Räumen ist ein Zerspanungsverfahren mit mehrschneidigem Werkzeug, bei dem das Werkzeug die Schnittbewegung ausführt. Wegen der Staffelung der Zähne im Räumwerkzeug entfällt bei diesem Verfahren die Vorschubbewegung. Der abzuspanende Werkstoff wird in einem Hub (ziehend oder schiebend) mit dem Räumwerkzeug, der sogenannten Räumnadel, abgenommen. Dabei geben Räumwerkzeuge Bohrungen oder Außenflächen von Werkstücken eine profilierte Form. Räumen wird dort angewandt, wo schwierig herzustellende Profile mit hoher Oberflächengüte und großer Formgenauigkeit in Serie gefertigt werden sollen. Nur bei großen Stückzahlen ist Räumen wirtschaftlich, da das Räumwerkzeug als Einzweckwerkzeug sehr teuer ist.
Beim Innenräumen wird das Räumwerkzeug zuerst in den vorgearbeiteten Durchbruch des Werkstückes eingeführt, bevor die eigentliche Arbeitsbewegung einsetzt. Dabei wird die Räumnadel mit ihren vielen Schneiden durch das Werkstück hindurch gezogen oder auch hindurch gedrückt und erzeugt dabei im Durchbruch des Werkstückes die Kontur der Räumnadel (z. B. Vierkant, Sechskant etc.).
Wird das Werkzeug außen am Werkstück während des Arbeitshubes entlanggeführt, spricht man vom sogenannten Außenräumen. Hierbei wird durch das Räumwerkzeug eine vorbearbeitete Außenkontur am Werkstück, z. B. die Maulöffnung eines geschmiedeten Schraubenschlüssels fertig bearbeitet. Wegen der großen Schnitt- und Abdrängkräfte muss das zu bearbeitende Material starr eingespannt und abgestützt werden.
Die Zähne des Räumwerkzeuges sind beim
Schraubräumen (Drallräumen) schraubenförmig
angeordnet. Das Werkstück wird in die drehbar gelagerte Aufnahme eingesetzt
und beim Räumen durch die Flanken der Zähne so gedreht, wie es die zu erzeugende
Geometrie erfordert.
Beim
Umfangräumen umschließt das meistens zweigeteilte
Werkzeug das Werkstück ganz und ermöglicht so z. B. das Räumen einer
Außenverzahnung in nur einem Zug.
Geometrie der Räumnadel
Räumwerkzeuge bestehen aus
Schaft, Einführung, Zahnung, Führungsstück und Endstück. Im Spanungsteil der
Zahnung entsteht durch Staffelung der Schneidezähne die Spanungsdicke h. Die
Schruppzähne übernehmen den größten Teil der Spanabnahme (h > 0,2 mm). Die
Schlichtzahnung besteht aus mindestens 3 Zähnen. Dabei erzeugen der letzte
Schlichtzahn und der erste Zahn der Reserve das Fertigmaß. Jedes Werkzeug
verfügt über mindestens 3 Reservezähne, die gleiches Profil und identische
Abmessungen aufweisen und die Werkstoffoberfläche glätten (kalibrieren).
Sie dienen auch als Reserve beim Nachschärfen und sorgen so dafür, dass das teure
Werkzeug länger verwendet werden kann. Die Schneidwinkel sowie die
Spankammern richten sich nach der Länge der zu räumenden Fläche und der
Spanbarkeit des Werkstoffes. Der Freiwinkel ist sehr klein, damit beim
Nachschärfen der Zahnbrust das Profil erhalten bleibt. Spanbrechernuten in
den Freiflächen verhindern, dass Späne zwischen die seitlichen Freiflächen
und die bereits geräumten Flächen dringen und diese aufreißen. Die Zahnteilung
muss so gewählt werden, dass möglichst immer zwei bis 6 Zähne gleichzeitig
schneiden. Je mehr Zähne nämlich im Eingriff sind, desto ruhiger verläuft der
Räumvorgang. Allerdings wächst mit der Zahnzahl auch die erforderliche
Räumkraft an.
Staffelung der Zähne
Unter Staffelung versteht man die
durch die Anordnung der Zähne vorgegebene Spanabnahme. Die Staffelung der
Zähne entspricht der Spanungsdicke h. Eine sogenannte
Tiefenstaffelung liegt vor, wenn die Vorschubrichtung
senkrecht zur Räumfläche liegt.
Seitenstaffelung ist dann vorhanden, wenn die Räumfläche
von der Seite her zerspant wird.
Werkstoffe für Räumwerkzeuge
Räumwerkzeuge werden
überwiegend aus Schnellschnittstahl (SS) hergestellt. Außerdem setzt man
dafür auch Hartmetall ein. Bei den Hartmetallwerkzeugen besteht der
Grundkörper aus Werkzeugstahl, in den dann die Hartmetallschneiden
eingesetzt werden. Für die Befestigung der Hartmetallschneiden gibt es,
ähnlich wie bei Dreh- und Fräswerkzeugen, mehrere Möglichkeiten. Entweder
werden die Schneiden hart aufgelötet oder aber durch Klemmverbindungen fest im
Grundkörper verankert.
Die mit Sicherheit erreichbaren Genauigkeiten beim Innen- und Außenräumen liegen bei IT 7 bis IT 8. Mit erhöhtem Aufwand können aber auch durchaus Werte von IT 6 erreicht werden. Für das Innenräumen können die zulässigen Toleranzen für Nabenprofile und nabenähnliche Profile aus den DIN-Blättern DIN 5465, DIN 5471/72, DIN 5480, DIN 5481 und DIN 5482 entnommen werden.
Die Güte der Oberfläche hängt vom letzten Schlichtzahn, der in der Tiefenstaffelung arbeitet, ab. Bei der Erzeugung profilierter Oberflächen durch alle Zähne eines Räumwerkzeuges oder bei der Erzeugung gerader Flächen durch seitengestaffelte Räumwerkzeuge, wird die Oberfläche durch die Nebenschneiden dieser Werkzeuge beeinflusst. Die beim Räumen von Baustählen erreichbaren Oberflächenrauigkeiten Rt liegen zwischen Rt = 6,3 bis 25 µm. Hohe Oberflächengüte kann man aber auch bei gut räumbaren Automatenstählen oder Gusswerkstoffen erreichen.
