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  Fet

FET FERTIGUNGSTECHNIK   1. Grundlagen der Fertigungstechnik 1.1. Aufgaben der Fertigungstechnik   Die FT befaßt sich mit der gezielten Formgebung von Werkstücken (WS) mit Hilfe geeigneter Verfahren, wobei als technologischer Kriterien - Mengenleistung - Fertigungsgenauigkeit - Werkstoff - die entsprechenden Fertigungskosten zu beachten sind.   Durch die technischen, wirtschaftlichen und organisatorischen Veränderungen der Produktionstechnik werden immer höhere Anforderungen an - Produktivität - Wirtschaftlichkeit - Flexibilität der Fertigungssysteme gestellt.   Wertmäßig machen die Wz-Maschinen für die spanende Fertigung ca.

2/3 der Gesamtproduktion aus.   1.2. Geschichtliche Entwicklung der FT   ® Faustkeil, Schabe- und Schneide-WZ ® Schnurzug- oder Fiedelbogenantrieb   19.Jhd: Entwicklung der grundlegenden Verfahren der Zerspanungstechnik.   20.

Jhd: Qualitätsverbesserung, Erhöhung der Produktion, Verbesserung der Werkstoffe, ...   1.3. Stand und Entwicklungstendenzen in der Produktionstechnik   Auch heute noch beinhalten die Produktionstechniken noch beträchtliche Reserven: - Energieeinsparung - Vollautomatische Fertigung - Standortauswahl - Bearbeitungsziel verkürzen   Diese Entwicklungstendenzen zielen auf eine Ausschöpfung des obengenannten Entwicklungspotentials hin, zur Erreichung folgender Ziele: - Erhöhung der Qualität - Vollautomatisierung - Einsatz von Industrierobotern - Erhöhung der Flexibilität - Erhöhung der Produktion - Geringe Herstellungskosten - Standort verlegen - keine Überstunden - flexible Fertigungssysteme - Lohnkürzung             Kostenhyperbel:   1.

4. Einteilung spanender Fertigungsverfahren   /3a/, /3b/, /4a/ bis /4d/   2. Technische Oberflächen   /5/, /6a/, /6b/   /6b/ 1 ... Idealprofil 2 .

.. Gemessene oder Ist-Profil 3 ... Bezugsprofil 4 .

.. mittleres Profil 5 ... Grundprofil   wirkliches Profil gibt es nicht (Meßfehler) Rauhtiefe: Rt .

.. Abstand von Bezugs- zu Grundprofil     Glättungstiefe Arithmetischer Mittelrauhigkeitswert     Rz ... Mittel aus 5Ra                     VT: bessere Tragfähigkeit NT: größere Verschleiß NT: große Kerbwirkung bei dynamischen Belastung       3.

Zerspanungstechnik 3.1. Geometrie und Kinematik   Flächen, Schneiden und Ecken am Schneidkeil: Der Teil des Werkzeugs (WZ), an dem der Span entsteht, wird Schneidkeil genannt (Die Schnittlinien der den Keil begrenzenden Flächen sind die Schneiden). /7a/, /7b/ Bei harten Werkstoffen negativer Spanwinkel g (geringere Schärfe und geringerer WZ-Verschleiß) /7c/, /8/, /9/   3.2. Spanbildung   Die Spanbildung ist ein annähernd plastischer Vorgang, der durch den Schneidenkeil hervorgerufen wird.

Der Werkstoff wird dabei gestaucht, bis die Stauchkraft so groß ist, um die Scherung entlang der Scherebene zu bewirken. /10/   Spanarten: abhängig von der WS/WZ-Kombination, Schnittgeschwindigkeit, k, Spanungsbedingungen, ...   1. Fließspan (hohe Schnittgeschwindigkeit, duktiles Material) 2.

Lamellenspan 3. Scherspan 4. Reißspan (bei spröden Werkstoffen) /11/ Spanraumzahl   günstig: Fließspäne   Spanformen: Unter Spanform versteht man jene Form mit der der Span nach Abschluß der Spanbildung die Spanfläche verläßt Abhängigkeiten: ....

, Spanbrecher /12/, /13/ /14/             Spangrößen:               a ... Schnittiefe s ...

Vorschub/Umdr. h ... Spanhöhe b ..

. Spanbreite         3.3. Thermische Beanspruchung   /15/, /16/   3.4. Verschleiß und Standzeitbegriffe   Verschleiß = Abnutzung der unter Schnitt stehenden Schneide des WZ durch mechanische und thermische Belastung.

z.B.: Drehmeisel mit Verschleißgrößen: KB ... Kolkbreite KL .

.. Kolklippe KVF ... Kantenversatz an der Freifläche KVS .


.. Kantenversatz an der Spanfläche VB ... Verschleißmarkenbreite KT .

.. Kolktiefe     Standgrößen: Geben das Standvermögen des WZ an. - Standzeit ist jene Zeit, die ein WZ zwischen zwei Anschliffen einsatzbereit bleibt.   - Standweg (Bohrungen)   - Standmenge (Massenfertigung)   Standkriterien: Grenze einer unerwünschten Veränderung am WZ. Absolute und relative Standkriterien   absolute Standkriterien: gebrochenes WZ (Blankbremsen des WZ)   relative Standkriterien: bis eine vorgegebene Standgröße erreicht wird z.

B.: bestimmte Verschleißmarkenbreite /18/, /19/, /20/ Die Standzeit wird ermittelt mit einem Stand-Dauerversuch. /17/   Einflüsse auf die Standzeit: 1) Werkstoff des WS und WZ 2) Schnittgeschwindigkeit 3) Vorschub 4) Kühlung und Schmierung 5) Form der Schneide 6) Schnittiefe                       3.7.4. Rechenbeisspiel   /28/ Wie groß ist die erforderliche Leistung der Drehmaschine ?                   Vorschubleistung:       Schlitten ms = 1500 kg   m=0,1   Pv~0 P=Ps (+Pv)                                     4.

Drehen   /40/   4.1. Übersicht über die Drehverfahren   Systematischen Einteilung der Drehverfahren nach DIN 8589 Teil 2. Die Einteilung orientiert sich am Kriterium der Oberflächenform und Kinematik der Zerspanungsbedingungen.   Längsdrehen: Drehen mit Vorschubbewegung parallel zur WS-Achse.   Plandrehen: Drehen mit Vorschubbewegung plan (quer) zur WS-Achse.

(Querdrehen)   /41/, /42/, /43/, /44/, /44a/, /44b/, /45/, /45a/, /46/, /47/         4.2. Werkzeuge beim Drehen   Ein Drehmeißel besteht grundsätzlich aus Schneidenteil und Schaft (kreisrunder oder rechteckiger Querschnitt 1:1 oder 1:1,6). /48/, /49/   Weitere Arten von Drehstählen: - Schlicht- und Schruppstahl /50/ - Links- und Rechtsstahl /53/ - Gerader, gebogener & abgesetzter Drehstahl /52/ - Innen- /Außendrehstahl /51/   4.3. Winkel am Drehstahl   a .

.. Frei-, b ... Keil-, g .

.. Span-, e ... Eckenwinkel /54/, /55/, /56/   4.

4. Spannen der Drehmeißel und WS   Saubere Oberfläche, mittig, normal zur WS-Achse (k), fest, kurz Schwingungen der WZ-Maschine, WZ u./o. WS werden als Ratterschwingungen bezeichnet. /57/, /58/   4.4.

1. Ratterschwingungen   Mögliche Abhilfen für Rattern   4.4.2. Schwingungen von dünnwandigen Werkstücken   Mögliche Abhilfen: -) Schnittdaten ändern (® Schwingungsvermeidung) -) WS- bzw. WZ-Dämpfung erhöhen (® Schwingungsdämpfung)   /59/-/62/                 4.

5. Maßhaltigkeit beim Drehen   Einhaltung von genauen Durchmessermaßen Mögliche Probleme bei Schnittiefen unter 0,1mm Verringerung durch: -) Hohe Stabilität der WZ-Maschine (Schwingungsvermeidung) -) Scharfes WZ (kleiner Eckenradius) -) großer Spanwinkel /61/, /62/   Erreichbare Genauigkeiten beim Drehen:   IT7 ... IT8 ..

. üblich IT5 ... Schneiddiamanten- und Schneidkeramik-WZ   Oberflächenrauhigkeit:   Die theoretische Oberflächenrauhigkeit ist abhängig vom Spitzenradius r und dem Vorschub s.   Für Rt gilt (s>0,1mm)   Rt .

.. Rauhtiefe [mm] s ... Vorschub [mm] r .

.. Spitzenradius [mm]                   Die tatsächliche Rauhtiefe weicht allerdings vom theoretischen Wert ab, wegen: -) Laufruhe der Maschine (Schwingungen) -) Verschleiß der Schneide   Durch eine Vorschubverkleinerung und eine Vergrößerung des Eckenradius würde man theoretisch immer eine Verbesserung der Oberflächengüte erzielen. In der Praxis tritt allerdings nur bis zu einem bestimmten Wert eine Verbesserung der Oberflächengüte ein ® Mindest-Spandicke.   Mindestspandicke:   Jener Wert bis zu dem noch einwandfrei geschnitten werden kann.   Plangedrehte Oberfläche ist ungenügend:   In einem bestimmten Durchmesserbereich ist dieOberfläche aufgerauht.

Infolge Schnittgeschwindigkeitsänderung entsteht im ungünstigen Bereich Aufbauschneide. /63/ Abhilfe: Regelung auf v=konst. /72/   Gewindedrehen mit einschneidigem WZ:   Der Vorschub erfolgt entsprechend der Gewindesteigung. Die Zustellbewegung kann auf 4 Arten erfolgen. Es werden bis zu 10 Schnitte durchgeführt. /64/           4.

6. Berechnungsverfahren 4.6.1. Zerspankraftkomponenten und Zerspanleistung   Schnittgeschwindigkeit: v=d.p.

n Vorschubgeschwindigkeit: u=s.n Wirkgeschwindigkeit:   Die flächenhaft, auf den Schneidenkeil, wirkenden verteilten Schnittlasten werden durch die s.g. Zerspankraft Fz, und ihre Komponenten ersetzt.     Hauptschnittkraft: Vorschubkraft: Passivkraft:   Zerspanleistung:     Pv kann gegenüber Ps vernachlässigt werden: Pz~Ps   Der Gesamtwirkungsgrad der Drehmaschine verschlechtert sich bei Teillast und hohen Drehzahlen. Grenzen für die Wahl der Schnittleistung: /69/     1.

) Grenzen durch die WZ-Maschine: - Leistungsaufnahme - Stabilität der Maschine - Rattern (abh. von der Steifigkeit und Dämpfung des Systems)   2.) Grenzen durch das WZ: - Standzeit - Werkstoff - Schneidkeilgeometrie - Temperaturbeständigkeit, Wärmezufuhr   3.) Grenzen durch das WS: - Stabilität (z.B. Fliehkräfte, geringe Wandstärke, .

..) - Oberflächengüte - Werkstoff   4.6.2. Berechnung der Hauptzeit   Die Hauptzeit tH besteht aus der Summe aller Zeiten in denen die gewünschte Veränderung am WS durch das WZ ausgeführt wird.

Bei konst. Zeitspanungsvolumen gilt:     Ist das Zeitspanvolumen nicht konstat, so muß die Hauptzeit aus den mit der Vorschubgeschwindigkeit zurückgelegten Wegen ermittelt werden.   Längsdrehen:     L ... Gesamt-Drehlänge       Gewindedrehen:   Gleich wie Längsdrehen, der Vorschub s entspricht der Steigung P.

g ... Gangzahl i ...

Anzahl der Schnitte     Plandrehen:   Unterscheidung zwischen Drehmaschinen mit konstanter Schnittgeschwindigkeit und konstanter Drehzahl.   a) Konstante Drehzahl   Lineare Veränderung der Drehzahl mit dem Durchmesser     Gesamt-Drehlänge:   b) Stufenlose Drehzahlregelung (v=konst.)   VT: Wirtschaftlicher (bessere Leistungsausrüstung der Drehmaschine) bessere Oberflächengüte, geringere Hauptzeit         Berechnung der Hauptzeit:                     Berechnung Fräser:   Stirnfräser:   Geg: Schnittiefe a = 5mm Werkstückbreite B = 200mm WS-Material Ck 35 ks1.1 = 1860N/mm² z = 0,2   WZ-Maschine Vertikale Fräsmaschine Elektr. Anschlußleistung Pel. = 20kW Gesamtwirkungsgrad h = 0,75 k = 60° HM-bestückter Fräser mit g = 6° FräserÆ D = 320mm Messerkopf z = 15 Vorschub sz = 0,1mm/Schneide v = 120m/min Standzeit T = 150min für v = 80m/min     Ges: Reicht die Leistung der Fräsmaschine für diese Bearbeitung aus?     Überprüfung des FräserÆ:  E ~ 3A ü D ~ 1H .

.. 1,6B = 280 - 320min ü               Zähne im Eingriff:         Berechnung der Standzeit:     Erforderliche Drehzahl:  

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