Arten von Drehoperationen: So wählen Sie die richtige aus

CNC-Drehmaschinen führen mehrere Bearbeitungsvorgänge durch, um bestimmte Teilemerkmale zu erzielen. Drehen wird häufig mit Dreharbeiten in Verbindung gebracht. Es ist jedoch nur ein Aspekt seiner Fähigkeiten. Die Drehmaschine ist ein umfassendes Fertigungsgerät, das vielfältige Arten von Drehoperationen erledigt.

Unterschiedliche Arten von Drehoperationen resultieren aus Variationen in den Werkzeugenden und der kinematischen Beziehung zwischen Werkzeug und Werkstück. Die Prozesse folgen unterschiedlichen Verfahren, um Designspezifikationen zu erfüllen. Allerdings kann jeder Vorgang für einzelne Projekte unterschiedliche Ergebnisse erzielen.

Daher besteht die Notwendigkeit, die verschiedenen Arten von Drehoperationen und ihre Besonderheiten zu verstehen. In diesem Artikel werden die zehn wichtigsten Vorgänge an einer Drehmaschine untersucht und deren Prozesse und Anwendungen erläutert. Außerdem erfahren Sie, wie Sie das beste für Ihr Projekt auswählen können. Lasst uns gleich loslegen.

Wie funktioniert der Drehvorgang?

Drehen ist ein Bearbeitungsprozess zur Herstellung zylindrischer Teile, bei dem sich das Schneidwerkzeug auf einer linearen Bahn bewegt, während sich das Werkstück dreht. Dieser Vorgang wird typischerweise auf einer Drehmaschine durchgeführt, einer Werkzeugmaschine, die das Werkstück hält und gegen ein festes Schneidwerkzeug dreht.

Die grundlegenden Schritte einer Drehoperation sind:

• Konfiguration: Der Maschinist beginnt mit der Kalibrierung und Einrichtung der CNC-Drehvorrichtung, um eine optimale Leistung sicherzustellen. Anschließend wird das Werkstück für eine stabile Rotation sicher an der Drehmaschinenspindel befestigt.
• Werkzeugauswahl: Der nächste Schritt umfasst die Auswahl der Schneidwerkzeuge und deren Positionierung im Werkzeugrevolver für einen effizienten Werkzeugwechsel. Die Auswahl richtet sich nach den Material- und Designanforderungen.
• Laden des Programms: Der Maschinist lädt dann das CNC-Bearbeitungsprogramm in das System und schließt die Einrichtung ab. Dieses Programm steuert die Werkstückdrehung und steuert die Bewegung des Schneidwerkzeugs.
• Bearbeitungsvorgang: Sobald das Programm geladen ist, wird die CNC-Bearbeitungsbetrieb beginnt. Das Werkstück dreht sich und das Schneidwerkzeug formt es basierend auf dem programmierten Design. Die Schnittparameter werden für optimale Materialabtragsraten und Maßhaltigkeit angepasst.
• Echtzeitüberwachung: Sensoren überwachen die Bedingungen während des Wendens, um Anpassungen in Echtzeit vorzunehmen und so Konsistenz und Einhaltung von Qualitätsstandards sicherzustellen.

Arten von Drehoperationen

Der Wendevorgang kann mehrere unterschiedliche Vorgänge umfassen, je nachdem, welches Ergebnis Sie erreichen möchten. Bevor wir auf die verschiedenen Arten der CNC-Drehbearbeitung eingehen, hier ein kurzer Überblick darüber, was Sie darüber wissen sollten:

Drehung

Am häufigsten kommt es zum Wenden Bearbeitung auf einer CNC-Drehmaschine. Dieser Vorgang formt ein rotierendes Werkstück mit einem Einpunkt-Schneidwerkzeug. Das Werkzeug, das in einem bestimmten Winkel und mit einer bestimmten Vorschubgeschwindigkeit positioniert ist, entfernt beim Drehen Material vom Werkstück und verringert seinen Durchmesser, um die gewünschte zylindrische Form zu erreichen. Der Werkzeugweg kann für Abschnitte mit konstantem Durchmesser gerade sein oder für konische oder gekrümmte Formen einer programmierten Kontur folgen. Es gibt zwei primäre Drehoperationen: Schruppen und Schlichten.

Beim Schruppdrehen geht es darum, das Werkstück schnell auf eine nahezu endgültige Dicke zu reduzieren, wobei Geschwindigkeit Vorrang vor Präzision und Oberflächenqualität hat. Ziel des Fertigdrehens ist jedoch die Erzielung präziser Abmessungen und einer glatten Oberfläche.

Es gibt jedoch noch andere umfassendere Arten des Drehens:

• Schritt drehen: Es bildet zwei Oberflächen mit einer plötzlichen Durchmesseränderung, wodurch ein stufenartiges Merkmal entsteht.
• Kegeldrehen: Dieser Prozess erzeugt eine allmähliche Neigung zwischen zwei Oberflächen mit unterschiedlichen Durchmessern, indem das Schneidwerkzeug und das Werkstück in einem Winkel zueinander bewegt werden.
• Fasendrehen: Es formt eine abgewinkelte Kante und glättet den scharfen Übergang zwischen zwei Oberflächen mit unterschiedlichen Durchmessern.
• Konturdrehen: Das Schneidwerkzeug bewegt sich entlang einer vordefinierten Bahn, um die Oberfläche des Werkstücks zu formen. Um die gewünschte Form zu erreichen, sind möglicherweise mehrere Durchgänge mit einem Konturierungswerkzeug erforderlich, obwohl einige Werkzeuge dieselbe Form in nur einem Durchgang erreichen können.

Durch Drehen können zahlreiche symmetrische Rotationskomponenten hergestellt werden. Wellen, Buchsen, Achsen, Stifte und andere Teile, die präzise zylindrische Merkmale erfordern, sind in hohem Maße auf Drehvorgänge angewiesen. Die Möglichkeit, an einem einzigen Werkstück unterschiedliche Durchmesser und Längen zu erzielen, macht es zu einem äußerst vielseitigen Verfahren. Trotz seiner vielen Vorteile eignet sich dieses Verfahren vor allem für die Erstellung von Rotationsmerkmalen. Komplexe Geometrien erfordern möglicherweise zusätzliche Bearbeitungsprozesse für nichtzylindrische Elemente.

Tapping

Bei diesem Drehvorgang wird mit einem Gewindeschneidwerkzeug Gewinde in ein Werkstück geschnitten, indem es axial durch ein vorhandenes Loch eingeführt wird. Für den Betrieb wird ein Gewindebohrer verwendet, bei dem es sich um ein mehrschneidiges Schneidwerkzeug handelt. Das Werkstück dreht sich langsam auf einer Planscheibe, während eine spezielle Vorrichtung den Gewindebohrer auf einer Reitstockspindel stützt. Unterschiedliche Gewindebohrergeometrien erzeugen verschiedene Gewindeprofile wie metrisches, zölliges oder einheitliches Grobgewinde (UNC). Die Lochgröße bestimmt die kompatible Bitgröße für das Gewindeschneidwerkzeug. 

Gewindeschneiden ist für die Herstellung von Gewindelöchern in Bauteilen für Montagezwecke unerlässlich. Es wird in fast allen Branchen umfassend eingesetzt, von Haushaltsgeräten über Automobilteile bis hin zu Komponenten für die Luft- und Raumfahrt. Korrekte Gewindelöcher bieten starke und standardisierte Methoden zur Befestigung von Komponenten und ermöglichen bei Bedarf eine einfache Demontage und Wiedermontage.

Für ein erfolgreiches Gewindeschneiden ist jedoch ein präzise gebohrtes Loch in der richtigen Größe entscheidend. Eine falsche Lochgröße kann zu ausgerissenen Gewinden oder geschwächten Komponenten führen. Der Prozess kann auch das Werkstückmaterial um das Loch herum schwächen, insbesondere bei weicheren Materialien. Um diesen Effekt zu minimieren, ist eine sorgfältige Auswahl des Gewindebohrermaterials und der Schneidparameter erforderlich.

Threading

Im Gegensatz zum Gewindeschneiden werden beim Gewindeschneiden Außengewinde in den Außendurchmesser eines rotierenden Werkstücks geschnitten. Ein spezielles Gewindeschneidwerkzeug mit einem spezifischen Profil (entsprechend dem gewünschten Gewindetyp) schneidet das Gewindemuster nach und nach in das Werkstück, während es sich dreht. Diese Gewinde bilden gleichmäßige spiralförmige Nuten mit bestimmten Längen und Steigungen. Der Werkzeugweg gewährleistet eine präzise Kontrolle über Tiefe, Steigung und Flankenwinkel des Gewindes. 

Um tiefere Gewinde zu erstellen, muss das Werkzeug möglicherweise mehrere Durchgänge durchführen. Um ein präzises Einfädeln zu erreichen, ist die richtige Maschineneinstellung unerlässlich. Wenn für tiefere Gewinde mehrere Durchgänge erforderlich sind, muss die Drehmaschine so eingestellt werden, dass die Spirale jedes Mal an derselben Position beginnt.

Das Gewindeschneiden ist für die Herstellung von Gewindestangen, Bolzen, Befestigungselementen und anderen Komponenten, die in Gewindelöcher eingeschraubt werden sollen, von entscheidender Bedeutung. Dieser Vorgang ist in verschiedenen Branchen wichtig, darunter im Automobil- und Maschinenbausektor, wo Gewindeverbindungen für die Montage und Befestigung von Bauteilen von entscheidender Bedeutung sind. Im Vergleich zu einfacheren Drehvorgängen kann das Gewindeschneiden jedoch zeitaufwändig sein, insbesondere bei komplexen Gewindeprofilen oder Werkstücken mit großem Durchmesser. Um eine glatte, hochwertige Oberflächengüte an den Gewinden zu erzielen, sind möglicherweise zusätzliche Bearbeitungsdurchgänge oder Spezialwerkzeuge erforderlich.

Bohren

Beim Bohren wird ein vorhandenes Loch in einem Werkstück mithilfe eines Einschneidewerkzeugs, ähnlich wie beim Drehen, verfeinert und vergrößert. Das Bohrwerkzeug, typischerweise ein schlanker Stab mit einer scharfen Schneidkante, trägt Material vom Innendurchmesser des Lochs ab. Dadurch wird die Genauigkeit verbessert und eine glattere zylindrische Oberfläche erreicht. Das Bohren kann entlang der Mittellinie des Werkstücks (Axialbohren) oder radial erfolgen, um Löcher zu erzeugen, die sich in bestimmten Winkeln schneiden.

Diese Technologie ist für die Vergrößerung vorgebohrter Löcher zur Aufnahme von Lagern, Wellen oder anderen Komponenten, die eine präzise Passung erfordern, unerlässlich. Es wird häufig in Motorblöcken, Getriebegehäusen und anderen Maschinenkomponenten verwendet, bei denen es auf präzise und qualitativ hochwertige interne Merkmale ankommt. Darüber hinaus können Löcher korrigiert werden, die nicht perfekt rund sind.

Beachten Sie, dass durch Bohren kein Loch entstehen kann; es funktioniert nur mit vorgebohrten Löchern. Die Genauigkeit und Größe dieses Lochs kann das Ergebnis der Operation beeinflussen. Dieser Prozess ist typischerweise langsam und für kleine Werkstücke geeignet. 

Rändeln

Dieser Vorgang erzeugt gezackte Muster auf der Oberfläche eines Teils und verbessert so die Griffreibung und das optische Erscheinungsbild. Bei diesem Verfahren wird ein spezielles Werkzeug mit zylindrischen Rädern (Rändelungen) verwendet, die Zähne enthalten, die auf der Werkstückoberfläche abrollen, um Muster zu bilden. Das häufigste Muster ist rautenförmig. Dadurch entstehen erhabene Bereiche auf der Oberfläche, die den Halt verbessern und ein Abrutschen bei der Handhabung verhindern.

Rändelungen werden häufig an Griffen, Knöpfen und anderen Komponenten verwendet, die einen sicheren Halt für die Sicherheit und Funktionalität des Benutzers erfordern. Es kommt häufig bei Werkzeugen, Maschinenteilen und Alltagsgegenständen vor, bei denen eine rutschfeste Oberfläche unerlässlich ist. Darüber hinaus kann es zu dekorativen Zwecken verwendet werden, um geradlinige Muster mit abblätternden Komponenten zu erzeugen.

Durch den Rändelvorgang wird jedoch die Oberflächenschicht des Materials aufgrund der Presswirkung des Werkzeugs leicht geschwächt. Außerdem ist es möglicherweise nicht für alle Materialien oder Anwendungen geeignet.

Reiben

Das Reiben erfolgt nach Bohr- oder Bohrvorgängen, um die Genauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit eines vorhandenen Lochs zu verbessern. Es vergrößert ein Loch im Werkstück, indem es axial durch das Ende eindringt und es an den Durchmesser des Werkzeugs anpasst. Eine geriffelte Reibahle mit einem etwas größeren Durchmesser als das Loch entfernt nach und nach minimale Materialmengen. Dies sorgt für einen genaueren Durchmesser und eine glattere Innenoberfläche.

Dieser Drehvorgang ist von entscheidender Bedeutung bei Anwendungen, die präzise Passungen zwischen Komponenten erfordern, wie z. B. Lagergehäusen oder Ventilkörpern. Es wird häufig in verschiedenen Branchen eingesetzt, in denen enge Toleranzen und glatte Oberflächen für Funktionalität und Leistung von entscheidender Bedeutung sind.

Wie beim Bohren erfordert auch das Reiben ein vorgebohrtes oder gebohrtes Loch mit einem bestimmten Durchmesser, um die Reibahle aufzunehmen. Es eignet sich am besten zum Verfeinern vorhandener Löcher, anstatt völlig neue zu erstellen. Darüber hinaus wird nur wenig Material entfernt und ist möglicherweise nicht für die deutliche Vergrößerung eines Lochs geeignet. 

Bohren

Beim Bohrvorgang wird Material aus der Innenseite eines Werkstücks entfernt, um ein Loch zu erzeugen. Dieses Loch hat einen Durchmesser, der der Größe des Bohrers entspricht. Die richtige Positionierung des Bits ist für eine optimale Leistung unerlässlich. Deshalb positionieren Maschinisten die Bohrer auf einem Reitstock-Bohrerhalter oder einem Drehwerkzeughalter, während das Material in einem Spannfutter oder einer Planscheibe rotiert. Die Vorschubgeschwindigkeit und die Bohrergröße bestimmen die Tiefe und Genauigkeit des Lochs.

Bohren wird häufig zum Erstellen von Löchern für Befestigungselemente, Stifte und Dübel oder für weitere Bearbeitungsprozesse wie Gewindeschneiden oder Bohren verwendet. Es ist für die Komponentenmontage, die Teileerstellung und verschiedene andere Anwendungen in fast jeder Branche von entscheidender Bedeutung.

Die Genauigkeit und Qualität der Bohrungen kann jedoch durch Faktoren wie Bohrergröße, Vorschubgeschwindigkeit und Materialeigenschaften beeinflusst werden. Falsche Parameter können zu einer ungenauen Lochplatzierung, Größenabweichungen oder Graten um das Loch herum führen. Darüber hinaus kann die Erstellung komplexer Lochgeometrien zusätzliche Bearbeitungsprozesse erfordern.

Zugewandt

Bei der Bearbeitung sind Werkstücke oft länger als das Endteil. Beim Plandrehen wird dieses Problem gelöst, indem das Ende eines Werkstücks parallel zur Drehachse bearbeitet wird. Das Werkzeug bewegt sich entlang des Werkstückradius und entfernt eine dünne Materialschicht, um die gewünschte Teilelänge und glatte Stirnfläche zu erreichen.

Dieser Vorgang ist für die Erstellung einer ebenen und quadratischen Oberfläche für senkrechte Passflächen, Lager oder für weitere Bearbeitungsprozesse unerlässlich. Dies ist ein grundlegender Vorgang für viele Komponenten, die eine präzise Positionierung und Montage erfordern. Es stellt beispielsweise sicher, dass ein Lager gut auf einer bearbeiteten Oberfläche sitzt.

Bei komplexen Geometrien können durch Planen jedoch keine abgewinkelten oder gekrümmten Oberflächen erzeugt werden. Abhängig vom Ausgangszustand des Werkstückendes kann dabei eine erhebliche Menge Material abgetragen werden.

Einstechen

Beim Nuten, auch Einschnüren genannt, entsteht ein schmaler Schnitt im Grundmaterial. Die Größe des Schnitts hängt von der Breite des Schneidwerkzeugs ab. Breitere Nuten erfordern, dass das Werkzeug mehrere Durchgänge entlang eines einzigen Pfads durchführt. Es gibt zwei Arten des Nutens: Plan- und Außennuten. Beim Stirnstechen erzeugt das Schneidwerkzeug eine schmale Nut auf der Stirnseite des Werkstücks, während beim Außenstechen Material durch eine radiale Bewegung in die Seite des Werkstücks abgetragen wird.

Das Nuten dient verschiedenen funktionalen und ästhetischen Zwecken. Es können Kanäle für O-Ringe oder Sprengringe geschaffen werden, die zum Abdichten oder Halten von Bauteilen unerlässlich sind. Nuten können auch verwendet werden, um einzelne Komponenten von einem längeren Stangenmaterial abzutrennen oder um Kanäle für Schmierung oder Flüssigkeitsfluss zu schaffen. 

Allerdings schwächen Nuten insbesondere bei tiefen Nuten den Gesamtquerschnitt des Werkstücks. Dies muss bereits in der Entwurfsphase berücksichtigt werden, um sicherzustellen, dass das verbleibende Material den Betriebsbelastungen standhält. Die Auswahl der geeigneten Schneidwerkzeuggeometrie ist entscheidend für die Erzielung des gewünschten Nutprofils und die Minimierung des Werkzeugverschleißes.

Abschied

Das Trennen ist der letzte Vorgang, bei dem ein fertiges Bauteil vom Rohmaterial abgetrennt wird. Dabei schneidet ein spezifisch geformtes Werkzeug das Werkstück während der Drehung nach und nach durch und erreicht schließlich die Mitte, wo sich das Teil löst und herunterfällt. Zum Auffangen der abgetrennten Teile wird häufig ein Teilefänger eingesetzt. Dieser Vorgang erfolgt, nachdem das Werkstück auf die erforderliche Größe und Form bearbeitet wurde. 

Dieser Prozess ist für Großserienproduktionen unerlässlich, bei denen aus einer einzigen Materialstange mehrere identische Teile hergestellt werden. Es rationalisiert den Produktionsprozess, indem es die Teileerstellung in einer einzigen CNC-Dreheinrichtung abschließt. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass eine unsachgemäße Programmierung zu ungleichmäßigen Trennflächen oder übermäßiger Ausschussbildung führen kann.

So wählen Sie die richtigen Drehvorgänge aus

Während das CNC-Drehen die Möglichkeit eröffnet, eine umfangreiche Produktpalette zu realisieren, ist die Wahl des richtigen Arbeitsgangs der Schlüssel zum Erfolg Ihres Projekts. Lassen Sie uns die verschiedenen Überlegungen untersuchen, um Sie auf den richtigen Weg zu bringen. 

Medientyp

Unterschiedliche Materialien sind unterschiedlich bearbeitbar. Bestimmte Drehoperationen können je nach Material zu einer Schwächung des Werkstücks führen. Beispielsweise können tiefe Rillen, die in ein weiches Aluminiumteil eingearbeitet sind, dessen Gesamtfestigkeit erheblich verringern. Umgekehrt können härtere Materialien wie Stahl tieferen Schnitten standhalten, ohne ihre strukturelle Integrität zu beeinträchtigen.

Duktile Werkstoffe wie Aluminium oder Messing können sich unter dem Schnittdruck beim Drehen leicht verformen. Diese Duktilität kann für die Erzielung glatter Oberflächen von Vorteil sein. Andererseits können spröde Materialien wie Gusseisen reißen oder abplatzen, wenn sie beim Bohren oder Rändeln übermäßiger Kraft ausgesetzt werden. Durch die Auswahl von Verfahren, die die Belastung spröder Materialien minimieren, können diese Probleme vermieden werden.

Dimensionale Genauigkeit

. CNC-Drehbearbeitung bietet ein anderes Maß an Genauigkeit. Operationen wie Drehen und Plandrehen eignen sich hervorragend zum Erstellen hochpräziser Merkmale wie zylindrische Formen und flache Oberflächen. Bohren und Rändeln hingegen können aufgrund von Faktoren wie Bohrerdurchbiegung oder Werkzeugvibration eine etwas geringere inhärente Genauigkeit aufweisen.

Daher ist es immer am besten, die gewünschte Genauigkeit zu berücksichtigen. Ebenso schärfer, steifer Drehwerkzeuge sorgen im Vergleich zu stumpfen Werkzeugen für sauberere Schnitte und engere Toleranzen. Ein stumpfes Werkzeug kann dazu führen, dass das Teil etwas größer oder kleiner als vorgesehen ist. Daher müssen Sie die inhärente Genauigkeit jedes Vorgangs und das gewünschte Toleranzniveau sorgfältig abwägen, um den richtigen Vorgang auszuwählen.

Oberflächenfinish

Verschiedene Arten von Drehvorgängen in Drehmaschinen verfügen über spezifische Möglichkeiten hinsichtlich der Oberflächengüte. Durch Drehen und Plandrehen werden in der Regel glattere Oberflächen erzielt als durch Bohren oder Rändeln. Darüber hinaus werden Vorgänge wie Reiben und Polieren gezielt eingesetzt, um die Oberflächengüte nach einem ersten Bearbeitungsprozess zu verbessern. Wenn Sie wissen, welchen Einfluss die gewünschte Oberflächenbeschaffenheit auf die Funktionalität und Ästhetik Ihres Teils hat, können Sie den am besten geeigneten CNC-Drehvorgang auswählen.

Form und Eigenschaften

Durch unterschiedliche Drehvorgänge entstehen unterschiedliche Formen und Merkmale. Durch Drehen entstehen zylindrische Formen mit abgeflachten Enden. Beim Gewindeschneiden werden Außengewinde geschnitten, beim Gewindeschneiden werden Innengewinde für Schrauben erstellt. Die Wahl der falschen Operation führt einfach nicht zum gewünschten Ergebnis. 

Die Stärke des CNC-Drehens liegt jedoch in der Möglichkeit, mehrere Arbeitsgänge an einem einzigen Werkstück zu kombinieren. Ein komplexes Teil muss möglicherweise gedreht werden, um die zylindrische Form zu erhalten, dann Löcher zu bohren und dann Gewinde in diese Löcher zu schneiden, um Gewindeeinsätze zu erstellen. Durch die Möglichkeit, Vorgänge auf CNC-Drehmaschinen effizient zu kombinieren, entstehen komplizierte Teile in einer einzigen Aufspannung. Wenn Sie die Fähigkeiten der einzelnen Operationen kennen und wissen, wie diese zusammenarbeiten, können Sie sich für eine erfolgreiche Operation entscheiden.

Schlussfolgerung

Dabei spielt das Drehen eine entscheidende Rolle CNC-BearbeitungDies ermöglicht präzise Schnitte zur Herstellung komplizierter Komponenten. Seine Vielseitigkeit erstreckt sich auf die Arbeit mit verschiedenen Materialien und die Herstellung unterschiedlicher Formen. Die verschiedenen Arten der verfügbaren Drehoperationen machen es in verschiedenen Situationen noch nützlicher. Die umfangreiche Liste der Technologien macht es jedoch schwierig, die optimale Option für Ihr Projekt auszuwählen. 

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