mini|Räumnadel zum Räumen von Passfedernuten mini|Hydraulikzylinder einer horizontalen Räummaschine mini|Alte Räummaschine von vorne mini|Räummaschine 1904

Das Räumen ist ein Fertigungsverfahren der Zerspantechnik, bei dem ein Räumwerkzeug auf einer Räummaschine an einem Werkstück entlanggezogen wird (Außenräumen) oder durch eine bereits vorhandene Bohrung hindurchgezogen wird (Innenräumen). Das Werkzeug verfügt über mehrere Schneiden, die hintereinander angeordnet sind und jeweils um die Spanungsdicke gestaffelt sind. Die Zustellung ist also im Werkzeug integriert. Da die Geometrie der Schneidkeile bekannt ist, zählt das Verfahren zum Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide, zu dem auch das Drehen, Fräsen oder Bohren zählen.

Typischerweise wird das Werkzeug durch eine Bohrung im Werkstück gezogen, wodurch der Werkzeugquerschnitt im Werkstück abbildet. Das Räumen lässt sich jedoch auch mit bewegten Werkstücken durchführen oder zur Erzeugung von außenliegenden Flächen. Typische Formen sind Nuten, allgemeine Profile und Innenverzahnungen. Das Räumen ist ein sehr produktives und genaues Verfahren. Mit nur einem einzigen Hub lassen sich damit auch komplizierte Formen in Fertigteilqualität erzeugen, die sich mit konventionellen Verfahren wie Drehen, Bohren oder Fräsen nicht oder nur schwer herstellen lassen. Dafür sind die Räumwerkzeuge relativ teuer und eignen sich nur für eine bestimmte Form, die Flexibilität ist also gering. Angewendet wird das Räumen daher meist zur Fertigung komplexer Formen in großen Stückzahlen im Automobilbau und Maschinenbau. Die Werkzeuge bestehen meist aus beschichtetem oder unbeschichtetem Schnellarbeitsstahl und werden bei Bedarf nachgeschliffen; nur in seltenen Fällen kommt auch Hartmetall oder Schneidkeramik zum Einsatz: etwa beim Harträumen, einer Variante des Hartzerspanens von Werkstoffen mit einer Härte von über 50–60 HRC. Die Schnittgeschwindigkeiten liegen im Bereich von 1 m/min bis 30 m/min, beim Hochgeschwindigkeitsräumen auch bis zu 129 m/min. Mit dem Räumen lassen sich Grundtoleranzgrade von IT8 bis IT7 und Ra-Rauheiten von 1,6 bis 25 µm erzielen.

Definition nach DIN 8589 In der DIN 8589, die in der Fachliteratur häufig zitiert wird, ist das Räumen wie folgt definiert: Räumen ist Spanen mit mehrzahnigem Werkzeug mit gerader, auch schraubförmiger oder kreisförmiger Schnittbewegung. Die Vorschubbewegung wird durch die Staffelung der Schneidzähne des Werkzeuges ersetzt.Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014, S. 23 f.

Werkstückspektrum Mit dem Räumen lassen sich komplizierte Innenprofile erzeugen wie Verzahnungen an Zahnrädern oder Zahnstangen (auch schräg verzahnte), Nabennuten, Keilnaben und sonstige Nuten, Bohrungen an Pleueln oder Gabeln, Buchsen, die Funktionsflächen von Gabelschlüssel und Hohlrädern oder Zylinderschlosskerne. Mit dem Sonderverfahren Drehräumen als Kombination mit dem Drehen lassen sich auch Kurbelwellen herstellen.Herbert Schönherr: Spanende Fertigung, Oldenbourg, 2002, S. 324–329.

Werkstoffspektrum Das Räumen ist für sehr viele Werkstoffe geeignet. Die Festigkeit sollte jedoch über 400 bis 500 N/mm² liegen, da sonst die Späne zu lang werden und unterhalb von 1200 bis 900 N/mm², um die Belastung der Schneiden gering zu halten. Eine hohe Schneidenbelastung geht mit erhöhtem Verschleiß der Werkzeuge einher.Berend Denkena, Hans Kurt Tönshoff: Spanen – Grundlagen, 3. Auflage, Springer, Berlin 2011, S. 253.

Da beim Räumen der Vorschub im Werkzeug integriert ist, muss der geplante Werkstoff bei der Konstruktion der Werkzeuge und damit bei der Auslegung des Prozesses berücksichtigt werden. Wichtig ist, neben der Zerspanbarkeit allgemein, vor allem die Spanbildung und die erreichbare Oberflächenqualität.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. 468 in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014.

Stähle Einsatz- und Vergütungsstahl sind in standardmäßigem, normalgeglühten Zustand gut zu bearbeiten, sofern ein gleichmäßiges Gefüge aus Perlit und Ferrit vorliegt, bei mittlerer Korngröße. Stähle mit hoher Festigkeit, also höherem Kohlenstoffgehalt von etwa 0,6 %, lassen sich teilweise wirtschaftlicher im weichgeglühten Zustand bearbeiten.

Automatenstähle verfügen allgemein wegen ihres Schwefel­gehaltes über eine gute Zerspanbarkeit und lassen sich gut räumen. Der Werkzeugverschleiß ist bei ihnen geringer als bei Einsatz- und Vergütungstählen, und die erreichbaren Oberflächenqualitäten und Standmengen sind höher. Schwefel wirkt sich jedoch nachteilig auf die Wärmebehandlung aus. In Fällen, in denen er nicht als Legierungselement eingesetzt werden kann, haben sich Bleizusätze bewährt.

Unregelmäßigkeiten im Werkstoff wirken sich negativ aus. Insbesondere bei Zeilen aus Ferrit in Räumrichtung sind keine befriedigenden Ergebnisse erreichbar. Verfestigungen an der Oberfläche, die aus vorhergehenden Bearbeitungen stammen können, etwa beim Kaltfließpressen, sind ungünstig. Kaltwalzen oder Hämmern verursacht dagegen kaum Probleme. Die Bearbeitung solcher Werkstücke durch Räumen kommt sogar häufig vor.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. 468 in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014.

Gusseisen

Gusseisen mit Lamellengraphit und Gusseisen mit Kugelgraphit lassen sich gut bearbeiten, falls eine feine und gleichmäßige Graphit­verteilung vorliegt und die Gusshaut vor dem Räumen entfernt wird, zum Beispiel durch Kugelstrahlen. Größere Anhäufungen von Zementit – dem Hauptbestandteil von Gusseisen – und Schlackeeinschlüsse führen zu hohen lokalen Beanspruchungen der Werkzeuge, die in schlechten Oberflächen resultieren.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. 468 f. in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014.

Nichteisenmetalle Die meisten Leichtmetalle und deren Legierungen sowie einige Bronzen lassen sich gut räumen. Die Oberflächenqualitäten sind meist deutlich besser als bei Stahl.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. 469 in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014.

Räumverfahren

Das Räumen lässt sich nach mehreren Kriterien einteilen. Die in der spanenden Praxis und Fachliteratur häufig angewendete Einteilung nach DIN 8589 erfolgt nach der erzeugten Form in Plan-, Rund-, Schraub-, Profil- und Formräumen. Diese werden jeweils nochmal nach Innenräumen und Außenräumen unterteilt. In der Praxis wird beim Räumen jedoch davon abweichend meist direkt nach Innen- und Außenräumen unterschieden, da diese verschiedene Werkzeuge und Maschinen erfordern.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. 467 in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014. Außerdem gibt es noch die Sonderverfahren Drehräumen und Kettenräumen, sowie die Hartbearbeitung, die meist als Trockenbearbeitung ohne Kühlschmierstoff erfolgt und das Hochgeschwindigkeitesräumen mit Schnittgeschwindigkeiten bis 120 m/min.

Einteilung nach DIN 8589 In der DIN 8589 werden sämtliche spanenden Fertigungsverfahren definiert und eingeteilt. Alle Verfahren haben dort eine Ordnungsnummer. Bei den Räumverfahren beginnt diese immer mit der Folge 3.2.5. Dies steht für die dritte Hauptgruppe (Trennen), die zweite Gruppe (Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide) und das fünfte Verfahren (Räumen). Die weitere Unterteilung erfolgt nach der erzeugten Form. Die Ordnungsnummer 3.2.5.4 ist nicht belegt, da die spanenden Verfahren nach einem einheitlichen Schema unterteilt werden. Die vierte Verfahrensvariante ist für eine wälzende Vorschubbewegung vorgesehen wie beim Wälzfräsen oder Wälzhobeln. Da es beim Räumen keine Vorschubbewegung gibt, entfällt die Ordnungsnummer.

Planräumen Das Planräumen trägt die Ordnungsnummer 3.2.5.1 und dient zur Fertigung von ebenen Flächen, die innen oder außen liegen können. Dazu zählen Nuten, die Trennflächen an Zylinderblöcken bei Motoren, und die Auflagefläche von Schrauben an Kurbelwellenlagerdeckeln.Herbert Schönherr: Spanende Fertigung, Oldenbourg, 2002, S. 325.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. 468 in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014.

Rundräumen Das Rundräumen mit der Ordnungsnummer 3.2.5.2 wird nur zum Innenräumen runder Querschnitte eingesetzt.Herbert Schönherr: Spanende Fertigung, Oldenbourg, 2002. Es wird gelegentlich als kombiniertes Rundräumen und anschließendes Profilräumen mit einem einzigen Werkzeug genutzt, etwa bei der Verzahnungsherstellung.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014. Runde Innenflächen lassen sich durch Bohren oder Innendrehen meist wirtschaftlicher erzeugen. Für hohe Qualitäten wird das Reiben genutzt.

Schraubräumen Das Schraubräumen mit der Nummer 3.2.5.3 dient zur Herstellung schraubiger Formen, etwa für schrägverzahnte Zahnräder. Dabei wird der geraden Schnittbewegung noch eine rotierende Bewegung überlagert. Beide können entweder vom Werkstück oder Werkzeug ausgeführt werden.Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze (Hrsg.): Fertigungstechnik, Springer, 9. Auflage, 2010, S. 308.

Profilräumen mini|Durch Profilräumen gefertigte Innenverzahnung (Kerbverzahnung) Das Profilräumen mit der Nummer 3.2.5.5 ist das am häufigsten eingesetzte Verfahren zur Erzeugung beliebiger Profile, die mit einem profilierten Werkzeug hergestellt werden. Anwendungen sind die Herstellung von innenliegenden Profilen wie Verzahnungen, Innensechskante, Innenvierkante und Mehrkante, Hohlräder für automatische Getriebe, Schiebemuffen, Keilnaben­profile oder Keilwellen­profile. Wenn die Profile nicht rotationssymmetrisch sind, kann das Werkzeug seitlich verlaufen, was zu schlechten Lagegenauigkeiten führt.

Außenprofile werden ebenfalls hergestellt. Am häufigsten sind Lenkzahnstangen, Lenkmuttern oder Halbbohrungen von Kurbelwellenlagerdeckeln. Außerdem wird es für sogenannte „Tannenbaum“-Profile eingesetzt, mit denen Turbinenschaufeln an deren Welle verankert werden. Das Außen-Profilräumen eignet sich auch für geschlossene Profile wie Stirnverzahnungen, was als Tubus- oder Topfräumen bezeichnet wird. Das Werkzeug besteht dabei aus einem hohlen Zylinder mit nach innen gerichteten Schneiden, durch das das Werkstück gedrückt wird. Es gibt auch Varianten mit bewegtem Werkzeug. Räumen von Innenprofilen mit einem Bund wird als Sackloch­räumen bezeichnet, was jedoch nur selten genutzt wird.Christoph Klink, Karlheinz Hasslach, Walther Maier: Räumen, S. 468 in: Uwe Heisel, Fritz Klocke, Eckart Uhlmann, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Spanen. 2. Auflage, Hanser, München 2014.Fritz Klocke, Wilfried König: Fertigungsverfahren Band 1: Drehen, Fräsen, Bohren, Springer, 8. Auflage, 2008, S. 487 f.

Formräumen Das Formräumen trägt die Ordnungsnummer 3.2.5.6 und wird mit gesteuerten kreisförmigen Schnittbewegung zur Erzeugung beliebiger Formen eingesetzt. Es wird unterschieden zwischen dem Schwenkräumen mit stehendem Werkstück und rotierendem Werkzeug und dem Drehräumen mit rotierendem Werkstück ähnlich wie beim Drehen.Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze (Hrsg.): Fertigungstechnik, Springer, 9. Auflage, 2010, S. 308. Es wird außerdem unterschieden zwischen dem einfachen Drehräumen mit gerader Werkzeugbewegung und dem Rotationsdrehräumen mit rotierenden Werkzeugen.