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Spanende Fertigung (Subject) / Spanende Fertigung (Lesson)

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• Einflüsse auf den Zerspanprozess mit 2 Beispielen Werkstück-> Werkstoff, Fertigungsgenauigkeit Prozess-> Spanbildung, Temperatur WKZ-Maschine-> Genauigkeit, Steifigkeit Wirtschaftlichkeit-> Kosten Werkzeug-> Werkzeug-Werkstoff, Geometrie Prozessparameter-> Schnittgeschwindigkeit, Vorschub
• Winkel beim Zerspanungsprozess beschreiben α: Freiwinkel, verhindert ein Reiben der Freifläche des Werkzeugs am Werkstück, 5-10° β: Keilwinkel, bestimmt die Stabilität des Werkzeugs γ: Spanwinkel, beeinflusst den Spannungszustand im Schneidkeil und in der Spanwurzel. Direkter Einfluss auf die Spanbildung. Positiv oder Negativ. Je kleiner, desto höher die Schnittkräfte. ε: Eckenwinkel, erhöht die Schneidenstabilität κ: Bestimmt die Lage der Hauptschneide zum Werkstück. Je kleiner, desto höher die Spanungsbreite.
• Warum sind lange Spanformen nachteilhaft? Bandspäne, Wirrspäne bilden "Spankäuel" und können die Arbeitssicherheit gefährden. Außerdem beschädigen sie die Werkstückoberfläche und behindern den Späneabfall und Transport.
• Was ist eine Aufbauschneide? Abhilfe? -künstliche Schneide auf der Spanfläche -kleinste Werkstoffteilchen die sich schichtenweise durch Pressschweißung aufbauen -beeinflusst die Geometrie der Schneide-> andere Schnittparameter Abhilfe: Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit, erhöhung des Spanwinkels, beschichtete Schneidstoffe
• Unterschied zwischen positiven und negativen Schneidplatten? Positiv: Schneidplatte selbst hat einen Freiwinkel von >0° Negativ: Freiwinkel der Schneidplatte =0°. Freiwinkel entsteht erst durch den gezielten Aufbau in den Werkzeughalter. Stabilere Schneide Doppelte Anzahl von möglichen Schneiden
• Futterarten beim Drehen + Beschreibung Planscheibe: jede Spannbacke ist einzeln verstellbar. Für große, flache und nicht rotationssymmetrische Bauteile Keilspannfutter (selbstzentrierend): Backen können umgedreht werden, höhere Spannkraft als beim Spiralringdrehfutter Spiralringdrehfutter (selbstzentrierend): Spannbacken müssen öfter gewechselt werden
• Was ist eine Lünette? -Vorrichtung zum Abstützen langer Werkstücke beim Drehen -Wird verwendet um lange Werkstücke stirnseitig zu bearbeiten -Mitlaufende Lünette: Wird am Schlitten befestigt, ermöglicht durchgehendes Bearbeiten und Gewindeschneiden -Feststehende Lünette: Stirnseitige Bearbeitung, wird auf den Gleitbahnen des Drehmaschinenbettes befestigt
• Was ist ein Reitstock? -Abstützen langer Werkstücke mittels Zentrierspitze -Morsekegelaufnahme -Herstellen zentrischer Bohrungen ermöglicht
• Beschreiben von Hartdrehen -bereits gehärtete Werkstücke werden durch Drehen bearbeitet -kann einen Schleifvorgang ersetzen (höhere Wirtschaftlichkeit) -Schneidkeramik oder Bornitrid als Werkstoff -hohe Zerspankräfte->stabile Maschinen und sicheres Spannen von Werkzeug und Werkstück erforderlich -kein Kühlschmierstoff erforderlich
• Vorteile vom Hartdrehen gegenüber dem Schleifen -kürzere Bearbeitungszeit -vereinfachter Arbeitsablauf -kein Kühlschmierstoff -geringe variable und fixe Arbeitskosten
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• Unterschied von Gleich und Gegenlauffräsen Gleichlauffräsen: -Schneide im Eingriffsbereich bewegt sich in die gleiche Richtung wie der Vorschub des Werkstücks. -Die Spanungsdicke am Anfang des Eingriffs ist maximal, am Ende ist sie 0. -Es können bessere Oberflächen als beim Gegenlauffräsen erzeugt werden. Gegenlauffräsen: -Schneide im Eingriffsbereich bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung der Vorschubsrichtung -Spanungsdicke am Anfang ist 0, am Ende maximal -zunächst liegt plastische Verformung vor (Die Schneide "drückt" sich ins Werkstück), deshalb wird eine schlechtere Oberfläche erzeugt
• Was muss beim Gleichlauffräsen beachtet werden? Vorschubantrieb muss spielfrei sein, weil der Fräser sonst das Werkstück ruckartig in Vorschubrichtung ziehen und das Werkstück aus der Aufspannung reißen könnte.
• Mit welchen Fräsverfahren lassen sich Nuten herstellen? -Tauchfräsen (Stirnfräsen, Schaftfräser) -Schnittfräsen (Stirnfräsen, Schaftfräser) -Mit Scheibenfräser
• Unterschiedliche Bohrerarten? -Wendelbohrer -Bohrer mit lösbarer Schneide -Einlippenbohrer
• Tieflochbohren allgemein -sehr großes Verhältnis von Bohrtiefe zu Durchmesser -Kühlschmiermittel wird unter Druck direkt an die Schneiden transportiert -Schneidteil besteht aus Hartmetall
• ELB-Verfahren -0,8-40mm Durchmesser -Kühlmittelzufuhr durch eine oder mehrere Bohrungen innerhalb des Werkzeuges -Abführung des KSS-Spangemischs durch eine Längsnut
• BTA-Verfahren -6-300mm -KSS wird zwischen Wandung und Bohrrohr zugeführt -KSS-Spangemisch Rückfluss erfolgt durch das Spanmaul -Wurde entwickelt weil die Spanrückfuhr außen beeinträchtigt die Oberflächenbeschaffenheit -komplizierter Bohrölapparat wird benötigt, der die Abdichtung des Bohrrohrs übernimmt -Nicht mit Standard-Bohrmaschinen möglich
• Ejektor-Verfahren -18-250mm -Zufuhr des KSS erfolgt durch einen Ringraum zw. Bohrrohr und einem Innenrohr -durch den entstehenden Unterdruck am Spanmaul fließt der KSS mit Spänen zurück (Ejektor Effekt) -geringerer Verschleiß -keine Abdichtung nötig
• Was ist Senken? Bohrverfahren zur Erzeugung von Profil-oder Kegelfächen in vorhandenen Bohrungen Mit einem Senker wird ein Loch auf unter-oder Fertigmaß gesenkt
• Planansenken Erzeugung einer am Werkstück hervorstehenden, senkrecht zur Drehachse der Schnittbewegung liegenden Fläche
• Planeinsenken Erzeugung einer im Werkstück vertieften, senkrecht zur Drechachse der Schnittbewegung liegenden Fläche
• Was wird mit einem Spitzensenker gemacht? Entgraten, Anfasen, Einsenken für kegelige schraubenköpfe
• Wofür werden Reibahlen verwendet? Wie funktioniert es? -Aufbohren mit geringer Spanungsdicke zur Herstellung passgenauer Bohrungen bis IT5 mit hoher Oberflächengüte -Spanungsarbeit hauptsächlich durch den Anschnitt der Reibahle -Schneiden am Umfang stellen die Maßhaltigkeit, Formgenauigkeit und Oberflächengüte her -Vc halb so groß wie beim Bohren
• Unterschied Handreibahlen/Maschinenreibahlen Handreibahlen: -langer Anschnitt zur besseren Führung -längerer Führungsteil Maschinenreibahle: -Anschnitt und Führungsteil kürzer, da die Führung durch die Maschinenspindel erfolgt
• Wirkprinzipien beim Schleifen und Beispiele Energiegebunden -> Strahlspanen Kraftgebunden-> Gleitschleifen, Honen Bahngebunden-> Schleifen, Honen Raumgebunden-> Läppen
• Statischer und kinematischer Schneidenabstand beim Schleifen Statisch: Schneidenverteilung ohne Rücksicht auf den Zerspanungsprozess Kinematisch: Besonders hervorstehende Körner. Die Körner, die den Zerspanungsprozess beeinflussen
• Bindung einer Schleifscheibe Erklärung -Schleifkörner sind mittels unterschiedlicher Bindungen miteinander verbunden -Die Bindung soll die Körner so lange festhalten, bis sie stumpf geworden sind Zerspankraft wird erhöht) und herausbrechen -So können schärfere Körner freigelegt werden (Selbstschärfung) -Hartes WKS-> weiche Scheibe (kleine Bindungskräfte, gute Selbstschärfung) -Weiches WKS-> harte Scheibe (Weniger Selbstschärfung, weniger Verschleiß)
• Poren in Schleifscheiben -Poren bilden Spankammern und fördern die Kühlung beim Schleifen. Zu kleine Poren-> erhöhter Druck und Temperatur -Das Gefüge muss umso offener sein, je mehr Späne innerhalb der Kontaktzone in die Poren aufgenommen werden müssen
• Rundschleifen zwischen Spitzen -Werkstück wird zwischen Spitzen gespannt, dieses wird mittels einem Mitnehmer angetrieben -Mit der Schleifscheibe wird es von außen bearbeitet -Lange Werkstücke werden durch die Schleifkräfte stark abgedrängt und müssen durch Setzstöcke abgestützt werden
• Längsschleifen und Einstechschleifen beim Rundschleifen zwischen Spitzen Längsschleifen: Werkstück wird über den Längsvorschub an der Schleifscheibe entlanggeführt Einstechschleifen: -Zustellung der Schleifscheibe radial bis zum Erreichen des Endmaßes -Schleifscheibe ist breiter als das Werkstück -hohes Zeitspanvolumen-> sehr wirtschaftlich
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• Spitzenloses Rundschleifen -Werkstück wird zwischen Auflage, Schleifscheibe und Regelscheibe geführt -Es wird in einem Durchlauf geschliffen -Schleifscheibe: Spanarbeit, Regelscheibe: Vorschub durch Neigung -für zylindrische Teile ohne Ansatz geeignet z.B. Zylinderstift
• Was ist Abrichten? Welche Varianten gibt es? Mit Abrichten wird das Schleifscheibenprofil erzeugt und die Schleifscheibe geschärft. Es gewährleistet außerdem den Rundlauf der Scheibe. Diamantwerkzeuge tragen Material an der rotierenden Schleifscheibe ab, vergleichbar mit einem Drehprozess. Es gibt stehende oder rotierende Abrichtwerkzeuge.
• Honen allgemein -es werden verschleißarme Schmiergleitflächen hergestellt -gehonte Flächen haben durch ihre gekreuzten Bearbeitungsriefen ein hevorragendes Ölhaltevermögen -Überlagerung der Dreh-und Axialbewegung beim Werkstück-> gekreuzte Bearbeitungsriefen -Geringe Erwärmung der Werkstückrandzone
• Langhubhonwerkzeug Komponenten -Druckstange -Bajonettanschluss -Werkzeuggrundkörper -Zustelldoppelkonus -Rückholfeder -Honleisten
• Hublänge beim Honen -je größer die Hublänge, umso mehr weitet sich die Bohrung an den Enden auf -Bei Sacklochbohrungen wird ein Freistich benötigt, damit am Ende der Bohrung das Honwerkzeug länger verweilen kann -je kürzer der Überlaufe, desto enger die Bohrung an den Enden -An den Endpunkten überstreichen weniger Schleifkörner die Oberfläche (bei zu kleinem Überlauf) -> enger da weniger Abnahme -maximaler Überlauf: erhöhter Anpressdruck beim Verlassen des Werkstücks (kleinere Fläche) -> Enden größer
• Läppen allgemein -Schleifkörner rollen zwischen Werkstück und Läppscheibe ab -ungerichtete Bearbeitungsspuren -Läppgeschw. hat wenig Einfluss auf den Abtrag und die Oberflächengüte
• Läppen bei duktilen und spröden Materialien duktil: -wiederholendes Eindringen der Kornspitzen in die Werkstückoberfläche -Umformung bis zur Ermüdung -sukzessive abtragen spröde: -Mikrorisse werden in die Werkstückoberfläche induziert -Rissvernetzung -> Ausbruch von Partikeln
• Was ist Druckfließläppen? -eine Schleifpaste wird unter Druck durch das Werkstück gepresst -Entfernen von Graten, Kantenverrundung, verbesserung der Oberflächenqualität
• Funkenerosives Abtragen Allgemein -alle elektrisch leitenden Werkstoffe -unabhängig von der Härte bearbeitbar -Einzelfertigung -Es wird unterschieden zw. funkenerosivem Senken oder Schneiden
• Funkenerosives Abtragen - Phasen Aufbauphase: -Werkstück und Elektrode werden an eine pulsierende Gleichspannung gelegt -Elektrode wird dem Werkstück genähert bis zum Funkenspalt Entladephase: -Funkenüberschlag -Im Entladungskanal entstehen Temperaturen bis 12000°C -Werkstoffteilchen schmelzen und verdampfen Abbruchphase: -Abschalten der Stromzufuhr -Plasmakanal bricht zusammen -Werkstoffteilchen werden aus dem Kanal hinausgeschleudert
• Funkenerosives Schneiden/Senken Unterschied -Beim funkenerosiven Senken wird die Herstellung von Gravuren und Durchbrüchen mit einer entsprechenden Formelektrode erreicht -Beim funkenerosiven Drahtschneiden werden durchbrüche mit beliebigen Konturen durch Relativbewegungen zw. Werkzeug und Werkstück erzielt
• Kühlschmierung beim Zerspanen - Aufgaben -Kühlen und Schmieren der Bearbeitungsstelle -Abtransport der Späne -Abfuhr der Prozesswärme aus der Kontaktstelle Werkzeug/Werkstück -Reinigen
• Arten von Kühlschmierung Nichtwassergemischt: -meist Mineralöle -schmiert besser -Reibung an der Zerspanstelle herabsetzen -unbegrenzte Standzeit -besserer Korrosionsschutz Wassergemischt: -Wird als Konzentrat angeliefert und mit Wasser gemischt -bessere Kühlung -bei hohen Schnittgeschwindigkeiten (da wird der Wärmeabtransport wichtiger) -KSS muss "gewartet" werden, Entstehung von Bakterien
• Filtrationsmethoden von KSS -Schwerkraftfilter -Zentrifuge -Vakuumfilter
• MMS allgemein -Zuführung sehr geringer Mengen eines Schmierstoffes zur Zerspanstelle -Aus dem Behälter fließt die Flüssigkeit in eine Kolbenpumpe -Diese drückt eine exakt dosierte Menge des Mediums in den Zuführschlauch -Wird mit Druckluft vermischt, die den KSS versprüht
• Anforderungen an Zerspanwerkzeuge mechanisch: Härte, Festigkeit, Zähigkeit thermisch: Wärmewechselbeständigkeit, Anlassbeständigkeit chemisch: geringe Diffusions und Korrosionsneigung
• Kolkverschleiß und Freiflächenverschleiß Kolkverschleiß: Verschleiß auf der Spanfläche -durch Abrieb und Diffusion -Schwächung der Schneidkante -Kolktiefe-> erzeugt durch ablaufenden Span Freiflächenverschleiß: Verschleiß auf der Haupt-Nebenfreifläche -Verschleißmarkenbreite gibt den Fortschritt des Verschleißes an
• Entstehung von Querrissen und Kammrissen Querrisse: wechselnde mechanische Beanspruchung Kammrisse: wechselnde thermische Beanspruchung
• Spanende Werkzeugmaschinen nach Wirkbewegung schraubige Wirkbewegung -> Bohrmaschine zykloidische Wirkbewegung -> Fräsmaschine geradlinige Wirkbewegung -> Bügelsäge
• Von Maschine bis FFS Eigenschaften Maschine: Erzeugung der Schnitt und Vorschubbewegungen, Erzeugung der Prozesskräfte NC-Maschine: Automatische Ablaufsteuerung der einzelnen Maschinenfunktionen Bearbeitungszentrum: WKZ-Wechsel mit WKZ-Speicher Bearbeitungszelle: WKS-Wechsel mit WKS-Speicher Fertigungssystem: Automatischer WKS ggf. WKZ-Fluss für das gesamte Fertigungssystem FFS: flexibel Transferstraße: starr

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