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Fertigungstechnik 2 > 04: Hochleistungszerspanung Teil 1 > Flashcards

04: Hochleistungszerspanung Teil 1 Flashcards

1
Q

Hochleistungszerspanung

A
  • keine allgemeine Definition
  • “fortschrittliche Zerspanprozess” verwendet

signifikante Kriterien:
* Erhöhung der Produktivität und7oder Wirtschaftlichkeit
* Verbesserung der Bauteilqualität
* Ermöglichung der Bearbeitung spezieller Werkstoffe und/oder Geometrien mittels Zerspanung

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2
Q

Leistungsfähigkeit von Zerspanprozessen werden begrenzt

A
  • Zerspanwerkzeug
  • Ökonomische Randbedingungen
  • Werkzeugmaschine
  • Prozessstrategie
  • Ökologische Randbedingungen
  • Bauteil
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3
Q

Enabler für die Hochleistungszerspanung

A
  • Innovative Prozessstrategie (KSS, Fräs, Schleif)
  • Innovative Zerspanwerkzeuge (Werkzeugkonzept, Schneidstoff, Beschichtung, Schneidkantenpräparation, Abrichtprozess)
  • Innovative Werkzeugmaschinen (optimierte WM, Kombinationsmaschine)
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4
Q

Kreissegmentfräser: Vor- und Nachteile (im Vergleih zu konventionellen Kugelkopffräser)

A

Vorteile:
* Reduzierte Bearbeitungszeit

Nachteil:
* Geringe Flexibilität
* Höhere Zerspankraft
* Komplexere und eingeschränktere CAM-Planung

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5
Q

Trochoides Fräsen

A
  • Fräswerkzeug rotiert zentrisch um seine Achse
  • Zusätzlich: Überlagerung einer Kreisbewegung mit einer Linearbewegung
  • Fräser verfährt schwach vor und zurück
  • Deutlich kleinere Umschlingungswinkel und kleinere Spanungsquerschnitte, mechanische Belastung sinkt

-> rotierte Bewegung nach vorne / konstante Tiefe

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6
Q

Tauchfräsen

A
  • Zustellung in axialer Richtung
  • Nur axiale Belastung des Fräsers
  • Vermeidung der Durchbiegung von lang auskragenden Fräswerkzeugen
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7
Q

Bohrzitkularfräsen

A
  • Zirkulare Zustellung in z-Richtung
  • Herstellung unterschiedlicher Bohrungsdurchmesser möglich
  • Anstelle einer schrittweisen Zustellung (siehe Abbildung) kann auch eine spiralförmige Werkzeugbahn gewählt werden
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8
Q

High Speed Cutting (HSC)

A
  • Zerspanprozess mit hoher Schnittgeschwindigkeit
  • Mechanismus: bei steigender Schnittgeschw. sinkt Zerspankraft, da Werkstoff aufgrund hoher Temp. thermisch entfestigt
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9
Q

HSC: Vorteile

A
  • Hohe Schnitt- und Vorschubgeschw. führen zu höheren Zeitspanvolumen
    -> gesteigerten Produktivität
  • Geringe Zerspankraft ermöglicht Bearbeitung dünnwandiger und filigraner Bauteilen
  • Großer Anteil der entstehenden Wärme kann über Span abgeführt werden
    -> thermische Belastungen fallen gering aus
    -> positive Auswirkungen auf Verzug und Randzoneneigenschaften
    -> Trockenbearbeitung ohne KSS
  • Erreicht hohe Oberflächengüte
  • Erübrigt/verkürzt Nachbearbeitungsverfahren
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10
Q

HSC: Nachteile

A
  • Hohe Anforderung an die Werkzeugmaschine
    -> müssen hohe Beschl. und Vorschübe liefern
    -> hohe Steifigkeit verfügen
  • Spindel muss spiel- und schwingungsarm laufen mit hohen Drehzahlen
  • Zerspanwerkzeuge hohen Anforderungen gestellt
    -> rotierende Werk. nur geringe Unwucht und Steifigkeit
  • Durch hohe Schnittgeschw. verringert sich Werkzeugstandzeit
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11
Q

Optimierungsansätze Hochleistungszerspanung: Fräsen von dünnwandigen Bauteilen

A

Blockstrategie: Aufteilung der Blisk-Schaufeln in Blöcke zur schwingungsreduzierten Fräsbearbeitung

Kreissegmentfräser: Einsatz von Kreissegmentfräsern zur Steigerung der Produktivität beim Schlichtfräsen

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12
Q

Optimierungsansätze Hochleistungszerspanung: Hochvorschub-Hartdrehen von Wellen

A

Hartdrehen statt Schleifen: Erhöhung der Produktivität und der Flexibilität, Trockenbearbeitung

Hochvorschub-Hartdrehen: Erhöhung der Produktivität des Hartdrehens bei Einhaltung der Anforderungen an die Oberflächenrauheit (oder sogar Verbesserung)

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13
Q

Rotationsdrehen

A
  • Kinematisch eine Kombination aus Zirkularfräsen und Hartdrehen
  • Werkzeug ist schraubenförmig und kann als Ausschnitt aus einem Fräswerkzeug mit großem Durchmesser gesehen werden
  • Werkzeug rotiert von Position A zu B, sodass Kontaktpunkt axial entlang der Werkstückdrehachse verschoben wird
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14
Q

Rotationsdrehen: Vor- und Nachteile

A

Vorteile:
sehr hohe Vorschübe ohne nennenswerte Verschlechterung der Oberflächenrauheit, hohe Werkzeugstandzeit durch Verteilung des Verschleißes über der Schneide

Nachteile:
hohe Kraftentwicklung (Maschine mit hoher Steifigkeit notwendig), geringe Zustellung (nur Schlichten), eingeschränkte
Geometriefreiheit

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15
Q

Optimierungsansätze Hochleistungszerspanung: HSC-Fräsen von Freiformflächen

A
  • High Speed Cutting (HSC) zur
  • Erhöhung der Zeitspanfläche und Produktivität
  • Reduzierung der Zerspankraft
  • Erhöhung des Werkzeugstandweges
  • Reduzierung der Oberflächenrauheit
  • Trockenbearbeitung (HSC-Charakteristik)
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16
Q

Einfluss der Schnittgeschwindigkeit v_c auf Verschleiß und Standweg / Oberflächenrauheit

A
  • Mit steigender Schnittgeschwindigkeit steigt der Standweg des Fräswerkzeugs. (Ab dem erreichten Standwegmaximum fällt er bei weiterer Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit jedoch wieder ab.)
  • Mit steigender Schnittgeschwindigkeit nimmt der Mittenrauwert Ra ab
17
Q

Optimierungsansätze Hochleistungszerspanung: Schruppfräsen von großen Kavitäten (Luftfahrstrukturbauteilen)

A

Hochdruck-Kühlschmierstoff-Zufuhr: Erhöhung der Wirtschaftlichkeit und Produktivität

Hochvorschubfräsen: Anpassung des Prozesses und der Werkzeuggeometrie für höheres Zeitspanvolumen

Trochoides Fräsen: Erhöhung der Produktivität und Reduzierung des Werkzeugverschleißes

18
Q

Hochdruck-Kühlschmierstoff-Zufuhr

A
  • ab 70 bar Hochdruck
  • spanflächenseitige Hochdruck-KSS-Zufuhr am meisten verbreitet
    -> KSS-Strahl mit hoher Geschw. in den zwischen Spanunterseite und Spanfläche entstehenden Keil geleitet
19
Q

Hochdruck-Kühlschmierstoff-Zufuhr: positive Effekte

A
  • Senkung Zerspantemp. nahe Schneidkante
  • Verringerung Kontaktzonenreibung
  • Erzeugung von Spanbruch und sicherer Spanabtransport
    *reproduzierbare Werkzeugstandzeiten
  • reduzierter Werkzeugverschleiß, längere Werkzeugstandzeiten
    -> Steigerung Schnittgeschw. -> Steigerung Produktivität
20
Q

Charakteristika von Hochvorschubfräswerkzeugen / Vorteile gegenüber konventionellen Fräswerkzeugen

A
  • Schneiden mit sehr großen Radien
  • Geringe Schnitttiefen → axiale Krafteinleitung in Spindel (höchste System-Steifigkeit)
  • Geringe Radialkräfte → Vermeidung von Vibrationen → höhere Standzeiten
  • Hohe Vorschübe auch bei langen Auskraglängen möglich → wirtschaftliche Fertigung

Fertigungstechnik 2 (10 decks)

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