Mechanische Werkstätte

Transkript

1 Datum der Übung: Klasse: 3YHIL Gruppe: 03 Kat.Nr.: 03 Name: Michael Übung Nr.: T h e m a: Übungswerkstück Leitung: Fl. Stauffer Mechanische erkstätte Datum der Protokollabgabe: Anzahl der abgegebenen Seiten (inkl. Deckblatt): Seite 1 / 13

2 Abgegeben am: Note: 2.Inhaltsangabe: 1.Deckblatt Seite 1 2. Inhaltsangabe Seite 2 3. Grundlagen des Fräsens Seiten Allgemeines 3.2 Gleich- und Gegenlauffräsen 3.3 Fräsverfahren 3.4 Maschinenausführung Hand- oder mechanisch gesteuert CNC 4. Aufgabenstellung Seite 9 5. erkzeugliste Seite Ausführung Seiten Planfräsen 6.2 Absatzfräsen 6.3 Gewindebohrung 6.4 Fase 6.5 Rund Nut 6.6 Langloch 6.7 Radius 6.8 Passung Seite 2 / 13

3 3. Grundlagen des Fräsens 3.1 Allgemeines Fräsen bezeichnet das spanabhebende Bearbeiten von Metallen, Holz oder Kunststoffen mittels eines Fräswerkzeuges. Es erfolgt auf speziellen erkzeugmaschinen, in der Regel auf einer Fräsmaschine Im Gegensatz zum Drehen wird die zur Spanabhebung notwendige Schnittbewegung durch Rotation des Schneidewerkzeuges gegenüber dem fest im Maschinentisch eingespannten erkstück erzeugt. Die hingegen zur Formgebung notwendige Vorschubbewegung wird je nach Bauart entweder durch Verschiebung des Maschinentisches oder durch Bewegung des Fräswerkzeuges um das erkstück herum erreicht. Vorschubbewegungen können je nach Bauweise auch kombiniert in der X-,Y- und Z- Achse oder entlang der jeweiligen Rotationsachsen erfolgen. Seite 3 / 13

4 3.2 Gleich- und Gegenlauffräsen Gegenlauffräsen: Beim Gegenlauffräsen bewegt sich die Schneide des rotierenden erkzeugs im Eingriffsbereich entgegen der Vorschubrichtung des erkstücks und bildet einen vom Eintrittspunkt zum Austrittspunkt der Schneide sich verdickenden Span (Kommaspan). Vor dem Eintreten der Schneide in den erkstoff gleitet sie auf der Arbeitsfläche und verfestigt das vorhandene Gefüge. Dadurch entsteht erst eine hohe Reibung und anschließend muss die Schneide durch das verfestigte Material dringen. Infolge der zunehmenden Spandicke ist die Maschine unterschiedlich belastet und neigt zu Vibrationen. Auch ist dadurch bedingt der Kraftaufwand langsam ansteigend. Bei Schneideneintritt ist er gering, weil noch wenig Material abgenommen werden muss, wächst aber dann während des Fräsvorgangs an und erreicht kurz vor Schneidenaustritt seinen maximalen ert, bevor der Kommaspan schließlich abgetrennt wird. Der während des Fräsvorgangs durch die Verdichtung entstehende hohe Druck verursacht einen starken Verschleiß der Freiflächen an den Schneiden, wodurch sich die Standzeit verringert. Aufgrund dieses Nachteils ist das Gegenlauffräsen somit nur ökonomisch sinnvoll, wenn erkstücke harte und verschleißend wirkende Randzonen aufweisen (geringerer Verfestigungseffekt) oder wenn der Tischantrieb nicht ohne Spiel ist. Die im Gegenlauf gefrästen Flächen besitzen zwar eine durch den Gleitvorgang der Schneide glatte, jedoch wellige Struktur. Seite 4 / 13

5 Gleichlauffräsen: Beim Gleichlauffräsen bewegt sich die Schneide des rotierenden erkzeugs im Eingriffsbereich in Richtung des Vektors der erkstückvorschubrichtung. Baut sich beim Gegenlauffräsen die Kraft langsam auf, so ist sie beim Gleichlauffräsen unmittelbar bei Schneideneintritt am größten, nimmt dann aber kontinuierlich ab. Der Span wird zum Schneidenaustritt hin immer dünner und schließlich abgeschält, wodurch eine im Verhältnis zum Gegenlauffräsen glattere Oberfläche entsteht (auch hier ist der Span kommaförmig, nur wird in diesem Fall anfangs viel Material abgenommen und am Ende wenig). Die kraftrichtungsbedingte Neigung des Fräsers, das erkstück ruckartig in Vorschubrichtung zu reißen, begünstigt ungewollte Änderungen in der Schlitten- bzw. erkstückposition. Deshalb muss die Vorschubeinrichtung des Schlittens der erkzeugmaschine absolute Spielfreiheit bzw. hohe Steifigkeit aufweisen. Aufgrund der geringeren Ratterneigung sind die erreichbaren Oberflächengüten beim Gleichlauffräsen gegenüber dem Gegenlauffräsen unter sonst gleichen Zerspanungsbedingungen besser vorausgesetzt, diese begünstigen nicht die Bildung von Aufbauschneiden. egen des geringeren Schneiden- und Freiflächenverschleißes kann mit gleicher Standzeit gegenüber dem Gegenlauffräsen die Vorschubgeschwindigkeit um 50 % erhöht werden.[2] Seite 5 / 13

6 3.3 Fräsverfahren Planfräsen erzeugt ebene Flächen und gliedert sich in Umfangs-Planfräsen, Stirn- Planfräsen und Stirn-Umfangsfräsen. asserstrahlfräsen mittels Hochdruckwasserstrahl zur Abrasion von Beton älzfräsen mit profilierten Fräsern zum Herstellen von Zahnrädern oder Keilwellen Profilfräsen zum Herstellen von Führungen mittels Längs-Profilfräsen und Rund- Profilfräsen Schraubfräsen mit Profilfräsern zur Herstellung von Spindeln oder Schnecken Rundfräsen zur Herstellung zylindrischer Flächen mittels Außen-Rundfräsen und Innen-Rundfräsen Formfräsen zur Herstellung beliebiger räumlicher Flächen mittels Freiformfräsen (Gravieren), Nachformfräsen und NC-Formfräsen Schlagzahnfräsen zur Herstellung ebener Flächen. Ein Schlagzahnfräser besitzt nur eine Schneide und erzeugt auch bei einem inkelfehler der Frässpindel, bei Spiel in der Frässpindel, bei wechselnden Schnittkräften oder bei nicht exakt gleich langen Fräserzähnen (Messerkopf) hohe Oberflächengüten. Tauchfräsen erzeugt ebene Flächen und eignet sich besonders dazu große Tiefen auf einmal zu zerspanen. Anders als beim Planfräsen erfolgt die Zustellung radial und die Vorschubbewegung axial. Seite 6 / 13

7 3.4 Maschinenausführung Hand- oder mechanisch gesteuert Beim konventionellen Fräsen werden die Vorschübe wahlweise mit Kurbeln oder einfachen maschinellen Vorschubeinrichtungen geregelt. Die verfahrenen Maße werden an Skalen mit Nonien, die an den Kurbeln angebracht sind, abgelesen. Inzwischen sind fast alle produktiv eingesetzten Fräsmaschinen mit opto-elektronischen egmesssystemen nachgerüstet. Der erkzeugwechsel erfolgt per Hand. Seite 7 / 13

8 3.4.2 CNC Beim CNC-Fräsen können bis zu 5-achsige Maschinen über eine Maschinensteuerung programmiert werden. Die Achsen werden einzeln oder gleichzeitig mit Vorschüben geregelt. Die Verfahrwege werden durch Glasmessleisten gemessen. Man unterscheidet inkrementelle und absolute egemessysteme. CNC-Fräsmaschinen laufen mit teilweise extremen Vorschüben von 60 m/min und Drehzahlen von U/min, jedoch liegen die erte üblicherweise deutlich darunter. Die erkzeuge werden in einem erkzeug-echselmagazin gelagert, automatisch im Bedarfsfall aufgerufen und durch einen erkzeugwechsler eingewechselt. Die CNC-Technik ermöglicht das 3D-Fräsen, mit dem kompliziertere 3D-Konturen erzeugt werden können. Häufig wird das erkstück in vielen kleinen nebeneinander liegenden Zeilen abgefahren. Beim 5-Achsen-Fräsen kann die Maschine den Fräser unter jedem inkel am erkstück positionieren und verfahren, wodurch die Fertigung von extrem komplexen 3D- Konturen ermöglicht wird. Kenndaten einer Fräsmaschine sind die Arbeitsraum-Koordinaten, das heißt welche Verfahrwege in den Koordinaten X, Y und Z möglich sind, welche Antriebsleistung und welche Drehzahlbereiche verfügbar sind. Neuerdings gibt es Maschinen mit bis zu 8 Achsen beim Fräsen (Chiron FZ 08S) oder bis 15 Achsen (Langdrehen). Seite 8 / 13

9 4. Aufgabenstellung Die Aufgabe, die uns in der mechanischen erkstätte gestellt wurde, besteht darin, das Übungswerkstück mit hoher Form- und Maßgenauigkeit möglichst wirtschaftlich und schnell zu fertigen. Aufgrund der Fertigungszeichnung ist es unsere Aufgabe dieses Übungswerkstück zu erzeugen und anschließend ein Protokoll über unsere Tätigkeiten in dieser anzufertigen. Seite 9 / 13

10 5. erkzeugliste Auflistung aller benötigten erkstücke für die Fertigung des erkstücks Übungsstück : Bohrer: HSS 6,8mm Bohrer M8 Gewindeschneidwerkzeug 90 Senker Fräser: HSS alzenstirnfräser DIN 1880 HSS Schaftfräser mit zylindrischem Schaft DIN 844 HSS Radiusfräser R3 Prüfwerkzeuge: Radienlehre Schiebelehre Innenmikrometerschraube inkel Sonstiges: Kantentaster Seite 10 / 13

11 6. Ausführung Als erstes muss darauf geachtet werden ob der Schraubstock fest sitzt und vor allem richtig positioniert ist. Ist dies nicht der Fall, so muss dieser mit einer eingespannten Unterlagsleiste und einer Messuhr exakt ausgerichtet werden. Außerdem muss man darauf achten, dass der Schraubstock ausreichend gereinigt wird, damit eine hohe Formgenauigkeit erzielt werden kann. Anschließend die Niederspannkraft auf Stufe 2 einstellen (Für Aluminium). 6.1 Planfräsen Da das erkstück bereits eine richtige Länge von 60 mm aufweist muss nur noch die Breite auf 50mm gefräst werden. Das Übungswerkstück in den Schraubstock mit zwei Unterlagsleisten einspannen, und den für den nächsten Arbeitsschritt richtigen Fräser (alzstirnfräser DIN1880) einspannen. Achtung: erksstück so einspanne dass der Schraubstock nicht beschädigt wird!!! enn das alles gemacht wurde kratzt man mit dem Fräser an der Seite der Spanabnahme an und stellt diese Achse auf 0, dann wird das erkstück plan gefräst hiermit wird auch zugleich eine Anhaltsfläche geschaffen. Danach entgraten und vermessen. 6.2 Absatzfräsen Das erkstück sowi den Fräser eingespannt lassen (damit die zuerst angetastete Seite nicht noch einmal angetastet werden muss!). Jetzt Die z Achse ankratzen und den Absatz (15 mm Länge und 5mm Tiefe) fräsen, entgraten und anschließend den soeben geschaffenen Absatz auf seine Richtigkeit kontrollieren. 6.3 Gewindebohrung Als erstes den Kanntentaster einspannen und mit diesem X-, und Y-Achse antasten und abnullen Achtung: Der Radius von Kanntentaster muss dazugerechnet werden!!! Seite 11 / 13

12 Dann den HSS Bohrer mit Durchmesser 6,8 mm eingespannen und eine Durchgangsbohrung vorgebohren. Nachdem das Loch gebohrt ist wird nun beidseitig mit einen 90 Senker eine Fase (1x45 ) gebohrt. Hier ist es egal ob auf einer Standbohrmaschine oder direkt auf der Fräsmaschine gearbeitet wird. Sind diese Arbeitsschritte abgeschlossen kann das Übungswerkstück ausgespannt werden und auf der erkbank in den Schraubstöcken eingespannt werden. Das Gewinde wird per Hand mit 3 Gewindebohrern in das erkstück geschnitten. Achtung: eine gute Schmierung und das Spanbrechen ist hierbei Pflicht das ansonsten der Gewindebohrer sowie das Gewinde Schaden erleiden könnte!!! 6.4 Fase Zuerst sollte man die Fase anreisen, um zu wissen wie weit gefräst werden muss. Das erkstück muss jetzt wiederum neu in den am erkzuegtisch der Fräsemaschine befindlichen Schraubstock eingespannt werden. Jedoch nicht mit Unterlagsplatten und gerade sonder in einen 45 inkel, da so die 5x45 Fase am besten bearbeitet werden kann. Am besten lässt Sich das Übungswerkstück mit einen 45 inkellehre ausrichten. Jetzt das erkstück und den alzstirnfräser (DIN 1880) wieder gut einspannen und bis zu den angerissenen Linien fräsen und abschließend entkraten und mit der inkellehre prüfen. 6.5 Rund Nut Als nächstes wird die runde Nut (38 mm Länge, 16mm Breite, 3 mm Tiefe) gefräst. Bei diesem Arbeitsschritt das erkstück eingespannt lassen, aber das erkzeug wechseln. Zuerst muss mit einem Kanntentaster die x und y - Achse angetastet und abgenullt werden. Danach Schaftfräser mit Zylindrischem Schaft DIN 844; Durchmesser 16mm einspannen und damit die Z- Achse ankratzen. Achtung: Der Radius von Kanntentaster muss dazugerechnet werden!!! Dann die Nut in 2 Schritten fräsen. Anschließend wieder entgraten und die Nut auf ihre Richtigkeit messen. Seite 12 / 13

13 6.6 Langloch Das erkstück muss nicht neu eingespannt werden und somit nicht neu abgetastet werden. Das Langloch (26mm Länge, 6mm Breite und 5mm Tiefe) wird mit einem Schaftfräser mit zylindrischem Schaft (DIN 844) mit einen Durchmesser von 6mm aufgeteilt auf 2 Schritte gefräst, wiederum entgratet und die Maße geprüft. 6.7 Radius Hier müssen das erkstück wieder waagrecht mit zwei Unterlagsleisten und ein Radiusfräser für R3 eingespannt werden. Dann mit dem Fräser die gewünschte Kante fräsen. So lange zustellen bis das Übungswerkstück den richtigen Radius hat. Es ist darauf zu achten, nicht zu viel weg zu nehmen, da sonst eine unschöne Kante auf der Stirnseite des erkstücks entsteht. Ist der Fräsvorgang abgeschlossen, wird die Verrundung nun mit einer Radienlehre die Formgenauigkeit überprüft. 6.8 Passung Dieses Mal müssen das erkstück Hochkant eingespannt. Zuerst muss ein Kanntentaster eingespannt werden und die beiden Achsen ( x ; y ) abgenullt werden. Dann kann der Schaftfräser mit zylindrischem Schaft (DIN 844 mit 6 mm Durchmesser)eingespannt werden. Das Langloch soll eine Länge von 40mm Länge, 8 mm P9 Breite und eine Tiefe von 4 (+0,2 +0,1) haben. Es wird deshalb ein 6mm Fräser verwendet da sonst die Passung mit einem 8 mm Fräser in Aluminium zu groß werden würde. Auf 4 Schritte fräsen, anschließend entgraten und messen. Seite 13 / 13