Modul Fertigungstechnik. Vorlesung Werkzeugmaschinen Einführung Teil 1

Transkript

1 Modul Fertigungstechnik Vorlesung Werkzeugmaschinen Einführung Teil 1 Folie 1

2 Organisation Vorlesung Werkzeugmaschinen-Einführung ist prüfungsrelevant. bei Fragen zur Organisation der Lehrveranstaltungen im Modul Fertigungstechnik wenden Sie sich bitte an folgende Personen: Prof. Dr.-Ing. Alexander Brosius Dr.-Ing. Volker Johne Jens Hoffmann Folie 2

3 Organisation Ablaufplan und Lehrmaterialien: Ablaufplan:» Studium» Lehrveranstaltungen» Werkzeugmaschinen - Einführung Lehrmaterial» Studium» Downloads» Im Modul Fertigungstechnik» Werkzeugmaschinen - Einführung» Passwort: WZMEINF16 Folie 3

4 Entstehung einer Maschine Quelle: Folie 4

5 Lernziel Kenntnis über Fertigungsverfahren Kenntnis über Werkzeugmaschinen Wodurch sind Werkzeugmaschinen charakterisiert? Aus welchen Komponenten ist eine Werkzeugmaschine aufgebaut? Welche Trends gibt es bei der Entwicklung von Werkzeugmaschinen? Quelle: Folie 5

6 Einordnung Fertigungsverfahren Fertigungsprozess Fertigungsprozess Fertigungsprozess (oder Prozesskette) Diskrete Folge der zur Fertigung eines definierten Werkstückes erforderlichen fertigungstechnischen Operationen. Diese sind Arbeitsplätzen zugeordnet, die über die erforderlichen Fertigungsmittel mit den durch sie realisierten Fertigungsverfahren verfügen. Folie 6

7 Einordnung Fertigungsverfahren Fertigungsprozess Fertigungsprozess Fertigungsverfahren Fertigungsverfahren Fertigungsverfahren Ein Fertigungsverfahren ist ein Prozess, bei dem Güter und Waren hergestellt werden. Diese werden innerhalb des Prozesses aus anderen Materialien hergestellt. Diese Herstellung kann per Hand oder auch maschinell erfolgen. Folie 7

8 Gliederung der Fertigungsverfahren (DIN 8580) Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigenschaftsänderung Quelle: Folie 8

9 Gliederung der Fertigungsverfahren (DIN 8580) Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigenschaftsänderung Quelle: Folie 9

10 Gliederung der Fertigungsverfahren (DIN 8580) Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigenschaftsänderung Quelle: Folie 10

11 Gliederung der Fertigungsverfahren (DIN 8580) Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigenschaftsänderung Quelle: Folie 11

12 Gliederung der Fertigungsverfahren (DIN 8580) Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigenschaftsänderung Quelle: Folie 12

13 Gliederung der Fertigungsverfahren (DIN 8580) Urformen Umformen Trennen Fügen Beschichten Stoffeigenschaftsänderung gehärtete Randschicht Quelle: Folie 13

14 Fertigungsverfahren und erreichbare gemittelte Rautiefe (DIN 4766, zurückgezogen) Urformen Umformen Trennen Rautiefe R Z Vergleichswerte 4, µm 0, µm 0,01 µm (= 10 nm) - Protein 0, µm 1 µm rote Blutkörperchen 10 µm Haardicke 100 µm Mikromotoren, Mikrosensoren 1000 µm (= 1 mm) Arterie, Nadelkopf Quelle: Folie 14

15 Einteilung der Werkzeugmaschinen nach Fertigungsverfahren (DIN 8580) Fertigungsprozess Fertigungsverfahren Fertigungsverfahren Maschinen Maschine Unter Maschinen versteht man mechanische Vorrichtungen aus festen und beweglichen Teilen, den Maschinenelementen. Die beweglichen Teile werden durch eingeleitete Kräfte in vom Konstrukteur vorgeschriebenen Bahnen und in mehr oder weniger regelmäßiger Wiederkehr bewegt. Folie 15

16 Maschinendifferenzierung Maschinen Transportmaschinen Energie wandelnde Maschinen Arbeitsmaschinen Informationsverarbeitende und Kommunikationsmaschinen Folie 16

17 Einteilung der Werkzeugmaschinen nach Fertigungsverfahren (DIN 8580) Fertigungsprozess Fertigungsverfahren Fertigungsverfahren Maschinen Arbeitsmaschinen Arbeitsmaschine Unter einer Arbeitsmaschine versteht man eine Maschine, die zu den technischen Zwecken (z. B. Gewinnung von Stoffen, Be- und Verarbeitung, Veredelung, Verpackung, Transport, Lagerung von Produkten) eingesetzt wird. Folie 17

18 Maschinendifferenzierung Maschinen Transportmaschinen Energie wandelnde Maschinen Arbeitsmaschinen Informationsverarbeitende und Kommunikationsmaschinen Produktionsmaschinen Mobile Arbeitsmaschinen Bewegungsgeführte Arbeitsmaschinen Werkzeugmaschinen Folie 18

19 Einteilung der Werkzeugmaschinen nach Fertigungsverfahren (DIN 8580) Fertigungsprozess Fertigungsverfahren Fertigungsverfahren Maschinen Arbeitsmaschinen Werkzeugmaschinen Werkzeugmaschine (DIN 69651; zurückgezogen) Eine Werkzeugmaschine ist eine mechanisierte und mehr oder weniger automatisierte Fertigungseinrichtung, die durch relative Bewegungen zwischen Werkstück und Werkzeug eine vorgegebene Form am Werkstück oder eine Veränderung einer vorgegebenen Form an einem Werkstück erzeugt. Fertigungsmaschinen zum Umformen, Trennen und Fügen werden nach DIN als Werkzeugmaschine bezeichnet. Folie 19

20 Gliederung der Fertigungsmaschinen Maschinen zum Urformen Maschinen zum Umformen Maschinen zum Trennen Maschinen zum Fügen Maschinen zum Beschichten Maschinen zum Ändern von Stoffeigenschaften Pressen Hämmer Wälzmaschinen Ziehmaschinen Zerteilende Maschinen Schere Schneidpresse Spanende Maschinen Drehmaschine Fräsmaschine Läppmaschine Abtragende Maschinen Erodiermaschine Werkzeugmaschinen Schweißmaschine Lötmaschine Nietmaschine Klebemaschine Schraubmaschine Galvanisieren de Maschine Stranggußmaschinen Druckgußmaschinen Spritzgußmaschinen Schleudergußmaschinen Lackiermaschine Plattiermaschine PVD-Anlage CVD-Anlage Härteöfen PVD-Anlage CVD-Anlage Ionenbeschleunigungsanlage Quelle: Folie 20

21 Gliederung der Fertigungsmaschinen (Umformen) Werkstück Werkzeug Werkzeug Quelle: Werkstück Folie 21

22 Gliederung der Fertigungsmaschinen (Trennen) Werkzeug Werkstück Quelle: Folie 22

23 Gliederung der Fertigungsmaschinen (Trennen) Werkzeug Werkstück Quelle: Folie 23

24 Gliederung der Fertigungsmaschinen (Fügen) Folie 24

25 Charakteristik von Werkzeugmaschinen Produktivität Dynamik Geschwindigkeit Beanspruchung Kraft, Drehmoment Leistung Werkzeuge Freiheitsgrad Qualität Arbeitsraum Genauig -keit Folie 25

26 Handhabungsmaschinen / Werkzeugmaschinen Bewegungsanforderungen (Freiheitsgrad, Geschwindigkeit, Genauigkeit, ) Sortieren Schrauben Nieten Positioniereinrichtungen Montageeinrichtungen Beschichten Hobeln umformende Werkzeugmaschinen Laserbearbeitungsmaschinen Laserschneiden Bohren Drehen Walzen Prozessanforderungen Fräsen Abkanten Spanende Werkzeugmaschinen Tiefziehen (Werkzeuge, Beanspruchungen, Produktivität, Qualität, ) Quelle: Vorlesungsskript Prof. Dr.-Ing. habil. Knut Großmann, TU Dresden, 2014 Folie 26

27 Bedeutung der Werkzeugmaschine Kein technisches Produkt ist ohne Werkzeugmaschine herstellbar Impulsgeber für Rationalisierung und Automatisierung der Produktion Tragen zur Sicherung des Industriestandorts Deutschland bei Globale Wettbewerbsfähigkeit der Industrie hängt von Leistungsfähigkeit und Qualität der Werkzeugmaschine ab Haben Schlüsselqualifikationen in der industriellen Produktionstechnik Sind Schrittmacher für Strukturwandel und technischen Fortschritt Innovationen im Werkzeugmaschinenbau haben weitreichende multiplikative Wirkung Quelle: Vorlesungsskript Prof. Dr.-Ing. habil. Knut Großmann, TU Dresden, 2014 Folie 27

28 Mrd. Euro 16 Werkzeugmaschinenproduktion in Deutschland Spanende Maschinen Umformende Maschinen Teile & Zubehör Installation, Instandhaltung, Reparatur Quelle: Statistisches Bundesamt; VDW Folie 28

29 9,8 22,3 4,6 3,6 Abnehmerbranchen der deutschen Werkzeugmaschinenindustrie 3,3 2,6 5,2 48,5 Automobil- und Zuliefer- industrie* Maschinenbau Metallerzeugung und -bearbeitung, Metall- erzeugnisse Feinmechanik, Optik und Medizintechnik Luft- und Raumfahrt Sonstiger Fahrzeug- bau, Schiffbau Elektroindustrie Sonstige Angaben in % Quelle: statista; Verteilung der Abnehmerbranchen der deutschen Werkzeugmaschinenindustrie im Jahr 2013 Folie 29

30 Elemente eines Produktionssystems (Fertigungssystems) Informationen Räume Energie Rohmaterialien Halbzeuge Bauteile Hilfsstoffe Fertigungsprozess Fertigungsverfahren Maschinen Arbeitsmaschinen Werkzeugmaschinen Fertigteile Produkte Abfälle Fertigungs-, Mess-, Lager- und Transportmittel Folie 30

31 Die Zukunft der Werkzeugmaschine ein spannendes Forschungsfeld Folie 31

32 Beispiele für Prüfungsfragen Welche sieben Merkmale kennzeichnen aktuell eine Werkzeugmaschine? Klassifizieren Sie Werkzeugmaschinen nach den Fertigungsverfahren (DIN 8580) und geben Sie dazu je 2 Beispiele von Werkzeugmaschinenbezeichnungen an! Nennen Sie die vier Eigenschaften von Werkzeugmaschinen, die sich direkt auf deren Arbeitsgenauigkeit auswirken! Wie begründen Sie die Aussage Produktionstechnik ist ein bestimmender volkswirtschaftlicher Wettbewerbsfaktor? Folie 32

33 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Technische Universität Dresden Institut für Werkzeugmaschinen Professur für Werkzeugmaschinenentwicklung und adaptive Steuerung +49 (0) Folie 33