CNC-Drehen ist das beste Bearbeitungsverfahren, um zylindrische (axialsymmetrische) Gegenstände herzustellen und verschiedene Merkmale auf ihrer Oberfläche zu gestalten. Verschiedene Arten des CNC-Drehens Mithilfe dieser Vorgänge wird das Material vom rotierenden Werkstück entfernt und die gewünschte Form erreicht.
Gerades Drehen, Stufendrehen, Plandrehen, Einstechen, Gewindeschneiden, Rändeln und andere Operationen werden auf einer CNC-Drehmaschine abhängig von den Merkmalen und Eigenschaften des 3D-Modells/Designs.
Um zu entscheiden, welches Drehverfahren am besten zu Ihrem Projekt passt, ist es wichtig, die verschiedenen Fertigungsverfahren und -arten zu verstehen. Lassen Sie uns daher verschiedene Typen, Werkzeuge, Anwendungen und die richtige Drehmaschine besprechen.
Was ist Drehen und wie funktioniert es?
Drehen ist eines der grundlegenden Bearbeitungsverfahren bei der Herstellung rotationssymmetrischer Teile. Dabei wird Material von einem rotierenden Werkstück mit einem Werkzeug entfernt, das sich entweder parallel oder senkrecht zur Rotationsachse des Werkstücks bewegt.
Hierfür wird eine konventionelle Drehbank oder eine CNC-Drehmaschine verwendet. Konventionelle Drehmaschinen erfordern eine manuelle Zustellung, während CNC-Maschinen diese Zustellung über Computerprogramme steuern und so engere Toleranzen erreichen.
Durch Drehen werden Innen- und Außenflächen, Konturen, Löcher und andere geometrische Merkmale mit Präzision und glatter Oberfläche erzeugt.
Funktionsweise des CNC-Drehens
CNC-Dreharbeiten
- Gestaltung & Vorbereitung: Erstellen Sie ein detailliertes Design (2D oder 3D) und exportieren Sie es anschließend in die CAM-Software. Die Optimierung der Werkzeugpfade für mehrere Vorgänge und die Überprüfung der G-Codes sind unerlässlich.
- Maschineneinrichtung: Spannen Sie das Werkstück in das Spannfutter der Maschine und das Werkzeug in den Werkzeughalter ein. Sie können den Reitstock anpassen, wenn die Werkstückstange lang ist und Unterstützung benötigt. Überprüfen Sie anschließend Vorschub, Drehzahl, Schnitttiefe und andere Parameter.
- Schneiden/Materialabtrag: Starten Sie die Maschine und führen Sie schwere CNC-Dreharbeiten durch, wenn zum Schruppen viel Material entfernt werden muss. Überwachen Sie anschließend den Prozess kontinuierlich.
- Abschied: Nachdem die gewünschte Form erstellt wurde, trennen Sie das fertige Bauteil ab, entgraten und reinigen es. Anschließend können Sie Messschieber, Mikrometer oder ein Koordinatenmessgerät zur Prüfung verwenden.
Wenn Sie mehr darüber erfahren möchten, lesen Sie den Artikel „CNC-Drehmaschine vs. Drehen“, das einen vergleichenden Überblick bietet.
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10 Arten von Drehoperationen
Es gibt verschiedene Arten von Drehoperationen, die mit geeigneten Werkzeugen und Einrichtungen auf einer Drehmaschine durchgeführt werden können. Jede dieser Operationen hat spezielle Verwendungszwecke und erzeugt unterschiedliche Formen und Merkmale.
Einige gängige Arten sind Geradedrehen, Stufendrehen, Kegeldrehen, Rändeln, Bohren, Plandrehen, Einstechen, Ausbohren und Abstechen. Im folgenden Abschnitt werden diese näher erläutert.
1. Geradeausdrehen 
Gerade drehen
Das Werkzeug bewegt sich längs entlang des Werkstücks. Reduzieren Sie den Durchmesser kontinuierlich und formen Sie ein perfekt zylindrisches Werkstück mit dem gewünschten Durchmesser. Schneidwerkzeug und Werkstückachse verlaufen parallel zueinander. Für präzise Ergebnisse sollten Vorschub, Schnitttiefe, Spindeldrehzahl und weitere Parameter berücksichtigt werden.
Stangen, Wellen, Stifte und andere ähnliche mechanische Komponenten. Es handelt sich um einen Oberflächenvorbereitungsschritt für weitere Drehvorgänge. An geraden Drehteilen können Sekundäroperationen durchgeführt werden, um Merkmale wie Löcher, Gewinde, Verjüngungen usw. herzustellen.
2. Schritt Drehen
Stufendrehen
Beim Stufendrehen handelt es sich um eine deutliche Veränderung des Durchmessers über die Länge. Statt einer allmählichen Zunahme oder Abnahme erfolgt der Durchmesserübergang zwischen zwei Abschnitten rechtwinklig. Das Schneidwerkzeug trägt das Material schrittweise entsprechend der gewünschten Schrittlänge und des gewünschten Durchmessers ab. Eine stufengedrehte Welle enthält zudem mehrere Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern.
Stufengedrehte Wellen eignen sich ideal für die Montage mehrerer Teile und verhindern axiales Verrutschen, wie beispielsweise eine von einem Getriebemotor angetriebene Welle in einem Fahrzeug. Weitere Anwendungsbeispiele sind Getriebe, Lager, Getriebebaugruppen, Förderanlagen, Roboterarme usw.
Ein Hauptnachteil von CNC-Stufendrehen ist Materialverschwendung. Um unterschiedliche Durchmesser zu bilden, muss eine große Menge Material von der Welle entfernt werden.
3. Kegeldrehen 
Kegeldrehen
Kegeldrehen ist der Prozess der Erzeugung einer konischen (oder kegelförmigen) Form durch eine stetige Verringerung des Durchmessers entlang der Länge. Auf die gleiche Weise werden Bohrungen oder Löcher mithilfe von Einsatzaufbauten verjüngt. Die Zunahme oder Abnahme des Durchmessers wird in „Verjüngung pro Längeneinheit“ oder „Verjüngungswinkel“ ausgedrückt.
Verjüngung pro Längeneinheit = (Durchmesser des größeren Endes – Durchmesser des kleineren Endes)/Länge
Kegelwinkel (tan θ) = (D−d)/2L
Bei einer Kreuzdrehmaschine ermöglicht die Kreuzauflage die Fixierung des Schneidwerkzeugs im gewünschten Winkel, was für das Kegeldrehen wichtig ist. Während das abgewinkelte Werkzeug Material zuführt, verringert sich der Durchmesser allmählich und gleichmäßig. Daher können Sie die Methoden Formwerkzeug, Reitstockversatz, Kreuzauflage und Vorschub kombinieren, um das Werkstück kegelförmig zu drehen.
Konische Merkmale sind entscheidend für Spiel, Passungen, Montage und kundenspezifische Funktionen. Das Kegeldrehen ist unerlässlich bei der Herstellung von Automotoren, Flugzeugfahrwerken, Maschinenspindeln, Zahnrädern usw.
4. Langweilig
CNC langweilig
Das Bohren wird auf einer Drehmaschine durchgeführt, um die vorhandene Bohrung in der Welle zu vergrößern, damit das Gegenstück perfekt passt. Dabei wird ein Einschneideinsatz gedreht und die Bohrung durch geringfügigen Materialabtrag vergrößert. Dieses Drehverfahren eignet sich ideal zum Verfeinern der Bohrungen und Erzielen hoher Genauigkeit. Zusätzlich kann durch CNC-Bohrung eine glatte Innenfläche für das Gewindedrehen vorbereitet werden.
Zu den Anwendungsbeispielen für das Bohren zählen Automotorzylinder, Lagergehäuse, Ventilkörper, Schwermaschinenteile und Hydrauliksysteme.
5. Rändelung 
Rändelprozess
Rändeln ist der Prozess, eine rutschfeste Oberfläche für besseren Halt zu erzeugen. Dabei entsteht eine gleichmäßig raue Oberfläche in geraden, diagonalen oder rautenförmigen Mustern. Die Drehmaschine verwendet hierfür Rändelzungen oder -räder als Werkzeuge. Sie sind am Werkzeughalter befestigt und prägen sich in das rotierende Werkstück ein. Ihre Zähne rollen auf der Oberfläche ab und erzeugen so das Muster.
Neben der Verbesserung der Griffigkeit sind strukturierte Muster auch für die Ästhetik, die Presspassung, die Rutschfestigkeit und die Markierung von CNC-Drehteilen von Vorteil. Sie finden Anwendung an Werkzeuggriffen, Autoknöpfen und einigen ästhetischen Gegenständen.
6. Gegenüber
Plandrehen
Durch Plandrehen wird die Länge des zylindrischen Werkstücks reduziert und die Stirnfläche abgeflacht. Dadurch wird die Stirnfläche für weitere Bearbeitungen wie Bohren und Nuten vorbereitet. Dabei bewegt sich das Schneidwerkzeug entlang des Werkstückradius senkrecht zur Rotationsachse.
Mit dieser Art von Drehvorgang werden glatte Passflächen für Lager, Wellen und andere mechanische Komponenten hergestellt, die eine Präzisionsmontage erfordern.
7. Nuten
Nutvorgang
Es bezieht sich auf das Erzeugen schmaler Schnitte auf der Oberfläche oder im Inneren des zylindrischen Werkstücks. Ein einschneidiges Schneidwerkzeug entfernt Material und erzeugt schmale Schnitte mit einer Größe, die der Werkzeugbreite entspricht.
Nuten dienen sowohl funktionalen als auch ästhetischen Zwecken. Sie werden für O-Ring-Kanäle, Ringhalterungen, Schnappverbindungen, Schmierkanäle und zur Spannungsverteilung verwendet. Andererseits können Nuten die mechanische Festigkeit von Bauteilen beeinträchtigen.
8. Gewindedrehen 
Gewindedrehen
Beim Gewindedrehen wird ein gewindeförmiger Bohrer verwendet, der das Material zuführt und spiralförmige Rillen mit der gewünschten Steigung und Länge auf der Oberfläche zylindrischer Teile erzeugt. Obwohl es für Außengewinde besser geeignet ist, können Sie auch Gewindebohrungen verwenden.
Beim Gewindedrehen muss der Werkzeugweg sorgfältig optimiert werden, um Steigung, Tiefe und Flankenwinkel der Gewinde zu steuern. Daher sind für tiefere Gewinde möglicherweise mehrere Werkzeugdurchgänge erforderlich.
Diese Art des Drehens eignet sich für kundenspezifische Gewindeprofile und Teile mit großen Durchmessern: z. B. Montageschrauben und Befestigungselemente für die Automobil-, Bau- und Schwermaschinenindustrie.
9. Bohren 
Drehbohren
Das Drehbohren wird hauptsächlich zum Bohren von Löchern in Wellen verwendet, die Nachbearbeitungen wie Bohren und Gewindeschneiden erfordern. Für diesen Vorgang wird entweder ein Bohrer oder ein spitzes Werkzeug der erforderlichen Lochgröße benötigt.
Das Werkzeug wird auf den Reitstock gesetzt und das Werkstück auf das Spannfutter, wobei die Stirnseite direkt vor dem Werkzeug positioniert wird. Während sich das Werkstück dreht, bewegt sich das Werkzeug entlang der Länge und formt ein Loch. Dieser Vorgang erzeugt Löcher für Schmierkanäle, Dübel, Stifte, Gewinde und Gewindebohrungen in verschiedenen Industriekomponenten.
10. Abschied
Trennvorgang
Ein schmaler Schlitz trennt einen Abschnitt von einem langen Werkstück. Dieser Vorgang ist besonders nützlich, wenn eine große Anzahl identischer Teile aus einem langen zylindrischen Stab hergestellt wird. Das Werkzeug erzeugt alle geplanten Merkmale in einem Abschnitt und schneidet ihn als fertiges Teil ab. Es handelt sich also um den letzten Schritt im Zyklus, sobald die gewünschte Form und Größe erreicht ist.
Dieser Vorgang trägt dazu bei, die Zykluszeit zu verkürzen und den Herstellungsprozess zu rationalisieren. Durch den Abstechvorgang am Ende des Bearbeitungszyklus entfällt die Notwendigkeit mehrerer Aufspannungen.
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Wie wählt man die richtigen Drehvorgänge aus?
Die Wahl der für Ihr Projekt am besten geeigneten Drehbearbeitung hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter Materialart, Konstruktionsmerkmale, erforderliche Genauigkeit und Oberflächenbeschaffenheit. Manchmal reicht ein einziger Drehvorgang aus, um die fertigen Teile herzustellen. In der Regel erfordert die Konstruktion jedoch mehrere Drehbearbeitungen.
Berücksichtigen Sie bei der Auswahl der Drehvorgänge die folgenden Faktoren:
- Medientyp: Berücksichtigen Sie Härte, Bearbeitbarkeit und andere Eigenschaften. Weiche Metalle können bei bestimmten Drehvorgängen, wie z. B. dem Einstechen, an Festigkeit verlieren.
- Design Features: Einfache Wellen, Schultern und Nuten können durch Standarddrehen, Plandrehen und Gewindeschneiden hergestellt werden. Komplexe Hinterschnitte und tiefe Bohrungen erfordern dagegen möglicherweise spezielle Bearbeitungsschritte.
- Erforderliche Genauigkeit: Bei Standarddrehvorgängen kann eine Toleranz von ±0.1 mm erreicht werden, während nur Bohr- und andere Nachbearbeitungsvorgänge präzisere Bahnen erzeugen können.
- Oberflächenfinish: Durch Standarddrehen können Teile mit einer Rauheit von Ra 0.8 µm hergestellt werden, während für eine Oberflächenrauheit von weniger als 0.8 µm Plandrehen, Reiben und Nachpolieren erforderlich sind.
Darüber hinaus kann Ihnen der Vergleich der Drehoperationen in der folgenden Tabelle dabei helfen, einen vergleichenden Überblick zu erhalten.
| Produktion | Zweck | Hauptfunktionen | Allgemeine Anwendungen |
| Geradeausdrehen | Reduzieren Sie den Durchmesser entlang der Länge | Parallele Werkzeug-/Werkstückachse, formt Zylinder | Wellen, Stangen, Stifte; Vorbereitung für sekundäre Operationen |
| Schritt drehen | Unterschiedliche Durchmesser schrittweise erstellen | Rechtwinklige Übergänge, mehrere Abschnitte | Getriebewellen, Getriebeteile, Roboterarme |
| Kegeldrehen | Konische Formen bilden | Der Durchmesser ändert sich allmählich mit einer konstanten Geschwindigkeit | Motorteile, Spindeln, Fahrwerke, Getriebe |
| Bohren | Vorhandene Löcher vergrößern | Es werden Einpunkt-Einsätze verwendet, die auch die Genauigkeit verbessern | Motorzylinder, Lagergehäuse, Ventilkörper |
| Rändeln | Erstellen Sie eine strukturierte Griffoberfläche | Gerade, diagonale oder rautenförmige Muster | Werkzeuggriffe, Knöpfe, Zierteile |
| Zugewandt | Glätten Sie die Stirnfläche | Das Werkzeug bewegt sich radial, reduziert die Länge und verfeinert die Oberfläche | Lagersitze, Wellenenden, Vorbereitung zum Bohren |
| Einstechen | Schneiden Sie schmale Kanäle | Erzeugt sowohl interne als auch externe Rillen | O-Ring-Sitze, Schmierwege, Schnappverbindungen |
| Gewindedrehen | Spiralförmige Nuten erzeugen | Steuert Neigung, Tiefe und Flankenwinkel | Schrauben, Bolzen, Befestigungselemente und große Gewindeteile |
| Bohren | Machen Sie erste Löcher | Im Reitstock montierter Bohrer | Schmierbohrungen, Passstifte, Vorgewindebohrungen |
| Abschied | Trennen Sie das fertige Stück von der Stange | Der schmale Schlitz schneidet den Abschnitt ab | Massenproduktion identischer Teile |
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Fazit
Drehen ist das ideale Bearbeitungsverfahren zur Herstellung komplexer und präziser zylindrischer Bauteile. Die verschiedenen Drehverfahren ermöglichen die Herstellung vielfältiger Formen und Merkmale. Darüber hinaus können verschiedenste Materialien, selbst Hartlegierungen wie Werkzeugstahl und Wolframkarbid, mittels CNC-Bearbeitung in die gewünschten Teile und Produkte umgewandelt werden.
Faktoren wie die Auswahl der richtigen Drehbearbeitungsarten, Materialtyp, Optimierung des Werkzeugwegs, Werkzeugauswahl und Bearbeitungsparameter beeinflussen die Endbearbeitung und Genauigkeit TeileDaher müssen Sie diese Überlegungen sorgfältig befolgen.