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Fertigungstechnik (Subject) / 5a Spanen geometrisch bestimmt (Lesson)

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• Unterschiede Geometrisch bestimmte und unbestimmte Schneide Geometrisch bestimmte Schneide   Schneidenanzahl, Geometrie der Schneidkeile und Lage der Schneide zum Werkzeug exakt festgelegt  Geometrisch unbestimmte Schneide   Schneidenanzahl, Werkzeugwinken und Schneidlage zum WS sind nicht bekannt
• Welche Einflussgrößen auf Spanprozess existieren? Bauteil Werkzeugmaschine Bearbeitungsprozess Schneidstoff Produktivität
• 2 Vorraussetzungen für das Eintreten des Spanprozesses   Schneidstoff besitzt höhere Festigkeit und Härte als Werkstoff   Mindestspanungsdicke wird überschritten
• Welche 4 Winkel existieren am Schneidkeil   Freiwinkel α o  immer größer 0 o  zwischen Hauptfreifläche am Schneidkeil und der Schneideebene o  für Stabilität und Reibung verantwortlich   Keilwinkel β o  zwischen Hauptfreifläche und Spanfläche o  für weiche Werkstoffe klein o  für harte Werkstoffe groß   Spanwinkel γ o  Winkel zwischen Spanfläche und Werkzeugsbezugsebene o  für Spanbildung verantwortlich o  bei weichen Werkstoffen groß o  bei mittelharten Werkstoffen mittel o  bei harten/spröden Werkstoffen negativ   α + β + γ = 90°   Neigungswinkel λ o  bestimmt Lage der Hauptschneide zum Werkstück
• 3 Vorgehensphasen bei der Spanbildung + Erläutern   Vorstauchen o  Keil tritt in Material ein und erzeugt hohe Druck- und Schubspannung o  Material verfestigt sich bis zur Bruchgrenze, danach Abscheren   Abscheren o  Material beginnt abzuscheren, da Druck- und Schubspannung Bruchgrenze überschritten haben   Fließen o  Druck- und Schubspannung lässt nach o  Span fließt entlang der Spanfläche im Spanwinkel ab
• Spanungsgrößen (beim Drehen) Spanungsquerschnitt Spanungsdicke Spanungsbreite Vorschub Schnitttiefe Eingriffswinkel
• Was versteht man unter der Schnittgeschwindigkeit, bzw Vorschubgeschwindigkeit? Schnittgeschwindigkeit vc   Geschwindigkeit, mit der die Werkzeugschneide in Schnitt-richtung durch den zu bearbeitenden Werkstoff ge-führt wird Vorschubgeschwindigkeit vf   Geschwindigkeit mit der ein Werkzeug in Vorschubrich-tung am Werkstück entlang geführt wird
• 4 Parameter die die Spanform beeinflussen   Schneidstoff mit Schneidstoffgeometrie   Werkstoff   statische und dynamische Eigenschaft der Werkzeugmaschine   Schnittbedingung
• 4 Nachteile langer Späne   Unfallgefahr   Beschädigungen im Arbeitsraum   Schnittvorgang muss ggf. unterbrochen werden   Abtransport teuer aufgrund großen Volumens
• 3 Hauptspanarten   Fließspan o  zusammenhängender Span o  kontinuierliches Abfließen des Werkstoffs   Scherspan o  einzelne, nicht zusammen hängende Spanelemente o  Oberfläche stark gezackt   Reißspan o  einzelne, nicht zusammen hängende Spanelemente o  raue Oberfläche durch Bruchgefüge o  extrem spröde
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• 4 Einflussgrößen auf Schnittkraft   Werkstoff des WS   Einstellgrößen (Vorschub, Schnitttiefe, Spanungsverhältnis, Winkel)   Schneidstoff   Prozessrandbedingungen (Kühlung, Schmierung, Verschleiß)
• Welche 2 Formen von Spanbrechern gibt es? eingeschliffene oder gesinterte Spanformstufe Spanbrecherplatten, mit einer Wendeschneidplatte geklemmt
• Was ist der Unterschied zwischen Kc und Kc1.1? Kc = spezifische Schnittkraft Kc1.1 = spezifische Schnittkraft auf 1mm^2 bezogen - Welche Kraft muss für einen bestimmten WS aufgewendet werden um 1mm^2 Querschnitt des Drehspanes abzuheben
• Schnittkraftformel nach Victor-Kienzle + Charakteristiken wird als Verfahrensunabhängig angenommen; bei Übertragung auf andere Verfahren wird Schnittkraftformel mit Verfahrensvektor multipliziert Fc = b x h x Kc1.1 x Kverfahren b=Spanungsbreite h = Spanungsdicke Fc = Schnittkraft
• Von welchen 3 Elementen ist der Temperaturverlauf an der Schneide abhängig o  WZ (Werkstoffeigenschaften, WS-Temperatur, WS-Form, Spanform) o  WS (Schneidstoff, Schneidengeometrie, Verschleißzustand, Spanflächenrauheit o  Prozess (Geschwindigkeit, Kühlung, Schmierung, Schnitttiefe, Vorschub)
• Idee und Vorteile des minimalmengenschmiersystems   kostengünstig   universell einsetzbar   Reibung wird gemindert Idee: während des Zerspanens wird WS mit kleinsten Mengen Öl benetzt
• 6 verschleißmechanismen von WZ   Oberflächenzerrüttung (Rissbildung)   Abrasion (Mikrospanen, Mikropflügen) o  mechanischer Abrieb von Schneidstoffteilchen aus Werkzeug durch Kontakt mit härteren Partikeln im Werkstoff   tribochemische Reaktionen   Adhäsion (Materialübertrag)  Diffusion o  thermisch aktivierte Platzwechsel einzelner Atome   Oxidation o  bei hohen Temperaturen reagiert Schneidematerial mit Umgebungsluft
• 3 Aufgaben des Kühlschmierstoffes - was ist hierbei jedoch zu bedenklich?   Kühlen   Schmieren   Späneabfuhr bedenklich: aber verunreinigte Späne, Umweltaspekte, Gesundheitsgefahr, Kosten
• 6 Verschleißformen   Freiflächenverschleiß (Abrasion) o  Ursache: hohe Schnittgeschwindigkeit; zu geringer Vorschub o  Abhilfe: Geschwindigkeit verringern   Kolkverschleiß (Abrasion) o  muldenförmiger abtrag vom Schneidstoff an WZ-Spanfläche o  Ursache: hohe Geschwindigkeit, hoher Vorschub, geringer Spanwinkel o  Abhilfe: Kühlmittelmenge, -Druck, positiver Spanwinkel   Plastische Verformung (thermische Überlastung) o  Ursache: hohe Arbeitstemperatur, Beschädigung der Beschichtung o  Abhilfe: Geschwindigkeit verringern, Kühlung, Anstellwinkel verkleinern   Kerbverschleiß  o  Ursache: Abrieb, Oxidation o  Abhilfe: Beschichtung, Geschwindigkeit verringern   Kammrissbildung o  Ursache: ungleichmäßige Spandicke, unterbrochener Schnitt, schwankende Kühlmittelzufuhr o  Abhilfe: gleichmäßiges Kühlmittel, höhere Zähigkeit und bessere Temperaturwechselbeständigkeit des Schneidstoffs   Schneidkantenbruch o  Ursache: spröder Schneidstoff, Späneaufprall, Aufbauschneide o  Abhilfe: WZ-Geometrie, Geschwindigkeit, Vorschub
• Was besagt die Werkzeug Gerade und die Maschinen Gerade Werkzeug-Gerade   doppelt logarithmisches Diagramm, welches die Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Spanungsquerschnitts darstellt. Standzeit konstant Maschinen-Gerade   doppelt logarithmisches Diagramm, welches die Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Spanungsquerschnittes für eine konstante Maschinenantriebsleistung darstellt
• Wo liegt der optimale Arbeitsbereich für eine Zerspanung   Schnittpunkt der Werkzeug- mit der MaschinenGerade   wenn B über WZ-Gerade: WZ wird überlastet und Standzeit wird verkürzt   B unterhalb der WZ-Gerade: WZ-Standzeit wird nicht ausgenutzt   B über Maschinen-Gerade: Maschine wird überlastet   B unter Maschinen-Gerade: Antriebsleistung der Maschine wird nicht ausgenutzt
• 8 Schneidstoffe nennen und Eigenschaften grob umreissen   Werkzeugstahl: wasserhärtender Stahl mit Martensit-Gefüge; Erwärmung über 200°C bringt Martensit zum Verfall -> Ende Schneidfähigkeit   Hartmetall: bewährt: TiC, TaC und WC   Feinstkornhartmetall: kleine WC-Kristalle -> Härte, Druck- und Verschleißfest -> große positive Spanwinkel und kleine Keilwinkel möglich   Cermets: Hartmetall auf TiCN-Basis -> Warmfestigkeit erhöht, Diffusionsneigung verringert   Schnellarbeitsstahl (HSS): Kohlenstoffstahl mit 1% C und den Legierungsbestandteilen Wolfram (erhöht Anlassbeständigkeit und Verschleißfestigkeit), Molybdän (erhöht Durchhärtung, verbessert Zähigkeit), Vanadium (erhöht Verschleißfestigkeit), Kobalt (erhöht Warmhärte) und Chrom   Diamant: reiner Kohlenstoff, härteste verfügbare Schneidstoff, Wärmeleitfähig   CBN: Polykristallines kubisches Bornitrid, annähernde Eigenschaften wie Diamant   Schneidkeramik: erlaubt sehr hohe Schnittgeschwindigkeit für Gussbearbeitung, aufgrund Sprödigkeit kann Keramik im unterbrochenen Schnitt und eingeschränkt verwendet werden
• Welche Beanspruchungen wirken auf Schneidstoffe und welche Anforderungen werden an sie gestellt? Beanspruchung durch Temperatur, Reibung, Druck, chemische Angriffe Anforderungen: Härte, Druckfestigkeit, Biegefestigkeit, Zähigkeit, Kantenfestigkeit, innere Biegefestigkeit, Wärmefestigkeit, Anlassbeständigkeit, Zunderbeständigkeit
• Was bewirkt eine Schneidkantenverrundung (3) -> negativ effektiver Spanwinkel -> veränderte Reibbedingung -> Hoher Anteil an Pflügeeffekten (-> Ploughing-Forces)
• Welche Drehverfahren gibt es? Plandrehen (senkrecht zur Drehachse - eben Fläche - Kolben) Runddrehen (koaxial zur Drehachse kreiszylindrischen Fläche - Kolbendurchmesser verdünnen) Schrauben- & Wälzdrehen (Schraibenflächen) Profildrehen (runden Bettpfostenkopf drehen - Profil des WZ bildet sich auf WS ab) Formdrehen (Durch Steuerung der Bewegungen des WZ wird form des WS erstellt)
• 3 Arten von Spannmittel + Untergruppen nennen radial (aussen: Backenfutter, innen: Backenfutter) axial (druck: Drehdorn, zug: Vakuumfutter) radial und axial (aussen druck: Kegelverspannung, innen druck: Drehdorn)
• Aufgaben von Spannmitteln o  Mitnehmen des WS in Drehrichtung o  Schnelles Ein- und Ausspannen o  genaue Lagebestimmung des WS zu einer vorgeschriebenen Bearbeitungsachse
• Eigenschaften von Spannmitteln (3) o  geringes Gewicht kurze Bauhöhe o  geringe Unwucht
• Geschwindigkeiten beim Drehen nennen und Erläutern   Schnittgeschwindigkeit vcGeschwindigkeit, mit der die WZ-Schneide in Schnittrichtung durch Werkstoff geführt wird Vc = d x pi x n   Vorschubgeschwindigkeit vf Geschwindigkeit, mit der WZ in Vorschubrichtung am WS entlang geführt wird Vf = f x n   Wirkgeschwindigkeit ve Momentane  Geschwindigkeit der Wirkbe-wegung im ausgewählten Schneidepunkt  sqrt(Vc^2  + Vf^2)   Zeitspanvolumen vZ
• Was ist Mikrodrehen?   Folie wird auf Ringhalter aufgespannt und rotiert   Diamantwerkzeug wird an Folie herangeführt und durch feinste Zustellungen können Nanometerfeine Schnitte gesetzt werden
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• Was ist Fly-Cutting   meist einzahniges WZ rotiert und er-zeugt beim Schneideneintritt einen Span   optische Flächen können erzeugt werden
• Verfahrensarten des Fräsens nennen (8)   Umfangsfräsen :die am Umfang liegende Hauptneiden erzeugen WS-Oberflächen   Stirnfräsen: die an der Stirnseite des Fräswerkzeuges liegenenden Nebenschneiden erzeugen WS-Oberflächen   Planfräsen: Fräsen mit geradliniger Vorschubbewegung zur Erzeugung ebener Flächen Rundfräsen (auch Zirkularfräsen): Fräsen mit kreisförmiger Vorschubbewegung zur Erzeugung kreiszylindrischer Flächen Schraubfräsen: Fräsen mit Wendelförmiger Vorschubbewegung zur Erzeugung von schraubenförmigen Flächen Wälzfräsen: Fräsen, bei dem ein Fräswerkzeug mit Bezugsprofil während des Zerspanvorganges eine mit der Vorschubbewegung simultane Wälzbewegung ausführt Profilfräsen: Fräsen, bei dem sich das Profil des Fräsers auf dem WS befindet   Formfräsen: Fräsen mit gesteuerter Vorschubbewegung;
• 3 Arten von Fräsen in Bezug auf Laufrichtung   Gleichlauf:  o  Drehrichtung des Fräsers und Vorschubrichtung gleichgerichtet o  hohe Schlagbelastung des WZ bei Schneideneintritt   Gegenlauf o  Drehrichtung des Fräsers und Vorschubrichtung entgegengesetzt o  Rattern bei dünnen, labilen WS   Querlauf o  gleichzeitig Gleich- und Gegenlauffräsen
• 3 Spannmittel für das Fräsen mechanische Halterung pneumatische Halterung hydraulische Halterung
• 4 Maschinen für das Fräsen Bettfräsmaschine Konsolfräsmaschine Portalfräsmaschine Bearbeitungszentrum
• 3 Phasen des Bohrens o  Anbohren Bohrspitze setzt mit Querschneide auf und dringt mit der konischen Spitze in Werkstoff ein o  Vollschnittphase konstanter Spanquerschnitt o  Durchgang der Bohrerspitze Austritt der Querschneide ergibt überproportionalen Axialkraftabfall, dadurch zurückfedern der Bohrmaschine und kurzzeitig stark erhöhter Vorschub -> manchmal Bohrerbruch
• 7 Bohrverfahren nennen Bohren ins Volle Aufbohren Gewindebohren Profilbohren ins Volle Profilaufbohren Unrundbohren Kernbohren
• 3 Verfahren des Senkens Planansenken Planeinsenken Profilsenken
• 2 Verfahren des Reibens Profilreiben Rundreiben
• 3 Tiefbohrverfahren nennen und erläutern Einlippen-Tiefbohrverfahren: KSS-Zufuhr durch Werkzeugschaft; Späneabfuhr durch Spanraum (Bohrer ist nicht konplett rund, füllt Loch nicht aus) BTA-Tiefbohrverfahren: KSS Zufuhr zwischen Bohrungswand und Bohrerschaft; Späneabfuhr durch Bohrerschaft (Spanmaul) Ejektor-Tiefbohrverfahren: KSS-Zufuhr zw. Außen- und Innenrohr; Späneabfuhr über Innenrohr
• 7 Verfahrensarten des Räumens Innenräumen Außenräumen Planräumen Schraubenräumen Rundräumen Profilräumen Drehräumen (kombi von Drehen und Räumen)
• Unterschied zwischen Hobeln und Stoßen Hobeln: WS führt Hauptbewegung aus, WZ die Vorschub- und Zustellbewegung (Karotten) Stoßen: WS führt Vorschubbewegung durch, WZ die Haupt und Zustellbewegung
• 6 Verfahren des Hobelns Planhobeln Rundhobeln Schraubhobeln Wälzhobeln Profilhobeln Formhobeln
• Paramtereeinflüsse auf den Prozess Schnittgeschwindigkeit Vorschub Schnitttiefe Werkstoff Schneidstoff Kühlmittel
• Einfluss des Freiwinkels auf Verschleiß   Standzeit erhöht sich bei steigendem Freiwinkel   bei zu starker Erhöhung des Freiwinkels kann Wärmestau entstehen, der den Verlust der Warmhärte zur Folge haben kann   zu kleine Keilwinkel (großer Freiwinkel) erhöht Ausbruchsgefahr der Schneidkante
• Einfluss der Schneidkantenverrundung auf Prozessergebniss   Anstieg der Schnitt- und Passivkräfte bei steigender Schnittkantenverrundung   Große Schneidenkantenverrundung bewirkt höhere Neigung zur Aufbauschneidenbildung -> schlechtere Oberflächengüte  Geringe Schneidenkantenverrundung -> schnellerer Schärfeverlust -> geringere Standzeit

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