Metall (Subject) / trennende Fertigungsverfahren (Lesson)

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• trennende Fertigungsverfahren - Zerteilen - Spanen - Abtragen
• Zerteilen Zerteilen ist das mechanische Trennen von Werkstücken mit Hilfe von Schneidkanten ohne die Entstehung von Spänen. In der industriellen Praxis sind von Bedeutung: - Scherschneiden - Messerschneiden - Beißschneiden
• Spanarten (4 nach zunehmendem Spanwinkel) - Reißspan (Bröckelspan) - Scherspan - Fließspan - Lamellenspan
• 7 Spanformen (Walter) - Bandspan - Wirrspan - Schraubenspan - Schraubenbruchspan - Spiralbruchspan - Spiralspanstück - Spanbruchstück
• Fräsen Fräsen ist Spanen mit kreisförmiger Schnittbewegung und mit senkrecht oder schräg zur Drehachse des Werkzeugs verlaufender Vorschubbewegung zur Erzeugung beliebiger Werkstückoberflächen. Das meist mehrzahnige Werkzeug führt die Schnittbewegung aus. Der Vorschub erfolgt durch das Werkstück oder das Werkzeug. Es entstehen ebene oder gekrümmte Flächen. Durch den unterbrochenen Schnitt beim Fräsen schwanken Schnittkraft und Temperatur an den Schneiden erheblich.
• Schneidstoffgruppen nach zunehmender Härte (Verschleißfestigkeit) und abnehmender Zähigkeit (Haltbarkeit bei Wechselbelastungen) - Werkzeugstahl (WS) - Hochleistungsstahl (HSS) oder Schnellarbeitsstahl - Hartmetall oder Cermets - Schneidkeramik - kubisches Bornitrid (CBN) - Diamant (MKD und PKD)
• Schneidoperationen zur Werkstückbearbeitung (5 v. 6) - Abschneiden - Ausschneiden - Lochen - Ausklinken - Einschneiden - Beschneiden
• Messer- und Scherschneiden werden i.d.R. eingesetzt für... - weiche Werkstoffe - Beschneiden
• Beim Scherschneiden unterscheidet man ... - aufgrund der geforderten Kontur des Werkstücks Offen-Schneiden Geschlossen-Schneiden - beim Schnittvorgang mit Auswirkung auf den Schnittkraftbedarf Vollkantig-Schneiden Kreuzend-Schneiden (geringere Schnittkraft; Schnittebene und Schneide kreuzen sich.) - nach dem Fortschreiten des Schneidvorgangs einhubiges Schneiden Nibbeln kontinuierliches Schneiden
• Wie dick ist der Schneidspalt beim Scherschneiden? 5 bis 10 % der Blechdicke (bei weichen Materialien enger, bei härteren größer)
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• Feinschneiden Feinschneiden (Genauschneiden) ist ein Scherschneiden zur Herstellung von Werkstücken mit glatten und weitgehend rechtwinkligen Schnittflächen. Es unterscheidet sich vom gewöhnlichen Scherschneiden dadurch, dass der Werkstoff des allseitig eingespannten Blechzuschnitts allein durch Fließen (Fließscheren), also ohne Bruch und unebene Bruchfläche, getrennt wird.
• Feinschneidpressen müssen drei Bewegungen ausführen, für ... - Schneidstempel - Niederhalter (Ringzackenkraft) - Gegenstempel
• Werkzeuge für Umform- und Schneidvorgänge nach Art des Fertigungsablaufs - Einfachwerkzeuge - Mehrfachwerkzeuge - Folgewerkzeuge (für mehrere, aufgeteilte Schneidvorgänge) - Folgeverbundwerkzeuge (für mehrere, aufgeteilte Schneid- und Umformvorgänge) - Gesamtwerkzeuge (für Komplettbearbeitungsvorgänge)
• Werkzeuge für Umform- und Schneidvorgänge nach Art der Werkzeugführung - Werkzeuge ohne Führung - Werkzeuge mit Plattenführung - Werkzeuge mit Säulenführung
• Welche Einflussgrößen der Umform- und Schneidwerkzeuge beeinflussen die Qualität der Werkstücke? (6 v. 7) - Genauigkeit und Oberflächengüte der Werkzeugteile - Genauigkeit beim Zusammenbau - Stößelführung - Pressensteifigkeit - Bewegungsablauf im Werkzeug und Schnittgeschwindigkeit - Werkstoffführung und Vorschubbegrenzung - angepasste Schmierung
• Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide (Einteilung) - Drehen - Bohren, Senken, Reiben - Fräsen - Räumen - Sägen
• Bewegungsvorgänge bei der Zerspanung - Nebenbewegungen (im Eilgang) Anstellbewegung (Positionierung des Werkstücks) Zustellbewegung (Einstellung der Schnitttiefe) Rückstellbewegung (Werkzeugrückführung in Ruhe- oder Wechselposition) - Schnittbewegung - Vorschubbewegung - Wirkbewegung
• Ebenen-Bezugssystem bezogen auf den Schneidenpunkt einer Drehmeißelschneide - Werkzeug-Keilmessebene (Orthogonalebene) Freiwinkel α Keilwinkel ß Spanwinkel γ - Werkeug-Bezugsebene Eckenwinkel ε Einstellwinkel κr - Werkzeug-Schneidenebene Neigungswinkel λ - Arbeitsebene Schnittrichtung Vorschubrichung
• Vorschubrichtungswinkel φ φ liegt zwischen Vorschub- und Schnittrichtung, ist verfahrensabhängig. (Drehen: konstant) (Fräsen: 0 - 180 °)
• Wirkrichtungswinkel η η liegt zwischen Schnitt- und Wirkrichtung und berücksichtigt die dynamischen Verhältnisse beim Zerspanungsvorgang. η ist besonders wichtig, wenn die Vorschubgeschwindigkeit gegenüber der Schnittgeschwindigkeit relativ hoch ist.
• Der Neigungswinkel λ wird beim Fräsen/Bohren als ... bezeichnet. Drallwinkel/Seitenspanwinkel
• Ein Fließspan ist umso wahrscheinlicher, je... - größer der Spanwinkel γ - zäher der Werkstoff des Werkstücks - größer die Schnittgeschwindigkeit νc - kleiner der Vorschub
• Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide (4 v. 5) - Schleifen - Honen - Läppen - Strahlspanen - Gleitspanen
• Standzeit Die Standzeit eines Werkzeugs ist die Zeit, die das Werkzeug bis zu seiner Unbrauchbarkeit schneidend im Eingriff ist. Sie wird meist als Verschleißmarkenbreite angegeben und ist erreicht, wenn die geforderte Maß- und Oberflächentoleranz des Werkstücks nicht mehr eingehalten werden kann.
• 4 Einflüsse auf die Standzeit - Schnittgeschwindigkeit νc - Werkzeug-Werkstück-Paarung - Vorschub f und Schnitttiefe ap - Kühlschmierung
• 5 Zerspanungsbedingungen resultierend aus den Eigenschaften des Werkstücks - chemische Zusammensetzung (Spanbruch) - Wärmebehandlung (Gefügeart) - Festigkeit und Härte (Korngröße und Form) - Walzrichtung (Faserorientierung) - Oberflächenzustand (verzundert, verfestigt)
• Zerspanungsbedinungen resultierend aus dem Zerspanungsprozess - Schneidengeometrie und Schneidstoff - Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Schnitttiefe - Kühlschmierung und Einspannung von Werkzeug und Werkstück
• Von einer guten Zerspanbarkeit spricht man, wenn... (5) - die Zerspankraft und damit die erforderliche Antriebskraft gering ist - die Schneide eine lange Standzeit aufweist - sich eine geeignete Spanform ergibt - die erzielte Oberfläche gut ist - in kurzer Zeit ein großes Materialvolumen zerspant werden kann.
• Zähe Schneidstoffe eignen sich vor allem für... - Schruppbearbeitung - unterbrochenen Schnitt - niedrige Schnittgeschwindigkeiten
• Senken Das Senken ist ein Bohrverfahren und dient dem Entgraten und der Erzeugung profilierter oder planer Absätze in fertigen Bohrungen. Damit wird erreicht, dass Schraubenköpfe, Muttern oder Nieten in der Senkung bündig mit der Werkstückoberfläche aufliegen können. Gesenkte Bohrungen erleichtern auch das Gewindeschneiden durch den besseren Anschnitt. - Plansenken - Planeinsenken - Profilsenken
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• Zerspankraft (Schnittkraft) Die Zerspankraft ergibt sich aus der vektoriellen Addition ihrer aufeinander senkrecht stehenden Komponenten: - Schnittkraft Fc (in Gegenrichtung zur Schnittgeschwindigkeit νc) - Vorschubkraft Ff (in Gegenrichtung zur Vorschubgeschwindigkeit νf) - Passivkraft Fp (in Gegenrichtung zur Meißelspitze) Die Passivkraft kann vernachlässigt werden, weil sie vom Maschinenbett aufgenommen wird. Für die Aktivkraft bleibt: Fa = (Fc2 + Ff2)0,5
• Die Schnittkraft wird umso größer je... (6 v. 8) - größer die Schnitttiefe - größer der Vorschub - größer die spezifische Schnittkraft (d.h. je widerstandsfähiger der Schneidstoff) - kleiner der Freiwinkel α - kleiner der Spanwinkel γ - kleiner der Neigungswinkel λ - stärker der Werkzeugverschleiß - geringer die Schmierung
• Verschleißursachen an Schneidwerkzeugen - Reibung des Werkstücks an der Oberfläche des Werkzeugs des Spans auf der Spanfläche - Temperaturerhöhung plastische Verformung Kantenbruch - chemische Reaktionen im Schneidstoff Diffusion (Kolkung) Oxidation (Kerbverschleiß)
• Cermets Hartmetalle mit geringer Oxidationsneigung und geringem Verschleiß. Sie eignen sich besonders für kleine Spanungsqueschnitte und hohe Schnittgeschwindigkeiten (bis 450 m/min). Einsatz: near net shape-Teile, Schlichtbearbeitung
• Schneidkeramik naturharter Sinterwerkstoff auf Al2O3-Basis ohne Bindemetall. Schneidkeramik hat eine noch größere Warmhärte und allerdings auch eine höhere Sprödigkeit als Cermets. Beim Einsatz von Siliziumnitridkeramik sind Schnittgeschwindigkeiten bis 1600 m/min möglich. Man unterscheidet Oxid-, Misch- und Nitridkeramik. (Einsatz: Drehen und Fräsen in Massenproduktion)
• Harte Schneidstoffe werden bevorzugt eingesetzt für... (3) - Schlichtbearbeitung - ununterbrochenen Schnitt - hohe Schnittgeschwindigkeiten
• kubisch kristallines Bornitrid (3 v. 4) - CBN wird aus synthetischem Korn unter hohem Druck und hoher Temperatur hergestellt. Dieser Schneidstoff wird meist in dünnen Schichten auf Hartmetallplatten aufgebracht. - Schnittgeschwindigkeiten bis 350 m/min - etwas geringere Härte aber größere Temperaturbeständigkeit als Diamant - geeignet für die Zerspanung harter Materialien mit kleinem Vorschub und zum Schleifen von Hartmetall, gehärteten Stählen, Werkzeugstählen
• Drehen Drehen ist Spanen mit geschlossener, meist kreisförmiger Schnittbewegung und belliebiger, quer zur Schnittrichtung liegender Vorschubbewegung. Die Drehachse der Schnittbewegung behält ihre Lage zum Werkstück, unabhängig von der Vorschubbewegung, bei. Das einschneidige Werkzeug ist fest eingespannt und wird an der zu bearbeitenden Fläche entlang geführt. Die Bewegung führt das rotierende Werkstück oder ein umlaufendes Werkzeug aus.
• Drehverfahren werden unterschieden nach... (5) - Form der Oberfläche - Lage der Oberfläche (außen/innen) - Oberflächengüte - Kinematik der Schnittbewegungen - Lage der Spindelachse
• Drehverfahren nach Form der Oberfläche (5) - Längs-Runddrehen (kreiszylindrisch zur Drehachse orientierte Fläche) - Plandrehen (senkrecht zur Drehachse) - Formdrehen (durch Steuerung der Vorschubbewegung) - Profildrehen - Schraubendrehen
• Scherschneidverfahren nach Lage der Schnittlinie (7 v. 11) - Abscheiden - Abschneiden - Ausklinken - Ausschneiden - Beschneiden - Einschneiden - Feinschneiden - Knabberschneiden - Lochen - Nachschneiden - Zerschneiden
• Verschleißformen an der Werkzeugschneide (5 v. 7) - Freiflächen- Spanflächenverschleiß (Abrasion und Reibung) - Kolkung - Kantenbruch, plastische Verformung - Ausbröckelungen - Kammrisse (Ermüdungserscheinung bei unterbrochenem Schnitt und Temperaturwechsel) - Querrisse (Schwingungen bei der Zerspanung) - Aufbauschneide
• Durch welche Beanspruchungsart erfolgt das Trennen beim Scherschneiden? Schubbeanspruchung
• Die Grenzen keramischer Schneidstoffe bei unterbrochenem Schnitt liegen in... (3) - spröde / geringe Bruchfestigkeit bei Zugdruckbeanspruchung - Schlagempfindlichkeit - Temperaturempfindlichkeit
• Wirkbewegung (Spanungsvorgang) die aus Schnitt- und Vorschubbewegung resultierende Bewegung, die unmittelbar die Spanabnahme bewirkt
• Schnittbewegung (Spanungsvorgang) die Bewegung zwischen Werkstück und Werkzeug, die ohne Vorschubbewegung nur eine einmalige Spanabnahme während eines Hubs bzw. einer Umdrehung bewirken würde
• Arbeitsebene Pfe die gedachte Ebene, die durch die Vektoren von Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit im jeweils betrachteten Schneidenpunkt gelegt wird. In Pfe vollziehen sich die Bewegungen, die an der Spanentstehung beteiligt sind.
• Vorschub- und Eingriffsgrößen (Spanungsvorgang) - Vorschub f - Schnitttiefe/-breite ap - Arbeitseingriff ae - Vorschubeingriff af
• Zeitspanvolumen Q - wird vielfach zum Vergleich spanender Fertigungsverfahren eingesetzt - das auf eine Zeitspanne bezogene von einem Werkstück abgespante Werkstoffvolumen - fürs Drehen: Q = ap * f * vc = A *vc
• Werkzeug-Bezugsebene (Definition; welche Winkel) wird durch den betrachteten Schneidpunkt so gelegt, dass sie senkrecht zur angenommenen Schnittrichtung steht, aber nach einer Fläche, Achse oder Kante des Werkzeugs ausgerichtet ist - Werkzeugeinstellwinkel κr: Winkel zwischen Werkzeug-Schneidenebene und Arbeitsebene - Eckenwinkel εr: Winkel zwischen den Schneidenebenen von zusammengehörenden Haupt- und Nebenschneiden

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