Laborskript. Zerspankraftmessung am Beispiel Drehen. Herausgegeben von: Prof. Dr.-Ing. F.J. Lange Labormeister Marcus Köhler WS 2010/11

Transkript

1 Fertigungsverfahren Laborskript Zerspankraftmessung am Beispiel Drehen Herausgegeben von: Prof. Dr.-Ing. F.J. Lange Labormeister Marcus Köhler WS 2010/11

2 Seite 2 von 10 Voraussetzungen für das Praktikum Die Studierenden kennen das Trennverfahren Drehen und sind in der Lage die Schneidkeilgeometrie, Schnitt- und Spanungsgrößen, Schnittkräfte, Kienzle-Gleichung, Oberflächengüte, Spanbildung und Leistungsberechnung zu beschreiben. Ferner ist Ihnen das Thema Zerspankraftmessung mit Erklärung des Messverfahrens bekannt. Sie haben den Versuchsablauf erläutert bekommen. Praktikumsdurchführung in Arbeitsgruppen Das Praktikum ist unterteilt in die Teilbereiche Theorie Praxisteil an der Drehmaschine Drehen Praxisteil am Oberflächenmessgerät Oberfläche Jeder Abschnitt dauert 10 Minuten, danach wird gewechselt. Das Labor dauert 45 Minuten. Die Gruppe Theorie befasst sich mit der beim Drehen entstehenden Schnittkraft in Abhängigkeit von der Schnittgeschwindigkeit und berechnet die resultierende Schnittleistung. Außerdem sollen die Vorschübe berechnet werden, welche zum Erreichen einer bestimmten Oberflächengüte Rz erforderlich sind. Die Gruppe Drehen führt Längsdrehversuche mit einem 3D-Messaufnehmer mit eingespanntem Meißel durch und ermittelt die Richtung und Art der Kräfte am Schneidkeil. Es wird veranschaulicht in welche Richtungen die unterschiedlichen Kräfte am Schneidkeil wirken. Sie notieren die beim Versuch auftretenden Kräfte und vergleichen die Ergebnisse mit den Werten aus dem Theorieteil. Zusätzlich beobachtet diese Gruppe die Spanbildung.

3 Seite 3 von 10 Im Praxisteil Oberfläche wird den Studenten eine Oberflächenmessung vorgestellt. Die Gruppe ermittelt zunächst rechnerisch die notwendigen Vorschübe zur Herstellung geschruppter, geschlichteter und feingeschlichteter Oberflächen (siehe Theorieteil). Die theoretischen Werte werden mit Ergebnissen aus der Oberflächenrauheitsmessung überprüft. Auch werden die Oberflächenstrukturen weiterer Fertigungsverfahren, z.b. Fräsen, Funkenerosives Senken, vorgestellt. Nachbearbeitung Die Studenten sollen während des Praktikums ein vorbereitetes Skript vervollständigen. Außerdem sollen eventuell auftretende Fragen zusammen mit dem Professor und dem Laborpersonal erläutert werden.

4 Seite 4 von 10 Theorie Praktikumsraum 10 Minuten Gruppe Theorie 1) Sie sollen eine Aluminiumstange (AlCuMgPb F34) in drei Arbeitsschritten mit den unten genannten Parametern bearbeiten. Ermitteln Sie hierfür die notwendigen Schnittleistungen, um festzulegen, wie leistungsfähig ihre Drehmaschine sein muss. Die k c -Werte wurden im praktischen Versuch ermittelt und können im Diagramm abgelesen werden. πk κ [ ] a p [mm] f [mm/u] n [U/min] ,5 0, D 1 = 67 mm D 2 = 60 mm D 3 = 53 mm d 1 = 60 mm d 2 = 53 mm d 3 = 46 mm v c1,2,3 [m/min] k c1,2,3 F c1,2,3 [N] P c1,2,3 [kw]

5 Seite 5 von 10 2) Sie benötigen bei einem Drehteil verschiedene Oberflächenqualitäten. Mit welchen Vorschüben können diese erreicht werden? Vergleichen Sie Ihre Ergebnisse mit den Messwerten im Praxisteil Oberflächenmessung. f th [mm/u] Schruppen R z = 33 μm Schlichten R z = 12 μm Feinschlichten R z = 4 μm

6 Seite 6 von 10 Praxis Drehen Drehbank 10 Minuten Gruppe Drehen Schaerer-Drehbank Messaufnehmer: Hersteller: Fa. Schaerer Fa. Kistler Baujahr: 1965 Leistung: 16,5 kw Ladungsverstärker Gewicht: kg Fa. Kistler max. Rohteil-Ø: 520 mm max. Rohteillänge: 1500 mm Software: Diadem Meißel: Hartmetall-Schneidplatte S6x7 P50 Drehteil

7 Seite 7 von 10 1) Beim Drehversuch werden Passivkraft, Vorschubkraft und Schnittkraft am Schneidkeil gemessen. Ermitteln Sie zusammen mit dem Laborpersonal die Richtung dieser Kräfte und tragen Sie sie in der folgenden Skizze ein. Zeichnen Sie außerdem Vorschub und Drehrichtung ein. 2) Das Laborpersonal wird nun eine Aluminiumstange (AlCuMgPb F34) bearbeiten und dabei die entstehenden Kräfte messen. Notieren Sie sich sämtliche Parameter und Messergebnisse. κ [ ] ap [mm] n [U/min] f [mm/u] D [mm] d [mm] F c [N] F f [N] F p [N] Vergleichen Sie die gemessenen Werte mit den errechneten Kräften aus dem Theorieteil!

8 Seite 8 von 10 Praxis Oberfläche Oberflächenmessgerät 12 Minuten Gruppe Oberfläche Das Laborpersonal hat durch Drehen eine Aluminiumstange (AlCuMgPb F34) mit drei unterschiedlichen Vorschüben für die Oberflächenrauheitsmessung vorbereitet. Es wurde mit folgenden Parametern gearbeitet: a = 1 mm n = 1120 U/min κ = 45 r ε = 0,8 Die Messeinrichtung stammt von der Fa. Feinprüf-Perthen GmbH, einer Tochterfirma der Fa. Mahr. Messaufnehmer: perthometer PRK Auswerter: perthometer 24 P Messlänge: 5,6 mm (je 0,8 mm Ein- und Auslauf, 4 mm Messstrecke)

9 Seite 9 von 10 Schruppen Feinschlichten Schlichten Schruppen Schlichten Feinschlichten f [mm/u] 0,46 0,25 0,07 R a [μm] R z [μm] 1. Vergleichen Sie die gemessenen Rauheiten mit den geforderten aus dem Theorieteil! 2. Vergleichen Sie die Oberflächenstrukturen, die durch unterschiedliche Fertigungsverfahren hergestellt wurden!

10 Seite 10 von 10 Ergänzungsfragen zur Vorlesung und zum Praktikum: Erläutern Sie das Messprinzip der Kraftmessung. Erläutern Sie die Einstellgrößen und Spanungsgrößen beim Drehversuch? Erläutern Sie die Abhängigkeit der Kräfte von dem Einstellwinkel. Wie groß etwa sollte der Einstellwinkel sein, wenn ein langes, dünnes Bauteil bearbeitet werden soll? Wodurch wird beim Drehen die Oberflächengüte hauptsächlich bestimmt? Mit welcher Formel kann die Oberflächenrauheit beim Drehen bestimmt werden. Erläutern Sie die Unterschiede zwischen Ra und Rz?