigungsprozesse. Besonders bei Serienfertigung ist die automatisierte Spanntechnik ein entscheidender Wettbewerbsfaktor.
Funktionen moderner Systeme:
- Sensorische Überwachung der Spannkraft
- Automatischer Werkstückwechsel mit Roboteranbindung
- Kompensation von Spannverzug durch Softwareunterstützung
Volz-Witten Tipp: CNC-Drehmaschinen von Volz wie die Harrison Alpha XS-Serie bieten hochpräzise Spanntechnik bei gleichzeitig intuitiver Bedienbarkeit.
Volz-Witten Maschinenempfehlungen für Spannaufgaben
Volz-Witten bietet eine breite Palette an CNC-Drehmaschinen und Spanntechnik-Zubehör für alle typischen Anforderungen:
- Für Serienfertigung: Volz Harrison Alpha 1400XS mit hydraulischem Dreibackenfutter
- Für Einzelteile und Sonderformen: Volz-ProfiSet mit Planscheibe + Spannpratzen
- Für lange Werkstücke: Reitstock Plus Modul mit Lünette, individuell konfigurierbar
Servicevorteile:
- Beratung durch Techniker mit Branchenerfahrung
- Spannmittel-Konfiguration für Ihre Werkstücktypen
- Ersatzteilservice und Einweisung vor Ort
Fazit: Drehen Werkstücke – Effizient, sicher und passgenau mit der richtigen Spanntechnik
Das Drehen von Werkstücken stellt hohe Anforderungen an Präzision, Sicherheit und Effizienz. Besonders bei anspruchsvollen Geometrien oder empfindlichem Material entscheidet die Wahl der passenden Spannmethode über den Erfolg der Bearbeitung. Ob kurze Werkstücke, lange Wellen, asymmetrische Teile oder dünnwandige Komponenten – für jeden Anwendungsfall gibt es geeignete Spannmittel: von klassischen Dreibackenfuttern über Spannzangen bis zu Planscheiben mit Pratzen oder automatisierten CNC-Spannsystemen.
Die Kombination aus durchdachter Spanntechnik, geschultem Personal und moderner Maschinenführung sorgt für reproduzierbare Ergebnisse, minimiert Ausschuss und erhöht die Produktivität spürbar.
Volz-Witten steht seinen Kunden mit langjähriger Erfahrung, technischen Lösungen und individueller Beratung zur Seite – damit jedes Werkstück sicher gespannt und präzise bearbeitet werden kann.
