Fertigungstechnik (Fach) / Feinschneiden (Lektion)

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• Erläuterung Feinschneiden Hauptgruppe: "Trennen" → Gruppe der Scherschneidverfahren und damit dem "Zerteilen" → Schnittfläche soll möglichst über die gesamte Blechdicke vollkommen glatt sein → Teile mit hoher Maß- und Formgenauigkeit → nach dem Entgraten sind Teile einbaufertig
• Werkzeug dreifach wirkend: Niederhalter mit Ringzacke Gegenhalter Sehr kleiner Schneidspalt
• Bedeutung und Konsequenzen des plastischen Fließens wird benötigt um glatte Schnittfläche entstehen zu lassen Versetzungen stauen sich an Hindernissen auf → Spannungsfeld entsteht → Aufreißen des Kristallgitters Rissentstehung durch Schubspannungen und Ausbreitung der Risse durch Zugspannungen  
• Abhängigkeiten des Umformvermögens vom Werkstoff vom Dehnungszustand vom Spannungszustand: deviatorischer Anteil: bestimmt das plastische Fließen hydrostatischer Anteil: bestimmt das Umformvermögen des Werkstoffs
• Warum ist beim Feinschneiden die Schneidkantengeometrie wichtig? - Spannungszustände ändern sich im Bauteil - Formänderung der Randfaser ändert sich in der Schneidzone → Schneidspalt möglichst klein da: 1. somit reine Scherung begünstigt wird 2. Biegespannungen vermieden werden    
• Vorraussetzungen für glatte Außenkonturen - Schneidplattenkante verrunden - Schneidstempel ist scharfkantig
• Vorraussetzungen für glatte Lochwandungen - Schneidstempel verrundet - Schneidplatte ist scharfkantig
• Verfahrensprinzip Blech zwischen Schneiplatte und Niederhalter, mit Rinzacken versehen, einspannen Ringzacke wird außerhalb der Schnittlinie in das Werkstück gedrückt Stempelkraft muss erhöht werden um die Fließspannung zu überschreiten Niederhalter- und Gegenhalterkraft ist während des Schneidvorgangs nahezu konstant bei zunehmenden Schneidweg tritt Kaltverfestigung auf → beim Erschöpfen des Umformvermögens entsteht eine Rissbildung und somit wird eine Bruchzone hervorgerufen
• Forderung des Feinschneidens Vollkommen glatte Schnittflächen!
• Qualitätsbestimmung beim Feinschneiden vorhandener Glattschnittanteil h Art der Bruchfläche (Abriss oder Einriss) Winkelabweichung der Schnittfläche Durchbiegung des Schnittteils Größe des Kanteneinzugs
• Besonderheiten des Schneidspalts Schneidspaltgröße beim Feinschneiden: 0,5% der Blechdicke → senkrechte Schnittfläche Vergleich Scherschneiden: 5-10% der Blechdicke → geringer Werkzeugverschleiß, aber auch höheres Arbeitsaufkommen Schneidspaltdicke wird festgelegt von: - Werkstoff; - Blechdicke; -Qualitätsanforderungen
• Ringzacken und Ringzackenkraft - Ringzackenabstand und Ringzackenhöhe nehmen mit steigender Blechdicke zu - ab Blechdicken >5mm befinden sich Ringzacken auf dem Niederhalter und auf der Schneidplatte - Niederhalterkraft: 0,4...1 * Fs; so groß bemessen um Durchbiegen des Bleches zu verhindern, aber die Verformungsfähigkeit nicht eingeschränkt ist
• Gegenhalter - untergeordnete Rolle für Schnittqualität ausgeschnittener Teile - Bei Löchern: hohe Gegenhalterkräfte führen zu größeren Glattschnittflächen - Hauptwirkung: Verhindern der Durchwölbung des Schnittteils - Gegenhalterkraft: 0,1-0,2 * Fs → Größe von Fg hängt von Blechdicke S und Schnittteilgröße Aq ab
• Schneidkraft - Stempelkraft Fst setzt sich beim Trennen aus der Schneidkraft Fs und Gengenhalterkraft Fg zusammen - Formel: Fs = ls * s * τs     mit: ls = Umfang des Stempels (Schnittlinie) in mm        s = Blechdicke in mm        τs = Scherfestigkeit in N/mm²
• Einflüsse auf Schneidkraft Schnittlänge Blechdicke Werkstoffeigenschaften Geometrie des Werkstücks Größe des Schneidspalts Oberflächenzustand des Schneideelmente Einflüsse werden als Faktor C1 mit der Schneidkraft multipliziert C1 = ks/Rm → Fs = C1 * ls * s * Rm;  mit ks = Schneidwiderstand und Rm = Zugfestigkeit
• Schneidkraft-Weg-Beschreibung Beim Auftreffen des Schneidstempels auf das Blech tritt findet erst elastische Verformung statt. Danach wird das Blech geschnitten → Fließen Durch Verfahrensparameter des Feinschneidens wird das Durchbrechen (Rissbildung und Trennung) des Werkstücks verhindert → Glattschnitt über gesamte Blechdicke
• Definition Reibung Widerstand zwischen zwei aufeinander abgleitenden Oberflächen
• Definition Reibkraft Aufzubringende Kraft, um die Gleitbewegung zwischen zwei aufeinadner abgleitenden Flächen aufrechtzuerhalten
• Unterscheidung der Reibzustände Festkörperreibung: Direkter Kontakt der Reibpartner, örtlich hohe Kontaktnormalspannung Grenzkörperreibung: Abstand zwischen Reibpartnern im Bereich der Moleküldicke des Schmierstoffs Mischreibung: Abstand zwischen Reibpartnern nur örtlich im Bereich der Schmierstoffmoleküle Hydrodynamische Reibung: Völlige Trennung der Reibpartner durch Schmierstoff
• Einflussgrößen auf die Reibung Verfahrensbedingte Einflüsse (Beanspruchungskollektiv): Größe/Verteilung der Kontaktnormalspannung über der Berührfläche Werkstoffbedingte Einflüsse: chemische Zusammensetzung und Gefüge der Werkstoffe, Verbindungsneigung der Reibpartner, Oberflächenbeschaffenheit und Härte der Reibpartner Schmierungsbedingte Einflüsse: Viskosität (Zähflüssigkeit), Scherfestigkeit, chemisches Reaktionsvermögen des Schmierstoffs innerhalb des tribologischen Systems
• Definition Tribologie Wissenschaft von Reibung, Schmierung und Verschleiß zwischen Raibpartnern
• Definition Verschleiß fortschreitender Materialverlust aus der Oberfläche eines festen Körpers, hervorgerufen durch mechansiche Ursachen (durch Kontakt und Relativbewegung eines Gegenkörpers)
• Verschleißarten - Adhäsionsverschleiß: Grenzflächen Haftbindung zwischen sich berührenden Körpern → der weichere Werkstoff schert ab - Abrasionsverschleiß: Materialabtrag durch ritzende Beanspruchung → Rauheitsspitzen des härteren Werkstoffs dringen in den weicheren Reibkörper ein und löst durch Relativbewegung Werkstoffpartikel raus - Oberflächenzerüttung: Materialermüdung durch Tribologische Wechselbeanspruchung → Materialtrennung und Rissbildung - Tribochemische Reaktion: chemische Reaktion von Grundkörpern, wodurch neue Reaktionsprodukte entstehen
• Schmierstoffarten - Flüssigschmierstoffe: Öl, Suspension, Emulsion - Pastöse Schmierstoffe: Fette - Festschmierstoffe: Seifen, Graphit, Salze
• Maßnahmen zur Verschleißreduzierung (neben dem Schmieren) Härten Geeignete Werkstoffauswahl Optimierte Prozessparameter (Temperatur, Geschwindigkeit,..)
• Warum werden Schmiermittel beim Feinschneiden eingesetzt werden? Auftreten von Reibung beim Feinschneiden → Einfluss auf Genauigkeit und Qualität des Werkstücks und des Werkzeugs Auftreten der Reibung in der Wirkfuge zwischen Schneidstempel und Werkstoff → Schmierstoffe müssen eingesetzt werden zur Vermeidung von: Oxidations- Abrasions- und Adhäsionsverschleiß Schmierstoffe werden durch Walzen oder Sprühen auf das Werkstück aufgebracht → genug Schmierstoff, aber nicht zu viel, sonst entsteht Druckkissen welches zu einer Durchbiegung führt
• Schmierstoffkennwerte - Schmierfähigkeit - Benetzbarkeit - Temperaturbeständigkeit - Transport des Abriebs
• Werkzeuge für Schneiden - Gesamtschneidwerkzeug: Fertigung aus einem Hub; Innen- und Außenkonturen entstehen gleichzeitig → Vorteil: Hohe Maß- und Formgenauigkeit → Nachteil: hoher Aufwand bei der Fertigung des Werkzeuges, Nur für Serienfertigung - Folgeschneidewerkzeug: mehrere aufeinanderfolgende Schneidstufen; Blech muss vorgelocht sein → Positionierung im Werkzeug gewährleisten → Vorteil: flexibel, zur automatisierung geeignet, Bearbeitungsschitte können leicht verändert werden → Nachteil: höherer Zeitaufwand (zusätzliche Bearbeitungsschritte), geringere Teilgenauigkeit - Folgeverbundwerkzeug: vereinigt Schneiden und Umformen in einem Werkzeug → Umformen immer zum Schluss der Arbeitsganges
• Unterscheindung beweglicher Stempel/ fester Stempel Beweglicher Stempel: Schneidplatte im Oberteil der Werkzeuges Niederhalter mit Ringzacken und Schneidstempel im Werkzeugunterteil Schneidstempel ist über Stempelkopf mit Schneidzylinder verbunden→ Übertragung von Schneid und Reibungskräften System für kleine, dünne Teile die geringe Schneidkraft benötigen Vorteil: Stempel einfach zu wechseln Fester Stempel: Schneidplatte im Werkzeugunterteil Niederhalter mit Ringzacken, sowie Schneidstempel im Werkzeugoberteil Eignung des Systems für große und dicke Werkstücke

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