Was ist eine Drehmaschine? Grundlagen von Drehen und Bohren verstehen

Was man über die Drehmaschine wissen sollte

Typischerweise ist der Begriff „Drehen“ für die Erzeugung äußerer Oberflächen durch diese Schneidwirkung reserviert, während dieselbe grundlegende Schneidwirkung, angewendet auf innere Oberflächen (Bohrungen, andere Typen), „Bohren“ (Boring) genannt wird. Der Begriff „Drehen und Bohren“ unterteilt eine größere Prozessfamilie, bekannt als Drehen. Das Schneiden einer Fläche an einem Werkstück, ob mit Dreh- oder Bohrwerkzeug, heißt „Planen“ (Facing) und kann als Teilmenge in eine der beiden Kategorien eingeordnet werden.

Drehen kann manuell an einer konventionellen Drehmaschine erfolgen, die oft ständige Bedieneraufsicht erfordert, oder an einer Automatikdrehmaschine, die dies nicht tut. Derzeit ist die beliebteste Automatisierungsart die computergesteuerte numerische Steuerung, besser bekannt als CNC. (CNC wird auch in vielen anderen Bearbeitungsarten neben Drehen breit eingesetzt.)

Beim Drehen wird das Werkstück (Stück relativ steifes Material wie Holz, Metall, Kunststoff oder Stein) rotiert und das Schneidwerkzeug entlang der 1., 2. oder 3. Bewegungsachse verfahren, um präzise Durchmesser und Tiefen zu erhalten. Drehen kann außen am Zylinder oder innen (auch Bohren genannt) stattfinden, um röhrenförmige Elemente mit verschiedenen Geometrien zu erzeugen. Zwar selten heute, aber frühe Drehmaschinen konnten sogar komplexe geometrische Figuren, sogar platonische Körper erzeugen; seit dem Aufkommen von CNC ist es bemerkenswert, nicht-computergesteuerte Werkzeugbahnsteuerung dafür zu nutzen.

Drehprozesse werden meist auf einer Drehmaschine durchgeführt, dem ältesten Werkzeugmaschinentyp, und können verschiedene Typen haben: Plandrehen, Kegeldrehen, Profilieren oder Außennutendrehen. Diese Drehtypen können verschiedene Materialformen erzeugen: gerade, konisch, gekrümmt oder genutete Werkstücke. Grundsätzlich werden einfache einschneidige Werkzeuge zum Drehen verwendet. Jede Werkstückgruppe hat einen optimalen Satz Werkzeugwinkel, der über Jahre entwickelt wurde.

Metallabfall vom Drehen heißt Späne (Nordamerika) oder Drehspäne (UK). In manchen Regionen auch Späne genannt. Die Werkzeugbewegungsachsen können buchstäblich eine Gerade sein oder entlang bestimmter Kurven oder Winkel verlaufen, sind aber im nicht-mathematischen Sinne im Wesentlichen linear. Das drehbearbeitete Teil heißt „Drehteil“ oder „Zerspanungsteil“. Drehen findet auf einer Drehmaschine statt, die manuell oder CNC-betrieben sein kann.

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Ermöglichte spezifische Operationen:

• Drehen
  Der allgemeine Drehprozess: Das Teil wird gedreht, während das einschneidige Werkzeug parallel zur Drehachse bewegt wird. Drehen kann sowohl an der Außen- als auch an der Innenfläche (Bohren) durchgeführt werden. Ausgangsmaterial ist im Wesentlichen ein Werkstück, das durch andere Prozesse wie Gießen, Schmieden, Strangpressen oder Ziehen erzeugt wurde.
• Kegeldrehen
  Kegeldrehen erzeugt eine zylindrische Form, die den Durchmesser von einem Ende zum anderen allmählich verringert. Erreichbar durch: a) Planschieber b) Kegeldrehwerkzeug c) hydraulisches Kopierwerkzeug d) CNC-Drehmaschine e) Formwerkzeug f) Verschieben der Reitstockspitze – diese Methode eignet sich besser für flache Konizitäten.
• Kugelgenerierung
  Erzeugt eine kugelförmig bearbeitete Oberfläche durch Drehen der Form um eine feste Drehachse. Methoden: a) hydraulisches Kopiergerät b) CNC-Drehmaschine c) Formwerkzeug (grobe Methode) d) Bettpositionierwerkzeug (Zeichnung beachten).
• Hartdrehen
  Hartdrehen ist Drehen an Materialien mit Rockwell-C-Härte > 45. Meist nach Wärmebehandlung des Werkstücks durchgeführt. Ziel: Traditionelle Schleifoperationen ersetzen oder reduzieren. Ausschließlich zum Materialabtrag eingesetzt, konkurriert Hartdrehen vorzugsweise mit Schruppschleifen. Für Finishbearbeitung, wo Form und Maße kritisch sind, ist Schleifen besser. Schleifen bietet höhere Dimensionsgenauigkeit bei Rundheit und Zylindrizität. Zudem können polierte Oberflächen Rz = 0,3–0,8 µm nicht allein durch Hartdrehen erreicht werden. Hartdrehen eignet sich für Teile mit Rundheitsgenauigkeit 0,5–12 µm und/oder Oberflächenrauheit 0,8–7,0 µm. Einsatz u. a. für Zahnräder, Einspritzpumpenkomponenten, Hydraulikkomponenten.
• Planen (Facing)
  Planen im Drehkontext: Schneidwerkzeug rechtwinklig zur Drehachse des rotierenden Werkstücks bewegen. Ausführbar über Planschieber, sofern vorhanden, im Gegensatz zur Längsbewegung (Drehen). Oft erste Operation in der Fertigung und oft letzte – daher „Endbearbeitung“.
• Abstechen (Parting)
  Auch Abstechen oder Abschneiden genannt: Erzeugt tiefe Nuten, um fertiges oder teilfertiges Bauteil vom Ausgangsmaterial zu trennen.
• Außennutendrehen / Planennutendrehen
  Nutendrehen wie Abstechen, aber Nuten werden auf bestimmte Tiefe geschnitten, statt das fertige/teilfertige Element aus dem Material zu schneiden. Nutendrehen möglich an Innen- und Außenflächen sowie an Teilflächen (Plandrehen oder Ausdrehen).

Nicht-spezifische Operationen:

• Bohren (Boring)
  Aufweiten oder Glätten bestehender Bohrungen, erzeugt durch Bohren, Formen usw. Bearbeitung innerer Zylinderformen (Erzeugen) a) durch Spannen des Werkstücks auf der Spindel mit Spannfutter oder Planscheibe b) durch Montieren des Werkstücks auf dem Planschieber und Platzieren des Schneidwerkzeugs im Spannfutter. Geeignet für Gussteile, die sich unangenehm in der Planscheibe spannen lassen. Bei Langbettdrehmaschinen kann ein großes Werkstück auf dem Bett am Spannfutter geschraubt werden, die Welle läuft zwischen zwei Werkstückvorsprüngen hindurch, diese können auf Maß geschnitten werden. Eingeschränkte Nutzung, aber für qualifizierte Dreher/Mechaniker verfügbar.
• Bohren (Drilling)
  Entfernt Material aus dem Werkstückinneren. Standardbohrer werden im Reitstock des Drehwerkzeugkopfs festgehalten. Kann mit separat erhältlichen Bohrern durchgeführt werden.
• Rändeln (Knurling)
  Erzeugen eines gerillten Musters auf der Teileoberfläche als Handgriff oder optische Verbesserung mit speziellem Rändelwerkzeug.
• Reiben (Reaming)
  Nachbearbeitung, die wenig Material aus einer bereits gebohrten Bohrung entfernt. Erzeugt Innenbohrungen mit sehr genauen Durchmessern. Beispiel: 6 mm Bohrung durch Bohren mit 5,98 mm Bohrer und anschließendes Reiben auf Exaktmaß.