Dreh-Parameter - Wie wähle ich gute Bearbeitungsparameter?

Die technischen Aspekte, die bei der Bearbeitung auf Drehbänken - automatisch, manuell und CNC - eine Rolle spielen, werden als Drehparameter bezeichnet. Sie beziehen sich auf die Zeit, die zum Drehen eines Werkstücks benötigt wird, auf die Oberflächenqualität, die Drehgenauigkeit und den Verschleiß der Drehmaschinenmesser. 

Jeder dieser Parameter sollte bei der Verwendung einer Drehmaschine berücksichtigt werden - sowohl um die erwartete Qualität des gefertigten Teils zu erreichen als auch zur Sicherheit der Bediener/innen. Was sind Drehparameter und wie wirken sie sich auf das Endergebnis dieser Form der Zerspanung aus?

Was sind die technischen Parameter für das Drehen?

Wie bei anderen Zerspanungsprozessen auch, ist es notwendig, die Parameter der Drehmaschine - ob traditionell oder numerisch gesteuert - vor ihrer Inbetriebnahme einzustellen. 

Die wichtigsten davon sind:

• Drehgeschwindigkeit (n) - sie bestimmt die Geschwindigkeit, mit der der Drehkopf den darauf montierten Materialblock in Drehbewegung versetzt. Sie wird in Umdrehungen pro Minute (U/min oder RPM) angegeben,
• Vorschubgeschwindigkeit (f) - bestimmt die Verschiebung des Fräsers in der Zeit, die der Spindelkopf für eine komplette Umdrehung benötigt. Er wird in Millimetern pro Umdrehung (mm/U) angegeben. Sie wird manchmal auch als "Arbeitsvorschub" bezeichnet,
• Vorschubgeschwindigkeit (vf) - bestimmt die Geschwindigkeit, mit der sich das Messer auf der Drehmaschine entlang des Werkstücks bewegt (Vorschubbewegung), 
• Schnitttiefe (ap) - bestimmt die Tiefe, bis zu der das Drehmaschinenblatt in das Werkstück eindringt und Material abträgt (d.h. die Differenz zwischen den Durchmessern der bearbeiteten und der unbearbeiteten Fläche). Dieser Wert wird in Millimetern angegeben,
• Schnittgeschwindigkeit (vc) - bestimmt den Weg, den die Drehklinge pro Zeiteinheit in Bezug auf das Werkstück zurücklegt. Sie wird in Millimetern pro Minute (mm/min.) ausgedrückt,
• Leistung (Pc) - bestimmt die Leistung, die erforderlich ist, um die Reibungskraft zu überwinden und das Material durch die Schneide oder das Drehmesser effektiv zu entfernen. Sie wird in Watt und Kilowatt angegeben.
• Schnittkraft (Fc) - sie beschreibt die Kräfte, die auf das Schneidwerkzeug und das Werkstück wirken,
• Drehmoment (Mc) - ausgedrückt in Newtonmeter (Nm).

Ein anderer Parameter, der manchmal dem Vorschub untergeordnet wird, ist die Drehzeit der Maschine (ausgedrückt in Minuten). Sie bestimmt, wie schnell das überschüssige Material von der Oberfläche des Werkstücks entfernt wird. Dabei werden Parameter wie folgende berücksichtigt:

• Länge des Werkzeugdurchlaufs, 
• Vorschubgeschwindigkeit,
• die Drehgeschwindigkeit,
• die Anzahl der Durchgänge des Schneidwerkzeugs entlang der Werkstückoberfläche.

Mit diesen Parametern wird bestimmt, wie schnell ein gedrehtes Werkstück die erwartete Form oder den Abschluss einer Bearbeitungsstufe (Schruppen, Formen oder Schlichten) erhält.  Dadurch kann die Werkzeugzeit effizienter genutzt werden und bei CNC-Drehmaschinen kann die für einen bestimmten Arbeitsschritt benötigte Zeit genau bestimmt werden. Jeder dieser Parameter hilft dabei, die richtige Bearbeitungsart zu wählen.

Wie werden die Parameter für das zu bearbeitenden Material ausgewählt?

Ein wichtiger Schritt bei der Auswahl der Drehparameter ist die Kenntnis der Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials. 

Die richtige Einstellung dieser Parameter vor Beginn der Arbeit ist sowohl für die Sicherheit des Drehers als auch für die Effizienz der Arbeit sehr wichtig. Ein erfahrener Spezialist sollte die geeigneten Drehparameter unter anderem im Hinblick auf folgende Faktoren auswählen:

• rodzaj obrabianego materiału i jego właściwości fizyczne,
• die Art des zu bearbeitenden Materials und seine physikalischen Eigenschaften,
• die allgemeine Bearbeitbarkeit des spezifischen Materials (unter Berücksichtigung der charakteristischen Härte oder der ISO-Materialgruppen), 
• der verwendeten Schneide (Fräser oder Drehbohrer, die so ausgewählt werden, dass sie mit dem spezifischen Material arbeiten und die erwartete Schnitttiefe oder Schnittleistung erreichen), 
• die Bearbeitungsbedingungen (z.B. die Qualität des Werkstückmaterials, das Fehlen von Guss- oder Schmiedefehlern oder die Stabilität der Einspannung des gedrehten Objekts auf dem Spindelstock),
• die Betriebsparameter der Drehmaschine, 
• die Bearbeitungsstufe.

Bei der Auswahl der Parameter verwenden die Bediener von Drehmaschinen häufig bereits gesammelte Daten - die sogenannte " erste Auswahl aus dem Katalog". Dies hilft, die Arbeit zu optimieren und Anfangswerte zu bestimmen - sei es für das Drehen selbst oder die Auswahl geeigneter Werkzeuge. 

Die Berechnung der Schnittparameter beim Drehen auf der Grundlage von Beobachtungen des zu bearbeitenden Materials und des Betriebs der Maschine, wie z.B. des Arbeitsvorschubs und anderer Bearbeitungsparameter, hilft bei der Festlegung von Zielwerten. 

Bei der Arbeit mit Drehautomaten, die eine manuelle Steuerung erfordern, werden die Drehparameter in der Regel vom Bediener auf der Grundlage von Katalogdaten, Erfahrung und Beobachtung des Zerspanungsprozesses angepasst. 

Bei CNC-Drehmaschinen sind CAM-Systeme eine wichtige Unterstützung bei der Bestimmung der geeigneten Arbeitsparameter. Darüber hinaus können sie - dank der Erfassung von Daten durch verschiedene Arten von Sensoren - die Arbeitsparameter so verändern, dass der numerisch gesteuerte Drehprozess optimal umgesetzt wird.

Schruppen, Fräsen oder Schlichten: Welche Drehparameter sollen Sie wählen?

Der Bearbeitungsprozess - ob Fräsen, Drehen oder Schleifen - ist in vier Hauptphasen aufgeteilt:

• Grobbearbeitung (Schruppen), bei der überschüssiges Material entfernt und eine ungefähre Form des Werkstücks erzielt wird, 
• die mittelfeine Bearbeitung, die sich darauf konzentriert, dem Werkstück seine ursprüngliche Form zu geben, 
• Feinbearbeitung (manchmal auch "Präzision" genannt), die darauf ausgerichtet ist, dem Werkstück seine Endform zu geben,
• Hochpräzisionsbearbeitung ("Schlichten"), bei der die Oberfläche des Werkstücks von Schnittspuren befreit wird. Sie wird meist mit abrasiven Werkzeugen durchgeführt (z.B. CNC- und automatische Schleifmaschinen).

Sicherlich: je nach dem zu bearbeitenden Material oder den Erwartungen an die Oberflächenqualität kann es mehrere Stufen geben (wie in der Liste unten, die die Parameter der verschiedenen Drehstufen beschreibt). Jede dieser Stufen erfordert andere Drehparameter und manchmal auch andere Arten von Messern oder Drehbohrern. 

Die Erwartungen an die Qualität der resultierenden Oberfläche sind ebenfalls unterschiedlich - während bei der Grobbearbeitung deutliche Abdrücke des Schneidwerkzeugs normal sind, deuten solche Abdrücke bei einer sehr feinen oder genauen Bearbeitung auf eine schlechte Wahl der Parameter oder der Schneidkante hin. 

Ausgehend von der richtigen Wahl des Werkzeugs für die Art des zu bearbeitenden Materials werden die folgenden Drehparameter für die verschiedenen Bearbeitungsstufen empfohlen (für Vorschubgeschwindigkeit bzw. Schnitttiefe):

• obróbka bardzo zgrubna: >0,7 obr/min / 8-20 mm,
• sehr grobe Bearbeitung: >0,7 U/min / 8-20 mm,
• grobe Bearbeitung: 0,5-1,5 U/min / 6-15 mm, 
• leicht grob: 0,4-1 U/min / 3-10 mm, leicht grob: 0,4-1 U/min / 3-10 mm, 
• mittelfeine Bearbeitung: 0,2-0,5 U/min / 1,5-4 mm, mittelfeine Bearbeitung: 0,2-0,5 U/min / 1,5-4 mm, 
• Feinbearbeitung: 0,1-0,3 U/min / 0,5-2 mm, 
• Feinstbearbeitung: 0,05-0,15 U/min / 0,25-2 mm.

Kurz gesagt: je höher die Präzision, desto langsamer sollte das Drehen sein.

Auswahl der Schnittparameter für das Drehen eines Werkstücks und die Abnutzung der Messer

Die Wahl der richtigen Drehparameter hat einen unmittelbaren Einfluss auf die Lebensdauer von Drehwerkzeugen. Zusätzlich zum mechanischen Verschleiß (Abrieb), der für jedes Messer typisch ist und der bei der Bearbeitung der Oberfläche auftritt, selbst wenn die idealen Schnittparameter gewählt wurden, gibt es Gründe, die zum vorzeitigen Verlust der Eigenschaften beitragen. Diese sind:

• Adhäsion - d.h. die Ansammlung von 'Ablagerungen' auf den Messern durch das zu bearbeitende Material. Sie mindert die Effektivität der Arbeit (unerwünschtes Material bedeckt die Schneidkanten und damit deren Kontakt mit der Arbeitsfläche) und wirkt sich auch negativ auf die Oberflächenqualität aus. Dieses Problem entsteht normalerweise, wenn eine zu niedrige Schnittgeschwindigkeit verwendet wird,
• Oxidation und Diffusion - d.h. die Ablagerung von Werkstückatomen an der Schneidkante infolge von Hitze. Verursacht eine Verringerung der Drehleistung und kann sich direkt auf ein frühes Abstumpfen des Werkzeugs auswirken. Am häufigsten tritt sie auf, wenn eine zu hohe Drehgeschwindigkeit gewählt wird oder wenn die Wärmeableitung und/oder Kühlung des Werkstücks unzureichend ist.

Die Wahl der richtigen Schnitt- oder Werkzeugparameter beim Drehen - CNC oder konventionell - ist sowohl für die Effizienz als auch für die Qualität der Arbeit entscheidend. Erfahrene Drehbankbediener können leicht die richtigen Werte auswählen - angepasst an das Material oder die Feinbearbeitung der gedrehten Oberfläche.

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