7.Fräsen Flashcards
1
Q
1) Welcher Hauptgruppe kann das Fräsen zugeordnet werden?
2) Welcher Untergruppe kann das Fräsen zugeordnet werden?
A
1) Trennen
2) Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide
(Einteilung nach DIN 8580)
2
Q
?? ist Spanen mit kreisförmiger, einem meist mehrzahnigen Werkzeug zugeordneter Schnittbewegung und mit senkrecht oder auch schräg zur Drehachse des Werkzeuges verlaufender Vorschubbewegung zur Erzeugung beliebiger Werkstückoberflächen.
A
Fräsen
3
Q
Die Einteilung der Fräsverfahren erfolgt nach DIN ??
A
DIN 8589
4
Q
Die Einteilung der Fräsverfahren erfolgt nach DIN 8589 anhand der Merkmale: ?? (3)
A
- Art der erzeugten Werkstückoberfläche
- Kinematik des Zerspanvorgangs
- Profil des Fräswerkzeugs
5
Q
Fräsen ist ?(1)? mit ?(2)?, einem meist mehrzahnigen Werkzeug zugeordneter ?(3)? und mit senkrecht oder auch schräg zur ?(4)? des Werkzeuges verlaufender Vorschubbewegung zur Erzeugung beliebiger ?(5)?
A
(1) Spanen
(2) kreisförmiger
(3) Schnittbewegung
(4) Drehachse
(5) Werkstückoberflächen
6
Q
Fräsen ist neben dem Drehen das am häufigsten angewandte spanende Fertigungsverfahren.
Wahr/Falsch?
A
Wahr
7
Q
Das Spektrum bearbeitbarer Werkstücke erstreckt sich beim Fräsen von sehr kleinen bis zu sehr großen Werkstücken.
Die Formabweichung liegen bei ?(1)? mikrometer für mittlere Maschinengrößen.
Die erzielbaren Oberflächengüten sind stark vom ?(2)? sowie von der konstruktionsbedingten ?(3)? abhängig.
A
(1) 30 - 40 mikrometer
(2) Fräsverfahren
(3) Stabilität
8
Q
Nenne Fräsverfahren: ?? (5)
A
- Planfräsen
—> Umfangsfräsen
—> Umfangsstirnfräsen - Rundfräsen
—> Außenrundfräsen - Schraub- und Wälzfräsen
—> Schraubfräsen
—> Gewindefräsen
—> Wälzfräsen - Profilfräsen
—> Längs-Profilfräsen
—> Rundprofilfräsen - Formfräsen
—> Nachformfräsen
9
Q
Fräsverfahren mit Abbildungen (ansehen/zuordnen)
—> Folie 5!!!
A
!
10
Q
Das Umfangs(plan)fräsen wird oftmals auch als ?(1)? bezeichnet.
Der ?(2)? besitzt nur am ?(3)? Schneiden, die auch dreiförmig verlaufen.
A
(1) Walzenfräsen
(2) Walzenfräser
(3) Umfang
11
Q
Werkzeuge zum Umfangsstirnfräsen haben sowohl an ihrem zylindrischen ?(1)?, als auch an der ?(2)? Schneiden.
Die Hauptzerspanung wird von den ?(3)? ausgeführt.
Die ?(4)? bearbeiten die Planfläche.
A
(1) Umfang
(2) Stirnseite
(3) Umfangsschneiden
(4) Stirnschneiden
12
Q
Das Erzeugen kreiszylindrischer Flächen wird in der Praxis häufig mit ?(1)?- oder ?(2)? Scheibenfräsern durchgeführt.
Ein weiteres Verfahren zum Erzeugen kreiszylindrischer Flächen ist das ?(3)?.
A
(1) außen-
(2) innenverzahnten
(3) Stirnrundfräsen
13
Q
Das Erzeugen von Schraubflächen durch Fräsen erfolgt im Allgemeinen mit ?(1)? oder ?(2)?.
A
(1) Nuten
(2) Scheibenfräsern
14
Q
Das ?(1)? ist das wichtigste Verfahren zum Erzeugen zylindrischer Verzahnungen.
Es handelt sich um ein ?(2)? Verzahnungsverfahren, bei welchem Werkzeug und Werkstück ?(3)? sind.
A
(1) Walzfräsen
(2) kontinuierliches
(3) kinematisch gekoppelt
15
Q
Beim ?(1)? ist die am Werkstück erzeugte Geometrie im ?(2)? erhalten.
A
(1) Profilfräsen
(2) Werkzeug
16
Q
Beim ?(1)? wird die Geometrie am Werkstück durch eine ?(2)? zwischen Werkzeug und Werkstück erzeugt.
A
(1) Formfräsen
(2) Relativbewegung
17
Q
Schneiden und Flächen am Schneidteil eines Walzenstirnfräsers
Folie 6 ansehen/beschriften!!
A
!
18
Q
Schneiden und Flächen am Schneidteil eines Schaftwerkzeugs
Folie 7 ansehen/beschriften!!
A
!
19
Q
Geometrische Maße am Schneidteil eines Schaftfräsers
—> Folie 8 ansehen/beschriften!
A
…
20
Q
Eingriffsgrößen beim Fräsen
Je nach Eingriffsart (Umfangsfräsen oder Stirnfräsen) sind die Eingriffsgrößen ?(1)? anders angeordnet.
Die Schnitttiefe asubp ist die Eingriffstiefe des Eingriffs der ?(2)? und wird senkrecht zur ?(3)? gemessen.
A
(1) geometrisch
(2) Hauptschneide
(3) Arbeitsebene
21
Q
Eingriffsgrößen beim Fräsen
Die Eingriffsbreite asube ist die ?(1)? des Eingriffs der ?(2)? und wird in der ?(3)? senkrecht zum ?(4)? gemessen.
A
(1) Größe
(2) Hauptschneide
(3) Eingriffsebene
(4) Vorschub
22
Q
Eingriffsgrößen beim Fräsen
Der ?(1)? fsubz ist der Vorschub der pro Zahneingriff zurückgelegt wird.
A
(1) Zahnvorschub
23
Q
Eingriffsgrößen beim Fräsen
Diese Größen (Schnitttiefe, Eingriffsbreite, Zahnvorschub) definieren über den ?(1)? die Spandicke(h) und Spanhöhe(b).
Sie sind somit nicht nur für das ?(2)?, sondern auch für die ?(3)? der Schneiden und die ?(4)? der Zerspanung maßgeblich.
A
(1) Vorschubrichtungswinkel phi
(2) Zeitspanvolumen
(3) Belastung
(4) Qualität
24
Q
Eingriffsgrößen beim Fräsen
asube: ??
asubf: ??
asubp: ??
h: ??
fsubz: ??
b: ??
phi: ??
A
asube: Eingriffsbreite
asubf: Vorschubeingriff
asubp: Schnitttiefe
h: Spandicke
fsubz: Zahnvorschub
b: Spanhöhe
phi: Vorschubrichtungswinkel
—> auf Folie 9 ansehen!
25
Kinematik beim Umfangsfräsen
Beim Umfangsfräsen werden welche Kinematiken unterschieden? (2)
- Gleitlauffräsen
| - Gegenlauffräsen
26
Nenne 2 unterschiedliche Eingriffsarten: ??
- Umfangsfräsen
| - Stirnfräsen
27
Kinematik beim Umfangsfräsen
Die eigentliche Spanabnahme erfolgt durch die ?(1)? zwischen Werkzeug und Werkstück. Im Allgemeinen setzt sie sich aus der ?(2)?- und der ?(3)? zusammen.
Als Schnittbewegung ist die Bewegung zwischen Werkzeug und Werkstück definiert, die ohne ?(4)? nur eine einmalige ?(5)? während einer Umdrehung oder eines Hubs bewirkt.
(1) Wirkbewegung
(2) Schnitt-
(3) Vorschubbewegung
(4) Vorschubbewegung
(5) Spanabnahme
28
Kinematik beim Umfangsfräsen
Die ?(1)? ist die momentane Richtung der Schnittbewegung im ausgewählten Schneidenpunkt. Sie steht immer senkrecht auf dem ?(2)?.
(1) Schnittrichtung
| (2) Schneidenpunkt
29
Kinematik beim Umfangsfräsen
Die ?(1)? ist die Bewegung zwischen Werkstück und Werkzeug, welche zusammen mit der Schnittbewegung eine mehrmalige oder stetige ?(2)? während mehrerer Umdrehungen oder Hübe ermöglicht. Sie kann ?(3)? oder ?(4)? erfolgen und sich aus mehreren Komponenten zusammensetzen.
(1) Vorschubbewegung
(2) Spanabnahme
(3) schrittweise
(4) stetig
30
Kinematik beim Umfangsfräsen
Die ?(1)? vsube ist die ?(2)? Summe, die Resultierende aus ?(3)? (vsubf) und ?(4)? (vsubc), in einem ausgewählten Schneidenpunkt.
„e“ steht hierbei für ?(5)?
„c“ für ?(6)?
„f“ für ?(7)? (=Vorschub engl.)
(1) Wirkgeschwindigkeit
(2) vektorielle
(3) Vorschubgeschwindigkeit
(4) Schnittgeschwindigkeit
(5) effective
(6) cutting
(7) feed
31
Kinematik beim Umfangsfräsen
Gleichlauffräsen
—> Vorschubrichtungen: ?? < phi <= ??
90° < phi <= 180°
32
Kinematik beim Umfangsfräsen
Gegenlauffräsen
—> Vorschubrichtungen: ?? <= phi < ??
0° <= phi < 90°
33
Kinematik beim Umfangsfräsen
vsubf: ??
vsube: ??
vsubc: ??
n: ??
phi: ??
etha: ??
vsubf: Vorschubgeschwindigkeit
vsube: Wirkgeschwindigkeit
vsubc: Schnittgeschwindigkeit
n: Drehzahl
phi: Vorschubrichtungswinkel
etha: Wirkrichtungswinkel
34
Kinematik beim Umfangsfräsen
Der Winkel zwischen den Vektoren der Schnittgeschwindigkeit und der Vorschubgeschwindigkeit ist der ?(1)?.
Dieser ist beim Fräsen ?(2)? während einer Umdrehung.
(1) Vorschubrichtungswinkel phi
| (2) variabel
35
Kinematik beim Umfangsfräsen
Der Winkel zwischen dem Vektor der Schnittgeschwindigkeit und demjenigen der Wirkgeschwindigkeit ist der sogenannte ?(1)?.
(1) Wirkrichtungswinkel eta
36
Kinematik beim Umfangsfräsen
Beim ?(1)? ist die auf das Werkstück bezogene Vorschubrichtung zum Zeitpunkt des Zahneingriffs der Schnittrichtung des Werkzeugs entgegengesetzt.
Die ?(2)? wächst von 0 zu ihrem Höchstwert beim Austritt des Zahn aus dem Werkstück an.
Daher tritt ein ?(3)? der Schneide über einen Teil der von der vorhergehenden schneideerzeugten Fläche auf.
Diese Schneidenbeanspruchung kann zu einem beschleunigten ?(4)? und bei sehr elastischen Werkstoffen zu einer größeren ?(5)? auf der ?(6)? führen.
Zum Zeitpunkt des Schneideneingriffes sind die Werte für phi (Vorschubrichtungswinkel) und eta (Wirkrichtungswinkel) gleich ?(7)?, da alle ?(8)? in eine Richtung weisen. Im Verlauf des weiteren Zahneingriffs steigt der Winkel auf ?(9)? an.
(1) Gegenlauffräsen
(2) Spanungsdicke
(3) Gleiten
(4) Werkzeugverschleiß
(5) Welligkeit
(6) Oberfläche
(7) null
(8) Bewegungskomponenten
(9) Maximalwerte
37
Kinematik beim Umfangsfräsen
Beim ?(1)? ist die auf das Werkstück bezogene Vorschubrichtung zum Zeitpunkt des Zahnaustritts aus dem Werkstück der Schnittrichtung des Werkzeugs gleich.
Der Span wird an der Stelle seiner größten Spanungsdicke ?(2)? und dann allmählich bis auf ?(3)? runter runtergefahren.
Hinsichtlich der ?(4)? ist das Gleichlauffräsen in der Regel günstiger als das Gegenlauffräsen.
Zum Beginn des Zahneingriffs liegt ein Vorschubrichtungswinkel (phi) vor, der >= ?(5)? ist. Dieser wächst bis zum Zahnaustritt auf ?(6)? an.
(1) Gleichlauffräsen
(2) angeschnitten
(3) null
(4) Standzeit des Fräswerkzeuges
(5) 90°
(6) 180°
38
Kinematik beim Stirnfräsen
Das Stirnfräsen ist dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschubrichtungswinkel alle Werte zwischen ?(1)? und ?(2)? annehmen kann.
Eine Schneide durchläuft hierbei die beiden Kinematiken (?(3)? und ?(4)?).
(1) 0°
(2) 180°
(3) Gegenlauf
(4) Gleichlauf
39
Kinematik beim Stirnfräsen
| —> Folie 11 ansehen!
…
40
Fräswerkzeuge
Woraus bestehen modere Fräswerkzeuge? (2)
- einem Grundkörper (meist einer Aluminiumlegierung)
(sowie)
- pulvermetallurgisch hergestellten Schneidplatten.
41
Fräswerkzeuge
Wie bei der Drehbearbeitung sind die Schneidplatten ?(1)?, die gerade in der Serienfertigung ?(2)? und ?(3)? gewechselt werden können.
(1) Verschleißteile
(2) einfach
(3) wiederholgenau
42
Fräswerkzeuge
—> Abbildungen
- Tauchfräser mit Wendeschneidplatten
- Planfräser mit Wendeschneidplatten
—> Folie 12
…
43
Fräswerkzeuge
—> Abbildungen
- Fräswerkzeuge im Durchmesserbereich 6mm bis 20mm
- High-Feed Fräser
—> siehe Folie 13
…
44
Fräswerkzeuge
Zunehmend werden komplette Werkzeuge pulvermetallurgisch hergestellt.
Diese sogenannten ?(1)? lassen deutliche ?(2)? durch höhere ?(3)? und ?(4)? zu.
(1) Hartmetallwerkzeuge
(2) Produktivitätssteigerungen
(3) Zerspanungsvolumina
(4) Standzeiten
45
Fräswerkzeuge
—> Abbildung
- Scheibenfräser mit und ohne Wendeschneidplatte
—> siehe Folie 14
…
46
Anwendungsbeispiel
Halterung für Flugzeugsitz
—> Bauteil aus der Luftfahrt
—> höchste Anforderungen an die werkstoffseitige Qualität: Strukturfestigkeit
Das ?(1)? solcher Bauteile kann bis zu 90% des Halbzeugs betragen.
Halbzeuge sind in der Regel gegossene und geschmiedete ?(2)?, die zu 100% einer Qualitätskontrolle hinsichtlich der ?(3)? und ?(4)? Eigenschaften unterzogen wurden.
—> siehe Folie 15
(1) Zerspanungsvolumen
(2) Aluminiumlegierungen
(3) werkstoffstrukturellen
(4) werkstoffmechanischen
47
Schneidstoffe für Fräser
Werkstoffe kann man wie bereits in VL4 (Trennen) geschehen nach ihrer Zähigkeit (Zähigkeit und Biegefestigkeit und somit Vorschub) und ihrer Härte (Härte und Wärmefestigkeit und somit Schnittgeschwindigkeit) einteilen.
—> siehe Folie 16!
…
48
Bei den Schneidstoffen für Fräser zeichnet sich der ?(1)? als zäher, aber wenig harter Werkstoff aus.
Bei den Schneidstoffen für Fräsen zeichnet sich der ?(2)? als harter, aber wenig zäher Werkstoff aus.
Ein nahezu optimaler Werkstoff ist der ?(3)?, hierbei sind synthetisch hergestellte ?(4)? in einer ?(5)? durch ?(6)? gebunden.
Allerdings wird PKD im wesentlichen aufgrund der hohen ?(7)? als Schneidstoff in Zerspanungswerkzeugen der ?(8)?-, ?(9)?- und nicht ?(10)? eingesetzt.
Als brauchbare Alternative findet CBN bei der ?(11)? Verwendung.
(1) HSS (Hochsicherheitsstahl)
(2) CBN (Polykristallines kubisches Bornitrid)
(3) PKD (Polykristalline Diamant)
(4) Diamantpartikel
(5) Metallmatrix
(6) Sintern
(7) Kohlenstoffaffinität
(8) Holz-
(9) Kunststoff-
(10) Eisenmetallbearbeitung
(11) Stahlbearbeitung
49
Bauformen von Fräsmaschinen
Die Einteilung der Bauformen von Fräsmaschinen erfolgt anhand welcher Charakteristika: ?? (3)
- Lage der Werkzeugspindel (horizontal oder vertikal)
- Anzahl der Achsen im Werkzeugträger
- Bauform (Konsole, Bett oder Portal).
50
Bauformen von Fräsmaschinen
Die z-Achse liegt immer in Richtung der ?(1)?.
(1) Werkzeugspindelachse
51
Bauformen von Fräsmaschinen
?(1)? findet man zumeist als einfache Werkstattmaschinen wieder.
Sie sind in der Anwendung sehr ?(2)?, jedoch aufgrund der seitlich angebrachten Werkstückaufnahme nicht besonders ?(3)?.
(1) Konsolständermaschinen
(2) flexibel
(3) stabil
52
Bauformen von Fräsmaschinen
Deutlich stabiler als Konsolständermaschinen und für größere Werkstoffmassen ausgelegt sind die ?(1)?- und ?(2)?.
(1) Konsolbett-
| (2) Fahrständermaschinen
53
Bauformen von Fräsmaschinen
Bei den Bettmaschinen ist das ?(1)? als Spezialmaschine zu erwähnen, da hier alle ?(2)? durch das Werkzeug ausgeführt werden und die Bearbeitung extrem ?(3)? Werkstücke ermöglicht wird.
(1) Bohrwerk
(2) Achsbewegungen
(3) großer
54
Bauformen von horizontalen Fräsmaschinen
—> siehe Folie 17!!!
!
55
Horizontal-Fräsbearbeitungszentren
—> siehe Folie 18!
…
56
Die Einteilung der Fräsmaschinen mit vertikaler Spindel erfolgt analog zu den Maschinen mit horizontaler Bauweise.
Also nach der Anzahl der Achsen im Werkzeugträger und der Bauform.
Ergänzend findet man hier jedoch die ?(1)?-, sowie die ?(2)?.
(1) Portal-
| (2) Gantrybauweise
57
Die ?(1)? ist dadurch gekennzeichnet, dass das Werkzeug den Vorschub in x-Richtung durchführt.
Das Maschinengestell muss dadurch mindestens die 2fache Stücklänge haben, um dieses in x-Richtung komplett bearbeiten zu können.
Dieser Nachteil wird durch die ?(2)? vermieden.
(1) Portalbauweise
| (2) Gantrybauweise
58
Bei der ?(1)? steht das Werkstück still. Die x-Bewegung wird durch den ?(2)? ausgeführt. Die Maschine benötigt deutlich weniger ?(3)?.
(1) Gantrybauweise
(2) Gantry
(3) Aufstellfläche
59
Bauformen von vertikalen Fräsmaschinen
—> Folie 19 ansehen!!
!
60
Vertikal-Bearbeitungszentrum
```
Abbildung Portalmaschine (links)
—> das Werkstück führt die ?(1)? aus
```
```
Abbildung Gantrybauweise (rechts)
—> jedoch nicht eindeutig, denn das Werkstück führt nicht die x-Bewegung aus, ist jedoch dreh- und schwenkbar
—> man spricht hier von einer ?(2)?
___
—> siehe Folie 20
```
(1) x-Bewegung
| (2) 5-Achs-Maschine
61
Zur Herstellung von ?(1)? (z.B. Tiefziehwerkzeugen) werden spanende und abtragende Verfahren eingesetzt, wobei das ?(2)? eine zentrale Rolle einnimmt.
(1) Hohlformwerkzeugen
| (2) Formfräsen
62
1) Wesentliches Merkmal beim Formfräsen ist was?
| 2) Was wird dabei unterschieden?
1) Die Anzahl der aktiv gesteuerten Achsen
2) Man unterscheidet:
- 3-Achsfräsen
- 5-Achsfräsen
63
Beim ?? wird nicht nur die Fräserspitze, sondern auch die Werkzeugachsenrichtung relativ zum Werkstückkoordinatensystem kontinuierlich und simultan gesteuert.
5-Achsfräsen
64
In der Regel wird beim 3-Achsfräsen ein ?(1)? und beim 5-Achsfräsen ein ?(2)? eingesetzt.
(1) Kugelkopffräser
| (2) Messerkopf
65
Das Fräsrillenprofil bestimmt was?
Produktivität und Qualität des Prozesses
66
1) Wodurch entsteht das Fräsrillenprofil?
1) Durch die zeilenweise Bearbeitung einer gekrümmten Fläche
67
von was hängt das Fräsrillenprofil ab? (3)
- Fräsergeometrie
- Werkstückgeometrie
- Arbeitsmodus
68
Bei Vorgabe der Rillentiefe (tsubr) ergeben sich beim 5-Achsfräsen wesentlich ?(1)? Rillenbreiten (bsubr), als durch das 3-Achsfräsen mit einem Kugelkopffräser.
Dies bedeutet einen höheren ?(2)? und eine bessere ?(3)?.
(1) größere
(2) Abtrag
(3) Oberflächengüte
69
Vergleich 3- und 5-Achsfräsen
—> Siehe Folie 21 an!!
!
70
Fünf-Achs-Fräsmaschine
—> siehe Folie 22
…
71
Fräskopf für 5-achsiges CNC-Fräsen
Kreuzbettbauweise (3 Achsen) plus 2 Achsen Gabelkopf
2 Achsen Gabelkopf:
- C-Achse (vertikale Achse) 360° durchgehend drehend
- A-Achse (horizontale Achse) +/- 90°
- Auflösung beider Achsen 0,001°
-> Folie 23
…
72
Hochgeschwindigkeitszerspanung - High Speed Cutting
Randbedingungen: ?? (4)
- kurze Werkzeugeingriffszeiten
- hohe Eingriffsfrequenzen
- geringe Spanungsquerschnitte
- geringe Spanstauchung führt zu größeren Kontaktlängen
73
Hochgeschwindigkeitszerspanung - High Speed Cutting
Potentiale: ?? (7)
- hohe Zeitspanvolumina
- geringe Neigung zur Gratbildung
- verminderte Randzonenbeeinflussung
- gesteigerte Maß- und Formgenauigkeit, sowie Oberflächengüte
- Bearbeitung dünnwandiger Teile möglich
- kaum Schwingungen durch hochfrequente Anregung
- erhöhte Flexibilität bei reduzierten Investitionen durch Einsatz von Standardwerkzeugen
74
Vergleich HSC - konventionelle Zerspanung
| —> siehe Folie 25
…
75
Konventionelle Zerspanung
1) Arbeitet bei welcher Schnittgeschwindigkeit?
2) bei was für einem Drehmoment?
3) bei welcher Vorschubgeschwindigkeit
4) bei welcher Schnitttiefe (asube)?
1) niedriger/mittlerer
2) hohem
3) langsamen
4) hohen
76
HSC Zerspanung
1) Arbeitet bei welcher Schnittgeschwindigkeit?
2) bei was für einer Zerspanleistung?
3) bei welcher Vorschubgeschwindigkeit?
4) bei welcher Schnitttiefe (asube)?
1) hoher
2) hoher
3) hoher
4) geringer
77
Bei der HSC Zerspanung wird das gewünschte Zerspanergebnis dadurch erzeugt, dass der Fräser häufig mit geringer Schnitttiefe asube fährt.
Wahr/Falsch?
Wahr
78
Fräsmaschinen
—> Hochgeschwindigkeitsbearbeitungszentrum für den Werkzeug- und Formenbau
—> siehe Folie 26
…
79
Anwendungsbeispiele
Anwendungsbeispiele für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (Schnittgeschwindigkeiten um 1000m/min)
High-Speed-Cutting oder High-Productive-Cutting findet man häufig im/bei: ?? (4)
—> siehe Folie 27!
- Werkzeugbau
- Formenbau
- Hartbearbeitung der Aluminiumzerspanung
- hochproduktiven Serienanwendungen
80
Hochgeschwindigkeitsbearbeitung mit definierter Schneide
—> Folie 28 ansehen
…
81
Hochpräzisionsbearbeitung
Besonderheiten:
- hohe Drehzahlbereiche: 5000 min^-1 bis 200.000 min^-1
- Hartmetall-Fräswerkzeuge,
—> Durchmesserbereich: 50 μm bis 3mm
- Bohrwerkzeuge min. Ø 0,05 mm
- Nichteisen-Metalle, Kunststoffe, Graphit und Stahlwerkstoffe mit einer Härte bis 60 HRC
(Nur lesen)
…
82
Hochpräzisionsbearbeitung
Typische Anwendungsfehler: ?? (2)
- Herstellung von Abformwerkzeugen für die Massenfertigung mikrotechnischer Produkte
- direkte Herstellung mikro- und feinwerktechnischer Produkte als Prototypen (z.B. mikromechanischer Komponenten der minimalinvasiven Chirurgie)
83
Hochpräzisionsbearbeitung
Nenne die Vorteile: ?? (3)
- vielfältig und wirtschaftlich einsetzbar
- Gewährleistung einer hohen Geometriekomplexität
- hohe Werkstück-, Werkstoffflexibilität
84
Ultrapräzisionsbearbeitung
Ultrapräzisionsmaschine zum Drehen und Fräsen:
- hydrostatisch gelagerte Maschinenbasis gegen Fundamentschwingungen
- aerostatische Lagerung der Bewegungsachsen
- Rund- und Stirnlauffehler bei einer Drehzahl von 3000 min^-1 unter 1 μm
- CNC-Steuerung
- Laserwegmesssysteme mit einer Auflösung von 20nm
(Nur lesen)
…
85
Das am IWF hergestellte Ultrapräzisions-Fräswerkzeug besteht aus einem Einkorn-Naturdiamant. Die Schneidkantenrundung der geometrisch bestimmten Schneide liegt im Bereich von 20 nm.
Eckenradien im Bereich von 0,1 μm bis 500 μm.
—> Folie 31
…
86
Ultrapräzisionsbearbeitung
Typische Werkstückbeispiele der Bearbeitung mit Einkorn-Diamanten sind: ?? (3)
- Kunststoff
- Linsensysteme
- andere optische Bauteile
87
Ultrapräzisionsbearbeitung
Werkstückeigenschaften:
1) Welche Werkstoffe? (3)
2) Konturabweichungen kleiner ?? μm (global)
—> Stand der Technik: ?? / ??
3) Rautiefen Ra = ??
1)
- Nichteisenmetalle
- Kunststoffe
- Halbleiter
2) Konturabweichungen kleiner 0,5 μm (global)
—> Stand der Technik: 0,1 μm / 100 mm
3) Rautiefen Ra = 1 nm
88
Entwicklungstrends Dreh- und Fräsmaschinen
Reduzierung der Fertigungszeiten und Energieaufnahme
* Hohe Spindel-Drehzahlen bis n = ?(1)? für Hochgeschwindigkeitszerspanung
* Hohe Spindel-Drehmomente bis M = ?(2)? für Hochleistungszerspanung (HPC)
* Vorschubantrieb: Beschleunigung bis 10 g, Eilganggeschwindigkeit bis 300 m/min
* Steuerung: geringe ?(3)? (z. B. spline compression)
* Steigerung der Energieeffizienz durch kürzere ?(4)?
* Rückgewinnung von Energie durch ?(5)?
(1) 60.000 min-1
(2) 600 Nm
(3) Rechen- und Reaktionszeiten
(4) Anlaufzeiten
(5) regenerative Antriebsmodule
89
Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Anforderungen und Trends bei der Formgebung metallischer Werkstoffe.
Anforderungen: ?? (6)
- Funktion
- Qualität
- Kosten/Zeit
- Arbeitssicherheit
- Umwelt
- Prozesssicherheit
90
Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Anforderungen und Trends bei der Formgebung metallischer Werkstoffe.
Die Anforderungen lassen sich folgenden Bereichen zuordnen: ?? (4)
- Prozess
—> Bearbeitungsstrategien, Prozessdaten, Prozesskriterien
- Werkstoff
—> physikalische, chemische, mechanische Systeme- und technologische Eigenschaften
- Werkzeugmaschine
—> Steuerung, Systemanforderung, Systemkomponenten
- Werkzeug
—> Schneidstoffe, Beschichtung, Werkzeuggeometrie
91
Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Anforderungen und Trends bei der Formgebung metallischer Werkstoffe.
Nenne technologische Lösungen, welche die Anforderungen erfüllen sollen: ?? (9)
- HSC Bearbeitung
- HPC Bearbeitung
- Hartbearbeitung
- Trockenbearbeitung
- Präzisionsbearbeitung
- Komplettbearbeitung
- Hybridbearbeitung
- Additive Fertigung
- Substitution von Fertigungsverfahren
92
Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Nenne die wirtschaftliche Vorteile folgender Verfahrensentwicklungen:
1) Hochgeschwindigkeitszerspanung
2) Hartbearbeitung
1) Kosteneinsparung von 30% sind realistisch
| 2) Drehzeiten liegen 60% bis 70% unter Schleifzeiten
93
Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Nenne die wirtschaftlichen Vorteile folgender Verfahrensentwicklung:
Substitution von Fertigungsverfahren
80% des Schleifens kann durch Drehen und Fräsen ersetzt werden
94
Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Nenne die wirtschaftlichen Vorteile folgender Verfahrensentwicklung:
Trockenbearbeitung
5% bis 15% der Fertigungskosten für die Zerspanung liegen bei der Ver- und Entsorgung von Kühlschmierstoffen
3% bis 4% der Werkzeugkosten stehen 16% Kosten für den Kühlschmierstoffeinsatz gegenüber
95
Entwicklungstrends Dreh- und Fräsmaschinen
Erhöhung der Bauteil-Maßhaltigkeit erfordert:
- hohe sowie prozessangepasste ?(1)?
- Einsatz von ?(2)?: Linearmotoren mit Positionsunsicherheit P < 0,1 μm
- Überwachung jeder ?(3)? und Integration für Achs-Synchronisierung
- aktive ?(4)? (z.B. Piezo-Dämpfung von Wälzlagern) zur Steifigkeitserhöhung
- ?(5)? Kompensation
- ?(6)? Systeme: Maschinen- und Prozess-Monitoring
- ?(7)?-Bearbeitung (Fräsmaschinen, Dreh-Fräs-Zentren)
(1) Systemsteifigkeit
(2) Direktantrieben
(3) Einzelachse
(4) Dämpfung
(5) thermische
(6) Mechatronische
(7) 5-Achs
96
Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Gefahrenpotential von Kühlschmierstoffen für Gesundheit und Umwelt
Eine Lösung besteht darin durch Minimalmengenschmierung mit Öl oder Tockenbearbeitung den Einsatz von Kühlschmierstoffen zu verringern oder zu vermeiden.
Hierfür muss das Problem der fehlenden Kühl- und Schmierwirkung gelöst werden.
Die technologische Lösung besteht unter anderem im Einsatz von: ??
keramischen Werkstoffen oder auch einer Luftkühlung.
97
Nenne Vorteile der Trockenbearbeitung: ?? (3)
- keine Entsorgungskosten
- saubere Späne
- trockene Werkstücke
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Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Anwendungsbereiche beim Drehen und Schleifen
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Entwicklungstendenzen beim Drehen und Fräsen
Eine wichtige Entwicklungstendenz beim Drehen und Fräsen besteht in der Prozesskettenverkürzung durch Substitution einzelner Fertigungsschritte
Am Beispiel: Hartdrehen-Honen für die Wälzlagerringherstellung
Die klassische Prozesskette besteht hierbei aus den Schritten:
1) Weichglühen eines warmgewalzten Halbzeuges
2) spanende Vorbearbeitung im weichen Zustand durch Drehen
3) Härten und Anlassen des Bauteils
4) spanende Bearbeitung durch Schleifen
5) Kurzhubhonen für Erhalten des Fertigringes
—> Folie 39
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