Bei der spanenden Bearbeitung wird einem Werkst\u00fcck aus Metall oder Kunststoff mithilfe von Schneidwerkzeugen Material abgetragen, um ihm die gew\u00fcnschte Form und Gr\u00f6\u00dfe zu verleihen. Im Gegensatz zum Gie\u00dfen oder Schmieden wird kein Material hinzugef\u00fcgt; \u00fcbersch\u00fcssiges Material wird kontrolliert abgetragen. Daher wird dieses Verfahren auch als \u201csubtraktive Fertigung\u201d (subtractive manufacturing) bezeichnet.<\/p>\n\n\n\n
Einen Aluminiumblock zu nehmen und daraus ein Pr\u00e4zisionsverbindungsst\u00fcck zu fertigen oder den Durchmesser einer Stahlwelle im Mikrometerbereich zu korrigieren \u2013 all das geh\u00f6rt zur spanenden Fertigung. Von der Automobilindustrie \u00fcber die Verteidigungsindustrie bis hin zur Luftfahrt und Medizin \u2013 nahezu jede Branche, in der Pr\u00e4zision gefragt ist, st\u00fctzt sich auf dieses Verfahren.<\/p>\n\n\n\n
In diesem Artikel erl\u00e4utern wir, wie die spanende Bearbeitung funktioniert, welche Hauptverfahren es gibt, welche Vorteile sie bietet und in welchen F\u00e4llen sie vorzuziehen ist.<\/p>\n\n\n\n
Das Prinzip ist einfach: Es gibt ein rotierendes Werkzeug oder ein rotierendes Werkst\u00fcck; zwischen beiden wird ein kontrollierter Kontakt hergestellt, und die Schneidkante entfernt d\u00fcnne Schichten (Sp\u00e4ne) vom Material. Die Drehzahl des Werkzeugs, der Vorschub und die Einstechtiefe werden im Voraus festgelegt.<\/p>\n\n\n\n
In modernen Werkst\u00e4tten werden diese Abl\u00e4ufe von einem Computer gesteuert. Das dreidimensionale Modell des Werkst\u00fccks wird in der CAM-Software in Werkzeugwege umgewandelt und anschlie\u00dfend in Befehle (G-Code) \u00fcbersetzt, die die Maschine verstehen kann. Der Bediener spannt das Rohmaterial in die Maschine ein, startet das Programm und die Maschine bearbeitet das Werkst\u00fcck mit einer Genauigkeit im Mikrometerbereich. Diese Automatisierung wird als \u201cCNC-Zerspanung\u201d bezeichnet.<\/p>\n\n\n\n
Es gibt nicht nur ein einziges Verfahren der spanenden Bearbeitung; je nach Geometrie des Werkst\u00fccks kommen unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Die g\u00e4ngigsten sind die folgenden.<\/p>\n\n\n\n
Beim Drehen dreht sich das Werkst\u00fcck mit hoher Geschwindigkeit, w\u00e4hrend das Schneidwerkzeug auf einer festen Achse vor- und zur\u00fcckl\u00e4uft und das Material abtr\u00e4gt. Dies ist das ideale Verfahren f\u00fcr zylindrische und konische Werkst\u00fccke: Wellen, Buchsen, Stifte, Naben, Flansche. Neben der Bearbeitung des Au\u00dfendurchmessers werden auf der Drehmaschine auch Bohrungen, Nuten und Gewinde geschnitten. Wir haben dieses Thema in einem separaten Artikel ausf\u00fchrlich behandelt: Was ist eine CNC-Drehmaschine?<\/em>.<\/p>\n\n\n\n Beim Fr\u00e4sen ist es genau umgekehrt: Diesmal dreht sich das Werkzeug, w\u00e4hrend das Werkst\u00fcck auf dem Tisch fixiert ist und sich bewegt. Mit dem Fr\u00e4sen lassen sich ebene Fl\u00e4chen, Taschen, Nuten, Zahnprofile und komplexe dreidimensionale Formen herstellen. Bei prismatischen und frei geformten Werkst\u00fccken ist das Fr\u00e4sen unverzichtbar.<\/p>\n\n\n\n Das Bohren ist der erste Schritt; wenn jedoch eine pr\u00e4zise Lagerbohrung oder ein sauberes Gewinde erforderlich ist, ist die Arbeit damit noch nicht beendet. Mit einer Reibahle wird die Bohrung pr\u00e4zisiert, mit einem Gewindebohrer wird das Gewinde geschnitten. Diese Arbeitsschritte werden meist in einer einzigen Aufspannung auf einer Dreh- oder Fr\u00e4smaschine durchgef\u00fchrt.<\/p>\n\n\n\n Wo h\u00f6chste Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t und engste Toleranzen gefragt sind, kommt das Schleifen zum Einsatz. Eine Schleifscheibe poliert die Oberfl\u00e4che, indem sie sehr d\u00fcnne Schichten vom Werkst\u00fcck abtr\u00e4gt, und sorgt so f\u00fcr die Feinabstimmung der Ma\u00dfe. Bei geh\u00e4rteten St\u00e4hlen und bei Werkst\u00fccken, die eine Oberfl\u00e4chenrauheit von unter Ra 0,2 erfordern, ist das Schleifen unerl\u00e4sslich.<\/p>\n\n\n\n Bei herk\u00f6mmlichen Werkb\u00e4nken f\u00fchrt der Bediener jede Bewegung von Hand aus; das Einstellen der Ma\u00dfe h\u00e4ngt von der Erfahrung des Fachmanns ab. Sie werden nach wie vor f\u00fcr Einzelst\u00fccke oder einfache Arbeiten verwendet.<\/p>\n\n\n\n Bei CNC-Maschinen werden die Bewegungen hingegen vom Computer gesteuert. In der Praxis bedeutet dies Folgendes:<\/p>\n\n\n\n In der Serienfertigung und bei Arbeiten mit engen Toleranzen f\u00e4llt die Wahl fast immer auf CNC.<\/p>\n\n\n\n Es gibt einige wesentliche Vorteile, die die spanende Bearbeitung so weit verbreitet gemacht haben:<\/p>\n\n\n\n Die Medaille hat auch eine Kehrseite: Die anfallenden Sp\u00e4ne bedeuten Materialverlust und k\u00f6nnen bei sehr hohen St\u00fcckzahlen die St\u00fcckkosten in die H\u00f6he treiben. Die Wahl der richtigen Methode h\u00e4ngt von der Geometrie des Teils und der Produktionsmenge ab.<\/p>\n\n\n\n Die spanende Fertigung ist hinsichtlich der Werkstoffe flexibel. Am h\u00e4ufigsten werden folgende Werkstoffe verwendet:<\/p>\n\n\n\n Jedes Material hat seine eigenen Anforderungen hinsichtlich Schnittgeschwindigkeit, Werkzeugauswahl und K\u00fchlung. Die Materialauswahl behandeln wir in einem separaten Leitfaden: Welche Metalle lassen sich mit CNC bearbeiten?<\/em>.<\/p>\n\n\n\n Pr\u00e4zisionsteile werden fast \u00fcberall ben\u00f6tigt, doch einige Branchen sind besonders stark auf die zerspanende Fertigung angewiesen:<\/p>\n\n\n\n Eine Faustregel: Wenn ein Bauteil enge Toleranzen, eine hohe Oberfl\u00e4chenqualit\u00e4t oder eine komplexe Geometrie aufweist und die Produktionsmenge von einem Einzelst\u00fcck bis zu einer mittleren Serie reicht, ist die spanende Bearbeitung meist die beste Wahl. Sie ist auch ideal, um in der Prototypenphase Werkzeugkosten zu vermeiden; au\u00dferdem k\u00f6nnen Sie mit dem Programm, das Sie f\u00fcr den Prototypen verwendet haben, problemlos in die Serienfertigung \u00fcbergehen.<\/p>\n\n\n\n Bei Teilen mit sehr hohen St\u00fcckzahlen, einfacher Geometrie und geringen Toleranzen k\u00f6nnen Verfahren wie Gie\u00dfen oder Pressen einen Kostenvorteil bieten.<\/p>\n\n\n\n Was ist der Unterschied zwischen Zerspanung und Guss?<\/strong> Beim Gie\u00dfen wird die Form durch das Eingie\u00dfen von geschmolzenem Metall in eine Form erzielt, wobei Material hinzugef\u00fcgt wird. Bei der spanenden Bearbeitung hingegen wird die Form durch das Abtragen von Material aus einem Rohblock erzielt. Das Gie\u00dfen ist bei hohen St\u00fcckzahlen wirtschaftlich; die spanende Bearbeitung zeichnet sich hingegen durch Pr\u00e4zision und Flexibilit\u00e4t aus. Bei den meisten Teilen werden beide Verfahren kombiniert: Der Guss liefert die Grobform, die spanende Bearbeitung sorgt f\u00fcr die endg\u00fcltigen Ma\u00dfe.<\/p>\n\n\n\nFr\u00e4sen<\/h3>\n\n\n\n
Bohren, Reiben und Gewindeschneiden<\/h3>\n\n\n\n
Schleifen<\/h3>\n\n\n\n
Der Unterschied zwischen CNC-Bearbeitung und konventioneller spanender Fertigung<\/h2>\n\n\n\n
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Die Vorteile der spanenden Bearbeitung<\/h2>\n\n\n\n
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Welche Materialien werden verarbeitet?<\/h2>\n\n\n\n
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In welchen Branchen wird die spanende Bearbeitung eingesetzt?<\/h2>\n\n\n\n
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Wann sollten Sie sich f\u00fcr die spanende Bearbeitung entscheiden?<\/h2>\n\n\n\n
H\u00e4ufig gestellte Fragen<\/h2>\n\n\n\n