Von Längsdrehen bis Plandrehen – die grundlegenden Drehverfahren auf einen Blick

Beim Drehen geht es im Wesentlichen darum, ein rotierendes Werkstück mithilfe eines Werkzeugs so zu bearbeiten, dass es am Ende der gewünschten Form und Größe entspricht. Dabei kommen – je nach geforderten Eigenschaften – ganz unterschiedliche Verfahren zum Einsatz. Der erste Fertigungsschritt auf dem Weg zum perfekten Drehteil ist aber fast immer das Längsdrehen und Plandrehen. Die beiden Drehverfahren erlauben es uns, das Drehteil in seinem Durchmesser und seiner Länge auf die gewünschten Bauteilabmessungen zu fertigen. Erst im Anschluss erfolgt die weiterführende Bearbeitung des Bauteils, etwa durch das Feindrehen, Stechdrehen, Rändeln, Glattwalzen oder Gewindedrehen.
Das Ausgangs-Werkstück, meist ein zylindrisches Bauteil, wird also zunächst auf die gewünschten Maße zugestellt. Dabei wird im ersten Schritt eine plane Stirnseite zugestellt, wobei sich das Werkzeug senkrecht zur Drehachse bewegt (Plandrehen). Um den Durchmesser des Bauteils zu verändern, wird im Anschluss das Längsdrehen verwendet. Dabei bewegt sich das Werkzeug parallel zur Drehachse des Werkstücks. Meist wird hier der gewünschte Außendurchmesser hergestellt (Außendrehen), bei Rohren oder Bohrungen kann allerdings auch der Innendurchmesser bearbeitet werden (Innendrehen). Im Anschluss kann das Werkstück wahlweise abgestochen werden oder umgespannt und auf der noch unbearbeiteten Stirnseite auf die gewünschte Gesamtlänge plangedreht.

Die hier beschriebenen Drehverfahren – also das Längsdrehen und Plandrehen – sind der erste und wichtigste Schritt, damit die Bauteile später ihre Funktion erfüllen können. Zu den typischen Drehteilen aus Metall gehören etwa Bolzen, Achsen, Wellen oder Flansche, die wichtige und sicherheitsrelevante Funktionen in mechanischen Baugruppen übernehmen. In diesem Beitrag erklären wir in kurzen Schritt-für-Schritt-Anleitungen die wichtigsten Grundlagen zu den drei Drehverfahren. Dabei geben wir Ihnen einige wichtige Praxistipps und Faustformeln für die Drehmaschine mit auf den Weg.

Längsdrehen leicht gemacht – Tipps und Tricks für die Praxis

Wie oben beschrieben: Beim Längsdrehen geht es darum, den Durchmesser des Werkstücks zu bearbeiten. Mit dieser Schritt-für-Schritt-Anleitung gelingt Ihnen das bestimmt. Aber nicht vergessen: Es ist noch kein (Dreh-)Meister vom Himmel gefallen.

1. Das Werkstück vorbereiten
Spannen Sie das Werkstück fest in die Drehmaschine ein und kontrollieren Sie den Rundlauf. Dieser ist wichtig, damit das Werkzeug auch gleichmäßig von allen Seiten Material abträgt. Tipp: Verwenden Sie gegebenenfalls eine Mitlaufspitze, um längere Werkstücke zusätzlich abzustützen.

2. Das richtige Werkzeug auswählen und anbringen
Für das Außendrehen benötigen Sie einen Klemmdrehhalter, während für das Innendrehen eine spezielle Bohrstange verwendet wird. Die Auswahl an Werkzeugen ist riesig – bei der Auswahl ist vor allem die Zielsetzung der Drehbearbeitung wichtig. Hier wird zunächst zwischen Schlichten und Schruppen unterschieden.

Achten Sie darauf, dass das Werkzeug aus dem richtigen Material besteht – für die Bearbeitung von nahezu allen Metallen eignen sich Hartmetallwerkzeuge, diese sind am Kürzel „HM“ auf dem Datenblatt der Schneidplatte zu erkennen. Bei besonders harten Werkstoffen empfehlen sich Werkzeuge mit speziellen Beschichtungen oder aus hochharten Schneidstoffen wie Keramik oder CBN. Wählen Sie eine Schneidplatte aus, die zu Ihrem Vorhaben passt (Schnitttiefe, Vorschub, Drehzahl). Befestigen Sie die Schneidplatte mithilfe eines Torx-Schraubendrehers an einem passenden Klemmdrehhalter und befestigen Sie diesen an der Werkzeugaufnahme der Drehmaschine.

3. Außendrehen: Schrittweise Vorgehensweise
Beim Außendrehen bearbeiten Sie die Außenfläche des Werkstücks. Gehen Sie wie folgt vor: Starten Sie die Maschine: Das Werkstück beginnt, sich um seine eigene Achse zu drehen. Stellen Sie die Drehzahl passend zum Material und Durchmesser des Werkstücks ein. Dabei gilt: Je größer der Werkstückdurchmesser, desto niedriger die Drehzahl. Eine Formel zur Berechnung der Drehzahl finden Sie weiter unten.

• Positionieren Sie das Werkzeug: Fahren Sie das Werkzeug mit der Schneidplatte in die Nähe des Werkstücks. Das Werkzeug sollte auf der Höhe der Werkstückmitte positioniert werden, um eine optimale Zerspanung zu gewährleisten.
• Schnitttiefe und Vorschub festlegen: Legen Sie die Schnitttiefe und den Vorschub abhängig vom Material und den gewünschten Oberflächeneigenschaften fest. Faustregel: Für normale Stahlbearbeitung liegt die Schnitttiefe typischerweise zwischen 0,5 und 3 mm, der Vorschub zwischen 0,1 und 0,3 mm/U. Als Minimalwert für die Zustellung gilt der Eckenradius der Wendeschneidplatte.
• Bearbeitung durchführen: Führen Sie das Werkzeug in Längsrichtung am Werkstück entlang. Arbeiten Sie in mehreren Durchgängen, falls Sie viel Material abtragen müssen. Während bei der CNC Bearbeitung dank der hohen Präzision und Wiederholgenauigkeit ein größerer Materialabtrag pro Durchgang möglich ist, sind beim konventionellen Drehen oft mehrere Durchgänge notwendig, wobei der Bediener Zustellung und Vorschub flexibel an das Zwischenergebnis anpassen kann.

4. Innendrehen: Besondere Anforderungen
Das Innendrehen unterscheidet sich vom Außendrehen dadurch, dass hier die Innenfläche des Werkstücks bearbeitet wird. Die Schritte sind ähnlich wie beim Außendrehen, jedoch gibt es einige Besonderheiten:

• Werkzeugauswahl: Verwenden Sie eine Bohrstange, die speziell für das Innendrehen konzipiert ist. Diese zeichnet sich in der Regel durch eine höhere Zugänglichkeit aus, so wird der Schaft beispielsweise besonders schlank ausgeführt, um in die Bohrung zu passen. Zudem ist die Halterung meist ebenfalls kompakter gestaltet. Achten Sie darauf, dass der Schaft stabil genug ist, um Vibrationen zu minimieren.
• Schnitttiefe und Vorschub: Aufgrund der eingeschränkten Platzverhältnisse im Inneren des Werkstücks sollten Sie mit geringeren Schnitttiefen und einem reduzierten Vorschub arbeiten, um ein Verklemmen des Werkzeugs zu vermeiden.

Faustregel: Die Schnitttiefe sollte beim Innendrehen maximal 2 mm betragen.

Besonderheiten beim Plandrehen

Anders als beim Längsdrehen wird beim Plandrehen die Stirnseite des Drehteils bearbeitet. Das heißt: Das Werkzeug bewegt sich hier senkrecht zur Drehachse des Werkstücks. Tipp: Wenn das Bauteil auch innengedreht wird, sollte das Plandrehen immer nach dem Innendrehen erfolgen. Sonst besteht die Gefahr, dass die plangedrehte Fläche durch die Bohrung beschädigt wird. Zudem lässt sich durch diese Abfolge die Werkzeugstandzeit verlängern, da die Schnittgeschwindigkeit zum Zentrum hin abnimmt.
Die Vorbereitung des Werkstücks unterscheidet sich beim Plandrehen nicht vom Längsdrehen, bei der Auswahl des Werkzeugs ist allerdings zu berücksichtigen, dass sich dieses für das Plandrehen und die gewünschte Anwendung eignet.
Grundsätzlich gilt es hier, vor allem die Einflüsse von Eckenradius und Einstellwinkel zu verstehen. Ein großer Eckenradius verleiht der Schneidplatte mehr Stabilität, dadurch lässt sich beispielsweise bei groben Bearbeitungen die Standzeit erhöhen. Ein kleiner Eckenradius ist besser für Feinbearbeitungen geeignet, kann aber zu einer geringeren Standzeiten führen. Bei der Durchführung des Plandrehverfahrens ist zu beachten, dass die Schnittgeschwindigkeit in Richtung der Werkstückmitte abnimmt, weshalb sich die Auswahl einer zäheren Sorte des Schneidstoffes empfiehlt.
Beim Einstellwinkel ist der Effekt auf die Kräfteverteilung zu berücksichtigen: Durch eine Reduzierung des Einstellwinkels können Sie die Kräfte mehr in axiale Richtung leiten (Richtung Spannfutter) und dadurch das Bauteil stabilisieren.
Ein weiterer Praxistipp: Beim Plandrehen neigen Werkstücke an der Außenkante zu Bildung von Grat. Achten Sie darauf, das Werkstück nach der Bearbeitung zu entgraten.