Stechdrehen: Drehteile mit klaren Kanten und Tiefen

Mithilfe der verschiedenen Stech-Varianten lassen sich Bauteile wie Wellen und Achsen, Ringe und Buchsen oder auch Drehteile für Maschinen und Motoren herstellen. Je nach Bauteil kommen dabei das Einstechdrehen, Stechdrehen und das Abstechdrehen zum Einsatz.
In diesen Ratgeber gehen wir kurz auf die verschiedenen Varianten ein und geben Ihnen praxisnahe Tipps und Faustformeln auf den Weg

Die Stechdreh-Verfahren im Überblick

Einstechdrehen, Stechdrehen und Abstechdrehen sind Varianten des Drehen, die durch die Art der Werkzeugbewegung und den Bearbeitungszweck unterschieden werden. Beim Einstechdrehen wird ein Werkzeug senkrecht zur Werkstückachse in das Material eingestochen, um Nuten oder Einstiche zu erzeugen. Das Stechdrehen erweitert diese Bewegung um eine axiale Werkzeugverlagerung, wodurch spezifische Konturen oder komplexe Geometrien entlang der Werkstücklänge bearbeitet werden können. Das Abstechdrehen hingegen dient dem Trennen eines Werkstücks von der Rohmaterialstange oder dem Abtrennen von Bauteilen, wobei das Werkzeug präzise quer zur Werkstückachse geführt wird. Die beiden Verfahrensvarianten Einstechdrehen und Stechdrehen werden im folgenden Text zusammengefasst.

Einstechdrehen

Ein grundlegendes Merkmal des Einstechdrehens ist die Richtung, aus der der Einstechvorgang erfolgt. Ein Einstechen entlang der Drehachse wird als „Längs Einstechen (Radialstechen)“ bezeichnet, während ein Einstechen senkrecht zur Drehachse „Quer-Einstechen (Axialstechen)“ genannt wird.

Neben dieser Klassifizierung wird beim Einstechdrehen auch noch zwischen dem Inneneinstechen und dem Außeneinstechen unterschieden.

• Inneneinstechen: Beim Inneneinstechen wird das Werkzeug in das Innere einer Bohrung eingeführt, um etwa Nuten oder Konturen auf der Innenfläche zu erzeugen. Das Verfahren ist ideal zur Herstellung von inneren Nuten für Dichtungen, Sicherungsringe oder Lageraufnahmen.

• Außeneinstechen: Beim Außeneinstechen wird ein Werkzeug von außen senkrecht zur Werkstückachse in die Oberfläche eingestochen, um Nuten, Einstiche oder Absätze auf der äußeren Zylinderfläche des Werkstücks zu erzeugen.

Der Unterschied zwischen Inneneinstechen und Außeneinstechen liegt also in der Zugänglichkeit und Ausrichtung des Werkzeugs: Beim Inneneinstechen erfolgt der Materialabtrag im Inneren des Werkstücks, etwa in Bohrungen oder Hohlräumen, was kleinere und schlankere Werkzeuge erfordert. Das Außeneinstechen hingegen ist einfacher zugänglich und ermöglicht größere Werkzeugdimensionen sowie stabilere Bearbeitungsbedingungen.

Abstechdrehen

Beim Abstechdrehen geht es darum, das Werkzeug vertikal in das Werkstück zu führen, bis es das Material durchtrennt und ein Teil abgestochen wird. So entstehen beispielsweise Ringe oder Scheiben.
Da sich der Durchmesser des Werkstücks während des Abstechvorgangs kontinuierlich verringert, nimmt auch die Schnittgeschwindigkeit kontinuierlich ab, wenn die Drehzahl konstant bleibt. Warum das so ist, können Sie über die Formel in der Infobox ganz einfach nachvollziehen.

In der Praxis führt die abnehmende Schnittgeschwindigkeit dazu, dass die Schnittkräfte zunehmen und das Risiko von Werkzeugbruch oder Unregelmäßigkeiten im Schnitt steigt. Daher bietet es sich an, die Drehzahl mit abnehmendem Durchmesser progressiv zu erhöhen.
Tipp: Reduzieren sie auch zum Zentrum hin den Vorschub um ca. 50% um die Schnittkräfte zu reduzieren und die Standzeit zu erhöhen.

Praktischer Leitfaden: So gelingen die unterschiedlichen Stech-Varianten

Beim Stechen hängen die Vorbereitung und Durchführung des Verfahrens stark davon ab, welche Art des Stechens mit welchem Ziel durchgeführt werden soll. Im Folgenden geben wir Ihnen daher einige verfahrensspezifische Hinweise mit auf den Weg.

Schritt 1: Wahl des Werkzeuges

Das richtige Stechwerkzeug ist der Schlüssel zum Erfolg. Wählen Sie Ihr Werkzeug passend zum Werkstückmaterial – für Edelstahl und gehärtete Metalle sollten Sie besonders robuste Schneiden wählen, um einen gleichmäßigen Verschleiß und eine hochwertige Oberfläche zu erreichen.

Bei der Auswahl der Werkzeugparameter können Sie sich an folgenden Tipps aus der Praxis orientieren:

Einstechen:

• Damit Sie nicht für jeden Einstechdrehvorgang ein neues Werkzeug benötigen, wählen Sie eine Schneidenbreite, die geringer als die gewünschte Breite des Einstichs ist. So können Sie dann durch mehrmaliges Einstechen die Zielbreite schrittweise erreichen.
• Bei komplexen Einstechgeometrien bietet es sich an, ein und dasselbe Werkzeug für die gesamte Bearbeitung zu nutzen.
• Planeinstechen: Der Außendurchmesser des Schneidenträgers ist der maximale Stechdurchmesser, der Innendurchmesser ist der minimale Stechdurchmesser beim ersten Einstich. Diese Parameter müssen dringend beachtet werden
• Inneneinstechen: Um Vibrationen möglichst gering zu halten wählen Sie eine Auskraglänge die ein 2-2,5-faches des Werkzeugdurchmessers nicht übersteigt. Tipp: Um die mögliche Auskragung zu erhöhen und trotzdem die Vibrationen niedrig zu halten können Sie auch einen Bohrstangenstabilisator benutzen.

Abstechen:

• Die Stechtiefe sollte nicht mehr als das 8-fache der Breite der Schneidplatte betragen. Diese Begrenzung ist wichtig, um das Werkzeug stabil zu halten und unnötigen Verschleiß zu vermeiden. Auch die Wahl des passenden Werkzeughalters wird durch die gewünschte Stechtiefe beeinflusst
• Dabei ist es gleichzeitig das Ziel, die Schneidplatte so schmal wie möglich zu gestalten. Eine geringere Plattenbreite minimiert Materialverlust und reduziert die Kosten. Dennoch muss die Breite der Platte ausreichen, um die erforderliche Stechtiefe zu erreichen.
• Ein neutraler Einstellwinkel (κ = 0°) der Schneidplatte ermöglicht eine hohe Oberflächengüte und präzise Rechtwinkligkeit des Schnitts. Außerdem können Werkzeuge mit neutralem Einstellwinkel in der Regel höhere Vorschübe aushalten. Wenn Grate oder Butzen aus Anwendersicht in Ordnung sind, ist die Verwendung von neutralen Schneidplatten oft die bessere Wahl.
• Ein kleinerer Eckenradius sorgt für kleinere Butzen und ermöglicht eine bessere Spanbildung, was bei kleinen Vorschüben vorteilhaft ist. Ein größerer Eckenradius hingegen erhöht die Stabilität des Werkzeugs und erlaubt höhere Vorschubgeschwindigkeiten.

Schritt 2: Ausrichtung und Fixierung

Die richtige Ausrichtung und Fixierung des Stechdrehwerkzeugs ist entscheidend für eine präzise Bearbeitung und eine lange Werkzeugstandzeit. Hier einige praxisnahe Tipps, die Ihnen helfen, optimale Ergebnisse beim Einstech- und Abstechdrehen zu erzielen:

Ausrichtung des Werkzeugs

• Richtige Position: Das Werkzeug sollte immer exakt senkrecht zur Werkstückachse ausgerichtet sein, um eine gleichmäßige Belastung der Schneidkante zu gewährleisten und unnötigen Verschleiß zu vermeiden.
• Höhe des Werkzeugs: Die Schneidkante muss sich genau auf der Werkstückmitte befinden. Ist das Werkzeug zu hoch oder zu tief eingestellt, kann es zu erhöhtem Verschleiß, schlechter Oberflächenqualität oder sogar zum Werkzeugbruch kommen.

Praxistipp 1: Verwenden Sie eine Lehre oder eine Zentrierhilfe, um die Höhe schnell und einfach zu überprüfen. So vermeiden Sie Abweichungen und erhöhen die Prozessstabilität.
Praxistipp 2: Achten Sie auf die Sauberkeit der Spannfläche, bevor Sie das Werkzeug fixieren. Schon kleine Späne oder Verunreinigungen können die Ausrichtung beeinträchtigen und die Stabilität des Werkzeugs verringern.

Schritt 3: Der Drehvorgang

Jetzt wird’s spannend: Während des Drehvorgangs sollten Drehzahl und Vorschub exakt abgestimmt sein, um das Werkzeug nicht zu überlasten und saubere Späne zu erzielen. Mit den folgenden Praxistipps gelingt das Stechdrehen ganz bestimmt:

Einstechdrehen:

• Optimale Schnittgeschwindigkeit: Halten Sie die Schnittgeschwindigkeit konstant und passen Sie diese an Werkstoff und Einstechtiefe an. Da das Werkzeug punktuell ins Werkstück eindringt, sollte die Geschwindigkeit eher moderat sein, um übermäßige Hitzeentwicklung zu vermeiden. Tipp: Beginnen Sie mit niedrigeren Schnittgeschwindigkeiten und erhöhen Sie diese schrittweise, bis Sie eine optimale Balance zwischen Zerspanungsleistung und Werkzeugstandzeit gefunden haben. Bei Maschinen mit konstanter Drehzahl benutzen Sie die mittlere Drehzahl. Bei Maschinen mit konstanter Schnittgeschwindigkeit regelt die Maschine selbst nach.
• Vermeidung von Vibrationen: Da das Werkzeug bei tiefen Nuten einer hohen Seitenbelastung ausgesetzt ist, kann es zu Vibrationen kommen, die die Oberflächenqualität beeinträchtigen und das Werkzeug schneller verschleißen lassen. Tipp: Halten Sie den Werkzeugüberstand so kurz wie möglich und reduzieren Sie die Vorschubgeschwindigkeit, wenn Vibrationen auftreten.
• Schneidkantenkontrolle: Kontrollieren Sie die Schneidkante des Werkzeugs regelmäßig, da der seitliche Kontakt beim Einstechen zu erhöhtem Verschleiß führen kann. Abstechdrehen:

1. Konstante Vorschubgeschwindigkeit: Eine konstante Vorschubgeschwindigkeit ist entscheidend, um den Schneidprozess stabil zu halten und das Risiko von Butzenbildung zu reduzieren. Tipp: Halten Sie den Vorschub so konstant wie möglich, besonders am Ende des Abstechvorgangs, wo das Werkstück weniger stabil ist. Reduzieren Sie den Vorschub nur leicht, um Werkzeugbruch zu vermeiden.
2. Kühlmittelzufuhr zur Temperaturkontrolle: Kühlung ist beim Abstechdrehen besonders wichtig, da die Reibung und die Wärmeentwicklung zum Ende des Schnitts hin zunehmen. Tipp: Setzen Sie ausreichend Kühlmittel ein, um die Temperatur niedrig zu halten und das Werkzeug zu schonen. Ein gerichteter Kühlmittelstrahl hilft zusätzlich, die Späne besser abzutransportieren.