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Spanen,

 

spanende Formung, Fertigungsverfahren der Hauptgruppe Trennen, bei dem die geometrische Gestaltänderung eines Werkstückes durch mechanisches Abtrennen kleiner Stoffteilchen (Späne) erreicht wird. Zur Spanabnahme finden Relativbewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug statt. Bewegungen, die unmittelbar die Spanentstehung bewirken, sind Schnitt-, Vorschub- und die daraus resultierende Wirkbewegung des Werkzeugs. Vor dem Spanen zur Einstellung des Werkzeugs notwendige Bewegungen, z. B. zur Bestimmung der Schnitttiefe (Zustellbewegung), sind nicht unmittelbar an der Spanentstehung beteiligt. Aus der jeweiligen Bewegung werden die in der Spanungstechnik wichtigen Begriffe der Richtungen, Wege und Geschwindigkeiten des Werkzeugs abgeleitet, z. B. Schnittrichtung, Wirkweg, Vorschubgeschwindigkeit. Als Schnittgrößen bezeichnet man Größen, die zur Spanabnahme unmittelbar oder mittelbar eingestellt werden müssen (z. B. Vorschub[weg] je Umdrehung). Spanungsgrößen, wie Spanungsbreite und -dicke, bestimmen die sich aus den Schnittgrößen ergebenden Abmessungen (beziehungsweise den Spanungsquerschnitt) des abzunehmenden Spans, nicht die des wirklich entstehenden Spans (Spangrößen).

 

Wesentlich für den Zerspanungsvorgang ist die Art des verwendeten Werkzeugs, das durch die Anzahl und räumliche Anordnung seiner Schneiden, durch ihre geometrische Ausbildung und durch den Schneidstoff gekennzeichnet ist. Nach der Schneidenform unterscheidet man Spanen mit geometrisch unbestimmter und Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide. Beim Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide kann das Korn gebunden (z. B. bei Schleifscheiben), nicht gebunden, trocken beziehungsweise in einer Flüssigkeit oder Paste (z. B. beim Läppen) auftreten. Beim Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide besteht das Werkzeug aus einer (z. B. einschneidiger Meißel) oder mehreren Schneiden mit genau definierter Schneidkeilgeometrie. Dabei ist die Spanfläche die Fläche am Schneidkeil, über die der Span abläuft, die Freifläche ist der entstehenden Schnittfläche zugekehrt. Der Winkel zwischen beiden Flächen ist der Keilwinkel β . Der Spanwinkel γ ist der Winkel zwischen Spanfläche und einer als senkrecht zur Schnittrichtung gedachten Bezugsebene; der Neigungswinkel λ gibt die Lage der Schneide bezüglich dieser Ebene an, gemessen in der Schneidenebene. Der Freiwinkel α ist der Winkel zwischen Freifläche und Schneidenebene (beziehungsweise Schnittfläche, wenn im Einsatz). Die Winkel α, β, γ werden in einer Ebene senkrecht zur Schneidkante gemessen (Keilmessebene), ihre Summe beträgt stets 90 º. Es ist dabei zu unterscheiden zwischen den Werkzeugwinkeln (α, β, γ), die sich auf das nicht im Einsatz befindliches Werkzeug beziehen, und zwischen den Wirkwinkeln (α _e, β _e, γ _e), die durch die relative Lage von Werkzeug und Werkstück beim Abspanvorgang maßgebend sind. Eckenwinkel ε ist der Winkel zwischen Haupt- und Nebenschneide, der Einstellwinkel κ ist der Winkel zwischen Hauptschneidenebene und Werkstückoberfläche (Arbeitsebene).

 

Als Spanbildung bezeichnet man den von der Scherzone (vereinfacht Scherebene) ausgehenden Vorgang beim Verformen, Abscheren (Scherspan), Abreißen (Reißspan) oder Fließen (Fließspan) des zu zerspanenden Werkstoffs.

 

Die beim Spanen auftretenden Kräfte ergeben als Resultierende eine Spanungskraft, deren Komponenten sich durch Projektion auf verschiedene Bezugsebenen ermitteln lassen zu Aktiv-, Passiv-, Vorschub-, Schnitt-, Wirk- und Drangkraft.

 

Fertigungsverfahren der spanenden Formung sind z. B. Drehen, Bohren, Hobeln, Fräsen, Schleifen, Sägen, Senken, Räumen und Honen. Der Winkel zwischen Scherebene und Bewegungsrichtung des Werkzeugs heißt Scherwinkel Φ.

 

Literatur:

 

Hb. der Fertigungstechnik, hg. v. G. Spur u. a., Bd. 3: S., 2 Tle. (1979-80);

 W. Degner u. a.: Spanende Formung. Theorie, Berechnung, Richtwerte (¹³1993).