Praxis der Zerspantechnik: Verfahren, Prozesse, Werkzeuge

537 Pages·2020·21.672 MB·German

by  Jochen Dietrich, Arndt Richter

Jochen Dietrich
Arndt Richter
Praxis der
Zerspantechnik
Verfahren, Prozesse, Werkzeuge
13. Auflage
Praxis der Zerspantechnik
(cid:2)
Jochen Dietrich Arndt Richter
Praxis der Zerspantechnik
Verfahren, Prozesse, Werkzeuge
13. überarberarbeitete und ergänzte Auflage
JochenDietrich ArndtRichter
University of Applied Sciences Dresden/Hoch- EXAPTSystemtechnikGmbHAachen
schulefürTechnikundWirtschaft Dresden,Deutschland
Dresden,Deutschland
ISBN978-3-658-30966-4 ISBN978-3-658-30967-1(eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-658-30967-1
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SpringerVieweg
Abder4.AuflageerschiendasBuchimViewegVerlagunterdemTitel„PraxiswissenZerspantechnik“,seitder
6.AuflageimJahr2002unterdemTitel„PraxisderZerspantechnik“.DerBegründerundlangjährigeAutordes
Werkes,Prof.Dr.-Ing.E.h.HeinzTschätsch,wurdebiszur11.AuflagealsweitererAutorgenannt.
©SpringerFachmedienWiesbadenGmbH,einTeilvonSpringerNature1997,1999,2002,2005,2007,2008,
2011,2014,2016,2020
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Vorwort
DieZerspantechnikoderdiespanendeFormgebung,wieProf.TschätschindererstenAuf-
lagediesesFachbuches1988imHoppenstedtVerlagtitelte,stelltinderFertigungstechnik
durchihrenerheblichenAnteilanderWertschöpfunginderindustriellenFertigungeinen
bedeutendenSchwerpunktdar.
Prof.TschätschwareinerdererstenAbsolventender„DresdnerSchulederFertigungs-
technik“ (DSF), die Prof. Alfred Richter an der traditionsreichen 1828 als Technische
Bildungsanstalt gegründeten jetzigen TU Dresden ab 1954 als akademisches Zentrum
derFertigungstechnikentwickelte.SoistdiebeispielhafteBehandlungderSpanbildungs-
vorgänge und der Zerspankraftermittlung am Beispiel des Drehens und exemplarische
ÜbertragungaufanderespanendeVerfahren,dieBedeutungderSchneidstoffeundderBe-
arbeitungsgeschwindigkeitencharakteristischfürdieseSchule.Prof.Tschätschhatdarauf
aufbauend in all seinen Lehr- und Fachbücher zur Fertigungstechnik diese im Studium
erworbenenGrundlagenseinerAusbildungeigenständigausgebaut.
NachderRückkehrinseinesächsischeHeimat1993hatersichmaßgebendindierich-
tungsweisende Entwicklung der sächsischen Fachhochschullandschaft eingebracht, was
auchmiteinemDr.-Ing.E.h.gewürdigtwurde.
Beginnend mit der 6. Auflage hat er den wissenschaftlichen Ansatz seines Lehrers,
dieFertigungsverfahrenimProzesszusammenhangzubetrachten,durchdieÖffnungdie-
ses Fachbuches für die neuesten Entwicklungen wie Hochgeschwindigkeitsbearbeitung,
hybrideVerfahren,Verfahrenskombinationen(SpanenundUmformen)unddasAbtragen
weitergeführt.
VisionärkannmandiePublizierungeinesMusterpraktikums„Räumen“aufeinerdem
BuchbeigelegtenCD-ROMimJahr2002bezeichnen.
Der Springer Vieweg Verlag hat sich entschlossen in Anbetracht der schnell voran-
schreitendenDigitalisierungderIndustrieundderdamitverbundenenzunehmendenUm-
stellungderIngenieurausbildungaufdigitaleFormen,dieseInhaltewiederaufdemServer
unter folgenden Link https://www.springer.com/gp/book/9783658309664zur Verfügung
zu stellen, so dass auch andere Hochschulen und berufsbildende Einrichtungen dies als
VorlageundalsAnregungfürzusätzlichePraktikumsangebotenutzenkönnen.Durchdas
mit der 12. Auflage parallel publizierte eBook hat sich eine exponentielle Nutzung der
V
VI Vorwort
Inhalte, die von unabhängigen Quellen ermittelten Download-Zahlen bewegen sich im
6-stelligenBereich,ergeben.
VerlagsseitigeRestriktionenfürdiePrintausgabebedingeneineAuslagerungfolgender
Inhalteder12.Auflageaufo.gen.Link:Kapitel9Sägen,ISO-NormenundVDI-Richtli-
nien.
Mit der Aufnahme von zwei neuen Kapiteln zur Produktionsdatenorganisation und
zu CAD/CAM wird der Inhalt dieses Fachbuches weiter geöffnet und der aktuelle Ent-
wicklungsstanddermodernenProduktionhinzurdurchgehendenDigitalisierungderPro-
duktion (Industrie4.0) konsequentim Sinne der Dresdner Schule der Fertigungstechnik
umgesetzt.
Die in den einzelnen Grundlagen-Kapiteln enthaltenen Berechnungsaufgaben bezie-
hensichimmeraufdiedemBuchbeigefügtenRichtwerttabellen.Eswirddemkreativen
Nutzerempfohlen,dieindenKapiteln14,15und16genutztenbetrieblichenundüberbe-
trieblichenDatenspeicherderWerkzeugherstellerundAnbietervonWerkzeugmaschinen
alternativ für die Berechnungen zu nutzen und so auch den Entwicklungsfortschritt zu
erkennen.Prof. AlfredRichterauch anerkennend„Spänerichter“genannt,hatseineStu-
denten und Mitarbeiter in Anlehnung an Schlesinger mit den Worten:“Das Werkzeug
bestimmt die Effektivität der Fertigung...“ auf den auch heute noch zutreffenden Zu-
sammenhangzwischenleistungsfähigenSchneidstoffenundWerkzeugenaufdieKonkur-
renzfähigkeitderFertigungsindustriehingewiesen.
GroßenDank möchteich an dieser Stelle Prof.ArndtRichter von der HTW Dresden
alsCo-AutorfürdieneuenInhaltezurDigitalisierungderProduktionaussprechen.
Auchdiese13.Auflage,wiesovielevorher,wurdeinengervertrauensvollenZusam-
menarbeit mit dem Lektor, Herrn Dipl.-Ing. Thomas Zipsner gestaltet, dem wir beide
hiermitherzlichdankenundeinengutenzweitenLebensabschnittwünschen.
Dresden JochenDietrich
Mai2020
Begriffe, Formelzeichen und Einheiten
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VIII Begriffe,FormelzeichenundEinheiten
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Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
2 GrundlagenderZerspanungamBeispielDrehen . . . . . . . . . . . . . . . 5
2.1 Flächen,SchneidenundEckenamSchneidkeilnachDIN6581 . . . . 5
2.2 Bezugsebenen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6
2.3 WinkelamSchneidkeil . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3.1 Winkel,dieinderWerkzeugbezugsebenegemessenwerden
(Abb.2.3) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3.2 Winkel, der in der Schneidenebene gemessen wird
Neigungswinkel(cid:6)(Abb.2.4) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
2.3.3 Winkel,dieinderKeilmessebenegemessenwerden(Abb.2.5) 7
2.4 EinflussderWinkelaufdenZerspanvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . 9
2.5 Spanungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.5.1 Spanungsbreiteb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.5.2 Spanungsdickeh. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
2.5.3 SpanungsquerschnittA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.6 ZerspanungskräfteundihreEntstehung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.6.1 EntstehungderKräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2.6.2 SpezifischeSchnittkraftk undihreEinflussgrößen . . . . . . 18
c
2.6.3 HauptschnittkraftF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
c
2.7 Leistungsberechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
2.7.1 ZerspanungsleistungP ausderHauptschnittkraft . . . . . . . 22
c
2.7.2 Maschinen-AntriebsleistungP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
2.8 TestfragenzumKapitel2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3 StandzeitT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2 EinflüsseaufdieStandzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2.1 Werkzeugverschleiß. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
3.2.2 Schnittgeschwindigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2.3 Werkstückstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
IX
X Inhaltsverzeichnis
3.2.4 Schneidstoff . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2.5 Schneidenform . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
3.2.6 Oberfläche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.7 Steife. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.2.8 Spanungsquerschnitt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.3 BerechnungundDarstellungderStandzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
3.4 GrößederStandzeitundZuordnungderSchnittgeschwindigkeit. . . . 32
3.5 TestfragenzumKapitel3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
4 Werkzeug-undMaschinen-Gerade. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.1 Werkzeug-Gerade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
4.2 Maschinen-Gerade . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
4.3 OptimalerArbeitsbereich . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
4.4 TestfragenzumKapitel4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5 SpanvolumenundSpanraumzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.1 Spanvolumen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
5.2 Spanformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.2.1 Transportfähigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.2.2 GefahrfürdenMenschenanderMaschine. . . . . . . . . . . . 42
5.3 Spanraumzahlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.4 TestfragenzumKapitel5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
6 Schneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.1 Werkzeugstähle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
6.2 Schnellarbeitsstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
6.3 Hartmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
6.4 Schneidkeramik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
6.5 Schneiddiamanten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6.6 KubischesBornitrid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
6.7 VergleichderSchneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.8 TestfragenzumKapitel6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
7 Drehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
7.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
7.2 Drehverfahren. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
7.2.1 Langdrehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
7.2.2 Plandrehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
7.2.3 Stechen(Stechdrehen) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
7.2.4 Profildrehen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
7.2.5 Kegeldrehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
7.2.6 Gewindedrehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
7.2.7 Formdrehen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68