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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   Rt = ymax   Glättungstiefe Arithmetischer Mittelrauhigkeitswert     Rz ... Mittel aus 5Ra                     VT: bessere Tragfähigkeit NT: größere Verscleiß 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                         3.5. Berechnung der Standzeit   C',m,x,y ..

.Standzeitkonstante C[Rest], m[-], x[-], y[-] T ...Standzeit [min] a ..

.Schnittiefe [mm] s ...Vorschub pro Umdrehung [mm/Umdr] v ..

.Schnittgeschwindigkeit [m/min]   oder v1.T1m = v2.T2m   Faßt man C'/Tm=Co zusammen, so erhält man: /30/   m-Werte für Drehen:   Werkzeug ® Schnellstahl Hartmetall Werkstück     Stahl/Gußeisen, ungekühlt 0.1 0.33 - 0.

4 * Stahl, gekühlt 0.125 0.33 - 0.4 *   * höhere Werte für beschichtete Hartmetalle   C' und m sind abhängig von der Werkzeug/Werkstück-Kombination und den Zerspanungsbedingungen. x und y berücksichtigen die Einflüsse von Schnittiefe und Vorschub (x<1, y<1).   Beispiel: Mit Schnellarbeitsstahl wird ein Werkstück aus Stahl gedreht.

Es ergaben sich folgende Werte: v1=25 m/min, T1=30 min Wie hoch muß die Schnittgeschwindigkeit v2 sein, wenn eine Standzeit T2=60 min gefordert wird ?                   3.6. Aufbauschneide   Die Aufbauschneide tritt zumeist beim Drehen und Fräsen auf. Bei kontinuierlicher Spanbildung schweißen sich kleine Partikel an die Schneide bzw. Spanfläche an. Nach Erreichen einer bestimmten Größe bricht die Aufbauschneide wieder ab.

Material der Aufbauschneide = Material des Werkstücks, jedoch mit wesentlich höherer Härte.                       3.7. Zerspanungskräfte   Die Zerspanungskräfte entstehen durch: - Scherwiderstand - Reibungskräfte auf der Frei- und Spanfläche   /23/ Zerspanungskräfte   FZ ...

resultierende Zerspanungskraft FS ... Hauptschnittkraft (Hauptkomponente von FZ, leistungsbestimmende Größe) FV ...

Vorschubkraft FP ... Passivkraft     3.7.1.

Hauptschnittkraft   Kienzle-Gleichung: FS = A . kS   A .....

Spanquerschnitt [mm2] kS .... spezifische Schnittkraft [N/mm2]   kS = kS1.1 .

Kh . Kg. Kv . Kver . KSt   kS1.1 .

.. spezifische Schnittkraft für b=h=1 mm [N/mm2] (vom Werkstoff abhängig) Wird durch Versuche ermittelt. /25/ Kh ...

... Korrekturfaktor der Spanungsdicke h Kh = h-z z= 0,2 ...

0,3 abhängig von der Werkzeug/Werkstoff-Kombination Kg ......

Korrekturfaktor für den Spanwinkel Kv ......

Korrekturfaktor für die Schnittgeschwindigkeit v Kver .....Korrekturfaktor für den Verschleiß des Werkzeuges KSt .

..... Korrekturfaktor für die Spanstauchung   K = Kg .

Kv . Kver . KSt /26/   FS = A . kS1.1 . h-z .

K = kS1.1 . b . h1-z . K   Schnittleistung: PS = FS . v       3.

7.2. Ermittlung der Korrekturfaktoren   1. Korrekturfaktor für den Spanwinkel   go = 6° für Stahl go = 2° für Guß   Bei Verkleinerung von g nimmt die Hauptschnittkraft FS zu.   2. Korrekturfaktor für die Schnittgeschwindigkeit v   Kv = 1,03 - 0,0003 .

v für Hartmetall-Werkzeuge bei v=80...250 m/min Kv = 1,15 für Schnellarbeitsstahl bei v=25...

80 m/min Kv = 1,2 ... 1,25 bei v<25 m/min   3. Korrekturfaktor für die Spanstauchung   /24/ 4. Korrekturfaktor für den Verschleiß   Für stumpfe Werkzeuge ist mit einem erhöhtem Kraftaufwand zu rechnen.

Kver = 1,3 ... 1,5   /29/   Der Gesamtkorrekturfaktor liegt üblicherweise in den Bereichen wie in Bild /26/ angegeben.   Weitere Einflußgrößen sind das Spanungsverhältnis G, sowie Kühlung, Schmierung, ..

.                   3.7.3. Vorschub- und Passivkraft   Die Zusammensetzung der resultierenden Zerspanungskraft Fz aus den drei Teilkräften zeigt Bild /27/. Fv ~ 0,1 .

.. 0,4 Fz Fp ~ 0,25 ... 0,4 Fz Vorschubleistung: Pv = Fv .

u             Fv = FR = FN . m = m .( FS + ms.g ) bzw. Fv ~ 0,3 FS   Unter Vernachlässigung der Vorschubleistung folgt:                                             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)                                       3.8. Werkzeugmaterialien - Schneidstoffe   Als Schneidstoff bezeichnet man den Werkstoff, aus dem der aktive Teil des Werkzeugs - der eigentliche Schneidenteil - besteht.   Einteilung der Schneidstoffe: a) Unlegierte und legierte Werkzeugstähle b) Schnellarbeitsstähle c) Gegossene Hartlegierungen d) Gesinterte Hartmetalle e) Schneidkeramik f) Superharte Schneidstoffe (Diamant, Bornitrit) g) Schleifmittel   /31/ Übersicht über die Schneidstoffe   Die Schneidstoffe unterliegen mechanischen (Zug, Druck, Biegung, Schub), thermischen und chemischen (Oxidation, Diffusion) Belastungen.   Anforderungen an Schneidstoffe:   - große Härte und Druckfestigkeit (gegen Abtrennen der Werkstückteilchen) - hohe Biegefestigkeit und Zugfestigkeit (unempfindlich gegenüber Stößen) - hohe Verschleißfestigkeit (Kombination von Härte und Zähigkeit für günstige Standzeit) - Kantenfestigkeit - hohe Temperaturbeständigkeit (Wärmehärte, gute Temperaturwechselbeständigkeit) - chemisch inaktiv (geringe Neigung zu Verzunderung, Oxidation und Diffusion)   /36/ Wärmehärte der Schneidstoffe   3.

8.1. Legierte und unlegierte Werkzeugstähle   Die Stähle enthalten geringe C-Anteile (0,6...1,3 % ), die legierten noch zusätzlich geringe Anteile an W, Cr, Co, V,.

.. Werkzeugstähle erhalten ihre Härte durch eine Wärmebehandlung: Erwärmung auf Austenitisierungstemperatur, Abschrecken und Anlassen.   Werkzeugstähle erlauben eine nur geringe Schnittgeschwindigkeit und haben eine geringe Wärmehärte (~ 300 °C); sie werden deshalb in der Metallbearbeitung nur noch für Feilen, Sägeblätter u.a. Handarbeitswerkzeug eingesetzt.

Anwendung z.B. in der Holzbearbeitung.   3.8.2.

Schnellarbeitsstähle   Mit Hilfe verschiedener karbidbildender Legierungszusätze (W, V, Cr, Co) erhalten die Schnellarbeitsstähle eine höhere Wärmehärte, Verschleißfestigkeit und Schnittgeschwindigkeit als Werkzeugstähle. Schnellarbeitsstähle ent- halten bis 20% W, 16% Co, 10% Mo und 5% Cr und V.   Angewendet werden Schnellarbeitsstähle hauptsächlich noch bei mehrschneidigen Werkzeugen, wie Spiralbohrer, Senker, Fräser und bei unterbrochenen Schnitten (wegen der Stoßbelastung), wie bei Einstech- und Profil-Dreh- stählen und Hobelstählen. Durch Beschichten, Nitrieren, Karbonitrieren u.a. Verfahren können die Schnellarbeits- stähle verschleißbeständiger gemacht werden.

  3.8.3. Hartmetalle   Man unterscheidet gegossene und gesinterte Hartmetalle.   Die gegossenen Hartlegierungen sind C-haltige Gußlegierungen, die aus einem Grundmetall (Fe, Ni, Co) und zum überwiegenden Teil aus Karbidbildnern (17% W, 25% Cr, 35% Co, 20% Fe) bestehen. Die Formgebung erfolgt durch Gießen; eine Wärmebehandlung ist nicht notwendig.

Sie weisen eine höhere Wärmehärte gegenüber den Schnell- arbeitsstählen auf, und sind verschleißfester als diese. Gegeossene Hartmetalle sind aber sehr spröde, und werden daher heute kaum noch angewendet.   Heute werden ausschließlich Sinter-Hartmetalle verwendet.   Ein Pulvergemisch aus Wolframkarbiden ( WC ), TiC, TaC, MoC, VC wird mit einem Hilfsmetall (im allge- meinen 5-20% Co) in eine Form gepreßt, und bei Temperaturen zwischen 1300 °C und 1600 °C gesintert. Die Nachbehandlung erfolgt durch Schleifen mit extraharten Spezialschleifscheiben (Diamant). Ein entscheidender Härteverlust tritt erst bei Temperaturen oberhalb von ca.

800 °C ein. Die Hartmetalle enthalten kaum Fe (nur ca. 2-3%) . Die Hartmetalle sind spröde und teuer; daher wird nicht das gesamte Werkzeug, sondern nur die tatsächlich wirksame Schneide aus Hartmetall hergestellt ------> ein Plättchen wird auf einem Werkzeug-Halter befestigt (gute Zähigkeit und Dämpfung). Die Hartmetall-Plättchen können durch Löten (veraltet) oder Schrauben oder Klemmen befestigt werden.   /32/ Befestigung der Wendeschneidplättchen   Es gibt drei Gruppen von Hartmetallen: P für langspanende Werkstoffe M Mehrzwecksorte K für kurzspanende Werkstoffe   dazu Kennzahlen: 01, 10, 20, 30, 40, 50 hoher Verschleißwiderstand ----------------------® große Zähigkeit     3.

8.4. Schneidkeramik   Keramische Werkstoffe basieren hauptsächlich auf Al2O3 (Aluminiumoxid). Schneidkeramik-Schneidstoffe erzielen eine weitere Steigerung der Produktivität. Weitere Vorteile sind die Einsparung an teuren Sintermetallen (W, Co, Cr, ..

.) und die höhere Härte als die Hartmetalle.   Man unterscheidet zwei Arten der Schneidkeramik: - reine Aluminiumoxide (keine oder kaum Legierungszusätze von anderen Metalloxiden und Metallkarbiden) - legierte Schneidkeramik (bis zu 60% Zusätze von Metallkarbiden)   Schneidkeramik ist extrem spröde, und daher nicht für Bearbeitungsvorgänge mit stoßartiger Belastung geeignet (Längsdrehen abgesetzter Wellenteile). Eine Vorbearbeitung der Werkstücke ist notwendig.   /37/ Eigenschaften der Schneidkeramik   3.8.

5. Schneiddiamant   Schneiddiamanten (Naturdiamanten oder künstliche Diamanten) verwendet man ausschließlich in der Feinstbearbeitung zur Herstellung von Oberflächen mit - geringsten Maßabweichungen - höchster Oberflächengüte - zumeist beim Drehen.   Mit Schneiddiamanten werden alle Metalle mit keinem oder extrem niedrigem C-Gehalt, sowie Kunststoffe und Glas, bearbeitet. Schneiddiamanten sind äußerst hart und spröde, und daher extrem bruchempfindlich. Die Standzeit ist gegenüber Hartmetallen, bei gleichen Zerspanungsbedingungen, 40 bis 50 mal höher.   Die Befestigung der Schneiddiamanten auf dem Werkzeug-Träger erfolgt durch Hartlöten, Einsintern oder Kaltfassen.

Die Aufnahme des Schneiddiamanten am Werkzeug-Träger soll so gestaltet sein, daß keine zusätzlichen Einspann- bzw. Wärmespannungen (Hartlöten !!) entstehen.   /34/ Diamant-Werkzeughalter /35/ Facetten-Diamantwerkzeug (Schneidenlänge < 1mm, Einstellen mit Vergrößerungseinrichtung)   Polykristalline Schneidkörper haben einen Grundkörper aus Hartmetall, auf dem viele kleine Diamanten bei hoher Temperatur (ca. 2200 °C) und hohem Druck (ca. 70 kbar) aufkristalliert werden.   /33/ Wendeschneidplatten mit polykristallinen Schneidkörpern 3.

9. Wendeschneidplatten   Wegen der hohen Kosten der hochbeanspruchten Schneidstoffe werden meistens nur die Schneiden aus diesem Werkstoff hergestellt. Wendeschneidplatten aus Hartmetall oder Schneidkeramik sind nach Form, Abmessungen und Genauigkeit genormt.   /38/ Genormte Hartmetall-Wendeschneidplatten   Die Wendeschneidplatte wird mit dem Werkzeugschaft durch Schrauben oder Klemmen (veraltet: Löten) verbunden.   /32/ Befestigung der Wendeschneidplättchen /39/ Halter für Wendeschneidplatten.   Vorteile der Wendeschneidplatten: - keine Löt- oder Schleifspannungen durch Nachbearbeitung der Werkzeuge - gleichmäßige Qualität (Standzeit) - kaum Einstellaufwand - kein Nachschleifen - keine Höhenkorrektur - geringe Kosten - schneller Werkzeugwechsel   Zumeist werden Vierkant-Wendeschneidplatten angewendet, wegen ihrer höheren Standzeit und geringen Bruch- gefahr.

Dreikant-Wendeschneidplatten kommen nur dann zur Anwendung, wenn die Schnittfläche dies erfordert.   Es gibt auch beschichtete Hartmetall-Wendeschneidplatten (Beschichtung z.B. mit kubischem Bornitrit),               und Hartmetalle mit Multischichtaufbau.               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 ... winkel /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:                                                 5. Bohren, Reiben, Senken 5.1 Allgemeines, Übersicht der Bohrverfahren  Bohrverfahren sind nach DIN 8589 spanende Verfahren mit kreisförmiger Schnittbewegung. Das Werkzeug führt hierbei eine Vorschubbewegung nur in Richtung der Drehachse aus. Die Drehachse ist werkstück- und werkzeugfest.

/73/  Die Bohrverfahren werden unterschieden in Bohren, Aufbohren, Senken und Reiben. Es dient der Herstellung von Löchern, bzw. zur Veränderung dieser. Gewindebohrer dienen der Herstellung von Innengewinden. Die Bearbeitung mit Spiralbohrern stellt eine Schruppzerspanung dar, mit oft ungenügender Oberflächengüte und Maßhaltigkeit. Mit Reibwerkzeugen wird die Schlichtbearbeitung durchgeführt.

/74/   Plansenken Bohrverfahren zur Erzeugung ebener oder kegeliger Flächen senkrecht zur Drehachse. - Planansenken /75/ (für überstehende Flächen) - Planeinsenken /76/ (für vertiefte Flächen)   Rundbohren Bohrverfahren zur Erzeugung kreiszylindrischer Innenflächen, die axial zur Drehachse liegen. - Bohren ins Volle (mit Hauptschneidenführung) /77/ - Kernbohren /78/ - Aufbohren (Vergrößerung eines bereits vorhandenen Loches; Aufbohren mit Hauptschneidenführung) /79/ - Reiben (Aufbohren mit geringer Spanungsdicke zur Erzeugung von maß- und formgenauen kreiszylindrischen Innenflächen mit hoher Oberflächengüte) /80/   Schraub- bzw. Gewindebohren Bohrverfahren zur Erzeugung von Innenschraubflächen in ein vorhandenes Loch. /81/   Profilbohren Mit einem Profilwerkzeug durchgeführtes Bohrverfahren zur Erzeugung von rotationssymetrischen Innenflächen, die durch das Hauptschneidenprofil des Werkzeugs bestimmt sind.   - Profilsenken (mit Profilsenker) /76/ - Profilbohren ins Volle (z.

B. Zentrierbohren) /82/ - Profilaufbohren (Aufbohren bereits profilierter Löcher) /83/ - Profilreiben (Reiben mit Profilwerkzeug) /84/   Unrundbohren   Handbohren       5.2 Bohrwerkzeuge 5.2.1 Spiral- oder Wendelbohrer   Häufigst verwendetes Bohrwerkzeug, Schruppwerkzeug; Erreichbare Toleranzen von IT11 bis IT13, abhängig vom Werkstoff dse Werkstücks, der Werkzeug-Steifigkeit, Werkzeug-Führung, Kühlung, Schmierung, Spanabfuhr, Stabilität der Maschine, ..

.   Beim Spiralbohrer sind die Schneidkanten wendelförmig um die Drehachse angeordnet /9, 85/ : - gleichbleibender Durchmesser beim Nachschleifen - gute Führung durch die Führungsfase - gute Spanabfuhr - lange Nutzungsdauer (öfteres Nachschleifen möglich)   Der vom Schaft zur Spitze hin konisch verlaufende Kern des Bohrers (= Seele des Bohrers) gibt die notwendige Stabilität. An der Bohrerspitze entspricht die Kerndicke der Breite der Querschneide.   Ausspitzen                         Durch das Ausspitzen wird die Querschneidenlänge verringert (etwa um die Hälfte), um die Vorschubkraft (=Drücken der Schneide) zu verringern, und den Spanraum an der Bohrerspitze zu vergrößern. Der Durchmesser zum Vorbohren muß immer größer, oder zumindest gleich groß, wie der Durchmesser der Querschneide des folgenden Bohrers sein.   Bohrerschaft Bohrer mit Zylinder- und Kegelschaft werden verwendet.

/85, 86/  Der Zylinderschaft wird bei kleineren Durchmessern (bis ca. 10 mm) und geringeren Kräften verwendet. Für größere Durchmesser und Kräfte ist, zur Übertragung des Drehmomentes (durch Reibung) ein Kegelschaft notwendig. Der Kegellappen am Ende des Schaftes dienz zum Lösen der Verbindung mit einem Keil.   Winkel an der Bohrerschneide Die Lage der Winkel a, b und g ist aus /87/ ersichtlich. Angaben über die Größe des Spanwinkels g gibt /89/.

Die Lage des Spitzenwinkels j und dessen Größe zeigt /88/. Querschneide und Hauptschneide sollen einen Winkel von y=55° einschließen. /90/   WerkstoffeFür Bohrer aller Art werden zumeist Werkzeugstahl (billig, hohe Elastizität, geringe Härte) und Schnell-arbeitsstahl (höhere Härte und Verschleißwiderstand) verwendet. Für hohe Belastungen und zur Bearbeitung großer Durchmesser werden auch mit Hartmetall, Schneidkeramik oder Schneiddiamant bestückte Bohrer verwendet. /91/      5.2.

2 Spitzbohrer  Der Spitz- oder Drillbohrer ist der Vorläufer des Spiralbohrers. Heute findet der Spitzbohrer nur noch beim Bohren kleiner Durchmesser (Handbearbeitung), in der Holzbearbeitung und für Spezialaufgaben Anwendung. /92/     5.2.3 Zentrierbohrer   Zentrierbohrer dienen zur Herstellung der Aufnahmebohrungen an Drehteilen. /93/ zeigt die häufigsten Ausführungen der Zentrierbohrer.

    5.2.4 Kernbohrer  Sie dienen zur Herstellung großer Durchmesser ohne Zerspanung des gesamten Kernes ® geringere Leistungsaufnahme der Maschine. Der Kernbohrer entspricht einem Rohr, das an der Stirnseite mit Wende-schneidplättchen aus Hartmetall, Schneidkeramik oder Schneiddiamant bestückt ist. Der Kernbohrer findet Anwendung zur Leistungseinsparung, und wenn man am Bohrkern interessiert ist; z.B.

bei Gesteinsproben und Proben von Schnee und Eis. /78/         5.2.5 Bohrstange  Die Bearbeitung mit einer Bohrstange ist ähnlich dem Innendrehen, jedoch mit umlaufendem Werkzeug. Wichtig ist eine stabile Verbindung der Bohrstange mit der Maschinenspindel. Zur Herstellung langer Bohrungen wird die Bohrstange auch beidseitig geführt (in s.

g. Bohrbuchsen). Für größere Durchmesser werden auf der Bohrstange Bohrköpfe mit zwei, drei oder vier Bohrmeißeln aufgespannt. /94/     5.3 Senkwerkzeuge  Während mit Aufbohren eine bereits vorhandene Bohrung erweitert wird, handelt es sich beim Senken um ein Profilbohren mit umlaufendem Werkzeug, wobei der Vorschub in Richtung der Drehachse erfolgt. Werkzeuge mit stirnseitigen Schneiden, die bis zur Werkzeugachse verlaufen, werden als Bohrwerkzeuge eingegliedert; z.

B. Zentrierbohrer, Mehrfasen-Stufenbohrer, ...Senkwerkzeuge /95/         Flachsenker   Kegelsenker   Sondersenker   Der kurze zylindrische Führungs-zapfen dient zur besseren Führung des Werkzeuges (= ca. Durch-messer des Durchgangsloches).

Kegelsenker mit 60°, 90° und 120° Spitzenwinkel werden verwendet. Durch die besseren Werkstoffe der Werkzeuge können die Senker mit weniger Schneiden ausgestattet werden ® größerer Spanraum.   z.B. Stufensenker Senkungen für Zylinderschrauben. Senkungen für Senkschrauben und Senkniete.

Entgraten von Bohrungen. Verwendung für Sonderzwecke.       5.4 Reibahlen, Reibwerkzeuge  Durch das Feinbearbeitungsverfahren Reiben erhält die Bohrung hohe Paßgenauigkeit (bis IT7) und Oberflächen-güte. Wichtig ist eine gute Vorarbeit (Vor- oder Aufbohern einwandfrei durchgeführt), ausreichende Zugabe und Schmierung. Reibahlen sind in ihren Toleranzen genormt.

  Reibahlen bestehen aus dem Schneidenteil und dem Schaft. Der vordere Teil der Reibahle heißt Anschnitt, ist kegelig ausgeführt, und dient der Zerspanung des Werkstoffs. Der zylindrische Teil übernimmt die Führung der Reibahle in der Bohrung und glättet die Lochwandung. /96/   Reibahlen werden in Hand- und Maschinenreibahlen unterschieden. Maschinenereibahlen haben einen kurzen Anschnitt, während der Anschnittkegel bei Handreibahlen ca. 1/4 der gesamten Schneidenlänge ausmacht.

/97/   Weiters werden Reibahlen unterschieden in: /98/ - Reibahlen mit geradem Schneidenverlauf (veraltet, billig, neigen zur Bildung von Rattermarken an der Bohrungswand)   - Spiralgenutete Reibahlen Sie besitzen einen Drall entgegen der Schnittrichtung. Sie zeichnen sich durch gleichmäßigere Schneidwirkung und Vorschub, sowie durch die Vermeidung von Rattermarken, aus. Da beim Reiben nur geringe Werkstoffmengen zerspant werden, sind die Winkel an der Schneide so gewählt, daß die Reibahle nur schabt: g = 0°   Reibahlen haben stets gerade Schneidenzahlen, damit der Durchmesser des Werkzeuges genau gemessen werden kann. Die Teilungen sind ungleich, um Unebenheiten und Rattermarken zu vermeiden. /99/ /100/ zeigt verschiedene Ausführungsformen von Reibahlen.   5.

5 Berechnungsverfahren 5.5.1 Kinematik   Vorschub pro Schneide: Beim Bohren sind gewöhnlich z=2 Schneiden vorhanden: Einstellwinkel:   Aus /101/ folgt:   Bohren ins Volle Aufbohren   Az ... Spanungsquerschnitt je Schneide       5.

5.2 Zerspanungskräfte und Schnittleistung   /101/   Berechnung nach Kienzle: Fs = Fs1 + Fs2 = 2.Fsz Fsz ... Schnittkraft je Schneide   Analog gilt: Fv = Fv1 + Fv2 = 2.

Fvz und Fp = Fp1 + Fp2 = 2.Fpz   Allgemein gilt: Fsz = Az.ks = b.h1-z.ks1.1.

K   b.h ks1.1.h-z.K K = Kv.KSt.

Kver     Bohren ins Volle:   Aufbohren:   Die Schnittkraft läßt sich beim Bohren nicht direkt messen; sie kann nur mit Hilfe des Drehmomentes rückgerechnet werden. Der Abstand x zwischen den Schnittkräften Fs1 und Fs2 kann näherungsweise mit x~0,4 ... 0,5 . D angenommen werden.

/102/   Für 2 Schneiden gilt: MT = Fsz . x   Berechnung der Vorschubkraft beim Bohren ins Volle: Werte für y, z, ks1.1, kv1.1 aus /103/.   Schnittleistung: Ps = MT . w   Zeitspanungsvolumen:   5.

5.3 Hauptzeit beim Bohren     Allgemein gilt:   Nach /104/ gilt: L = l + La + Lu mit Lu = 2 mm für Durchgangsbohrungen Lu = 0 mm für Sacklöcher       5.6 Tiefbohren   Zur Herstellung von langen Bohrungen (l > 5d ) und Bohrungen mit erhöhter Genauigkeit (IT7 bis IT10), exakter Rundheit und besserer Fluchtung.   Anforderungen an Tiefbohrer: - starr, schwingungsfrei - gute zentrische Führung - Kühlmittelzufuhr bis zur Schneide gewährleistet - günstige Schneidengeometrie zur Erzeugung kurzer Späne - ausreichender Spanraum und Späneabfuhr - großer Standweg des Schneidenmaterials   Tiefbohrverfahren     Spiralbohrer mit Ölkanälen Einlippenbohrer BTA-System Ejectorbohrer     Spiralbohrer mit Ölkanälen (veraltet)Es handelt sich um einen Spiralbohrer mit, in der Längsrichtung gebohrten, Schmierlöchern. Wegen des begrenzten Spanraumes ist ein periodischer Rückzug des Bohrers notwendig. Der Bohrer erreicht nur geringe Zerspanleistungen, außerdem wird die Lochoberfläche durch die Späne und die Bewegung des Bohrers beschädigt.

  EinlippenbohrerBeim Einlippen-Tiefbohren wird das Kühlschmiermittel durch den rohrförmigen Werkzeugschaft der Schneide zugeführt, und, zusammen mit den Spänen, außen in der Spannut zurückgeführt.                                Für das Bohren ins Volle beträgt der Bohrbereich 2 - 300 mm; die erreichbaren Bohrtiefen liegen bei 100-200x d. Der Einlippenbohrer erreicht eine bessere Zerspanleistung als der Spiralbohrer mit Ölkanälen, jedoch wird auch hier die Lochoberfläche durch die äußere Spanabfuhr beschädigt. BTA-System Bei diesem Bohrsystem (entwickelt von Boring & Treppanning Ass.) wird das Kühlschmiermittel zwischen dem Werkzeugschaft und der Bohrung außen zur Schneide gefördert. Die Späneabfuhr erfolgt mit dem Kühlmittel zentral im rohrförmigen Werkzeugschaft zum Späneauslauf am Bohrspindelende.

  Ejectorbohrer Beim Ejector-Verfahren wird das Kühlschmiermittel über einen Kühlmittelzuführapparat an der Bohrspindelnase zwischen innerem und äußerem Werkzeugschaft zur Schneide gefördert. Die Späne werden mit dem Kühlschmiermittel im inneren Werkzeugschaft zum Späneauslauf am Spindelende transportiert. Das Verfahren arbeitet mit einer inneren Kühlflüssigkeitszufuhr und inneren Späneabfuhr.   Ein Teil der Flüssigkeit wird durch die, ringförmig in der Bohrkrone angebrachten, Bohrungen gefördert, und kühlt bzw. schmiert die Schneiden und die Führungsleisten. Der restliche Teil des Kühlschmiermittels wird durch eine Ringdüse im Innenrohr direkt zurückgepreßt.

Dadurch entsteht ein Unterdruck, durch den die Flüssigkeit samt den Spänen abgesaugt wird (Ejectoreffekt).   Dieses Verfahren ist sehr wirtschaftlich und erreicht höchste Zerspanleistungen bei großer Oberflächengüte.   Allgemeines zum TiefbohrenDie Tiefbohr-Werkzeuge sind ausschließlich mit Wendeschneidplättchen bestückt. Durch die gleichmäßige Kühlung und Schmierung von Schneide und Führungsleiste sind hohe Schnittgeschwindigkeiten möglich, sowie Einsparung von Nacharbeiten. /105/   Die eingesetzte Werkzeugmaschine muß eine ausreichende Stabilität und Leistung aufweisen. Die Kühlflüssigkeitsdrücke bewegen sich bei ca.

20-30 bar. Die Drehbewegung macht meistens das Werkstück, wogegen das Werkzeug die Vorschubbewegung ausführt.   Berechnung der Schnittkräfte beim Tiefbohren Die, an der Schneide verteilt angreifende, Schnittkraft wird durch die, als Einzelkraft wirkende, Hauptschnittkraft Fs ersetzt. Das Antriebsmoment wirkt gegen das Kräftemoment der beiden Hauptschnittkräfte. Die Passivkraft Fp wird durch die zweite Führungsleiste aufgenommen.                                                           6.

Fräsen 6.1. Allgemeines  Fräsen ist ein Zerspanungsverfahren mit kreisförmiger Schnittbewegung und beliebiger, quer zur Drehachse liegender, Vorschubbewegung. Die Drehachse der Schnittbewegung behält ihre Lage zum Werkstück, unabhängig von der Vorschubbewegung, bei. Das Fräsen erfolgt mit mehrschneidigen Werkzeugen, und ist gekennzeichnet durch eine diskontinuierliche Spanabnahme (rythmisch wiederkehrende Spanunterbrechungen und Schnittkraftschwankungen). Die rotierende Hauptbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt.

  Erreichbare Oberflächengüten: IT8 bis IT10     6.2. Übersicht der Fräsverfahren   Im allgemeinen werden die Fräsverfahren, wie folgt, benannt:   1) Fräsverfahren, die nach der Arbeitsweise des Fräsers benannt sind: - Walzfräsen - Stirnfräsen - Formfräsen   2) Fräsverfahren, die nach der Form des Werkstücks benannt sind: DIN 8589 in /107/   3) Fräsverfahren, die nach der Vorschubrichtung des Fräsers benannt sind: - Gegenlauffräsen - Gleichlauffräsen     6.2.1. Verfahren, die nach der Arbeitsweise des Fräsers benannt sind   Walzenfräsen: Fräserachse ist parallel zur Bearbeitungsfläche Stirnfräsen: Fräserachse steht senkrecht zur Bearbeitungsfläche Formfräsen: Fräsen von Sonderformen (Nuten, Gewinde, Spezialanwendungen, .

..)   A) WalzfräsenBeim Walzfräsen liegt die Fräserachse parallel zur bearbeitenden Fläche des Werkstücks. Der Fräser arbeitet nur mit den Umfangsschneiden. Durch den ungleichmäßigen Span ist die Belastung von Werkzeug und Maschine ebenfalls ungleichmäßig.   Je nach Vorschubrichtung wird in Gegenlauf- und Gleichlauffräsen unterschieden.

/108/   Wegen der ungünstigen Schnittverhältnisse erreicht man nur geringe Oberflächengüten ® Schruppverfahren.     B) StirnfräsenBeim Stirnfräsen steht die Fräserachse senkrecht zur bearbeiteten Fläche des Werkstücks. Die Schneiden des Fräsers befinden sich sowohl am Umfang, als auch auf der Stirnseite des Werkzeugs. Der Fräser zerspant den Werkstoff nur mit den Umfangsschneiden, während die Stirnschneiden die bearbeitete Fläche glattschaben. Das Stirnfräsen wird zur Erzeugung ebener Flächen eingesetzt. /109, 110/   Beim Stirnfräsen kommt es zum gleichzeitigen Gegen- und Gleichlauffräsen.

Bei Werkzeug-Maschinene, die nicht zum Gleichlauffräsen geeignet sind, muß der Gleichlaufwinkel a kleiner als der Gegenlaufwinkel b sein.     C) Formfräsen Verfahren zur Herstellung spezieller Oberflächen, soferne sie nicht unter 6.2.2. fallen.   - Satzfräsen zur gleichzeitigen Bearbeitung des Werkstücks an mehreren Flächen (wirtschaftliches Verfahren).

/111/   - Profilfräsen zur Herstellung spezieller Profile (z.B. Führungen, ...).

/119/   - Nutenfräsen: a) Tauchfräsen mit Schaftfräser (nur bei geringer Nuttiefe; ungenau, keine exakt gerade Nut). /112/   b) Schrittfräsen mit Schaftfräser (seitlich stufenförmige Oberfläche). /113/   c) Walzenfräsen mit Scheibenfräser. /114/   - Drehfräsen: Keine aufwendige Steuerung notwendig; geeignet für robuste Werkzeug-Maschinen. Nach einer Werk- stückumdrehung fertig; wirtschaftliches Verfahren.                       6.

2.2. Verfahren, die nach der Form des Werkstücks benannt sind   Erzeugen ebener Flächen /115/   Erzeugen kreiszylindrischer Flächen /116/ Beim Innen-Rundfräsen kann eine bessere Oberflächengüte erreicht werden, da sich der Fräser besser an die Werkstück-oberfläche anschmiegt.   Erzeugen von Schraubflächen Die Schraubfläche wird durch gleichzeitige Dreh- und Längsvorschubbewegung des Werkstücks erzeugt. /117/ Für die Erzeugung von Lang- oder Kurzgewinden können ein- oder mehrschneidige Fräser verwendet werden. /118/   Erzeugen beliebiger, durch ein Profilwerkzeug bestimmter, Flächen /119/ Beim Profil-Außenfräsen ( /119B/ ) kann anstatt des außenverzahnten Scheibenfräsers auch ein innenverzahnter Ringfräser benützt werden (bessere Oberflächengüte).

  Nachformfräsen - Kopierfräsen Außer einem zylindrischen Werkzeug kann auch ein profiliertes Werkzeug verwendet werden. Wichtig ist, daß der Durchmesser des Nachformfühlers dem mittleren Arbeitsdurchmessers des Werkzeugs entspricht. /120/   Erzeugen von Wälzflächen Zur Herstellung von Zahnrädern und Keilwellen. /121/ Der Fräser dreht sich einmal, während das Werkstück sich um einen Zahn weiterdreht. Zähnezahl des Werkstücks: i ..

.. Anzahl der Gänge des Werkzeuges     6.3. Fräswerkzeuge   Nach der Vielseitigkeit der Fräsverfahren ist eine Vielzahl von Werkzeugen entwickelt worden. Die Fräswerkzeuge unterscheiden sich im wesentlichen durch ihren Anwendungszweck.

  Mögliche Einteilungen: 1) Nach der Anordnung der Zähne: Mantelschneiden, Stirnschneiden 2) Nach der Form der Zähne: Spitzverzahnte und hinterdrehte Fräser 3) Nach der Form des Meridians: Zylindrischer Fräser, Kegelfräser, Profilfräser 4) Nach dem Verlauf der Zähne: Gerade oder schraubenförmig gerichtete Zähne      Während bereits seit Jahren die Anwendung der Walzen- und Scheibenfräser aus Werkzeugstahl in Folge des Einsatzes von Hartmetall-bestückten Messerköpfen wesentlich zurückgegangen ist, werden nun auch die Profilfräser mit gelöteten und, zum Teil sogar mit geklemmten, Hartmetall-Wendeschneidplättchen bestückt ® höhere Standzeit, kein Nachschleifen.     6.3.1. Winkel an der Fräserschneide   Wie beid den anderen Werkzeugen in der spanenden Bearbeitung, kann auch beim Fräsen zwischen Frei-, Keil- und Spanwinkel unterschieden werden. /122/   Die Größe der Winkel hängt von der jeweiligen Werkzeug/Werkstück-Kombination ab.

    6.3.2. Gefräste (= spitzverzahnte) und hinterdrehte Fräser   /123/   Gefräste (= spitzverzahnte) FräserFräser mit gefrästen Zähnen werden hauptsächlich zur Herstellung ebener Flächen verwendet. Beim Nachschleifen wird sowohl die Spanfläche, als auch die Freifläche bearbeitet (z.B.

kein gefräster Radiusfräser, da das Nachschleifen das Profil verändert).   Hinterdrehte FräserZum Profilfräsen werden fast ausschließlich hinterdrehte Fräser verwendet. Bei diesen Fräsern ist die Freifläche so gekrümmt, daß der Freiwinkel a konstant bleibt ® a wird nicht nachgeschliffen, sondern nur die Spanfläche, sodaß g=0 bleibt (geringe Schnittleistung durch kleinen Spanwinkel).  /124/ zeigt den schematischen Aufbau einer Hinterdrehbank zur Erzielung der Rückenform der Fräserzähne.     6.3.

3. Fräser mit gelöteten Hartmetallschneiden  Während früher die Zahnform durch Fräsen aus vorgedrehten Werkzeug-Rohlingen hergestellt wurde, wird heute eine Scheibe (= Werkzeug-Rohling) mit Nuten versehen, in die dann die Hartmetall-Schneidplättchen eingelötet werden. Anschließend werden Ausnehmungen zur Spanaufnahme eingearbeitet, und der Fräser am Umfang rund-, und an der Freifläche scharfgeschliffen. /125/     6.3.4.

Messerköpfe  Die Schneiden werden als Einzelmesser in einem Messerkopfkörper befestigt, und sind bei Beschädigung leicht einzeln austauschbar. Es gibt Ausführungen für die Aufnahme von genormten Wendeschneidplättchen, als auch zur Aufnahme nicht genormter Fräsmesser (mit spezieller Schneidengeometrie). /126, 127/    6.3.5. Zusammenstellung der wichtigsten Fräserarten   /128, 129 und 130/                   6.

4. Berechnungsverfahren   Allgemein gültige Gleichungen: v = n.d.p   ss ...

Vorschub pro Umdrehung                 6.4.1. Bestimmung der mittleren Spanungsdicke   Stirnfräsen                                           ss ...

Vorschub pro Umdrehung sz ... Vorschub pro Zahn   Die momentane Schnittkraft an einem Fräserzahn ergibt sich zu: (1)     F1ms ...

mittlere Schnittkraft eines Fräserzahnes             j1 ... Winkel am Schnittanfang j2 ...

Winkel am Schnittende js ... Schnittwinkel   Aus Gl. (1) folgt, unter der Annahme, daß ks unabhängig von j ist: daraus: (2)   js in rad js in grad     Walzfräsen   Vereinfachungen gegenüber Stirnfräsen /132/ : k = 90°, j1 = 0, j2 = js Aus Gl. (2) folgt: js in rad js in grad       6.

4.2. Kräfte am Werkzeug  Die am Fräser wirksamen Kräfte setzen sich aus den Einzelkräften, der mit dem Werkstück im Eingriff befindlichen Zähne zusammen. Sie sind weder nach der Größe, noch nach der Richtung konstant, sondern pulsieren zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert.   Mittlere Zerspankraft eines Fräserzahnes: Anzahl der Zähne im Eingriff: Mittlere Zerspankraft des Fräsers: mit K = Kg . Kv .

KSt . Kver     6.4.3. Schnitt- und Antriebsleistung   Schnittleistung: Ps = Fmz . v   Erforderliche Antriebsleistung der Fräsmaschine: Elektrische Anschlußleistung: hmech .

.. mechanischer Wirkungsgrad (Wirkungsgrad von Getriebe, Nebenaggregaten, ... ) hel .

......

Motorwirkungsgrad   Drehmoment an der Hauptspindel:   Anmerkung zum Stirnfräsen D ~ 1,4 . B - 1,6 . B E ~ 3.A Bei spröden, kurzspanenden Werkstoffen (GG) kann der Fräserdurchmesser D auch kleiner sein.                                                                           7. Hobeln und Stoßen 7.

1. Allgemeines  Neben dem Fräsen ist das Hobeln und Stoßen das wichtigste Verfahren zur Herstellung von langgestreckten, ebenen oder gekrümmten, Flächen, sowie zur Herstellung von Nuten und Profilen. Die beiden Verfahren unterscheiden sich nur in der unterschiedlichen Aufteilung von Schnitt- und Vorschubbewegung. /133, 134/   Ihr gemeinsames Kennzeichen ist das Spanen mit einschneidigem, nicht ständig im Eingriff stehenden, Werkzeug. Die mit Hobeln und Stoßen errichbaren Oberflächengüten liegen bei Rt=3 - 12 mm.     7.

2. Übersicht der Hobel- und Stoßverfahren   Nach DIN 8589 lassen sich die Hobel- und Stoßverfahren, wie in /135/ gezeigt, einteilen.  Je nach Richtung der Vorschubbewegung und Lage der Werkstück-Oberfläche lassen sich Flächen in jeder Lage bearbeiten. Durch Drehen der Werkzeug-Aufnahme lassen sich auch geneigte und vertikale Flächen bearbeiten. Mit Profilwerkzeugen lassen sich auch Nuten und Einstiche herstellen; auch Nachform-Hobeln bzw. -Stoßen ist möglich.

/136/  Durch Stoßen werden vornehmlich solche Fertigungsaufgaben ausgeführt, die durch Fräsen oder Drehen nicht, oder nur sehr schwer, herstellbar sind - Vermeidung von hohem Aufwand an Werkzeugen und Vorrichtungen zumeist bei Innenflächen -, da Stoßen, wie auch Hobeln, kein wirtschaftliches Verfahren ist (geringe Produktivität, geringe Schnittgeschwindigkeit). Das Stoßen wird vermehrt durch das wirtschaftlichere Räumen abgelöst.   Durch Senkrecht-Stoßmaschinen herstellbare Werkstücke zeigt /137/.  Typisch für alle durch Hobeln und Stoßen bearbeiteten Flächen ist parallelzeilige Linienstruktur. Die Oberflächengestalt hängt von der Schneidenform, der Schnittiefe und der Größe des Vorschubs ab. Durch Breitschlichten (Breite des Hobel/Stoßmeißels = 1,5 - 2 x Vorschub) lassen sich bei kurzspanenden Werkstoffen (GG) hochwertige Oberflächen herstellen.

/138/     7.3. Werkzeuge und Werkzeugaufnahme  Die Werkzeuge sind ähnlich den Drehmeißeln, jedoch ist der Freiwinkel größer, und auch der Schaft stabiler ausgeführt. Auch Meißel mit gelöteten Hartmetall-Plättchen und Wendeschneidplättchen sind möglich, jedoch selten (Stoßbelastung !). Wichtig ist die Wahl eines zähen Schneidstoffes.   Verschiedene Hobelmeißel zeigt /139/.

Mögliche Schneidstoffe in /140/. Stoßunempfindliche Hartmetalle verwenden !   Die Schnittgeschwindigkeiten sind auf Grund der Stoßbelastung, und der großen zu beschleunigenden, und zu verzögernden, Massen nur gering.   Die Winkel am Hobelmeißel zeigt /141/.  Bei Hobelmaschinen wird der Hobelmeißel im Meißelhalter gespannt. Das Werkzeug wird mit einer Druckschraube in einem Langloch befestigt. Der Meißelhalter ist an der schwenkbaren Meißelklappe befestigt, die beim Rückhub angehoben wird, um ein Schleifen des Meißels zu vermeiden.

/142/                       7.4. Berechnungsverfahren 7.4.1. Schnittkraft- und Leistungsberechnung   Für das Hobeln und Stoßen gelten grundsätzlich dieselben Beziehungen wie beim Drehen mit r®¥.

  Schnittkraft:                                         FR ... Kraft für Rückhub FS ...

Schnittkraft     7.4.2. Berechnung der Hauptzeit   Der Antrieb erfolgt zumeist über eine Kurbelschwinge. Weg-Zeit-Diagramm für Hobeln bzw. Stoßen:                                           8.

Räumen 8.1. Allgemeines  Räumen ist ein Zerspanungsverfahren mit mehrschneidigem Werkzeug, bei dem das Werkzeug zumeist eine geradlinige Schnittbewegung ausführt. Die Vorschubbewegung wird durch die Staffelung der Schneidzähne des Werkzeuges ersetzt. Die Translationsbewegung wird meist vom Räumwerkzeug, bei feststehendem Werkstück, ausgeführt.   Geräumt werden Innen- und Außenflächen, deren Flächennormale senkrecht zur Schnittrichtung steht.

Es können auch Profile geräumt werden, die sich durch andere Fertigungsverfahren nur sehr aufwendig, oder gar nicht herstellen lassen. /145/   Die Schnittgeschwindigkeiten liegen bei 3-20 m/min relativ niedrig. Durch Serienfertigung wird das Räumen wirtschaftlich. Weitere Kennzeichen: Sehr kurze Fertigungszeiten, hohe Maßgenauigkeit (IT6 bis IT8), teure Werkzeuge.   Räumprofile für Innen- und Außenräumen zeigt /144/.     8.

2. Übersicht der Räumverfahren   Die Einteilung der Räumverfahren zeigt /143/.   Weitere mögliche Einteilungen: - Außenräumen - Innenräumen - Kettenräumen (Sonderform des Außenräumens; das Werkzeug besteht aus mehreren, miteinander endlos verbundenen Kettengliedern)  Das wichtigste Verfahren ist das Profil-Innenräumen zur Herstellung beliebiger Innenprofile, die, im allgemeinen, von einer Bohrung ausgehend, mit einem Räumwerkzeug hergestellt werden (geradlinige Schnittbewegung). Achssymmetrische Profile haben den Vorteil einer gleichmäßigen Beanspruchung des Räumwerkzeuges und vermeiden das Verlaufen des Werkzeuges. /146/     8.3.

Räumwerkzeuge, Räumnadel   Innenräumen: Räumnadeln können bis zu 4 m lang sein. Der kritische Querschnitt ist durch die auftretenden Zerspanungskräfte begrenzt. Räumnadeln bestehen entweder aus einem Stück, oder sind aus einzelnen Schneidringen aufgebaut. /147/ Außenräumen: Beim Außenräumen ist auf eine sorgfältige Führung des Außenräumwerkzeuges, auf Grund der einseitigen Beanspruchung, zu achten.   Die Ausbildung der Zähne und Spankammern bei Räumnadeln zeigen /148, 149/.  Die Räumwerkzeuge bestehen aus beschichteten Werkzeugstahl oder Schnellarbeitsstahl; Hartmetall kann auf Grund der auftretenden stoßartigen Belastung und der spitzen Schneiden nicht verwendet werden.

  Die Kraft- und Leistungsberechnung erfolgt analog dem Fräsen mit h=sz. Schnittkraft beim Räumen: zE ... Anzahl der Zähne im Eingriff                         9. Sägen 9.

1. Allgemeines   Sägen ist ein spanendes Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmter Schneide. Es wird verwendet zum Abtrennen und Zerteilen von Werkstücken, sowie zum Herstellen von Nuten und Schlitzen. /151/   Das Sägen kann als Sonderfall des Fräsens angesehen werden. Das Kreissägeblatt entspricht dabei einem schmalem Scheibenfräser. Das Kreissägeblatt kann auch als Sägeband oder Zahnkette ausgeführt sein (kontinuierliche geradlinige Schnittbewegung).

  Beim Sägen wird eine Vielzahl von geometrisch bestimmten Schneiden, rotierend oder geradlinig, gegen das, meist stillstehende, Werkstück bewegt, wobei im Schnittkanal Werkstoff zerspant wird. /152, 153/   Sägen (Sägeblätter, Sägebänder, Zahnketten, ... ) sind genormt. Um ein seitliches Klemmen zu vermeiden, werden die Sägewerkzeuge geschränkt oder gewellt ausgeführt.

/154/     9.2. Übersicht der Sägeverfahren und Sägemaschinen   Eine Übersicht gibt /155/.   Nach der Art der Sägewerkzeuge und deren Kinematik werden folgende Verfahren unterschieden: Kreissägen Bandsägen Kettensägen Gattersägen * Bügelsägen Stichsägen   * Sägen mit wiederholter, meist gerader Schnittführung, mit einem vielzahnigem, langgestrecktem Werkzeug von geringer Dicke.   Verfahren nach der Form der erzeugten Fläche: a) Sägen von ebenen Flächen /156 A-C/ b) Sägen von kreiszylindrischen Flächen /156 D-E/ c) Sägen von beliebig geformten Flächen, Nachformsägen /156 F/   Sägemaschinen dienen zum Trennen von Werkstücken au

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