Zerspanung

Was bedeutet Zerspanung?

Zerspanung ist ein Fertigungsverfahren der Hauptgruppe Trennen, bei dem Material durch mechanische Einwirkung mit geometrisch bestimmter oder unbestimmter Schneide vom Werkstück abgetragen wird. Das abgetrennte Material verlässt das Werkstück als Span. Die Zerspanung zählt zu den wichtigsten Fertigungsverfahren in der metallverarbeitenden Industrie.

Zu den Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide gehören Drehen, Fräsen, Bohren, Räumen und Sägen. Hier sind Anzahl, Form und Lage der Schneiden am Werkzeug definiert. Bei geometrisch unbestimmter Schneide – wie beim Schleifen, Honen oder Läppen – sind die Schneidkanten unregelmäßig angeordnet.

Wie funktioniert Zerspanung?

Bei der Zerspanung wirken drei Bewegungen zusammen: Die Schnittbewegung erzeugt die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Die Vorschubbewegung führt das Werkzeug kontinuierlich in neues Material. Die Zustellbewegung bestimmt die Schnitttiefe.

Die Schnittgeschwindigkeit vc berechnet sich beim Drehen aus Werkstückdurchmesser und Drehzahl: vc = π × d × n, wobei d der Durchmesser in Metern und n die Drehzahl in Umdrehungen pro Minute ist. Beim Fräsen gilt: vc = π × D × n mit dem Fräserdurchmesser D.

Rechenbeispiel: Ein Werkstück mit 100 mm Durchmesser wird mit 500 U/min gedreht. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt: vc = 3,14 × 0,1 m × 500 min⁻¹ = 157 m/min.

Praxisbeispiel aus der Industrie

Ein Maschinenbauer fertigt Wellenkomponenten aus vergütetem Stahl. Nach dem Schmieden erfolgt die Hartbearbeitung durch Drehen mit Hartmetallwerkzeugen. Die Schrupp-Operation entfernt mit 2 mm Schnitttiefe und 0,25 mm Vorschub pro Umdrehung das Aufmaß. Anschließend erreicht die Schlicht-Operation mit 0,2 mm Schnitttiefe die geforderte Oberflächengüte von Ra 1,6 μm (arithmetischer Mittenrauwert) und die Toleranz IT7 (ISO-Toleranzklasse 7).

Abgrenzung

Zerspanung unterscheidet sich von anderen Trennverfahren durch die mechanische Spanbildung. Beim Scherschneiden wird Material durch Scherkräfte getrennt, ohne dass Späne entstehen. Thermische Trennverfahren wie Laserschneiden oder Plasmaschneiden arbeiten ohne mechanische Werkzeuge. Abtragverfahren wie Erodieren nutzen elektrische Entladungen statt Schneiden.

Normen und Rechtsgrundlagen

Die DIN 8580 ordnet die Zerspanung in die Hauptgruppe 3 der Fertigungsverfahren ein. Die DIN 8589 unterteilt die Verfahren mit Spanabnahme nach Bewegungsrichtung und Werkzeuggeometrie. Für Werkzeugmaschinen gelten Sicherheitsanforderungen nach der Maschinenverordnung (EU) 2023/1230, die ab Januar 2027 die bisherige Richtlinie 2006/42/EG ersetzt.