Zerspanung

Schematische Darstellung Längsdrehen: Der Werkzeugvorschub ist parallel zur Rotationsachse

Zerspanen oder Spanen ist ein Oberbegriff für verschiedene Bearbeitungsmethoden, um Werkstücken eine bestimmte Form zu geben. Von Rohteilen wird überschüssiges Material auf mechanische in Form von Spänen abgetrennt. Die wichtigsten zerspanenden Verfahren sind das Drehen, Bohren, Fräsen und Schleifen. Nach DIN 8580 zählt das Zerspanen zur Hauptgruppe Trennen und ist bezüglich der industriellen Bedeutung die wichtigste Gruppe.

Beim Zerspanen dringt eine Schneide des Werkzeuges in das Werkstück ein und trennt Späne ab. Die bei der Bearbeitung wirksamen Teile des Werkzeugs werden als Schneidkeil bezeichnet. Man unterscheidet das Zerspanen in zwei Untergruppen:

• Beim Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide sind die Anzahl und die Geometrie der Schneiden bekannt. Dazu zählen vor allem Drehen, Bohren und Fräsen.
• Beim Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide hingegen sind weder die Anzahl noch die Geometrie der Schneiden bekannt. Dazu zählt vor allem das Schleifen, bei dem die Werkzeuge aus zahlreichen Körnern bestehen, deren Kanten die Schneiden bilden und Späne im Mikrometerbereich abtrennen.

Drehwerkzeug: Wendeschneidplatte aus Widia ("wie Diamant", Markenname) im Stahlhalter

Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide

Diese Gruppe wird in den betreffenden Normen in insgesamt neun Untergruppen eingeteilt. Von Bedeutung sind vor allem Drehen, Bohren und Fräsen.

Hinweis: Die nachfolgenden Beschreibungen sind möglichst allgemeinverständlich gehalten und daher zum Teil stark vereinfachend. Zudem beschränken wir uns hier auf die Modellbau-Relevanten Techniken. Für die genauen Definitionen der einzelnen Verfahren, die zugehörigen Werkzeuge, Maschinen und erreichbaren Genauigkeiten siehe Liste der spanenden Fertigungsverfahren.

1. Drehen: Hier rotiert in der Regel das Werkstück um seine eigene Achse, und das Werkzeug fährt die zu erzeugende Kontur ab. Es dient zur Herstellung rotationssymmetrischer Bauteile wie Achsen, Wellen, Bolzen, Schrauben, Spindeln oder Radnaben.
2. Bohren, Senken und Reiben: Diese Verfahren werden wegen der ähnlichen Kinematik zusammengefasst. Bohren ist ein Schruppverfahren, Senken eine präzisere Variante davon. Am genauesten ist das Reiben, mit dem jedoch nur noch Oberflächen- und Maßfehler korrigiert werden können, jedoch keine Lagefehler.
3. Fräsen: Hier rotiert ein meist mehrschneidiges Werkzeug um seine eigene Achse. Die Vorschubbewegung ist im Gegensatz zum Bohren senkrecht zur Rotationsachse. Es dient vor allem der Herstellung von ebenen Flächen wie Nuten und Führungen für bewegte Maschinenteile. Mit modernen CNC-Maschinen lassen sich auch beliebig geformte dreidimensionale Geometrien erzeugen.
4. Hobeln und Stoßen werden wegen ihrer identischen Kinematik ebenfalls zusammengefasst. Beide haben eine geradlinige Schnittbewegung und eine schrittweise Vorschubbewegung. Sie wurden in beinahe allen Bereichen vom Fräsen verdrängt. Ausnahmen sind die Holzbearbeitung, das Wälzstoßen zur Herstellung von Verzahnungen und das Hobeln von Führungen für Werkzeugmaschinen.
5. Räumen: Es wird mit einem Räumwerkzeug (meist eine Räumnadel) durchgeführt, bei der die Schneiden hintereinander liegen und zunehmend größer werden. Der Vorschub ist daher im Werkzeug integriert.
6. Sägen: Es dient zum Schlitzen oder Abtrennen von Werkstücken mit einem vielzahnigen Werkzeug. Die Schnittbreite ist möglichst klein.
7. Feilen, Raspeln : Diese Verfahren werden meist manuell, manchmal auch maschinell eingesetzt. Das Werkzeug Feile oder Raspel verfügt über zahlreiche Schneiden, die dicht hintereinander angeordnet sind.
8. Bürstspanen: Das Spanen mit Bürsten dient meist zur Oberflächenveränderung.
9. Schaben, Meißeln: Es handelt sich um ein Spanen mit einschneidigem Werkzeug. Beim Schaben wird das Werkzeug geschoben oder gezogen (⇒ Ziehklinge), beim Meißeln schlägt ein Hammer darauf.

Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide

Beim Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide bestehen die Werkzeuge aus kleinen harten Körnern. Sie können mit einem Bindemittel zu Schleifscheiben, Schleifsteinen oder Schleifbändern/-papier zusammengefügt oder auf einem flexiblen Träger befestigt werden, was als Spanen mit gebundenem Korn bezeichnet wird. Sie können auch lose bleiben und in Form von Pulvern oder Pasten (verteilt in einer Suspension als Trägermedium) vorliegen wie beim Läppen, was als Spanen mit losem Korn bezeichnet wird. Die erreichbaren Genauigkeiten und Oberflächenqualitäten sind besser als beim Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, dafür sind die Verfahren weniger produktiv, sie eignen sich aber auch für sehr harte Werkstoffe.

1. Schleifen mit rotierendem Werkzeug: Es erfordert rotierende Schleifscheiben und wird auch einfach als Schleifen bezeichnet.
2. Bandschleifen: Dazu werden Bänder verwendet, die um zwei (oder mehr) Rollen laufen.
3. Hand-Schleifen: Die Methode, die der Modellbauer wohl am häufigsten anwendet: Schmirgelpapier wird ggf. um einen Schleifklotz gelegt und von Hand über die Oberfläche des Werkstückes bewegt.

   Der Vollständikeit halber angegeben noch die Techniken, die die meisten Modellbauer wohl eher selten anwenden.

4. Hubschleifen: Dies erfordert Schleifsteine mit hin- und hergehender Bewegung.
5. Honen: Hier wird eine hin- und hergehende Schnittbewegung mit einer rotierenden Vorschubbewegung überlagert, sodass auf der Oberfläche gekreuzte Riefen entstehen. Das Honen dient der Oberflächenverbesserung, insbesondere von Zylinderbohrungen in Kolbenmotoren.
6. Läppen: Dazu wird mit losem Korn gearbeitet, das auf die Werkstückoberfläche gedrückt wird. Die Körner rollen über die Oberfläche und trennen mikroskopische Späne ab. Eine nicht genormte Präzisionsvariante wird als Polieren bezeichnet.
7. Strahlspanen: Hier werden die Körner mit hoher Geschwindigkeit auf das Werkstück geschleudert. Eine Variante ist das Wasserstrahlschneiden, sofern dem Wasserstrahl Körner zugesetzt werden.
8. Gleitspanen: Hier befinden sich die Werkstücke und die Schleifkörper als Werkzeuge in einer Trommel, die durch Drehung eine Relativbewegung zwischen ihnen bewirkt.

Weblinks

Dieser Artikel basiert auf dem Artikel Zerspanen aus der freien Enzyklopädie Wikipedia, teilweise können Textpassagen übernommen worden sein. In der Wikipedia ist eine Liste der Autoren verfügbar. Bitte fügt detaillierte Infos zu den Vorbildern entsprechend in der Wikipedia hinzu, so dass wir uns hier auf die Modellbauaspekte konzentrieren können.