Projekt Schneidwerkzeug Wz 07

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1 Projekt Schneidwerkzeug Wz 07 Gruppe 5 Oliver Meinel, Jan Pionke, Nils Aschenbrenner, Hüseyin Kabak Seite 1 von 50

2 Gliederung o Einleitung ( 3 4) o Zeitplan ( 5 8 ) o Datenblatt ( 9 10) o Leitfragen / Technologie o Schneidvorgang ( 11 13) o Einflüsse ( 13) o Schneidarbeit beeinflusst ( 13) o Bauarten o Welche Bauarten ( ) o Aufbau ( ) o Welche Normalien ( 19 ) o Welche Vorschubsbegrenzung ( 19 ) o Arbeitsplan ( ) o Bestellschein ( 21 ) o Kenndaten / Werkstoffe o Welche Abmessungen ( ) o UVV ( ) o Welche Werte ergeben sich ( ) o Konstruktion ( 28 ) o Dokumentation ( 29 ) o Wärmebehandlung ( ) o Drahterodieren o Programm / Einleitung ( ) o Die Maschine ( 38 ) o Das Delektriukum ( 39 ) o Technologie / Elektrodenstähle ( ) o Kostenkalkulation ( 42 44) o Qualitätssicherung ( 45 ) o English o Strip layout ( 46 ) o Parts of cutting tool ( ) o Fehlerprotokoll ( 49 ) o Technische Zeichnungen o Anhang ( 50 ) Seite 2 von 50

3 Wir sind die Gruppe 5 (bestehen aus Hüseyin K., Oliver M., Nils A. und Jan P.), die für die Herstellung der Grundplatte, der Führungsleisten und dem Voranschlag verantwortlich sind. Wir haben den ersten Block damit verbracht uns Gedanken über Funktion, Aufbau und Wirtschaftlichkeit des Werkzeuges Gedanken zu machen. Hierbei haben uns die Leitfragen sehr geholfen, womit wir die ersten Tage verbracht haben. Danach hatten wir genügend Informationen und leichtes Fachwissen, um bei Mega Cad ein Werkzeug zu entwerfen und vorzustellen. Nach den Präsentationen jeder Gruppen, haben wir uns für die Konstruktion der Gruppe 2 entschieden, die durch einen Voranschlag überzeugt hat aber im Ganzen haben sich die Werkzeuge nicht groß unterschieden. Die nächste Woche haben wir damit verbracht, die Zeichnung zu überarbeiten und alles aufeinander abzustimmen, wie den Bestellschein auf die Gruppe 2 anzupassen. Der nächste Block ist dann auf die Herstellung des Werkzeuges und die Ausarbeitung der Dokumentation ausgerichtet. Hierfür haben wir eine Einweisung an der Drahterodiermaschine bekommen und mussten ein Programm dafür schreiben. Seite 3 von 50

4 Auftrag war es ein Folgeschneidwerkzeug zur Herstellung von Einstelllehren (siehe Bild Pos.16) für die Ausrichtung des Zündankers in der Motorsäger der Firma Dolmar herzustellen. Aufgabe der Einstelllehre ist es, dass das Polrad so eingestellt wird, das ein Abstand (Spaltmaß 0,2-0,3mm) vom Zündanker zum Magneten besteht. Seite 4 von 50

5 Zeitplan der Gruppe 5 1. Block (Entwicklung) Montag : o Leitfragen beantworten (alle) o Raumgestaltung (alle) o Zeitplan erstellen (alle) Dienstag : o Leitfragen beantwortet, Planung des Werkzeuges (alle) o Zeitplanvorgestellt (alle) Mittwoch : o Mega Cad Zeichnungen erstellt (Hüseyin, Oliver) o Englisch Aufgaben angefangen (Jan, Nils) Donnerstag : o Mega Cad Zeichnungen erstellt (Hüseyin, Oliver) o Präsentation erstellt (Jan,Nils) Freitag : o Präsentation vorgestellt (alle) o Präsentation bewertet (alle) Montag : o Werkstück (Grundplatte, Führungsleisten, Voranschlag) dem Schneidstempel von Gruppe 2 angepasst (alle) o Voranschlag über Mega Cad erstellt (Hüseyin) Seite 5 von 50

6 Dienstag : o Wärmebehandlung der Teile rausgesucht (Jan) o Stückliste erstellt (Jan) o Bestellung vorbereitet (Oliver, Nils, Hüseyin) o Nummerierung der Einzelteile (Oliver, Nils) Mittwoch : o Schneidplatte Teilschnitt erstellt (Oliver, Jan) o Bestellung vorbereitet (Nils) o Detaillierte Gesamtzeichnung (Hüseyin) Donnerstag : o Detaillierte Gesamtzeichnung (Hüseyin, Nils) o Einzelteil Zeichnung (Oliver, Jan) Freitag : o Präsentation der Zeichnungen (alle) o Besprechen der Zeichnungen und Fehlersuche (alle) 2. Block (Herstellung und Dokumentation) Montag : o Zusammentragen für Dokumentation (Jan, Hüseyin) o Programm für Grundplatte (Erodieren) (Oliver, Nils) Dienstag : o Einführung an der Erodiermaschine (alle) o Beginn der Dokumentation (Jan) o Fertigstellung des Erodierprogramms (Oliver, Nils, Hüseyin) Mittwoch : o Dokumentation (Jan, Hüseyin) o Kostenplan erstellen (Oliver, Nils) o Englischaufgabe bekommen (alle) Seite 6 von 50

7 Donnerstag : o Dokumentation (Jan, Hüseyin) o Kostenplan erstellen (Oliver, Nils) Freitag : o Dokumentation (Jan, Hüseyin) o Kostenplan erstellen (Oliver, Nils) Montag : o Dokumention (Jan) o Aufgabe zum Erodieren (Hüseyin, Nils) o Englischaufgabe (Oliver) Dienstag : o Dokumentation (Jan) o Grundplatte erodieren (Nils, Oliver, Hüseyin) Mittwoch : o Dokumentation (alle) Donnerstag : o Dokumentation (alle) Freitag : o Dokumentation (alle) Montag : o Englisch (mündliche Prüfung) (Nils, Jan, Hüseyin) o Dokumentation (Nils, Jan, Hüseyin) Seite 7 von 50

8 Dienstag : o Dokumentation (Jan) o Qualitätssicherung ( Hüseyin, Nils) o Präsentation erstellen (Hüseyin, Nils) o Website erstellen (Jan) Mittwoch : o Präsentation präsentieren (alle) o Präsentation besprechen (alle) o Website erstellen (Oliver) Donnerstag : o Dokumentation vorstellen (alle) o Bewertungsgespräch (alle) o Wiki erstellen (Jan) o Website erstellen (Oliver) Freitag : o Werkzeug test (alle) Seite 8 von 50

9 Datenblatt 1. Werkstück Werkstoff : CuZn37 Werkstoffdicke : 0,25mm +/- 0,1mm Fertigungstoleranzen : DIN ISO 2768-m Anzahl (10 im Jahr)? Streifenmaße : 60mm Ausnutzungsgrad : Seite 9 von 50

10 2. Werkzeug Plattengeführtes Folgeschneidwerkzeug Handvorschub Anlagestift + (Voranschlag (Handbetätigt)) 63mm Vorschub Seite 10 von 50

11 Leitfragen/Technologie 1. Wie ist der Schneidvorgang zu beschreiben? Schneidvorgang läuft in 6 Stufen ab: Elastische Verformung Bleibende Verformung Abscherung Bruch Glättung der Schnittfläche Rückfederung Seite 11 von 50

12 Kurz gesagt, kann man den Schneidvorgang (beim Scherschneiden) auch in 3 Schritten beschreiben. Der erste Schritt ist das Stauchen, denn der Stempel trifft aufs Material und es kommt zu einer elastischen Verformung. Je weiter der Stempel in den Werkstoff eindringt, je geringer wird die Elastizitätsgrenze des Werkstoffes und es kommt zu einer plastischen Verformung. Wird der Stempel noch weiter ins Werkstück gedrückt, überschreitet man langsam die Scherfestigkeit und am Werkstück bilden sich Schnittflächen von dem Schneidstempel und der Schneidplatte. Der dritte Schritt ist das Trennen, denn der Restquerschnitt ist jetzt so gering, dass beim weiteren Eindringen der Bruch kommt. Der Stempel ist ausgefahren Blechstreifen auf das Auflageblech und bis zum Anschlag schieben Druck aufs Werkzeugoberteil (Einspannzapfen, Kopfplatte, Stempelhalteplatte und Stempel) geben bewegt sich nach unten Erster Schnitt ist ein Loch Oberteil nach oben bewegen Blechstreifen durch Handvorschub nach vorne bewegen Zweiter Schnitt ist dann das fertige Werkstück und ein weiteres Loch Oberteil nach oben befördern Werkstück wird abgestreift und fällt unten raus Blechstreifen wieder bis zum Anschlag schieben und den Vorgang wiederholen Die Stanztechnik wird hauptsächlich für die Fertigung von Werkstücken aus Blechstreifen, Metallbändern, Platten oder Bahnen aus Kunststoff, Papier, Leder, Textilien und aus Dichtungswerkstoffen verwendet. Es werden überwiegend zweiteilige, formgebundene Werkzeuge in Pressen eingespannt. Diese bestehen meistens aus einem Oberteil und Unterteil. Scherschneiden ist das spanlose Zerschneiden von Werkstoffen durch zwei Schneiden, die sich aneinander vorbeibewegen. Seite 12 von 50

13 Das Fertigungsverfahren beim Scherschneiden, kann in viele Verfahren unterschieden werden: Ausschneiden Abschneiden Lochen Ausklinken Einschneiden Und noch einige mehr 2. Welche Einflüsse bestimmen die auftretende Schneidkraft? Blechdicke Material / Max. Scherfestigkeit des Bleches Schnittfläche des Stempels Umfang des Werkstückes Scherfläche 3. Wie wird die Schneidarbeit beeinflusst? Schneidkraft Härte vom Werkzeug Schneidspalt Schneidkraft Winkel zwischen Werkstück, Schneidplatte und Stempel Stempelweg Bauart / Normalien 1. Welche Bauarten gibt es? Welche Bauart ist auszuwählen? 1. Schneidwerkzeug: Ohne Führung Mit Führung (Platten, Säulen Schneidplatte) Seite 13 von 50

14 Schneidwerkzeuge werden in zwei Kategorien eingeteilt, man unterscheidet hier in Einverfahrenschneidwerkzeuge und Mehrverfahrenschneidwerkzeuge, diese können unter sich auch noch unterteilt werden, wenn man sich die die Führungen ansieht (siehe oben). Beim Einverfahrenwerkzeug wird immer nur ein Verfahren Angewendet, z.b. Abschneiden, Lochen oder Beschneiden. Beim Folgeschneiden werden mehrere Schneidverfahren nacheinander und in direkter Folge in einem Werkzeug angewendet. Hierfür ist ein Anschlag (oft auch ein Seitenschneider) nötig, der den Vorschub angibt, damit die Lage der Löcher zum Schneidplattendurchbruch für das Ausschneiden genau stimmt. Beim Gesamtschneidwerkzeug werden in einem Werkzeug mehrer Schneidverfahren gleichzeitig angewendet. 2. Wir haben uns für ein Plattengeführtes Folgeschneidwerkzeug mit Anlagestift entschieden, denn diese werden für kleine Schnittteile verwendet und durch die Plattenführung haben wir auch eine hohe Genauigkeit. Seite 14 von 50

15 Unser Werkzeug besteht aus einem Oberteil und Unterteil diese sind aufgeteilt in Kopfplatte, Druckplatte, Stempelhalteplatte, Stempelführungsplatte, Führungsleiste + Auflageblech, Schneidplatte und Grundplatte (alles zusammen ist der Schnittkasten). Seite 15 von 50

16 Grundplatte: Das Unterteil ist die Verbindung vom Werkzeug und dem Pressentisch. Sie ist meistens 25 bis 60 mm dick und kann aus Stahl oder auch Alu Legierungen gefertigt werden. Durchfallstörungen werden vermieden, wenn die Abfallöffnung 2mm größer als in der Schneidplatte gefertigt wird. Die Befestigung ist durch einen Spannrand, Querbohrungen oder Spannschlitze am Pressenstisch möglich. Schneidplatte: In der Schneidplatte sind die Durchbrüche für die Stempel, für einen sauberen Schnitt und einem leichten Durchfall, wird die Schneidplatte nach einem bestimmten Maß mit einem Konus versehen. Durch eine hohe Beanspruchung, sollte die Schneidplatte entsprechend Hart und Verschleißfest sein. Muss gehärtet werden!!! Zwischenlage: (Führungsleisten) Die Führungsleisten übernehmen die Führung und sorgen dafür, dass kein Versatz der Innenkontur zur Außenkontur möglich ist. die Streifendurchbiegung wird kleiner die Streifeneinführung wird erleichtert die Genauigkeit der Streifenführung erhöht Führungsplatte: Durch die Führungsplatte wird die Stempelführung gewährleistet und sie dient gleichzeitig als Abstreifer. Es gibt einige Dinge die man beachten sollte, wenn man eine Führungsplatte herstellt. Um eine saubere Führung zubekommen, sollte die Durchbrüche eingepasst werden. Es wäre empfehlenswert, wenn die Durchbrüche mit Kunstharz vergossen werden, so erspart man sich lästiges ausrichten. Auflageblech: Das Auflageblech dient als Auflage für den Blechstreifen, damit dieser nicht Seite 16 von 50

17 Knickt oder sich verdrehen kann. Auch das einführen in das Werkzeug wird erleichtert. Schneidstempel: Es gibt eine Vielzahl von Schneidstempeln wie z.b. Abschneid-, Trenn-; Ausschneid-, und Lochstempel die jede eine andere Aufgabe erfüllen. Sie unterscheiden sich zum größtenteils in der Lage ihrer Schneidkanten. Der Schneidstempel ist das Gegenstück von der Schneiplatte und wird meistens aus dem gleichen Material gefertigt, jedoch mit einer anderen Härte. Sie wird an der Kopfplatte durch eine Schraubverbindung gehalten. Stempelhalteplatte: Die Stempelhalteplatte hat die gleichen Durchbrüche wie die Stempelführungsplatte. Sie ist 12 bis 25mm dick und hält die Stempel stramm fest. Druckplatte: Um das eindrücken von Lochstempeln in die Kopfplatte zu verhindern, werden Druckplatten eingesetzt. Meist geschieht das durch hohe Schneidkräfte, wodurch es zu überhöhter Flächenpressung kommt. Bei mehr als 250mm² Flächenpressung muss ein Druckplatte von 5mm dicke verwendet werden. Kopfplatte: Die Kopfplatte überträgt den Stößeldruck und wird mit dem Einspannzapfen am Pressenoberteil befestigt. Die Dicke richtet sich nach dem Einspannzapfen, liegt aber bei 18 bis 28mm. Einspannzapfen: Durch den Einspannzapfen werden kleinere und mittlere Werkzeuge mit dem Pressenstößel verbunden. Gibt mehrere Möglichkeiten den Einspannzapfen mit der Kopfplatte zu verbinden z.b. wird dieser eingepresst, eingeschraubt oder aufgeschraubt. Einspannzapfen sind nach DIN 9859 genormt und sollen nach Seite 17 von 50

18 Vorschrift der Berufsgenossenschaft mit einer Kerbe oder einer Eindrehung versehen werden, damit die Befestigungsschraube des Pressstößels eingreift. Vorschubbegrenzung: Um die Einstellehre zu fertigen sind zwei Hube von Nöten. Hierzu verwenden wir einen Anlagestift (Pilzform). Es ist die günstigste Variante, da er günstig in der Herstellung und im Einbau ist. Es gibt aber feste und verstellbare Anschläge, Suchstifte oder Seitenschneider, die als Anschlag dienen. Hängt aber vom Werkzeug und deren Genauigkeitsanforderungen ab. Es ist auch möglich zwei Anschläge in einem Werkzeug zu verwenden. Dieses haben wir bei uns gemacht, denn wir verwenden einen Anlagestift (Pilz) und einen Voranschlag, wodurch wir keinen Ausschuss im ersten Anschnitt haben. 2. Welche Normalien setzen wir ein: Lochstempel (Durchmesser 5mm) Einspannzapfen Stifte / Schrauben Schnittkasten (Feder für Voranschlag) 3. Welcher Vorschubbegrenzung ist zu wählen? Anlagestift (mit Pilz) (Voranschlag) Seite 18 von 50

19 Arbeitsplan Grundplatte Stiftlöcher mit Schneidplatte, Führungsleisten Führungsplatte herstellen Bezugsfläche schleifen im zusammengebauten Zustand Durchbruch für Lochstempel Startlochbohrung bohren (3mm Loch 29,4mm von der Bezugsfläche) Schneiplatte Stiftlöcher mit Schneidplatte, Führungsleisten Führungsplatte herstellen Bezugsfläche schleifen im zusammengebauten Zustand Lochstempelbohrung reiben 5H7 Startlochbohrung bohren (3mm Loch 29,4mm von der Bezugsfläche) Härten Führungsleisten Anpassen für Streifenbreite und Voranschlag einbauen Verstiften Voranschlag herstellen Führungsplatte Stiftlöcher mit Schneidplatte, Führungsleisten Führungsplatte herstellen Bezugsfläche schleifen im zusammengebauten Zustand Durchbruch für Lochstempel Seite 19 von 50

20 Startlochbohrung bohren (3mm Loch 29,4mm von der Bezugsfläche) Senkungen herstellen Lochstempel Einschleifen Auf länge schleifen Ausschneidstempel Gewindebohrung herstellen Härten Anlagestift Drehen Härten Stempelhalteplatte Durchbruch für Lochstempel Startlochbohrung bohren (3mm Loch 29,4mm von der Bezugsfläche) Druckplatte Löcher für Stempel bohren Härten Kopfplatte Bohrungen für Stempelbefestigung: Senkung Gewinde Einspannzapfen Alle Teile Stempeln (Kennzeichnen) Seite 20 von 50

21 Bestellschein Seite 21 von 50

22 Kenndaten / Werkstoffe 1. Welche Abmessungen sind erforderlich? Schneidspalt: Es muss ein Schneidspalt u vorhanden sein sonst wäre die Funktion beeinträchtigt. Der Schneidspalt hängt von der Blechdicke t und der Scherfestigkeit T ab ab. Das Tabellenbuch gibt einen Prozentwert von 2% - 5% der Blechdicken an. So kommen wir auf einen Schneidspalt in Absprache mit der Lehrschafft von 0,03mm. Stempel: Werkstück 2 u für Ausschneidstempel 62mm - 58mm - 5mm (Lochstempel) 2 0,03mm = 61,94mm 2 0,03mm = 57,94mm Durchbrüche: 62 H7 und 58 H7 ( Ausschneiddurchbruch) 5 H7 (Lochmaß + 2 u ) 5mm ,03mm = 5,06mm Seite 22 von 50

23 Streifenbild: l e =58mm und l a = 62mm Siehe Tabellenbuch S.316 dort steht, man solle eine Stegbreite e=1mm und Randbreite a= 1,7mm nehmen. Es reicht aber auch 1mm für beide Maße aus. Wir benötigen also eine Blechbreite von 60mm! Ausnutzungsgrad: Um wenig Abfall und dadurch Kosten zu sparen, wenn der Werkstoff teuer ist, wählt man geringe Rand- und Stegbreiten. Auch die Lage des auszuschneidenden Werkstücks ist sorgfältig zu wählen, denn hier kann der Abfall möglichst klein gehalten werden. Um die richtige bzw. günstigste Lage heraus zu finden, wird das Verhältnis von den Schnittteilen auf dem Blechstreifen und Werkstoffstreifen berechnet. Dieses Verhältnis wird als Ausnutzungsgrad bezeichnet. A R η = B V A= Fläche des Werkstücks ohne Lochung R= Anzahl der Reihen B= Streifenbreite V= Vorschub 2999,96mm² 1 η = = 0,794= 79,4% 60mm 63mm Seite 23 von 50

24 Der Ausnutzungsgrad ist mit 79,4% ausreichend, denn bei unserem Werkstück ist kaum eine andere Lösung mit der Anordnung zu finden. Es ist nur möglich einen besseren Ausnutzungsgrad zubekommen, in dem man die Rand- und Stegbreite verkleinert. Wir haben diese aber schon auf 1mm verringert und sind so am Maximum angelangt. 2. UVV: (Unfallverhütungsvorschriften müssen beachtet und eingehalten werden, damit bei Benutzung, Wartung oder Reparaturen keine Unfälle passieren) Um ein verrutschen oder Herausfallen des Werkzeuges zu verhindern, wird das Unterteil auf dem Pressentisch mit Spanneisen und Schrauben befestigt. Es ist zu beachten, dass diese fest gezogen sind und die Spanneisen waagerecht angebracht sind, denn nur so ist sichergestellt, dass nichts verrutscht. Als Sicherheitsabstand zwischen Stempelhalteplatte und Führungsplatte ist ein Abstand von 25mm, wenn der Stempel vollständig eingetaucht ist, vorgeschrieben, da so die Quetschgefahr geringer ist! (siehe A) Der Abstand Unterkante Führungsplatte und Oberkante Schneidplatte sollte das Maß 8mm nicht überschreiten. (siehe B) Abstand Unterkante Schneidstempel und Oberkanteschneidplatte ist kleiner als 4mm. (siehe C) Seite 24 von 50

25 3. Welche Werte ergeben sich für: Scherfestigkeit: Formel: T ab max 0, 8 Rm max / R mmax = 440 N/mm² Rechnung: 0,8 440N / mm² = 352N/mm² T ab max Flächenpressung: F Formel: p = A 1380N Rechnung: p 1 = = 70,3N (Lochstempel) 19,63mm² Es ist keine gehärtet Druckplatte nötig, da erst bei 250N/mm² Flächenpressung eine gehärtet Druckplatte von Nöten ist N Rechnung: p 2 = = 5,92N (Ausschneidstempel) 2999,69mm² Rechnung: p ges = p 1 + p2 p ges = 70,3N + 5, 92N = 76,21N Seite 25 von 50

26 Schneidkraft ges. : Formel: F = S Scherfläche T ab Scherfestigkeit / S = U Umfang t Blechdicke Rechnung: F 1 = S T ab = 50,44 mm² 352N/mm² = 17,75 KN F 2 = S T ab = 3,93 mm² 352N/mm² = 1,38KN 19,13 KN beträgt die Gesamtschneidkraft Abstreifkraft: Abstreifkraft ist 20% von der Gesamtschneidkraft 3,8 KN Schraubenwahl: Schraube M5 Wir brauchen den Ausschneidstempel nur mit 2 M5 Schrauben befestigen, da aus dem Tabellenbuch auf S.221 Berechnung von Schraubverbindungen hervorgeht, dass uns bei einer Abstreifkraft von 3,8 KN M5 Schrauben genügen. Diese haben eine Betriebskraft bei statischer Belastung von 2,5 KN. Lage des Einspannzapfen: Wir haben die Lage mit Hilfe von Mega Cad (Umfangs- und Schwerpunktbestimmung) berechnet. 28,68mm von der Bezugskante Seite 26 von 50

27 BERECHNUNG DER LAGE DES EINSPANNZAPFENS Um die Lage des Einspannzapfens zu berechnen können verschiedene Möglichkeiten genutzt werden. Am einfachsten ist die Berechnung mit Hilfe von Umfang und Schwerpunkt. U 2 S U 1 B Die Formel lautet dann: S U1 a x = U a 2 a U + U 2 2 a 2 4. Welche Werkstoffe verwenden wir bei unserem Werkzeug? Einspannzapfen: C45U Kopfplatte: C45U Druckplatte: 90MnCrV8 Stempelhalteplatte: C45U Führungsplatte: C45U Schneidplatte: X155CrVMo12-1 Grundplatte: C45U Stempel: X155CrVMo12-1 Anlagestift: X155CrVMo12-1 Führungsleisten: C45 Seite 27 von 50

28 Konstruktion 1. Wie gehe ich bei der Konstruktion vor? Materialien festlegen Berechnungen anstellen für: Streifenbild Stempelabstand: l= 87,5mm Lage des Einspannzapfen Kräfte berechnen Vorschubsweg: 63mm CAD Zeichnungen anfertigen (Einzel- und Gesamtzeichnung) 2. Wie setze ich CAD sinnvoll ein? Erstellen von 2D und 3D 2D Zeichnungen die Bemaßt sind Normteile aus Mega Genial verwenden Normgerecht zeichnen 3. Wie lassen sich Kosten und Zeitaufwand ungefähr abschätzen? Zeitplan erstellen (Wochenplan siehe Flipchart) Vergleichen von Preisen Gute Planung und strukturiert Arbeit in der Gruppe aufteilen Seite 28 von 50

29 Dokumentation 1. Wie können Vorüberlegungen Dargestellt werden? Brainstorming Mindmaps Stichwörter Grobe Skizzen 2. Welche Fertigungsunterlagen sind anzufertigen? Detaillierte Gesamtzeichnung Einrichte Blätter Arbeitspläne Erodierprogramm Stückliste 3. Welche Form soll die Dokumentation haben? Power Point Text in Einleitung, Hauptteil und Abschluss Achten und die Zeit Schriftliche Dokumentation 4. Inhalte der Dokumentation? Erläuterung von Schneidtechnik, Materialien, Wärmebehandlung, Kostenkalkulation, Qualitätssicherung, Stückliste, Auftrag Gesamtzeichnungen und bemaßte Einzelteilzeichnungen Wie funktioniert Drahterodieren Fertigungsstrategie Programme schreiben Bilder + Anschauungsmaterialien Seite 29 von 50

30 Wärmebehandlung Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Härte sind bestimmte Eigenschaften, die Stähle im Werkzeugbau haben müssen. Durch gezielte Wärmebehandlung bekommen Stähle diese Eigenschaften. So wie es unterschiedliche Stähle gibt, gibt es auch unterschiedliche Wärme- Behandlungen z.b. Glühen, Vergüten, Einsatzhärten, Induktionshärte, Nitrieren und Härten. Durch Wärmebandlungen wird das Gefüge, die Gebrauchshärte, die Zähigkeit und die Bearbeitbarkeit nach wünschen verändert. Wie sich das Gefüge von Stählen verändert, sieht man im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm: Seite 30 von 50

31 Wie sich das Gefüge von Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,8% verändert, sieht man an diesem Bild. Wenn man den Stahl auf 723 C erwärmt, wandelt sich das Perlit Gefüge in Austenit um (bedeutet nur, dass das kubisch-raumzentrierte Ferritgitter in das kubischflächenzentrierte Austenitgitter umkippt). Bei langsamem Abkühlen klappt das Gitter wieder um. Härten: o Härten ist eine Wärmebehandlung, die Stähle hart und verschleißfest macht. Wenn man sich die Wärmebehandlung Härten anschaut, stellt man fest, das dieser aus mehreren Arbeitsgängen besteht. Es können vier Schritte unterschieden werden. Das Werkstück wird auf Härtetemperatur gebracht und dort für eine gewisse Zeit auf der Temperatur gehalten, damit es vollständig durchgehärtet wird. Danach wird das Werkstück in Wasser oder Öl abgeschreckt. Hierbei wandelt sich das flächenzentrierte Austenitgitter in das Harte, Spröde und Seite 31 von 50

32 bruchanfällige Martensit um. Um die Verspannungen aus dem Werkstück zu holen, wird diese bei einer Anlasstemperatur angelassen und lässt es dann bei Raumtemperatur abkühlen. Nun hat das Werkstück seine Gebrauchshärte. Vergüten: o Vergüten ist im Ablauf mit dem Härten vergleichbar, nur das die Anlasstemperaturen zwischen 500 C und 700 C liegen. Werkstücke die Vergütet werden sollen, sind meistens hoher und schlagartiger Belastung ausgesetzt. Vergüten erzielt Bauteile mit hoher Festigkeit und großer Zähigkeit. Beispiel: o Material: X155CrVMo 12-1 Härtetemperatur: 1020 C 1040 C Härtezeit: ca. 2 Std. Abschreckmittel: Öl Luft Wasserbad Anlasstemperatur: C Anlasszeit: Seite 32 von 50

33 Auf Anlasstemperatur erwärmen und langsam abkühlen lassen. Härte in Rockwell: HRC Es gibt Abweichungen, denn die Teile wurden bei Daimler gehärtet und wurden dort bei 3-mal bei 530 C angelassen. Das bedeutet, dass wir nicht gehärtet sondern vergütet haben. Die Schneiplatte wurde 28 bis 30 Min bei 1070 C vergütet und der Erodierklotz hingegen 1 Stunde und 45 Min. Gemessen wurde dann eine Härte von 60 ± 1 HRC. Seite 33 von 50

34 Drahterodieren Koordinaten des Ausbruches Punkte P0 P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 P10 P11 P12 X -21,4-21,4-29,1-68,8-71,4-71,4-72,62-72,62-71,4-71,4-68,8-29,1-21,4 Y ,3-50,81-51,88-55,62-56,83-58,67-97,33-99,17-100,38-104,12-105,19-94,7 I -32,4-47,4-67,4-73,4-64,4-72,18-67,4-47,4-32,4 J -50, ,63-58, ,17-104, ,7 Erodierprogramm Grundplatte N1 M80 N16 G02 X1.22 Y-1.84 I-0.78 J-1.84 N2 M82 N17 G01 X0 Y-1.21 N3 M84 N18 G03 X2.6 Y-3.75 I4 J0 N4 G90 N19 G03 X39.7 Y-1.07 I21.4 J57.12 N5 G92 X0 Y0 N20 G03 X7.7 Y10.49 I-3.3 J10.49 N6 G91 N21 G90 (N7 G41) N22 G01 Y-78 N8 G01 X8 N23 G01 X Y-78 N9 G01 Y19.33 (N24 G40) N10 G03 X-7.7 Y10.49 I-11 J0 N25 M01 N11 G03 X-39.7 Y-1.07 I-18.3 J N26 G23 N12 G03 X-2.6 Y-3.75 I1.4 J-3.75 N27 M02 N13 G01 X0 Y-1.21 N14 G02 X-1.22 Y-1.84 I-2 J0 N15 G03 Y I8.21 J Seite 34 von 50

35 Drahterodieren ist ein Kontaktloses Schneidverfahren, bei dem ein ständig durchlaufender Draht als Bearbeitungselektrode dient. Dies ist ein sehr dünner Draht(0,02-0,33mm). Der Draht wird über mehrere Umlenkrollen von einer Spule bis zur oberen Drahtführung geführt. Von dort wird der Draht, durch das Werkstück in die untere Drahtführung eingefädelt und anschließend entsorgt. Der Draht hat eine automatisch festgelegte Spannung von 5-25 Newton. Mithilfe der beiden Drahtführungen wird somit ein gerader Schnitt garantiert. Seite 35 von 50

36 Die Werkstücke werden in einem Dielektrikum geschnitten, welches meist aus deionisiertem Wasser besteht. Als Startpunkt für den Erodiervorgang dient entweder eine Startlochbohrung durch die der Draht eingefädelt werden muss oder ein festgelegter Punkt außerhalb des Werkstückes. Beim Erodieren ist das Werkstück negativ gepolt und der Draht positiv gepolt wodurch der Abtrag der Elektromigration vom Werkstück weg stattfindet. Durch nähern des Erodierdrahtes zum Werkstück entsteht, bei einem sehr kleinen Abstand, zwischen den beiden ein Lichtbogen welches das Material zum schmelzen bringt. Dadurch würde normalerweise der Draht durch einen Kurzschluss zerstört werden, was aber nicht zustande kommt da der Draht sich im Dielektrikum befindet und ständig durchläuft. Die dadurch entstehenden Funken lassen die Stromzufuhr zusammenbrechen und die dabei entstehende Wärme lässt das Materialgefüge in näherer Umgebung schmelzen und verdampfen wodurch eine Vakuumblase entsteht. Diese löst das geschmolzene Material aus seinem Gefüge durch zusammenfallen. Der Vorgang wiederholt sich viele tausendmal in der Minute. Im Entladungskanal entstehen Temperaturen von C bis C, die zum Verdampfen und Schmelzen der Teilchen führen. Bei Teilen wo eine hohe Genauigkeit bzw. eine hohe Oberflächengüte gefordert ist, muss noch mehrmals nachgeschnitten werden. Beim Nachschneiden werden nur einige tausendstel Millimeter vom Werkstück abgetragen. Seite 36 von 50

37 Die Generatoreinstellungen für den Bediener sind von dem Hersteller in Technologien hinterlegt. Sie beinhalten z.b. die Entladedauer, Entladepause, Stromstärke so wie Spannung, Kondensatorkapazität, Arbeitsspannung (Servospannung), Maximalen Vorschub in mm/min, so wie die grundsätzliche Generatorschaltung (Modus oder Pulsmode). Diese Technologien sind das sogenannte E-Pack. Die Maschine bestimmt dadurch alle notwendigen Schnittdaten von alleine. Die Erodiermaschine Aufbau: Steuerung Maschinenkörper Anschlussfeld Obere Drahtführung Dielektrikum- Steuerventile Untere Drahtführung Dielektrikumstank Seite 37 von 50

38 Arbeitsbereich: Durch bewegen der Hauptachsen x und y wird die gewünschte Form erodiert. Die Maschine hat außerdem noch eine U- und V-Achse mit denen der Draht in eine gewünschte Schräglage gebracht werden kann. Die Verfahrbewegungen werden in einer NC-Steuerung programmgemäß aufeinander abgestimmt. Der Draht wird von Keramikelementen gestützt welche auch noch Schwingungen vermeiden und für einen geraden Schnitt sorgen. Das Dielektrikum: Das Dielektrikum welches beim Drahterodieren benutzt wird, benötigt eine niedrige Viskosität da der Arbeitsspalt relativ klein ist. Deshalb wird als Dielektrikum entionisiertes Wasser. Beim Vorgang ist es Wichtig das der Leitwert konstant bleibt. Die Hauptaufgabe des Dielektrikums ist es die Partikel die beim Erodiervorgang entstehen wegzuspülen. Aufspanntechnik: Beim Drahterodieren gibt es verschiedene Aufspanntechniken. Bei flachen Werkstücken z.b. wird das Werkstück auf dem Tisch, mithilfe von Winkelspanner oder Zwingen, befestigt. Diese Aufspanntechnik wird auch an unserer Maschine, der Mitsubishi RA 9 benutzt. Seite 38 von 50

39 Technologie/ Elektrodenstähle Technologie: Bei dem Erodiervorgang wird das Material durch einen Lichtbogen abgetragen. Bei diesem Vorgang wird auch von dem Draht Material abgetragen welches zur Folge hätte, dass es zu relativ großen Maß- und Formabweichungen am Draht und somit auch am Werkstück kommt. Damit dass nicht passiert, wird der Draht laufend erneuert indem er sich von einer Rolle ständig durch die Drahtführung spult. Dadurch ist gewährleistet, dass es nicht zu hohen Abweichungen kommt. Des Weiteren wird das Risiko des Drahtbruches minimiert. Seite 39 von 50

40 Kräfte am Draht: Beim Erodieren entstehen keine Kräfte beim Werkstück jedoch beim Draht. Die Kräfte treten wegen dem Stromfluss im Draht und der Entladungen quer zur Längsachse auf. Dadurch können auch Fehler entstehen: - der Draht verändert seine Position - es können Schwingungen entstehen Um diese Probleme möglichst zu verhindern muss der Draht dementsprechend gespannt werden. Elektrodenstähle: Die wichtigsten Eigenschaften die ein Elektrodenstahl (Erodierdraht) benötigt sind: - gute elektrische Leitfähigkeit - mechanische und thermische Stabilität - gute Oberflächengüte und niedrige Toleranzen Diese Vorraussetzungen erfüllen z.b. Kupfer, Kupfer-Zink Legierungen, Messing, Molybdän und Wolfram. Molybdän wird hauptsächlich bei dünnen Drähten benutzt da dieser Werkstoff eine hohe Zugfestigkeit hat. Welcher Elektrodenwerkstoff genommen wird ist hauptsächlich von dem zu Bearbeitenden Werkstoff, der Schneidhöhe, der Zugfestigkeit von der Elektrode und vom Generator abhängig. E-Pack: Seite 40 von 50

41 In E-Pack sind alle für das Erodieren relevanten Technologischen Daten voreingestellt. Durch die Daten erkennt die Maschine z.b. welche Stromstärke oder welcher Drahtvorschub sie zu wählen hat und wie viel Abstand zum Werkstück benötigt wird um das angegebene Maß zu erreichen. Es wird auch erkannt wie oft die Maschine verfahren muss um eine bestimmte Rautiefe zu erhalten. Seite 41 von 50

42 Kosten des Schneidwerkzeuges Kosten Kalkulation Materialkosten Materialeinzelkosten: Schnittkasten: 564,55 Einspannzapfen: 28,61 Druckfeder: 0,57 4 Zylinderstift: 2,40 4 Zylinderschraube M8x80: 1,04 2 Zylinderschraube M6x45: 0,38 4 Zylinderschraube M8x40: 0,84 2 Flachkopfschraube M5x16: 0,40 Lochstempel: 22,79 Anlagestift: 1 Voranschlag: 2 Gesamtpreis für Material: 624,58 Materialgemeinkosten: Zuschlag: 5% für Einkauf und Lagerhaltung= 31,22 Gesamtpreis Materialkosten: 655,80 Fertigungskosten Schneidwerkzeug: - setzen Zylinderstiftbohrungen 1,0 Std. - Bezugskanten schleifen 2,0 Std. - Startlochbohrung 0,5 Std. Kopfplatte: - Einspannzapfenbohrung 0,5 Std. - Ausschneidstempelbohrungen 0,5 Std. Druckplatte: - Ausschneidstempelbohrung 0,5 Std. Seite 42 von 50

43 Stempelhalteplatte: - erodieren Stempeldurchbrüche 5,0 Std. Ausschneidstempel: - Haltebohrung setzen 1,5 Std. - härten 2,5 Std. - auf Länge schleifen 1,0 Std. - erodieren der Kontur 5,0 Std. Lochstempel: - auf Länge schleifen 0,5 Std. - anpassen an Stempelhalteplatte 0,5 Std. Führungsplatte: - Erodieren Schneidpl. Führungsleisten: - anpassen an Blechbreite 0,5 Std. - Nut für Anschlag 0,5 Std. Voranschlag: - fräsen 2,5 Std. - an Leiste anpassen 0,5 Std. Anlagestift: - drehen 1,0 Std. Schneidplatte: - härten 0,5 Std. - Schneidbuchse erodieren 1,0 Std. - senken von Schneidbuchse 0,5 Std. - Anlagestiftbohrung setzen 0,5 Std. - Durchbruch erodieren 7,0 Std Grundplatte: - Durchbruch erodieren 4,0 Std. Es ergibt sich eine Bearbeitungszeit von 39 Std. Fertigungslohnkosten (Betrieb/Schule): Stundenlohn: Std. 75 = 2925 Fertigungsgemeinkosten: Zuschlag: 10% für Werkzeuge, Hilfsstoffe, Instandhaltung und Meisterlöhne= 292,5 Fertigungssonderkosten: Zuschlag: 7% für Entwicklungskosten, Vorrichtungskosten und Modellkosten= 204,75 Maschineneinzelkosten: Zuschlag: 5% für Abschreibung, Energiekosten und Anteilige Raumkosten= 146,25 Herstellkosten: Materialkosten + Fertigungskosten = 4224,3 Seite 43 von 50

44 Zuschlag: 20% für Verwaltung- und Betriebskosten: 844,86 Gesamt Preis ohne Mwst. und Gewinnzuschlag: 5069,16 Verkaufspreis zzgl. Gewinnzuschlag (30%) : 6589,9 Verkaufspreis inkl. Mwst.: 7841,98 Seite 44 von 50

45 Qualitätssicherung Unter Qualitätssicherung versteht man Maßnahmen, um ein festgelegtes Qualitätsniveau einzuhalten. Die Qualitätssicherung wird in der Qualitätsmanagementnorm nach DIN ISO 9000 in Punkt definiert. Die Qualitätssicherung ist nicht dafür zuständig die Qualität eines Produktes zu optimieren oder zu verbessern, lediglich die vorgegebene Qualität zu sichern. Dabei spielt es keine Rolle ob das Produkt ein Materielles Produkt, eine erbrachte Leistung oder eine Verfahrensweise ist. Heutzutage wird die Qualitätssicherung durch rechnergestützte Systeme geleitet. Beispiele von Qualitätssicherungselementen: Erstbemusterung: Bei der Erstbemusterung wird überprüft ob die geforderten Qualitätsanforderungen erfüllt werden. Wareneingangsprüfung: Der Kunde ist verpflichtet die Lieferungen unverzüglich zu prüfen um Mängel zu reklamieren. Lieferantenbewertung: Bei der Lieferantenbewertung sind auch die Informationen der Wareneingangskontrolle von Bedeutung. Bei dieser Bewertung erfolgt die Auswertung der Lieferqualität, Liefertreue und Termintreue. Fertigungskontrolle: Unter Fertigungskontrolle versteht man Messungen und Prüfungen des Produktes während der Produktion. Prüfmittelverwaltung: Um ein genaue Fertigungskontrolle sicher zu stellen sind fähige Mess- und Prüfmittel Voraussetzung. Dokumentation: Alle Prüfungen müssen Dokumentiert und den Fristen entsprechend aufbewahrt werden. Seite 45 von 50

46 English English: Strip layout To appoint strip layout you need some information about your punch and sheet you get this information you can appoint edge width and web width. So you can find out the best technological and economical answer for strip layout. You have to consider if your workpiece is round or angular. Than you have to look into the mechanical and metal trades handbook. You also need information about sheet thickness and the web/ edge length, to read out all information to build your strip layout. In our example we get following result: Our workpiece is round, the sheet thickness is 0,25mm and the strip width is up to 100mm. So you can read out a web width: 0,8mm and an edge width: 0,9mm. But for technological aspects our web and edge width is 1mm because it is easier to calculate. Seite 46 von 50

47 Parts of a cutting tool Grundplatte base plate 2. Schneidplatte die plate 3. Führungsleisten set edges 4. Führungsplatte stripper plate 5. Stempel shape punch 6. Lochstempel cutting punch 7. Suchstift location pin Seite 47 von 50

48 8. Stempelhalteplatte punch holder plate 9. Druckplatte punch bak-up plate 10. Kopfplatte top plate 11. Einspannzapfen clampin socket 12. Zylinderstift cylinder pin Seite 48 von 50

49 Fehlerprotokoll von der Grundplatte Bei der Eingabe des Erodierprogrammes in den Computer sind Flüchtigkeitsfehler aufgetreten wie z.b.: Vorzeichen falsch gesetzt und ein falsches Maß verwendet, wodurch ein Kreisendpunktfehler aufgetreten ist. Dieses konnten aber beim überlesen korrigiert werden. Durch fehlende Absprache mit der Gruppe 4 (Schneidplatte), stimmte das Maß des Ausbruches nicht. Der Konus, wodurch der Ausbruch des Ausschneidstempels größer wird, war bei denen um 0.5mm zu jeder Seite größer. Dieses konnte aber durch eine Spaltkorrektur von 500 Tausendstel gerettet werden. So konnte das Programm schnell gestartet werden und es ist zu keinem Drahtbruch oder irgendwelchen anderen Problemen gekommen. Seite 49 von 50

50 Technische Zeichnungen ( Anhang ) Seite 50 von 50