Leitfaden zur Analyse und Auswahl der Geometriewinkel von Drehmeißeln

于BearbeitungWährend des Vorschubs spielt der Winkel des Schneidwerkzeugs eine entscheidende Rolle; er wirkt sich nicht nur auf die Geometrie des Schneidbereichs aus, sondern ist auch ein entscheidender Faktor für die Bearbeitungsqualität und -effizienz.

011. Die Bedeutung der Geometriewinkel bei Drehmeißeln

1.1 > Analyse des Schneidbereichs eines Drehmeißels

Ein Drehmeißel verfügt über einen Schneidbereich, der die Vorderseite, die Hauptrückseite, die Nebenrückseite sowie die Hauptschneide und die Nebenschneide umfasst, und enthält zudem wichtige Teile wie die Schneidspitze. Durch die sinnvolle Anordnung dieser Elemente bestimmen sie gemeinsam die Leistung und den Wirkungsgrad des Drehmeißels während des Zerspanungsvorgangs.

Die Vorderseite des Schneidwerkzeugs, über die die Späne abfließen, ist für den reibungslosen Ablauf des Zerspanungsprozesses von entscheidender Bedeutung. Die Hauptrückseite des Schneidwerkzeugs und die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstücks stehen in Wechselwirkung zueinander und sind ein entscheidender Faktor für das Zerspanungsergebnis. Die hintere Nebenfläche liegt der bereits bearbeiteten Oberfläche des Werkstücks gegenüber und wirkt in diesem Prozess mit; sie hat einen wichtigen Einfluss auf die Stabilität des Zerspanungsprozesses. Die Hauptschneide ist die Schnittlinie, die sich aus dem Schnitt der vorderen Schneidfläche mit der hinteren Hauptfläche ergibt; ihre Form und Position wirken sich direkt auf die Effizienz und Genauigkeit der Zerspanung aus. Die sekundäre Schneidkante, die den Späneabtrag unterstützt, befindet sich am Schnittpunkt zwischen der vorderen Schneidfläche und der sekundären Rückseite des Werkzeugs und trägt zur Gleichmäßigkeit des Schneidvorgangs bei. Die Schneidspitze, die sich aus dem Schnittpunkt von Haupt- und Nebenschneidkante ergibt, spielt aufgrund ihrer Form und Position eine entscheidende Rolle in der Anfangsphase des Schneidvorgangs.

Um die Schneidfläche eines Drehmeißels zu analysieren, muss man sich mit dem Konzept der drei Hilfsflächen vertraut machen. Diese drei Hilfsflächen – die Schneidfläche, die Grundfläche und die orthogonale Fläche – bilden wichtige Bezugspunkte für die Bestimmung und Messung der geometrischen Winkel des Drehmeißels.

Die Schneidebene ist eine Ebene, die an einem bestimmten Punkt die Hauptschneide tangiert und stets senkrecht zur Grundfläche des Schafts steht.

Die Grundfläche verläuft durch einen bestimmten Punkt auf der Hauptschneide und bleibt parallel zur Unterseite des Schafts.

Die orthogonale Ebene steht sowohl zur Schneidebene als auch zur Grundebene senkrecht und bildet zu beiden einen rechten Winkel.

Es ist ersichtlich, dass es eine Schnittebene, eine Grundebene sowie eine orthogonale Ebene gibt; diese drei Koordinatenebenen stehen im Raum senkrecht zueinander und bilden zusammen ein vollständiges, normiertes rechtwinkliges Koordinatensystem.

022. Auswahl und Berücksichtigung wichtiger geometrischer Winkel

2.1 > Grundsätze für die Wahl des vorderen Winkels

Die Gestaltung des Spanwinkels dient dazu, die Festigkeit und die Schärfe der Schneide in Einklang zu bringen. Bei der Auswahl ist in erster Linie die Härte des zu bearbeitenden Materials zu berücksichtigen. Für Materialien mit hoher Härte sollte ein kleinerer Spanwinkel gewählt werden, während für Materialien mit geringerer Härte ein größerer Spanwinkel in Frage kommt. Darüber hinaus ist auch die Art der Bearbeitung ein wichtiger Faktor für die Wahl des Spanwinkels. Bei der Grobbearbeitung sollte der Spanwinkel klein gewählt werden, um die Festigkeit des Schneidkopfes zu gewährleisten, sollte der Spanwinkel klein gewählt werden, während in der Feinbearbeitung zur Erzielung einer höheren Zerspanleistung ein großer Spanwinkel gewählt werden sollte. In der Regel liegt der Auswahlbereich für den Spanwinkel zwischen -5° und 25°.

Bei der Herstellung von Drehmeißeln wird der Spanwinkel (γ0) in der Regel nicht im Voraus festgelegt, sondern durch das Einschleifen einer Spanauslaufnut in den Meißel erzielt. Diese Spanauslaufnut, auch Spanbrecher genannt, spielt eine entscheidende Rolle. Sie bricht nicht nur die Späne effektiv ab und verhindert so ein Verwickeln, sondern steuert auch die Abflussrichtung der Späne und gewährleistet so die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche. Gleichzeitig verringert sie den Schnittwiderstand und verlängert dadurch die Lebensdauer des Werkzeugs.

2.2 > Grundsätze für die Wahl des Hinterradwinkels

Die Wahl des Hinterwinkels wird durch die Bearbeitungseigenschaften und die Härte des Werkstoffs beeinflusst. Bei der Feinbearbeitung sollte der Hinterwinkel groß gewählt werden, um die Schärfe des Schneidwerkzeugs und die Bearbeitungsgenauigkeit zu gewährleisten. Bei der Grobbearbeitung hingegen sollte der Hinterwinkel klein gewählt werden, da hier eine höhere Schnittkraft erforderlich ist. Darüber hinaus ist die Härte des Werkstoffs ein entscheidender Faktor bei der Wahl des Hinterwinkels. Bei hoher Werkstoffhärte sollte der Haupt-Hinterwinkel klein gewählt werden, um die Festigkeit des Schneidkopfes zu erhöhen; im Gegensatz dazu sollte der Hinterwinkel einen größeren Wert annehmen. Zu beachten ist, dass der Winkelbereich des Hinterwinkels in der Regel zwischen 6° und 12° liegt und weder null noch negativ sein darf.

2.3 > Grundsätze für die Wahl des Hauptneigungswinkels

Bei der Wahl des Hauptschrägwinkels muss die Steifigkeit des Drehprozesssystems, das aus Drehmaschine, Spannvorrichtung und Werkzeug besteht, umfassend berücksichtigt werden. Bei guter Systemsteifigkeit empfiehlt sich die Wahl eines kleinen Hauptschrägwinkels. Dies trägt nicht nur zur Verlängerung der Standzeit des Drehmeißels bei, sondern verbessert auch die Wärmeableitung und sogar die Oberflächenrauheit optimieren. Gleichzeitig ist die Geometrie des zu bearbeitenden Werkstücks ein entscheidender Faktor für die Wahl des Hauptspannwinkels. So sollte der Hauptspannwinkel beispielsweise bei der Bearbeitung von Stufen auf 90° eingestellt werden, während für Werkstücke, die in der Mitte angeschnitten werden, in der Regel ein Hauptspannwinkel von 60° gewählt wird. In Fällen, die besonderer Beachtung bedürfen, liegt der Winkelbereich des Hauptspitzwinkels in der Regel zwischen 30° und 90°, wobei 45°, 75° und 90° die am häufigsten verwendeten Winkel sind.

2.4 > Grundsätze für die Wahl des Nebenabweichungswinkels

Bei der Wahl des Sekundärneigungswinkels ist zunächst die Gesamtsteifigkeit des Systems aus Drehmeißel, Werkstück und Spannvorrichtung zu berücksichtigen. Eine ausreichende Steifigkeit ermöglicht die Wahl eines kleineren Sekundärneigungswinkels; im gegenteiligen Fall muss ein größerer Wert gewählt werden. Darüber hinaus sind auch die Eigenschaften der Bearbeitung ein entscheidender Faktor. Bei der Feinbearbeitung wird der Sekundärspannwinkel in der Regel auf einen Wert zwischen 10° und 15° eingestellt, während bei der Grobbearbeitung ein Sekundärspannwinkel von etwa 5° gewählt werden kann.

2.5 > Grundsätze für die Wahl des Schneidenwinkels

Die Wahl des Schneidwinkel hängt in erster Linie von den Bearbeitungsbedingungen ab. In der Grobbearbeitung wird angesichts der starken Stöße, die das Werkstück auf den Drehmeißel ausübt, empfohlen, λS ≤ 0° zu wählen; in der Feinbearbeitung hingegen sollte aufgrund der geringeren Stöße des Werkstücks auf den Drehmeißel λS ≥ 0° gewählt werden, wobei üblicherweise λS = 0° gewählt wird. Insgesamt wird der Schneidenwinkel in der Regel im Bereich von -10° bis 5° gewählt.