Die Bedeutung und Strategien bei der Wahl der Geometriewinkel von Schneidwerkzeugen in der Metallbearbeitung

01 Die Bedeutung des Spanwinkels

Beim Zerspanen von Metall dringt das Werkzeug in einem bestimmten Winkel in das Werkstück ein. Dieser Winkel hat jedoch einen entscheidenden Einfluss auf die Geometrie der Schneidkante des Werkzeugs und wirkt sich damit wiederum auf die Zerspanungseffizienz und die Standzeit des Werkzeugs aus.

Aufbau des Schneidteils eines Drehmeißels

Der Schneidbereich eines Drehmeißels umfasst die Vorderseite, die Haupt- und die Nebenrückseite sowie die Haupt- und Nebenschneidkanten und die Schneidspitze – eine ganze Reihe wichtiger Komponenten. Diese Teile wirken gemeinsam auf den Bearbeitungsprozess ein.

02 Die wichtigsten geometrischen Winkel bei Drehmeißeln

Grundsätze für die Auswahl des vorderen Winkels

Die Konstruktion des Spanwinkels zielt darauf ab, ein Gleichgewicht zwischen der Festigkeit und der Schärfe der Schneide herzustellen. Bei der Auswahl ist die Härte des zu bearbeitenden Materials der erste zu berücksichtigende Faktor. Bei hoher Materialhärte sollte ein kleinerer Spanwinkel gewählt werden, im umgekehrten Fall hingegen ein größerer. Darüber hinaus ist die Art der Bearbeitung ein entscheidender Faktor für die Wahl des Spanwinkels. In der Grobbearbeitung sollte der Spanwinkel klein gewählt werden, um die Festigkeit des Schneidkopfes zu gewährleisten; in der Feinbearbeitung hingegen sollte der Spanwinkel angemessen vergrößert werden, um eine höhere Zerspanungseffizienz zu erzielen. Im Allgemeinen liegt der Auswahlbereich für den Spanwinkel zwischen -5° und 25°.

Es ist zu beachten, dass der Spanwinkel eines Drehmeißels nicht im Voraus gefertigt wird, sondern durch das Einschleifen einer Spanrille in die Schneide entsteht. Die Spanrille, auch als Spanbrecher bezeichnet, dient dazu, den Span effektiv abzubrechen und ein Verwickeln des Spans zu verhindern. Außerdem steuert sie die Abflussrichtung der Späne und gewährleistet so die Genauigkeit der bearbeiteten Oberfläche. Darüber hinaus verringert sie den Schnittwiderstand und verlängert die Lebensdauer des Werkzeugs.

Grundsätze für die Wahl des Hinterradwinkels

Bei der Wahl des Hinterwinkels müssen ebenfalls mehrere Faktoren berücksichtigt werden. Erstens ist die Art der Bearbeitung einer der entscheidenden Faktoren für die Größe des Hinterwinkels. In der Feinbearbeitungsphase wird im Allgemeinen ein größerer Hinterwinkel gewählt, um eine höhere Bearbeitungsgenauigkeit und Oberflächenqualität zu erzielen, während in der Grobbearbeitungsphase, in der die Zerspanungseffizienz und die Festigkeit des Schneidkopfes im Vordergrund stehen, ein kleinerer Hinterwinkel gewählt wird. Zweitens darf auch die Härte des zu bearbeitenden Materials nicht außer Acht gelassen werden. In der Regel liegt der Auswahlbereich für den Hinterwinkel zwischen 6° und 12°.

Es ist zu beachten, dass der Hinterwinkel in der Regel zwischen 6° und 12° liegt und weder null noch negativ sein darf. Die Wahl des richtigen Hinterwinkels ist für die Gewährleistung der Standzeit und der Zerspanungsleistung des Schneidwerkzeugs von entscheidender Bedeutung.

Grundsätze für die Wahl des Hauptneigungswinkels

Bei der Auswahl des Hauptspannwinkels müssen wir zunächst die Steifigkeit des Drehprozesssystems berücksichtigen, das sich aus Drehmaschine, Spannvorrichtung und Werkzeug zusammensetzt. Wenn dieses System eine gute Steifigkeit aufweist, sollte ein relativ kleiner Wert für den Hauptspannwinkel gewählt werden. Dies trägt dazu bei, die Standzeit des Drehmeißels zu verlängern, die Wärmeableitungsbedingungen zu verbessern und die Oberflächenrauheit zu optimieren. Andererseits ist auch 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 bei der Bearbeitung von Werkstücken mit mittlerem Einschnitt üblicherweise ein Hauptspannwinkel von 60° gewählt wird. Zu beachten ist, dass der Auswahlbereich für den Hauptspannwinkel im Allgemeinen zwischen 30° und 90° liegt, wobei 45°, 75° und 90° die am häufigsten verwendeten Winkel sind.

Grundsätze für die Wahl des Nebenwinkel

Bei der Auswahl des Sekundärneigungswinkels müssen wir zunächst sicherstellen, dass der Drehmeißel, das Werkstück und die Spannvorrichtung über eine ausreichende Steifigkeit verfügen. Nur wenn diese Voraussetzung erfüllt ist, besteht die Möglichkeit, einen kleineren Sekundärneigungswinkel zu wählen. Ist die Steifigkeit nicht ausreichend, sollte ein größerer Sekundärneigungswinkel gewählt werden. Darüber hinaus ist die Art der Bearbeitung ebenfalls ein entscheidender Faktor. Bei der Feinbearbeitung wird der Nebenwinkel in der Regel auf einen Wert zwischen 10° und 15° eingestellt, während bei der Grobbearbeitung ein Nebenwinkel von etwa 5° gewählt werden kann. Bei der Feinbearbeitung wird der Nebenwinkel üblicherweise auf einen Wert zwischen 10° und 15° eingestellt.

Grundsätze für die Wahl des Schneidenwinkels

Die Wahl des Schneidwinkelneigungswinkels richtet sich in erster Linie nach den Bearbeitungsbedingungen. In der Grobbearbeitung wird aufgrund der relativ hohen Stoßkräfte des Werkstücks auf den Drehmeißel ein Wert von λS ≤ 0° empfohlen. In der Feinbearbeitung sind die Stoßkräfte des Werkstücks auf den Drehmeißel hingegen relativ gering, kann λS ≥ 0° gewählt werden, wobei üblicherweise λS = 0° angenommen wird. Insgesamt wird der Schneidenwinkel in der Regel im Bereich von -10° bis 5° gewählt.