3 - Spanen und Abtragen

Question 1

1 - Spanen: Begriffe und Verfahren

Kontrollfrage 1.01

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Nennen Sie die Gründe für die große Bedeutung der

Spanungstechnik innerhalb der Fertigungstechnik.

Answer 1

• Große Variationsbreite der erzeugbaren Formen,
• hohe Fertigungsgenauigkeit und Produktivität
• weitgehend unabhängig von Stückzahlen,
• Bearbeitungsmöglichkeit harter und hochfester Werkstoffe.

Question 2

1 - Spanen: Begriffe und Verfahren

Kontrollfrage 1.02

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Nach welchen Gesichtspunkten werden die spanenden

Verfahren unterteilt?

Answer 2

• Verfahren mit geometrisch bestimmten Schneiden:

Schneidenanzahl, Lage und Geometrie der Schneidteile der Werkzeuge sind festgelegt

• Verfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden:

die Werkzeuge dieser Verfahren sind in Schneidenanzahl, Lage und Geometrie nicht festgelegt.

Question 3

1 - Spanen: Begriffe und Verfahren

Kontrollfrage 1.03

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Berechnen Sie Spanungsdicke h, Spanungsbreite b, Spanungsquerschnitt A und Zeitspanvolumen Q für einen Drehvorgang.

Gegeben sind

• ein Drehmeißel mit χr = 75° und
• die Schnittdaten f = 0,2 mm, ap = 2 mm und vc = 90 m / min.

Answer 3

Spanungsdicke nach Gl. (1.3):
h = 0,2 mm ⋅ sin 75° = 0,193 mm

Spanungsbreite nach Gl. (1.4):
2,0 mm
b = _________=2,07mm
sin 75°

Spanungsquerschnitt nach Gl. (1.2):
A = 0,2 mm ⋅ 2,0 mm = 0,193 mm ⋅ 2,07 mm = 0,4 mm²

Zeitspanvolumen nach Gl. (1.5):
Q = 2,0 mm ⋅ 0,2 mm ⋅ 90000 mm / min = 36000 mm3 / min = 36 cm³ / min

Question 4

1 - Spanen: Begriffe und Verfahren

Kontrollfrage 1.04

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Skizzieren Sie je einen Schneidteil mit positivem und

negativem Spanwinkel γ0,

und zeichnen Sie auch die Freiwinkel α0 und β0 ein.

Answer 4

Schneidteil mit positivem und negativem Spanwinkel

Question 5

1 - Spanen: Begriffe und Verfahren

Kontrollfrage 1.05

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Was verstehen Sie unter der Standzeit und wovon

hängt diese ab?

Answer 5

Die Standzeit gibt als wichtigste Standgröße beim Spanen die mögliche Einsatzzeit eines Schneidwerkzeuges an.

Sie hängt von den Standbedingungen

(Werkzeug- und Werkstückstoff, Werkzeuggeometrie, Schnittwerte)

und von der zulässigen Verschleißmarkenbreite als wichtigstes Verschleißkriterium ab.

Question 6

2 - Grundlagen des Spanens

Kontrollfrage 2.01

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welches Wirkprinzip liegt dem Spanen zugrunde?

Answer 6

Spanen ist ein mechanischer Trennvorgang: Ein Schneidkeil dringt infolge der Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück in den Werkstückstoff ein und trennt den Werkstoff in Form von Spänen ab.

Question 7

2 - Grundlagen des Spanens

Kontrollfrage 2.02

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Spanart ist bei der Zerspanung von Stahl

anzustreben und warum?

Answer 7

Anzustreben ist der Fließspan, der

• einen stetigen Kraftverlauf und
• eine hohe Oberflächengüte zur Folge hat.

Question 8

2 - Grundlagen des Spanens

Kontrollfrage 2.03

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Nennen Sie eine günstige Spanform und deren Vorteile.

Answer 8

Kurzgebrochene Späne (z. B. Spiralbruch),

• damit Verletzungen sowie Beschädigungen am Werkzeug und Werkstück vermieden und
• die Kosten beim Spänetransport verringert werden können.

Question 9

2 - Grundlagen des Spanens

Kontrollfrage 2.04

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Wozu dienen Schnittkraftberechnungen und

wovon hängt die Schnittkraft insbesondere ab?

Answer 9

Die Berechnung der Schnittkraft ist vor allem für die Leistungsberechnung und die kräftemäßige Auslegung der Werkzeugmaschinen von Bedeutung.

Sie hängt insbesondere vom zu spanenden Werkstoff und den Spanungsbedingungen ab.

Question 10

2 - Grundlagen des Spanens

Kontrollfrage 2.05

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Was wird in Verschleiß-Standzeit-Versuchen ermittelt?

Answer 10

Verschleiß-Standzeit-Versuche dienen

• der Ermittlung des Verschleiß-Schnittzeitverlaufes für verschiedene Schnittgeschwindigkeiten und
• jeweils eine Schneidstoff-Werkstoff-Paarung unter Konstanthaltung aller anderen Einflussgrößen. Das Ergebnis der Versuche zeigt Abb. 2.6.

Question 11

3 -Schneid- und Kühlschmierstoffe

Kontrollfrage 3.01

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Über welche wesentlichen Eigenschaften sollen

Schneidstoffe verfügen?

Answer 11

• Härte und Druckfestigkeit,
• Zähigkeit und Biegefestigkeit,
• Kantenfestigkeit,
• geringe Diffusions- und Oxidationsneigung und
• Warmfestigkeit bzw. Warmhärte.

Question 12

3 -Schneid- und Kühlschmierstoffe

Kontrollfrage 3.02

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Vorteile besitzen Hartmetalle gegenüber Schnellarbeitsstählen?

Answer 12

• Höhere Härte,
• Verschleißfestigkeit und
• Warmhärte;
• damit höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe und
• somit insgesamt eine höhere Produktivität möglich.

Question 13

3 -Schneid- und Kühlschmierstoffe

Kontrollfrage 3.03

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Wann werden Diamantwerkzeuge in der Zerspanung eingesetzt?

Answer 13

Diamantwerkzeuge werden vorwiegend zur Bearbeitung von

• Leichtmetallen und
• Kunststoffen eingesetzt.

Aber auch Edel- und Buntmetalle und nichtmetallische Werkstoffe wie

• Keramik,
• Hartgummi und
• Graphit werden erfolgreich mit diesem Schneidstoff bearbeitet.

Nicht geeignet sind Diamanten für die Zerspanung von Eisen- und Stahlwerkstoffen.

Question 14

3 -Schneid- und Kühlschmierstoffe

Kontrollfrage 3.04

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Arten von keramischen Schneidstoffen gibt es und

wozu werden diese eingesetzt?

Answer 14

Oxidische Schneidkeramiken

auf der Basis von Aluminiumoxid werden hauptsächlich zum

• Schlicht- und Feindrehen sowie
• Feinfräsen von Gusseisen und Stahl eingesetzt.

Nichtoxidische Schneidkeramiken

basieren auf Siliziumnitrid, haben höhere Zähigkeit und
Thermoschockbeständigkeit und dienen hauptsächlich

• dem Drehen und
• Fräsen von Gusseisen und nickelhaltigen Werkstoffen.

Question 15

3 -Schneid- und Kühlschmierstoffe

Kontrollfrage 3.05

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Nennen Sie drei der Hauptaufgaben von Schmierstoffen.

Answer 15

Hauptaufgaben von Schmierstoffen sind:

• Schmierung,
• Kühlung sowie
• Spülung und
• Transport.

Question 16

3 -Schneid- und Kühlschmierstoffe

Kontrollfrage 3.06

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Probleme sind mit dem Einsatz von Kühlschmierstoffen verbunden?

Answer 16

Probleme beim Einsatz von Kühlschmierstoffen:

• KSS-Kosten,
• umweltgerechte Entsorgung sowie
• mögliche gesundheitliche Beeinträchtigungen der Maschinenbediener.

Question 17

3 -Schneid- und Kühlschmierstoffe

Kontrollfrage 3.07

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Alternativen zur Vollschmierung sind Ihnen bekannt?

Answer 17

Alternativen zur Vollschmierung sind

• die Minimalmengenschmierung und
• die Trockenbearbeitung

Question 18

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.01

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Nennen Sie die wichtigsten Drehverfahren.

Welche Formelemente lassen sich mit ihnen erzeugen?

Answer 18

• Runddrehen für kreiszylindrische Außen- und Innenflächen
• Plandrehen für ebene Flächen
• Profildrehen für rotationssymmetrische Profilflächen

(z. B. ringförmige Nuten)

• Schraubdrehen für Gewinde
• Formdrehen für abgesetzte und teilweise konische Wellen.

Question 19

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.02

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Wie werden die Schneidteile von Drehwerkzeuge

heute vorzugsweise ausgeführt?

Answer 19

Als Schneidteil von Drehwerkzeugen werden heute hauptsächlich Wende-Schneidplatten aus Hartmetall eingesetzt, die mit mechanischen Befestigungs- und Klemmsystemen auf dem Werkzeugträger befestigt werden.

Question 20

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.03a

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Bohrungstiefen sind durch Rundbohren mit

Spiralbohrern herstellbar?

Answer 20

• Mit Spiralbohrer können Bohrtiefenverhältnisse l/d bis zu 5 … 8,
• beim Tieflochbohren solche von 8 … 200 erzeugt werden.

Question 21

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.03b

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Bohrungstiefen sind durch Rundbohren

durch Tieflochbohren herstellbar?

Answer 21

• beim Tieflochbohren können Bohrungstiefen von 8 … 200 erzeugt werden.

Question 22

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.04

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Nennen Sie drei Senkwerkzeuge und ihre Anwendungen.

Answer 22

• Spiralsenker zum Aufsenken zylindrischer Bohrungen,
• Zapfensenker zum Planeinsenken von Bohrungen oder

zum Planansenken von Stirnflächen,

• Spitzsenker zum Anfasen und Entgraten von Bohrungen.

Question 23

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.05

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche Verfahren werden zur Qualitätsverbesserung

vorgefertigter Bohrungen eingesetzt?

Welche Qualitätskriterien werden verbessert?

Answer 23

Verbesserung der Form- und Maßgenauigkeit sowie der Oberflächengüte durch

• Senken und
• Reiben.

Question 24

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.06

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Warum wird heute das Hobeln durch Fräsen ersetzt?

Welche Fräsverfahren werden angewendet?

Answer 24

Hobeln

• ermöglicht nur geringe Schnittgeschwindigkeit,

da ständiges Abbremsen und Beschleunigen von Massen erforderlich ist ,

• zudem erfolgt der Rückhub ohne Spanungsarbeit.

Als Fräsverfahren werden Stirn- und Umfangsfräsen angewendet.

Question 25

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.07

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Durch welche Vorteile ist das Hochgeschwindigkeits-

fräsen charakterisiert?

Answer 25

Vorteile des Hochgeschwindigkeitsfräsens:

• Geringe Herstellungszeiten,
• sehr gute Oberflächenqualität,
• geringe Zerspannkräfte und
• geringe Erwärmung des Werkstücks.

Question 26

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.08

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Wozu und unter welchen Bedingungen wird das

Räumverfahren eingesetzt?

Answer 26

Herstellung

• komplizierter Innen- und Außenprofile
• in der Großserien- und Massenfertigung.

Question 27

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.09a

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es,

a) ebene Flächen durch Schleifen zu bearbeiten?

Answer 27

a) Planschleifen als Umfangs- oder Stirnschleifen.

Question 28

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.09b

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welche grundsätzlichen Möglichkeiten gibt es,

b) zylindrische Flächen durch Schleifen zu bearbeiten?

Answer 28

b) Außen- und Innenrundschleifen mit Werkstückspannung zwischen Spitzen oder im Spannfutter. Spitzenloses Außenrundschleifen (ohne Werkstückspannung).

Question 29

4 - Verfahren der Zerspantechnik

Kontrollfrage 4.10

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Wodurch kann die Zerspanleistung beim Wasserstrahl-

schneiden erheblich erhöht werden?

Answer 29

Durch den Zusatz von Abrasivmitteln kann die Zerspanleistung wesentlich erhöht werden.

Question 30

5 - Abtragen

Kontrollfrage 5.01

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Nennen Sie den charakteristischen Unterschied

zwischen Spanen und Abtragen.

Answer 30

Beim Abtragen wird der Werkstoff

• nicht durch einen mechanischen Trennvorgang, sondern
• durch thermische, chemische oder elektrochemische Vorgänge vom Werkstück getrennt.

Question 31

5 - Abtragen

Kontrollfrage 5.02

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Welches sind die Hauptanwendungen funkenerosiver Verfahren (thermisches Abtragen)?

Answer 31

• Funkenerosives Senken:
  Herstellung von Raumformen und Durchbrüchen im Werkzeug- und Formenbau (Einzel- und Kleinserienfertigung)
• Funkenerosives Schneiden:
  Herstellen von Durchbrüchen und Konturen mit beliebigen Geometrien; Bearbeitung von gehärteten Stählen und Hartmetallen (z. B. im Schneidwerkzeugbau).

Question 32

5 - Abtragen

Kontrollfrage 5.03

^{<strong>___________________________________________________</strong>}

Worauf beruhen die Prinzipien der Materialabtragung

bei Strahlverfahren und wozu werden diese Verfahren

vorwiegend eingesetzt?

Answer 32

Der Materialabtrag erfolgt durch Schmelzen und Verdampfen unter punktförmig einwirkender intensiver Energiestrahlung.

Bei der Laserstrahlbearbeitung ist dies eine gebündelte Lichtstrahlung,

beim Elektronenstrahlen ein gebündelter Elektronenstrahl.

Das Laserstrahlverfahren wird eingesetzt zum Schneiden und Bohren von

• Eisenwerkstoffen,
• Keramiken,
• Kunststoffen,
• Holz usw.

mit schmaler Schnittfuge bzw. Bohrungsdurchmesser.

Das Elektronenstrahlen wird angewendet zum Herstellen kleiner Bohrungen, Schlitze und Durchbrüche in metallischen Werkstoffen.