Optimierte Schneidengeometrien sorgen für Spankontrolle

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AGTOS Gesellschaft für technische Oberflächensysteme mbH GmbH

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KOMET Group GmbH

Späne sind mechanisch vom bearbeiteten Werkstück abgetrennte Werkstoffteilchen, die bei Metallen in drei sich wiederholenden Phasen entstehen. Beim Eindringen der Werkzeugschneide in den Werkstoff wird zunächst das Material gestaucht und verfestigt. Dann steigt die Schubspannung im Werkstück bis zur Festigkeitsgrenze an.

Die maximalen Schubspannungen treten in der sogenannten Scherebene auf. Dort bildet sich der Span durch ein Abgleiten der Werkstoffpartikel aufeinander, wobei es zu Verformungen und Stauchungen kommt. Der Span fließt dann über die Spanfläche der Werkzeugschneide ab und wird beim Auftreffen auf weitere Widerstände nochmals gestaucht.

Spanvolumen und -form sind für
Prozessverlauf entscheidend

Entscheidend für den Prozessverlauf und dessen Sicherheit sind nun die entstehenden Spanvolumen sowie die Spanformen. Bei den Spanvolumen unterscheidet man zwischen dem eigentlichen Werkstoffvolumen und dem tatsächlichen Raumbedarf der ungeordneten Spanmenge.

Dabei ist naturgemäß das Volumen der ungeordneten Spanmenge größer als das des Werkstoffvolumens der gleichen Menge. Die sich aus deren Verhältnis ergebende Spanraumzahl hängt letztlich von der Spanform ab. Sie beschreibt die Form des Spans nach Verlassen des Werkzeugs.

Werkstoff des Werkstücks und Schnittbedingungen bestimmen die Spanform

Welche Formen sich ergeben, wird im Wesentlichen vom Werkstoff des Werkstücks und den Schnittbedingungen bestimmt. Maßgeblich sind dabei beispielsweise die Art und Legierung des Werkstoffes, wie etwa Phosphor- und Schwefelgehalt.

Im Bereich der Schnittbedingungen sind es Faktoren wie Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Vorschub oder Einstellwinkel. Bei der Werkzeuggeometrie sind es maßgeblich der Spanwinkel sowie die Ausbildung der Spanformstufe.

Die daraus entstehenden Späne werden nach ihrer äußeren Form klassifiziert. Dabei finden die Schüttdichte (bei Stahl in t/m³) sowie eine mögliche Gefährdung des Bedienenden ebenso Berücksichtigung wie die mögliche Beschädigung von Werkzeug, Werkstück und Maschine. Je kleiner die Spanraumzahl, desto weniger Platz wird für die Späne benötigt und desto leichter sind sie handhabbar.

Bandspäne und Wirrspäne bei der Späneentsorgung besonders schwierig

Als besonders ungünstig gelten vor allem Band- und Wirrspäne. Sie behindern den Spänefall und bilden Spanknäuel, die nur schwer aus Werkstücken oder von Werkzeugen entfernbar sind. Außerdem behindern sie den automatischen Spanabtransport. Hinzu kommt, dass sie die Werkstückoberflächen beschädigen und in besonderem Maß auch noch die Arbeitssicherheit gefährden.

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