Basiswissen Drehen: ein traditionelles Verfahren im Überblick

Der folgende Artikel bietet kompaktes Grundlagenwissen rund um das Thema Drehen. Nach einem kurzen Abriss über die Geschichte des Drehens werden die einzelnen Drehverfahren angeführt und Aufbau wie Funktion einer Drehmaschine erläutert. Anschliessend werden die Arten von Drehmaschinen und der Stellenwert des Drehens im Kontext der anderen klassischen Zerspanverfahren abgesprochen. Informationen über das Drehen in der Schweiz, typische Berufe sowie relevanten Normen und Messen runden den Beitrag ab.

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Das Drehen ist ein Verfahren, das in die Reihe der Grundtechniken des Zerspanens eingeordnet wird. Dort steht es auf einer Stufe mit den Techniken des Fräsens, Bohrens und Schleifens. Zerspanen bedeutet, dass während des Bearbeitungsvorganges vom jeweiligen Werkstück Späne abgeschnitten werden, um es nach Bedarf zu formen. Dabei ist das Werkstück in eine Drehmaschine eingespannt und wird immer wieder um seine eigene Achse gedreht. Das Werkzeug, das für das Abhobeln der Späne eingesetzt wird, ist der sogenannte Drehmeissel.

Drehen: eine Tradition aus dem Altertum

Wie Funde zeigen, war das Drehverfahren schon in der Antike bekannt. Aufgrund der vielseitigen Einsatzfelder konnte es die Jahrhunderte überdauern und hatte in der Zeit der Industriellen Revolution besondere Hochkonjunktur. Im 18. und 19. Jahrhundert war die Textilindustrie besonders ausgeprägt und durch die Bearbeitung von Metall an der Drehmaschine konnten Schrauben, aber auch die für die Anfertigung von Gewebe nötigen Spindeln hergestellt werden. Auch in modernen Zeiten ist die Drehmaschine immer noch der Dauerbrenner von früher: Sie wird für Achsen und alle anderen Teile, die durch Drehen symmetrisch gestaltet werden können, eingesetzt.

Die Drehverfahren im Überblick

Acht Drehverfahren sind es, die die heutige Industrie hauptsächlich nutzt. Diese sind:

- Längsdrehen

- Plandrehen

- Stechdrehen

- Formdrehen

- Gewindedrehen

- Kegeldrehen

- Wälzdrehen

- Profildrehen

Während das Längsdrehen (auch unter der Bezeichnung Rundrehen geläufig) parallel zur Achse des Werkstückes verläuft und ihm in der Regel den geplanten Durchmesser verleiht, erfolgt das Plandrehen senkrecht und kann auf diesen Weise beispielsweise ein Endstück in die gewünschte Form bringen. Das Stechdrehen kann durch das Einstechen in das Werkstück bestimmte Konturen erzeugen. Klassisches Anwendungsbeispiel für diese häufig genutzten Drehverfahren ist zum Beispiel das Erstellen einer Nut. Auch beim Formdrehen kommt das Einstechverfahren zum Einsatz. Hier kommt die Form durch eine entsprechende Gestaltung zustande. Beim Kegeldrehen kommt die Form, die dieser Drehvariante seinen eingängigen Namen gibt, durch die Änderung des Durchmessers, mit der das jeweilige Werkstück bearbeitet wird. Das Gewindedrehen erfolgt mithilfe eines speziellen Meissels. Beim Wälzdrehen sorgt eine Vorschubbewegung für eine zum Beispiel schraubenartige Form des Werkstücks. Das Verfahren wird daher nicht selten auch als Schraubdrehen bezeichnet. Beim Profildrehen kann die Form, die produziert werden soll, mithilfe eines passgenauen Negativs hergestellt werden. Wie aus dieser Übersicht deutlich zu erkennen ist, bestimmt die gewünschte Form eines Produkts in hohem Masse das anzuwendende Verfahren beim Drehen.

AMB 2016

Im µm-Bereich: Drehen per Laser ist hochpräzis

Die Drehmaschine: Aufbau und Funktionsweise

Alle beim Drehen möglichen Verfahren haben den grundlegenden Aufbau einer Drehmaschine gemeinsam. Für ihre Funktion benötigt eine Drehmaschine bestimmte Elemente:

- den Antrieb für Drehen und Formen der Werkstücke

- die Führung für das Werkstück

- die Lagerungen, die die Bewegungen des Werkstückes ermöglichen

- der Werkzeugschlitten

- den Drehmeissel, der die gewünschte Struktur erzeugt

Die Automatisierung der modernen Drehmaschine erfordert zudem eine Rechneranlage, die die Programme für die gewünschten Dreharbeiten einspeichern und umsetzen kann. Solche Maschinen mit digitaler Technologie werden als CNC-Drehmaschinen bezeichnet. Je nach Drehmaschine und -verfahren gibt es noch weitere Bestandteile, die den bedarfsgerechten Einsatz im Betrieb und das Fertigen von spezifischen Produkten ermöglichen. So findet sich auf fast allen Drehmaschinen eine Vorrichtung zum Bohren, und oft sind auch Stossen und Fräsen möglich.

Die wichtigsten Arten von Drehmaschinen

Mit den neuesten technischen Innovationen steigt auch die Anzahl möglicher Varianten für die Drehmaschine. Im Folgenden sollen daher die Klassiker der Drehmaschinen in kompakter Form vorgestellt werden. Dies sind:

- das Dreh-Fräszentrum

- der Langdrehautomat

- die CNC-Drehmaschine

- die Universaldrehmaschine

- der Drehautomat

Das Dreh-Fräszentrum bietet, wie es der Name bereits klar aussagt, gleich zwei Verfahren in einem Produkt an. Es eignet sich für Firmen, die mit einem Gerät und daher sehr ökonomisch Werkstücke bearbeiten möchten. Oft ist es möglich, eine solche Maschine aus Modulen zusammenzustellen und somit für die unternehmenseigene Fertigung exakt zu optimieren. Der Langdrehautomat oder Langdreher befindet sich das Werkstück in einer Führungsbuchse. Der Abstand zwischen der Buchse und dem verwendeten Werkzeug ist immer gleich. Dies ermöglicht ein besonders präzises Drehen, auch bei kleinen Durchmessern. Die CNC-Drehmaschine zeichnet sich dadurch an, dass computergestützte Programme den Drehvorgang ganz nach Bedarf steuern. Im Zuge der Digitalisierung wird diese Form von Drehen immer häufiger angewandt und der CNC-Drehmaschine scheint auf diesem Gebiet die Zukunft zu gehören. Die Universaldrehmaschine punkten durch ihr hohes Einsatzspektrum. Es gibt sie mit mechanischer oder numerischer Automatisierung und sie sind für Serienfertigungen besonders gut geeignet. Es gibt sie auch als sogenannte Revolvermaschine: Hier sorgt der Werkzeugrevolver dafür, dass auf dem Werkzeugschlitten gleich mehrere Werkzeuge eingespannt werden können.

Drehen in höchster Präszision

Drehen: Hohe Produktivität für komplexe Bearbeitungen

Drehen grosser und schwerer Werkstücke

Das Drehen im Reigen der unterschiedlichen Zerspanungsverfahren

Grundsätzlich sind die Zerspanverfahren in ihrer Genauigkeit alle in der Lage, überzeugende Ergebnisse zu liefern. Werkstücke, die durch Drehen bearbeitet wurden, sind oft bereits direkt im Hinblick auf den geplanten Einsatz geeignet. Für gehobene Zwecke können sie nach dem Verlassen der Drehmaschine jedoch noch per Schleifen bearbeitet werden. Im Vergleich zum Schleifen und Drehen ist die manuelle Bearbeitung von Werkstücken kaum möglich, da professionelles Drehen für die Präzision der Ergebnisse das Einspannen in die Drehmaschine erfordert. Dies ist aber gleichzeitig auch der Vorteil dieses Zerspanverfahrens, dass es mit hoher Genauigkeit arbeitet. Generell lässt sich sagen: Je grösser das Werkstück, umso grösser die Präzision, die via Drehen erreicht werden kann.

Anwendungsgebiete des Drehens

Es gibt heute zahlreiche Industriezweige, die das Drehen als Fertigungsmethode häufig einsetzen. Besonders dort, wo filigrane Ergebnisse benötigt werden, hat Drehen in den einschlägigen Industrien und deren Prozessen eine hohe Relevanz. Das gilt beispielsweise für die Uhrenindustrie. Hier und auch in der Feinmechanik werden Werkstücke für die benötigte Exaktheit oft durch das Drehen verwirklicht. Ein weiterer Anwendungsbereich ist die oben bereits erwähnte Textilindustrie. Hier sind feine Spindeln mit der Drehmaschine in besonders guter Qualität herstellbar. Werkzeugbau und Automobilindustrie wie der Maschinenbau sind weitere Industriezweige, die von der durch das Drehen erreichbaren Präzision in hohem Ausmass profitieren können. Gewindeprodukte und Wellen für eine optimale Kraftübertragung sind in diesem Zusammenhang wichtige Beispiele. Auch Fahrrad und Nähmaschine sind Produkte, die Teile aus der Drehmaschine mit hoher Genauigkeit brauchen. Die optische Industrie bezieht durch Drehen hergestellte Spiegel oder Linsen, und auch der Laborbereich braucht bis ins Detail exakte Teile für den täglichen Bedarf. Im IT-Bereich sind Festplatten durch Elemente aus der Drehmaschine ergänzt. Auch der Pumpenbereich sowie Kugellager, Walzen und Einspritzdüsen gehören in den Kompetenzbereich der Drehmaschine, der ständig neue Innovationen liefern kann.

Schweizer Hersteller von Drehautomaten

In der Schweiz gibt es eine erstklassige Kompetenz rund um die Herstellung von Drehmaschinen sowie Drehautomaten. Die Fachgruppen der wichtigsten Branchenverbände Swissmem, Tecnoswiss und Swissmechanic können hier Auskunft geben.

Drehen zum Beruf machen

Wer an der Drehmaschine aus Werkstücken präzise Produkte herstellen möchte, kann dies in unterschiedlichen Geschäftszweigen und Berufen tun. Der klassische Ausbildungsberuf rund ums Drehen ist der des Polymechanike/in, der nach einer 4-jährigen Berufslehre mit dem Eidgenössischen Fähigkeitszeugnis "Polymechaniker/in EFZ" abschliesst. Danach schliessen diverse Weiterbildungsmöglichkeiten von einzelnen Kursen bis hin zur Fachhochschule oder Universität an. Bei der Grundausbildung wird nicht nur der professionelle Umgang mit der Drehmaschine geübt. Auch die anderen Zerspanungsverfahren wie das Fräsen werden in diesem staatliche anerkannten Ausbildungsberuf erlernt.

Relevante Normen

Das Drehen ist durch eine ganze Reihe von Normen explizit geregelt. Oft handelt es sich um ISO-Normen, die von der in Genf ansässigen International Organization for Standardization herausgeben wurden. Eine wichtige Norm ist in diesem Zusammenhang EN ISO 23125. Sie regelt die Sicherheit von Werkzeugmaschinen, insbesondere von von Drehmaschinen. Sie gilt für nahezu alle Typen der Drehmaschine. Oft beziehen sich Normen auch auf Teile von Maschinen, die explizit geregelt werden sollen. So bestimmt die ISO 241 Schäfte für Drehmeissel und die ISO 3658 beschäftigt sich mit der Prüfung der Lebensdauer von Drehmeisseln. Wichtig ist in Bezug auf die Normen, dass sie keine Gesetze sind, sondern lediglich Empfehlungen, für deren Einhaltung sich ein Unternehmen zertifizierten lassen kann. Im Wettbewerb kann sich dies unter Umständen als deutlicher Vorteil herauskristallisieren. Für den Kontakt mit deutschen Firmenkunden empfiehlt sich auch die Kenntnis der mit Drehmaschinen in Verbindung stehenden deutschen Industrienormen (DIN). Relevante sind in diesem Zusammenhang unter anderem die folgenden Normen:

DIN 8589-1: Fertigungsverfahren Spanen - Teil 1: Drehen; Einordnung, Unterteilung, Begriffe

DIN 770-1: Schaftquerschnitte für Dreh- und Hobelmeissel, gewalzte und geschmiedete Schäfte

DIN 770-2: Schaftquerschnitte für Dreh- und Hobelmeissel, allseitig bearbeitete Schäfte ohne besondere Anforderungen an die Genauigkeit

DIN 771: Schneidplatten aus Schnellarbeitsstahl, für Dreh- und Hobelmeissel

DIN 8609-1: Werkzeugmaschinen; Senkrecht-Drehmaschinen, Abnahmebedingungen, Allgemeine Einführung

DIN 8609-2: Werkzeugmaschinen; Senkrecht-Drehmaschinen, Einständer-Senkrecht-Drehmaschinen, Abnahmebedingungen

DIN 8609-3: Werkzeugmaschinen; Senkrecht-Drehmaschinen, Zweiständer-Senkrecht-Drehmaschinen, Abnahmebedingungen

Messen in der Schweiz

Wer sich für das Drehen als Verfahren und die Drehmaschine als Werkzeug interessiert, findet in der Schweiz auf verschiedenen Messen professionelle Informationen zu diesen spannenden Themen: Erwähnt sei hier die Messe Innoteq. Die alle zwei Jahre in Bern stattfindende Fachmesse fokussiert die Themen Werkzeug- und Maschinenbau wobei Drehmaschinen ein wichtiges Thema dieser Messen sind.

Ebenfalls wichtige Messe sind die in Moutier stattfindende Siams sowie die EPHJ-EMPT-SMT in Genf. <<

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