Hobeln und Stoßen
spanendes Fertigungsverfahren Aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
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Das Hobeln und Stoßen sind zwei spanende Fertigungsverfahren der Gruppe Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, die mit einschneidigen Zerspanungswerkzeugen durchgeführt werden: dem Hobelmeißel und dem Stoßmeißel oder -messer; ein Hobel dagegen ist ein Werkzeug für ein verwandtes Verfahren der Holzbearbeitung.
Hobeln und Stoßen werden nach DIN 8580 gemeinsam einer Gruppe zugeordnet, da sie kinematisch identisch sind; die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück ist also dieselbe:
Stoßen und Hobeln dienen zur Herstellung ebener Flächen wie Nuten und Einstiche; die zugehörigen Werkzeugmaschinen sind die Hobelmaschine und die Stoßmaschine. Sie spielen jedoch in der industriellen Fertigung kaum noch eine Rolle, da sie weitgehend durch Fräsen ersetzt wurden, das produktiver und flexibler ist. Wichtige Ausnahmen sind das Wälzhobeln und Wälzstoßen zur Herstellung von Zahnrädern.
Vorteile des Hobelns und Stoßens gegenüber anderen Verfahren sind die niedrigen Einricht- und Werkzeugkosten sowie die geringere Erwärmung des Werkstücks. Nachteilig sind dagegen die hohen Fertigungszeiten (unwirtschaftlicher Leer-Rückhub und begrenzte Schnittgeschwindigkeit), beim Hobeln zusätzlich die Maschinengröße.
Hobeln und Stoßen zählen gemeinsam mit dem Drehen und Bohren zu den ältesten Fertigungsverfahren, siehe Geschichte der Produktionstechnik.
„Hobeln bzw. Stoßen ist Spanen mit schrittweiser, wiederholter, meist geradliniger Schnittbewegung und schrittweiser, zur Schnittrichtung senkrechter Vorschubbewegung.“[1]
Beim Hobeln ist das Werkzeug fest eingespannt, und das Werkstück vollführt die Schnittbewegung. Nach dem Rückhub bewegt sich das Werkzeug senkrecht zur Schnittrichtung weiter und vollführt somit die Vorschubbewegung. Die Schnittrichtung liegt praktisch immer in waagrechter Richtung. Der Vorschub kann auch nach oben oder unten erfolgen.
Beim Stoßen führt das Werkzeug die hin- und hergehende Schnittbewegung aus, sie besteht aus:
Nach dem Arbeitshub bewegt sich das Werkstück senkrecht zur Schnittbewegung (Vorschubbewegung), um den weiteren Materialabtrag zu gewährleisten.
In der DIN 8589 werden alle spanenden Fertigungsverfahren nach einem einheitlichen Ordnungsschema eingeteilt. Das Hobeln und Stoßen trägt dort die Ordnungsnummer 3.2.4 (3. Hauptgruppe: Trennen, 2. Gruppe: Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, 4. Fertigungsverfahren).[2]
Die erzeugten Oberflächen weisen charakteristische parallele Linien auf, die von den Bearbeitungsspuren herrühren. Die erreichbaren Rauheiten gemessen als mittlere Rauheit liegen bei Ra = 2 bis 4 µm. Diese lassen sich erreichen durch Verwendung von Breitschlichtwerkzeugen, bei denen die Nebenschneide etwa eineinhalb mal bis doppelt so lang ist wie der Vorschub und der Werkzeug-Einstellwinkel der Nebenschneide sehr klein. Die Rauheit hängt ab vom Vorschub, dem Werkstoff, der Schneidengeometrie und der Schnitttiefe.
Die erreichbaren Maßabweichungen, gemessen als erreichbare ISO-Toleranzen, liegen bei IT 8; in Sonderfällen sind auch IT 7 oder IT 6 möglich.
Die benötigte Leistung ergibt sich aus der Schnittkraft , der Reibungskraft an der Tischführung der Maschine, der Schnittgeschwindigkeit und dem Wirkungsgrad des Antriebs zu:
Die Schnittkraft lässt sich mit der Kienzle-Formel berechnen. In diese gehen ein die Schnitttiefe , der Vorschub und die Spezifische Schnittkraft :
Die Reibungskraft ergibt sich aus der Gewichtskraft des Maschinentisches , der Gewichtskraft des größten Werkstücks und dem Reibungskoeffizient zu:
Die Schnittgeschwindigkeit hängt von mehreren Faktoren ab, u. a. vom Schneidstoff, den Standkriterien und der erwünschten Standzeit.
Für Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl und Standzeiten von 60 Minuten gelten folgende Werte:
| Werkstoff | Vorschub [mm] | Schnittgeschwindigkeit [m/min] | Schneitteilgeometrie | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bezeichnung | Zugfestigkeit [N/mm²] bzw. Brinellhärte | Freiwinkel | Spanwinkel | Neigungswinkel | ||
| Grauguss | bis 200 HB | 0,4 bis 1,0 | 18 bis 13 | 8° | 8° | 8° |
| 1,0 bis 2,5 | 13 bis 10 | 8° | 8° | 8° | ||
| 200 bis 250 HB | 0,4 bis 1,0 | 12 bis 9 | 8° | 6° | 8° | |
| 1,0 bis 2,5 | 9 bis 7 | 8° | 6° | 8° | ||
| legierter Grauguss | 250 bis 450 HB | 0,4 bis 1,0 | 11 bis 9 | 8° | 6° | 8° |
| 1,0 bis 2,5 | 9 bis 7 | 8° | 6° | 8° | ||
| Baustahl/ Einsatzstahl/ Vergütungsstahl | 500 | 0,4 bis 1,0 | 18 bis 12 | 8° | 14° | 8° |
| 1,0 bis 2,5 | 12 bis 8 | 8° | 14° | 8° | ||
| 600 | 0,4 bis 1,0 | 12 bis 8 | 8° | 12° | 8° | |
| 1,0 bis 2,5 | 8 bis 6 | 8° | 12° | 8° | ||
| 700 | 0,4 bis 1,0 | 11 bis 7 | 8° | 10° | 8° | |
| 1,0 bis 2,5 | 7 bis 5 | 8° | 10° | 8° | ||
| Stahlguss | 700 | 0,4 bis 1,0 | 11 bis 7 | 8° | 10° | 8° |
| 1,0 bis 2,5 | 7 bis 5 | 8° | 10° | 8° | ||
Für Werkzeuge mit eingelöteten Schneiden aus Hartmetall und einer Standzeit von 240 Minuten gelten folgende Werte:
| Werkstoff | Vorschub [mm] | Anwendungsgruppe | Schnittgeschwindigkeit [m/min] | Schneitteilgeometrie | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Bezeichnung | Zugfestigkeit [N/mm²] bzw. Brinellhärte | Freiwinkel | Spanwinkel | Neigungswinkel | |||
| Grauguss | bis 180 HB | 0,4 bis 1,0 | K20 | 45 bis 30 | 8° | 15° bis 20° | −10° |
| 1,0 bis 1,6 | K20 | 30 bis 25 | 8° | 15° bis 20° | −10° | ||
| K30 | 25 bis 20 | 8° | 20° | −10° | |||
| 1,6 bis 2,5 | P40 | 30 bis 25 | 8° | 20° | −10° | ||
| K30 | 20 bis 15 | 8° | 20° | −10° | |||
| 180 bis 220 HB | 0,4 bis 1,0 | P30 | 60 bis 45 | 8° | 20° | −10° | |
| M20 | 50 bis 35 | 8° | 10° | −10° | |||
| K10 | 50 bis 35 | 8° | 10° | −10° | |||
| K20 | 40 bis 30 | 8° | 10° | −10° | |||
| 1,0 bis 1,6 | P30 | 45 bis 35 | 8° | 20° | −10° | ||
| K20 | 30 bis 25 | 8° | 10° bis 15° | −10° | |||
| 1,6 bis 2,5 | P40 | 25 bis 20 | 8° | 20° | −10° | ||
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