Drehen (Drehmaschine)

Das Teil dreht sich; ein einschneidiges Werkzeug zerspant es

Das Drehen erzeugt runde Teile: Eine Drehmaschine (eine Maschine, die das Werkstück rotieren lässt) dreht eine Stange, während ein einzelnes scharfes Werkzeug an ihr entlanggleitet und Material abschält. Ein Baseballschläger aus Holz, ein Tischbein und die Stahlwelle in einem Elektromotor sind alle gedreht. Es ist der Standardweg, einem Teil einen genauen Durchmesser zu geben.

Foto: David English, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Drehen auf einer Drehmaschine · Seitenansicht, 5 SchritteDie eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten; die gestrichelte Kontur zeigt die Oberfläche der Stange vor diesem Durchgang.

Drehen (Drehmaschine) in einer Minute, von MecMade

So funktioniert es

Das Teil einspannen. Die Stange wird in einem Futter (einer rotierenden Spannvorrichtung mit Backen) am Spindelstock gehalten, dem Motorende der Drehmaschine. Eine Reitstockspitze (eine spitze Stütze am anderen Ende) stabilisiert lange Teile.
Es drehen. Die Spindel dreht das Teil, typischerweise mit einigen Hundert bis einigen Tausend U/min (Umdrehungen pro Minute). Kleine Durchmesser und weiche Metalle drehen schneller.
Die Schnitttiefe einstellen. Das Werkzeug fährt um die Schnitttiefe (wie tief es zupackt) zur Achse hin, typischerweise 1–4 mm beim Schruppen und 0,1–0,5 mm beim Schlichtdurchgang.
Das Werkzeug vorschieben. Der Support (der verschiebbare Werkzeughalter) bewegt das Werkzeug mit dem Vorschub parallel zur Achse, typischerweise 0,05–0,5 mm pro Umdrehung.
Den Span abheben. Das Werkzeug schert die äußere Schicht zu einem Span ab und hinterlässt einen kleineren, perfekt runden Durchmesser. Dieselbe Drehmaschine kann auch die Stirnseite plan drehen sowie Nuten und Gewinde schneiden. Sie kann bohren (ein Loch von innen erweitern) und abstechen (das fertige Stück abtrennen).

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Fast alle Metalle (Stahl, Aluminium, Messing, Titan), dazu Kunststoffe und Holz
Typische Teile: Wellen, Stifte, Buchsen (Hülsen), Riemenscheiben, Gewindefittings, Knöpfe
Bauteilgröße: Von Uhrenteilen unter 1 mm Durchmesser bis zu Walzen und Wellen von mehreren Metern Länge
Präzision: Typischerweise ±0,01–0,05 mm bei Durchmessern; etwa ±0,005 mm bei sorgfältiger Arbeit
Oberfläche: Typischerweise Ra 0,8–3,2 µm (Ra = mittlere Rauheit; 1 µm ist ein Tausendstel Millimeter), mit feinen Vorschubspuren
Geeignete Losgröße: Einzelstücke bis Millionen; Drehautomaten mit Stangenlader laufen bei hohen Stückzahlen unbeaufsichtigt
Werkzeug- und Maschinenkosten: Wendeplatten (austauschbare Hartmetall-Werkzeugspitzen) kosten einige Dollar pro Stück; Drehmaschinen reichen von einigen Tausend Dollar (manuell) bis zu Zehntausenden oder Hunderttausenden (CNC, computergesteuert)
Geschwindigkeit: Sekunden bis einige Minuten pro kleinem Teil; Stunden für eine große Welle

Stärken und Grenzen

Stärken

Sehr genaue Durchmesser, alle auf einer gemeinsamen Achse
Funktioniert bei fast jedem zerspanbaren Material
Günstige Standardwerkzeuge; keine teilespezifischen Werkzeuge
Leicht zu automatisieren mit Stangenladern und CNC

Grenzen

Nur runde Formen, es sei denn, die Drehmaschine trägt auch rotierende Werkzeuge
Verwandelt einen Teil der Stange in Späne (recycelbar, aber dennoch Abfall)
Lange, dünne Teile biegen sich und schwingen, wenn sie nicht gestützt werden
Für Millionen einfacher Teile ist Umformen (Kaltstauchen) schneller und verschwendet weniger

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauWellen, Radnaben, Bremsscheiben, Ventilteile
Luft- und RaumfahrtFahrwerksteile, Motorwellen, Hydraulikfittings
Energie und SchwerindustrieTurbinenrotoren, Pumpenwellen, Walzen für Stahlwerke
MedizinKnochenschrauben, Implantatstifte, Zahnimplantate
AlltagsgegenständeStiftkörper, Knöpfe, Möbelbeine, Baseballschläger

So erkennen Sie es

Feine, gleichmäßig verteilte Ringe oder eine Spirale rund um runde Flächen: die Vorschubspuren des Werkzeugs.
Plane Enden mit einem Muster aus Kreisen um die Mitte, manchmal mit einem winzigen Nippel oder Wirbel in der Mitte.
Stufen, Nuten, Fasen (kleine Schrägen an Kanten) und Gewinde, die alle perfekt auf einer Achse ausgerichtet sind.

Im Vergleich mit

Fräsen5.2das Werkzeug dreht sich und das Teil steht still, daher erzeugt Fräsen ebene Flächen, Taschen und Nuten statt runder Formen.Schleifen5.7eine Schleifscheibe trägt weit weniger Material ab, erreicht aber feinere Oberflächen und engere Maße, oft nach dem Drehen.Kaltstauchen3.5presst Draht ohne Späne zu Stiften und Schrauben; für Millionen Teile weit schneller, braucht aber eigene Werkzeuge.

Ansehen

RAPID DIRECT · Eine einfache Erklärung, wie CNC-Drehen funktioniert

WWU Engineering and Design · Die grundlegenden Arbeitsgänge, an einer konventionellen Drehmaschine vorgeführt

Haas Automation · Schwere Schruppschnitte auf einer großen CNC-Drehmaschine, mit echten Spänen

GlacernMachineTools · Wie Serienfertigung an einer CNC-Drehmaschine aussieht

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Drehmaschine — frei lizenzierte Fotos alter und moderner Drehmaschinen
Wikipedia: Körnerspitze — mitlaufende Spitzen und Drehen zwischen Spitzen
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Das Teil dreht sich und das Werkzeug bewegt sich: Deshalb erzeugt das Drehen runde Formen.
Drei Einstellungen steuern jeden Schnitt: Spindeldrehzahl, Vorschub und Schnitttiefe.
Spiralförmige Vorschubspuren und Merkmale auf einer gemeinsamen Achse verraten ein gedrehtes Teil.