Werkzeuge und Werkzeugmaschinen für die spanende Metallbearbeitung Von D. H. Bruins und Hans-Jürgen Dräger Neuausgabe in drei Teilen Teil 1 Werkzeuge Zerspanungslehre, Schneid- und Hilfsstoffe, Standardwerkzeuge, Sonderwerkzeuge, Werkzeugsysteme, Werkzeugvoreinstellung, Werkzeugwechsel Mit 322 Bildern I I Carl Hanser Verlag München Wien 1975
Inhaltsverzeichnis 1. Beziehungen zwischen Werkstück, Werkzeug und Werkzeugmaschine 11 1.1. Voraussetzungen für wirtschaftliche Bearbeitung 11 1.2. Werkstückformen, Wirkbewegungen und Zerspanverfahren 12 1.3. Arbeitsergebnisse 18 1.3.1. Form-, Lage- und Maßgenauigkeit (Makrogeometrie) 18 1.3.2. Oberflächengüte (Mikrogeometrie) 20 2. Allgemeine Zerspanungslehre 28 2.1. Bezeichnungen am Werkzeug 28 2.2. Winkel an der Schneide 31 2.2.1. Freiwinkel a 31 2.2.2. Spanwinkel у 32 2.2.3. Keilwinkel ß 32 2.2.4. Eckenwinkel e 32 2.2.5. Neigungswinkel Я 32 2.2.6. Einstellwinkel x 33 2.3. Spanbildung 33 2.4. Spanungs quer schnitt. 36 2.5. Schnittkraft 38 2.5.1. Spezifische Schnittkraft 40 2.5.2. Schneidenbelastung 42 2.5.3. Andere Einflüsse auf die Schnittkraft und die spezifische Schnittkraft 42 2.5.4. Schnittkraftschwankungen 43 2.6. Spanvolumen 44 2.7. Wärme durch Zerspanung. Schneidentemperatur 44 2.8. Verschleiß 47 2.8.1. Verschleißursachen 47 2.8.2. Verschleißerscheinungen 49 2.9. Standzeit 51 2.9.1. Einflüsse auf die Standzeit 51 2.10. Wirtschaftliche Zerspanung 55 2.10.1. Ermittlung der kosten- und zeitgünstigen Schnittgeschwindigkeit... 56 3. Messen wesentlicher Einflußgrößen 62 3.1. Messen der Spanstauchung 62 3.2. Messen der Zerspankraftkomponenten 63 3.2.1. Messen der spezifischen Schnittkraft fcg x.i 65 3.2.2. Ermitteln des Spandickenexponenten z 66 3.3. Standzeitbestimmung durch Verschleißmessung an der Schneide 66 3.3.1. Temperaturmessung an der Schneide 67 3.3.2. Verschleißmessung durch Staudruck 68 3.3.3. Messen der Kräfteveränderungen infolge Verschleißes 70 3.3.4. Messen und Steuern durch die Maßänderungen am Werkstück.... 70 3.3.5. Messen mit Faseroptik 72 3.3.6. Radioaktive Meßmethoden 72 3.3.7. Vergleich der Verschleißmeßeinrichtungen 74 4. Schneidstoffe und Hilfsstoffe 75 4.1. Anforderungen an Schneidstoffe 75 4.2. Allgemeine Eigenschaften metallischer Schneidstoffe 75 4.2.1. Gegossene Schneidstoffe 75 4.2.2. Gesinterte metallische Schneidstoffe 77 4.3. Metallische Schneidstofflegierungen 78 4.3.1. Unlegierte Werkzeugstähle 78 4.3.2. Niedriglegierte Werkzeugstähle 78
8 Inhaltsverzeichnis 4.3.3. Schnellarbeitsstähle 78 4.3.4. Imprägnierte Schnellarbeitsstähle 79 4.3.5. Hartmetalle 80 4.3.5.1. Gegossene Hartmetalle 80 4.3.5.2. Gesinterte Hartmetalle 80 4.3.5.3. Beschichtete Sinterhartmetalle 81 4.3.5.4. Hartmetalle aus wolframfreiem Titancarbid 84 4.3.6. Löten von Hartmetallschneidplättchen 84 4.4. Keramische Schneidstoffe 84 4.5. Diamanten 87 4.6. Zusammenfassender Vergleich der Schneidstoffe für geometrisch bestimmte Schneiden 89 4.7. Schleifmittel 89 4.7.1. Korund (A1 2 0 3 ) 91 4.7.2. Siliciumcarbid (SiC) 92 4.7.3. Borcarbid (B 4 C) 92 4.7.4. Bornitrid (BN) 93 4.7.5. Diamant 93 4.7.6. Schleifmittelvergleich 93 4.7.7. Schleifmittel zum Läppen und Honen 95 4.8. Kühlschmiermittel 95 4.8.1. Eigenschaften der Kühlschmiermittel 95 4.8.2. Arten der Kühlschmiermittel 96 4.8.3. Wahl des Kühlschmiermittels 96 4.8.4. Physiologische Schäden durch Kühlschmiermittel 98 5. Werkzeuge mit geometrisch bestimmter Schneide 99 5.1. Wendeschneidplatten 99 5.2. Drehwerkzeuge 101 5.2.1. Empfehlungen für die wichtigsten Schneidenwinkel 104 5.2.2. Formdrehmeißel 105 5.3. Hobelwerkzeuge Stoßwerkzeuge 115 5.4. Räumwerkzeuge 116 5.4.1. Räumen mit erhöhten Schnittgeschwindigkeiten 120 5.5. Fräser 121 5.5.1. Spanquerschnitt 124 6.5.2. Schneidenwinkel 128 5.5.3. Beispiele für ausgeführte Werkzeuge 130 6.6. Bohrwerkzeuge 137 5.6.1. Spanquerschnitt 138 5.6.2. Spiralbohrer 139 5.6.3. Tieflochbohrer 143 5.6.3.1. Spiralbohrer mit ölkanälen 143 5.6.3.2. Einlippenbohrer. 144 5.6.4. Bohrstangen 146 5.6.5. Senker 146 5.6.6. Reibahlen 147 5.6.7. Einfluß der Werkzeuge auf Form und Oberfläche der Bohrungen bei verschiedenen Bohrarbeiten 149 5.6.7.1. Anschnitt 149 5.6.7.2. Schneidenzahl 149 5.6.7.3. Führungsteil 151 5.6.7.4. Rattern 151 6. Werkzeuge mit geometrisch unbestimmter Schneide 153 6.1. Schleifverfahren 153 6.2. Schleifwerkzeuge 153 6.2.1. Eigenschaften der Schleifscheiben 155 6.2.2. Wahl der Schleifscheiben 156
Inhaltsverzeichnis 9 6.2.3. Schleifkörperformen 157 6.2.4. Befestigung der Schleifscheiben 158 6.2.5. Spanquerschnitt beim Schleifen 158 6.2.6. Schleifen mit erhöhter Umfangsgeschwindigkeit 158 6.3. Honwerkzeuge 159 7. Werkzeuge zum Herstellen von Gewinden 161 7.1. Gewindeschneidwerkzeuge 162 7.1.1. Gewinde-Drehmeißel 162 7.1.2. Gewinde-Strehler 162 7.1.3. Gewinde-Schneidbacken 163 7.1.4. Schneideisen 163 7.1.5. Selbst öffnende Schneidköpfe 163 7.1.6. Scheiben-Gewinde-Formfräser 164 7.1.7. Gewindefräser für Kurzgewinde, Rülenfräser DIN 852, 887, 888.... 165 7.1.8. Gewindeschälen (Gewindewirbeln) 165 7.1.9. Gewindeschleifscheiben 166 7.1.10. Gewindebohrer 167 7.1.11. Vergleich der Verfahren zur Gewindeherstellung 168 8. Werkzeuge zum Herstellen von Verzahnungen 169 8.1. Werkzeuge für Stirnräder-Verzahnungen 172 8.1.1. Formwerkzeuge 172 8.1.2. Wälzwerkzeuge 173 8.2. Werkzeuge für Kegelräder-Verzahnungen 178 8.2.1. Formwerkzeuge 178 8.2.2. Wälzwerkzeuge 178 8.3. Vergleich der Verzahnungsverfahren 179 9. Sonderwerkzeuge 181 9.1. Zusammenfassen von aufeinanderfolgenden Arbeitsgängen (Kombinat ionswerkzeuge) 181 9.2. Verstellen der Werkzeuge während der Bearbeitung 184 10. Verschleißausgleich und Maßkorrektur durch Nachstellen der Werkzeuge 187 10.1. Beispiele für die Handnachstellung 187 10.2. Steuerbare Nachstelleinrichtungen für Werkzeuge 189 11. Werkzeugsysteme 192 11.1. Anforderungen an Werkzeugsysteme 192 11.2. Beispiele für Werkzeugsysteme. 193 12. Werkzeugvoreinstellen und Werkzeugvoreinstellgeräte 198 12.1. Werkzeugvoreinstellung an einer Drehmaschine (Beispiel) 198 12.2. Geräte zum Voreinstellen von Werkzeugen 200 12.3. Werkzeugträger für die Werkzeugvoreinstellung 204 13. Werkzeugwechsler und Werkzeugspeicher 208 13.1. Werkzeugrevolver 208 13.2. Werkzeugmagazine und Werkzeugwechseleinrichtungen 211 13.2.1. Einfache Magazine mit Platznummern und Bedienung von Hand... 212 13.2.2. Kennzeichnen von Werkzeugen oder Werkzeugplätzen für selbsttätiges Lesen 212 13.2.3. Werkzeugmagazine und Werkzeugwechsler 214 14. Berechnung der Schnitt- bzw. Antriebsleistung und der Schnittzeit 222 14.1. Tabellarische Zusammenfassung der Gleichungen für die wichtigsten Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide 222 14.2. Schnittkräfte und Schnittleistung beim Schleifen 223 15. Ausblick... 229 15.1. Die Entwicklung der Abspantechnik 229 15.2. Konkurrierende Verfahren 231
10 Inhaltsverzeichnis 16. Anhang 232 16.1. Schnittdaten 232 16.1.1. Drehen mit Schnellarbeitsstahl und Hartmetallwerkzeugen a < 5 mm 232 16.1.2. Drehen mit Schneidkeramikwerkzeugen 233 16.1.3. Drehen mit Diamanten 234 16.1.4. Hobeln mit Schnellarbeitsstahl und Hartmetallwerkzeugen 234 16.1.5. Räumen mit Schnellarbeitsstahlwerkzeugen 235 16.1.6. Fräsen mit Schnellarbeitsstahl und Hartmetallwerkzeugen 235 16.1.6.1. Messerköpfe bis a = 8 mm 235 16.1.6.2. Messerköpfe bis a = 1 mm 235 16.1.6.3. Walzen- und Walzenstirnfräser bis a = 8 mm 236 16.1.6.4. Walzen- und Walzenstirnfräser bis a = 1mm 236 16.1.7. Bohren 237 16.1.7.1. Werkzeugstahl- und Schnellarbeitsstahl-Spiralbohrer.... 237 16.1.7.2. Hartmetall-Spiralbohrer 238 16.1.8. Schleifen 239 16.1.9. Honen 240 16.2. Formelzeichen und Einheiten 242 Literaturverzeichnis 246 Sachwortverzeichnis 249