Grundlagen der spanenden Formgebung

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1 Grundlagen der spanenden Formgebung Bei allen spanenden Fertigungsverfahren ist besonders wichtig: Die Spanbildung an der Werkzeugschneide Die verwendeten Schneidstoffe Beständigkeit der Schneidstoffe gegen Verschleiß Die Werkzeugschneide muss keilförmig ausgebildet sein und aus einem verschleißfesten und ausreichend zähen Werkstoff bestehen!

2 Werkzeugwinkel Die Werkzeugwinkel sind abhängig von: Werkstoff des Werkzeuges Festigkeit/Härte des zu bearbeitenden Werkstoffs Der Schneidekeil wird durch die Spanfläche und Freifläche gebildet

3 Keilwinkel β Zum Spanen von weichen Werkstoffen genügen kleine Keilwinkel Je kleiner der Keilwinkel ist, umso leichter dringt die Schneide in die Werkstückoberfläche ein, umso geringer ist auch der Kraftbedarf. Die Schneide muss umso stabiler sein, je höher die Festigkeit des zu spanenden Werkstoffes ist Je härter der zu bearbeitende Werkstoff und je größer die Spandicke, umso größer muss der Keilwinkel sein

4 Freiwinkel Er bewirkt, dass die Freifläche des Werkzeuges auf der Werkstückoberfläche frei kommt, dadurch nicht drückt und keine übermäßige Reibung und Erwärmung erzeugt. Elastische, zähe Werkstoffe verlangen größere Freiwinkel, weil unter Druck der Werkzeugschneide die Werkstückoberfläche nachgibt und hinter dem Werkzeug wieder nach oben steigt.

5 Spanwinkel Dieser Winkel liegt zwischen der Spanfläche der Schneide und einer Normalen auf die Bearbeitungsfläche. Der Spanwinkel hat großen Einfluss auf die Spanbildung und den Abfluss des Spanes. Der Spanwinkel wird umso größer gewählt, je weicher der Werkstoff ist. + + = 90

6 Die Spanbildung Der Span besteht aus Werkstoffteilchen, die bei der Spanbildung durch Stauch-, Reiß- und Scheervorgänge losgelöst werden. Festigkeit und Härte des Werkstoffes beeinflussen Art, Form und Oberfläche des abgetrennten Spans.

7 1. Anstauchen Phasen der Spanbildung 2. Voreilender Riss und Abscheren 3. Hochschieben und Lösen Die Spanbildung läuft bei Metallen in drei sich wiederholenden Phasen ab. Zunächst findet das Anstauchen statt, wobei der Keil in den Werkstoff dringt und das Material staucht und verfestigt. Wird der Druck aufrechterhalten, steigt die Druck- und Schubspannung im Werkstück bis zur Bruchgrenze und ein Span wird abgeschert. Das Abscheren erfolgt am Ort der maximalen Schubspannung, der so genannten Scherebene, die mit der Werkstückoberfläche den Scherwinkel bildet. Der Span fließt nun über die Spanfläche des Keils ab und wird, wenn er auf weiteren Widerstand stößt, nochmals gestaucht.

8 Spanformen

9 Spanarten Reiß- bzw. Bröckelspäne: Sind kurze Spanstücke, die nicht zusammenhängen. Sie entstehen bei spröden Werkstoffen, großen Schnitttiefen, niedrigen Schnittgeschwindigkeiten und kleinen Spanwinkeln. Scherspäne: Entstehen, wenn einzelne, vollkommen getrennte Spanteile wieder zusammenschweißen. Sie bilden sich bei zähen Werkstoffen, bei mittleren Spanwinkeln und niedriger Schnittgeschwindigkeit. Fließspäne: Entstehen bei langspanenden Werkstoffen, hoher Schnittgeschwindigkeit und großen Spanwinkeln. Sie sind wegen der guten Oberflächengüte erwünscht. Nachteil: Stören den Arbeitsablauf bei Automaten, Spanentsorgung erschwert. Abhilfe: Werkzeuge mit Spanformstufen, Spanformern und Spanbrechernuten

10 Spanarten Beachte: Späne können Unfälle verursachen, den Arbeitsablauf behindern und Beschädigungen des Werkstücks bzw. des Werkzeuges hervorrufen! Spanform Bandspan Wirrspan Schraubenspan Kurzer Schraubenspan Spiralspan Kurze Spanbruchstücke Spanraumzahl > 100 >

11 Spanende Fertigungstechniken Dazu zählen: Bohren Reiben Fräsen Abwälzen Drehen Gravieren Schleifen Feilen Sägen Gewindeschneiden Scheren