Werkstoffe und Fertigung I

Transkript

1 Werkstoffe und Fertigung I Materialwahl: Fräsen Prof. Dr. K. Wegener 1/14

2 Einleitung Zur Bearbeitung von Werkstücken nach dem Ur- und Umformen 2/14

3 Einleitung Zur Bearbeitung von Werkstücken nach dem Ur- und Umformen Kleine Form-, Lage- und Masstoleranzen erreichbar 2/14

4 Einleitung Zur Bearbeitung von Werkstücken nach dem Ur- und Umformen Kleine Form-, Lage- und Masstoleranzen erreichbar Sehr hohe Gestaltungsfreiheit und Flexibilität 2/14

5 Einleitung Zur Bearbeitung von Werkstücken nach dem Ur- und Umformen Kleine Form-, Lage- und Masstoleranzen erreichbar Sehr hohe Gestaltungsfreiheit und Flexibilität Hoher Energie- und Materialaufwand, geringe Taktzeiten 2/14

6 Einleitung Zur Bearbeitung von Werkstücken nach dem Ur- und Umformen Kleine Form-, Lage- und Masstoleranzen erreichbar Sehr hohe Gestaltungsfreiheit und Flexibilität Hoher Energie- und Materialaufwand, geringe Taktzeiten Wahl des Werkzeugs richtet sich nach der erwünschten Geometrie des Werkstücks 2/14

7 Verfahrenssystematik Fräsen 3/14

8 Einsatzbedingungen: 5-Achs-Fräsen (hier: X Y Z B C) 4/14

9 Einsatzbedingungen: 5-Achs-Fräsen (hier: X Y Z B C) Bearbeitung komplexer Bauteile mit wenigen Aufspannungen 4/14

10 Einsatzbedingungen: 5-Achs-Fräsen (hier: X Y Z B C) Bearbeitung komplexer Bauteile mit wenigen Aufspannungen Erhöhte Standzeit der Werkzeuge durch verbesserte Schnittbedingungen 4/14

11 Einsatzbedingungen: 5-Achs-Fräsen (hier: X Y Z B C) Bearbeitung komplexer Bauteile mit wenigen Aufspannungen Erhöhte Standzeit der Werkzeuge durch verbesserte Schnittbedingungen Möglichst kontinuierliche Bewegung ohne Zwischenhalt des Werkzeugs auf der Werstückoberfläche und unter möglichst optimalem Bahnvorschub 4/14

12 Beispiel 5-Achs-Fräsmaschine 5/14

13 Modellvorstellung des Trennvorgangs Schneidkeil dringt in Werkstück ein 6/14

14 Modellvorstellung des Trennvorgangs Schneidkeil dringt in Werkstück ein Elastische und plastische Verformung 6/14

15 Modellvorstellung des Trennvorgangs Schneidkeil dringt in Werkstück ein Elastische und plastische Verformung Fliessen des Werkstoffs nach Überschreitung der maximalen zulässigen Schubspannungen 6/14

16 Modellvorstellung des Trennvorgangs Schneidkeil dringt in Werkstück ein Elastische und plastische Verformung Fliessen des Werkstoffs nach Überschreitung der maximalen zulässigen Schubspannungen Ausbildung eines Spans 6/14

17 Modellvorstellung des Trennvorgangs Schneidkeil dringt in Werkstück ein Elastische und plastische Verformung Fliessen des Werkstoffs nach Überschreitung der maximalen zulässigen Schubspannungen Ausbildung eines Spans Ablaufen des Spans über die Spanfläche des Schneidkeils 6/14

18 Bedingungen bei der Zerspanung 7/14

19 Leistungsbilanz einer Fräsmaschine 8/14

20 Werkzeugbeanspruchung Einflussfaktoren auf Schneidentemperatur: Schnittgeschwindigkeit 9/14

21 Werkzeugbeanspruchung Einflussfaktoren auf Schneidentemperatur: Schnittgeschwindigkeit Spanungsquerschnitt 9/14

22 Werkzeugbeanspruchung Einflussfaktoren auf Schneidentemperatur: Schnittgeschwindigkeit Spanungsquerschnitt Duktilität und Festigkeit des zu zerspanenden Werkstoffs 9/14

23 Werkzeugbeanspruchung Einflussfaktoren auf Schneidentemperatur: Schnittgeschwindigkeit Spanungsquerschnitt Duktilität und Festigkeit des zu zerspanenden Werkstoffs Reibungsbedingungen (Beschichtungen) 9/14

24 Werkzeugbeanspruchung Einflussfaktoren auf Schneidentemperatur: Schnittgeschwindigkeit Spanungsquerschnitt Duktilität und Festigkeit des zu zerspanenden Werkstoffs Reibungsbedingungen (Beschichtungen) Art, Menge und Zuführung von Kühlschmiermittel 9/14

25 Werkzeugbeanspruchung Einflussfaktoren auf Schneidentemperatur: Schnittgeschwindigkeit Spanungsquerschnitt Duktilität und Festigkeit des zu zerspanenden Werkstoffs Reibungsbedingungen (Beschichtungen) Art, Menge und Zuführung von Kühlschmiermittel Wärmeleitfähigkeit von Schneid- und Werkstoff 9/14

26 Werkzeugbeanspruchung Einflussfaktoren auf Schneidentemperatur: Schnittgeschwindigkeit Spanungsquerschnitt Duktilität und Festigkeit des zu zerspanenden Werkstoffs Reibungsbedingungen (Beschichtungen) Art, Menge und Zuführung von Kühlschmiermittel Wärmeleitfähigkeit von Schneid- und Werkstoff Wärmekapazität von Schneid- und Werkstoff 9/14

27 Anforderungen Schneidstoffe 10/14

28 Anforderungen Schneidstoffe Härte und Druckfestigkeit insbesondere im warmen Zustand Biegefestigkeit und Zähigkeit Kantenfestigkeit Innere Bindefestigkeit Warmfestigkeit Oxidationsbeständigkeit Geringe Diffusions-, Adhäsionsneigung (Verkleben) Verschleissfestigkeit gegen mechanischen Abrieb Form- und Massstabilität Unempfindlichkeit gegen Wechselbeanspruchung Wirtschaftliche Preise und Instandstellungskosten 10/14

29 Schneidstoffe Einen Schneidstoff, der alle geforderten Eigenschaften in sich vereint, gibt es nicht. Ein Grund hierfür ist die negative Korrelation zwischen Härte und Zähigkeit. 11/14

30 Wendeschneidplattenfräser 12/14

31 Referenzen König, Wilfried; Klocke, Fritz: Fertigungsverfahren, Band 1: Drehen, Fräsen, Bohren. 7. Auflage. Berlin Heidelberg New York: Springer, 2002 Westkämpfer, Engelbert; Warnecke, Hans-Jürgen: Einführung in die Fertigungstechnik. 8. Auflage. Wiesbaden: Vieweg+Teubner Verlag, Springer Fachmedien GmbH, 2010 Skript Fertigungstechnik. Kapitel 6: Spanen Wroniecki, Thomas: Auswahl eines NC-Programiersystes für die simultane 5-Achs-Fräsbearbeitung. Forschungsergebnisbericht. TU Dresden IFF Arbeitsgruppe PAZAT, 2007/2008 Uhlmann, Eckart (2012). Fertigungstechnik - Trennen [PowerPoint Slides] Retrived from Fertigungstechnik/WS12-13/_Fertigungstechnik_VL05_Trennen.pdf [ ] [ ] [ ] sescoi_meissner_2778-2/ [ ] 13/14

32 Beispiel Video 5-Achs Hand Impeller 14/14