Vorlesung Fertigungstechnik 2. Trennen

1. VorlesungFertigungstechnik2. Trennen J. Evers April 2010

2. Schneiden Unbestimmte Schneide Spanen Trennen - Überblick Trennen • Scherschneiden • (Schere - Werkzeug) Bestimmte Schneide • Strahlschneiden • (thermisch - Wasser) • Schleifen • Sägen • Bohren • Drehen • Fräsen

3. Schneiden-Schere Vorgang beim Scherschneiden Dünne Bleche können von Hand, dicke dagegen werden mit der Maschine zerteilt. Dabei dringen die Schneiden zuerst in das Blech ein, bevor sie schneiden. Dann wird der Querschnitt vollends abgeschert.

4. Autogenes Brennschneiden • Mit einer Brenngas-Sauerstoffamme • wird der Werkstoff an der Anschnittstelle • auf Entzündungstemperatur erwärmt. • Dann wird der Sauerstoff zugeschaltet, • dadurch verbrennt der Stahl an der glühen- • den Stelle. • Das entstehende Eisenoxid wird zusammen • mit dem geschmolzenem Stahl durch den • Druck des Sauerstoffstrahles aus der Fuge • geblasen. • Die Schnittfuge wird bestimmt durch: • Düsenabstand • Größe der Schneiddüse • Sauerstoffdruck • Vorschubgeschwindigkeit

5. Plasma-Schmelzschneiden Beim Plasma-Schmelzschneiden wird der Werkstoff mit hoher Temperatur und hoher Geschwindigkeit getrennt. Als Plasma bezeichnet man ein elektrisch geladenes hoch erhitztes Gas(30000°C). Zwischen Wolframelektrode und Schneid- Düse wird ein Lichtbogen gezündet. Das Schneidgas durchströmt den Lichtbogen und wird durch die hohen Temperaturen in den Plasmazustand gebracht. Eine zwischen Elektrode und Werkstück angelegte Spannung beschleunigt das Plasma auf das Werkstück zu. Der Plasmastrahl berührt den Werkstoff, der Lichtbogen springt auf das Werkstück über und der Lichtbogen wird abgeschaltet. Der heiße Plasmastrahl schmilzt den Werkstoff und bläst ihn aus der Schnittfuge.

6. Laserstrahlschneiden Beim Laserstrahlschneiden werden gebündelte, energiereiche Lichtstrahlen mit Hilfe von Gasen oder Kristallen erzeugt und durch ein Linsensystem auf eine sehr kleine Fläche fokussiert. Durch die hohe Energiedichte schmilzt oder verdampft der Werkstoff und wird von einem Gas- strahl aus der Schnittfuge geblasen. Man unterscheidet Laser-Schmelzschneiden und Laser-Brennschneiden. Laser-Schmelzschneiden: Der geschmolzene Werkstoff wird durch ein inertes Gas (Stickstoff oder Argon) aus der Fuge geblasen. Laser-Brennschneiden: Der Werkstoff verbrennt im zugeführten Sauerstoff- strahl, der auch die Oxide aus der Fuge bläst. Der besondere Vorteil dieser Variante ist der glatte Schnitt, sodass eine Nachbearbeitung entfällt.

7. Wasserstrahlschneiden Das Wasserstrahlschneiden arbeitet mit einem dünnen Wasserstrahl, dem Meistens ein Strahlmittel beigemischt ist. Das Schneidwasser wird durch eine Pumpe auf einen Druck von etwa 4000 bar gebracht. Der 0,1 bis 0,5 mm dicke Stahl trennt den Werkstoff. Die Schneidgeschwindigkeit hängt von der Härte und der Zähigkeit des Werk-stoffes sowie von der geforderten Schnitt-güte ab. Beim Wasserstrahlschneiden entsteht großer Lärm, der durch das Trennen unter Wasser wesentlich gemindert werden kann.

8. Kräfte am Keil Die Keilkraft steigt mit abnehmendem Neigungswinkel. Die Formeln gelten für den gedachten reibungsfreien Zustand, bei diesem gilt das Prinzip der Energieerhaltung.

9. Spanen - Grundlagen • Einflussfaktoren bei der Spanenden Fertigung • Form der Werkzeugschneide und die Spanbildung • auftretende Kräfte und Temperaturen • Verschleißfestigkeit der Schneidstoffe Flächen und Winkel am Schneidwerkzeug

10. Spanen - Werkzeugschneide Beanspruchung von Schneidstoffen • Notwendige Eigenschaften von Schneidwerkstoffen • hohe Härte, auch bei extremen Temperaturen • hohe Verschleißfestigkeit • große Druckfestigkeit • große Zähigkeit und Biegefestigkeit • Schnellarbeitsstähle (HSS), Hartmetalle, Cermet

11. Spanen - Kühlschmierstoffe Aufgaben und Wirkungen von Kühlschmierstoffen

12. Sägen • Regeln beim Sägen (manuell oder maschinell) • Zähne müssen in Vorschubrichtung stehen • Sägeblätter mit grober Zahnteilung für weiche Werkstoffe • Sägeblätter mit feiner Zahnteilung für harte Werkstoffe

13. Bohrerdurchmesser d Bohren Kräfte und Bewegungen beim Bohren Beim Bohren wird durch die kreisförmige Schnittbewegung des Bohrers und die Vorschub- kraft in Richtung der Rotations-achse eine Schnittkraft erzeugt. • Verschiedene Bohrverfahren: • Bohren ins volle • Aufbohren (Feinbearbeitung) • Profilbohren (Zentrieren) • Gewindebohren (Kernloch mit Senkung und Gewindeschneiden)

14. Bohren - Zerspangrößen Schnittgeschwindigkeit und Vorschub werden vorgegeben (Tabelle) und richten sich nach Bohrertyp, Werkstoff und geforderte Qualität.

15. Drehen - Verfahren Drehen ist die spanende Bearbeitung der Umdrehungsflächen eines Werkstückes mit einem Werkzeug. Nach Art der erzeugten Fläche unterscheidet man verschiedene Verfahren:

16. Drehen - Größen Bewegungen, Spanungsgrößen und Kräfte Beim Drehen erfolgt die Spanabnahme durch die Schnitt- und Vorschubbewebung. Die Schnittgeschwindigkeit in m/min richtet sich nach der Festigkeit des Werkstoffes und der Verschleißfestigkeit des Schneidstoffes (Tabelle). Der Vorschub in mm ist der Weg des Werkzeuges nach einer Umdrehung und wird ebenfalls angegeben (Tabelle). Die Schnitttiefe in mm wird entsprechend der Faustformel Schnitttiefe:Vorschub = 4:1 bis 10:1 Vorschub und Schnitttiefe werden durch die Antriebsleistung der Maschine, die Belastbarkeit der Schneide und durch die Stabilität des Werkstückes begrenzt. Die Schnittkraft wirkt tangential am Umfang, zusammen mit der Vorschubkraft bildet sie die Aktivkraft. (Die Passivkraft drängt bei ungünstigen Verhältnissen das Werkzeug oder den Werkstoffes ab. Aktiv- und Passivkraft ergeben die Zerspan-kraft.)

17. Drehen - Schnittdaten

18. Drehen - Spanbildung Reißspäne entstehen beim Drehen mit kleinem Spanwinkel und niedrigen Schnittgeschwindigkeiten bei spröden Werkstoffen wie Gusseisen. Scherspäne bilden sich beim Drehen von zähen Werkstoffen wie Stahl, bei mittleren Spanwinkeln und niedrigen Schnittgeschwindigkeiten. Fließspäne entstehen bei plastisch gut verformbaren Werkstoffen, bei großem Spanwinkel und hohen Schnittgeschwindigkeiten. (gute Oberfläche)

19. Drehen - Drehmaschine

20. Fräsen - Prozess Beim Fräsen werden ebene Flächen oder Konturen herstellt. Bei jeder Umdrehung des Fräsers folgt auf den Eingriff der Schneiden der Austritt aus dem Werkstück.Durch den unterbrochenem Schnitt schwanken Schnittkraft und Temperatur an der Schneide.

21. Fräsen - Verfahren Die Schnittgeschwindigkeit in m/min wird in Abhängigkeit vom Schneid- und Werkstoff gewählt. (Tabelle). Der Vorschub je Fräsumdrehung in mm und der Vorschub je Zahn in mm/Fräserzahn bestimmen die Oberfläche und werden ebenfalls angegeben (Tabelle). Die Schnitttiefe in mm wird entsprechend der Faustformel a=1/3 d eingestellt. Stirnfräsen: Fräsbreite und axiale Schnitttiefe Umfangsfräsen: Fräsbreite und radiale Schnitttiefe Stirnfräsen Umfangsfräsen

22. Fräsen – Gleich und Gegenlauf Nach der Richtung der Vorschubbewegung Unterscheidet man zwischen Gleich- und -Gegenlauffräsen. Umfangsfräsen: Im Gegenlauf ist die Drehbewegung des Fräsers gegen die Vorschubbewegung des Werkstücks gerichtet. Nur vorteilhaft, wenn die Werkstücke hart und verscheißfest sind (Gussteile) Im Gleichlauf drängen sich Fräser und Werkstoff gegenseitig ab, die Oberfläche ist dann besser. Stirnfräsen: Die Wirkungen von Gleich- und Gegenlauf heben sich auf. Beim Gegenlauf wird der Fräser zum Werkstoff gezogen, beim Gleichlauf abgedrängt.

23. Fräsen - Fräsmaschine

24. Schleifen - Verfahren Schleifen ist Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide. Ein Verfahren für Teile mit eng tolerierten Maßen, die beim Drehen oder Fräsen nicht herstellbar sind. Vorteile sind gute Bearbeitbarkeit harter Werk-stoffe, die hohe Maßhaltigkeit und die gute Oberfläche. Schleifkörper bestehen aus Körnern, der Bindung und Poren. Sie sollen hart, zäh und wärmebeständig sein. Es gibt unterschiedliche Kornarten (Härte/Form) und Körnungen. Je kleiner die geforderte Rautiefe, umso feiner die Körnung.

25. Schleifen - Zerspangrößen Die geforderten Qualitätsmerkmale von geschliffenen Werkstücken kann nur erreicht werden, wenn die Schleifscheibe und die Schnittbedingungen an der Schleifmaschine sorgfältig auf das Schleifteil abgestimmt sind. Die Arbeitsgeschwindigkeit der Schleifscheibe in m/s entspricht der Umfangsgeschwindigkeit . Auf dem Etikett sind maximale Arbeitsgeschwindigkeit angegeben, die Drehzahl läst sich dann entsprechend der Formel unten berechnen. (Tabelle/Formel). Die Vorschubgeschwindigkeit in m/min entspricht beim Planschleifen der Tischvorschubgeschwindigkeit. (Tabelle). Die Zustelltiefe in mmist der Arbeitseingriff senkrecht zur Hauptvorschubrichtung. Beim Vorschleifen wählt man große, beim Fertigschleifen kleine Vorschübe.