Anwendungstechnik: Wilfried Geis

Transkript

1 Anwendungstechnik: Wilfried Geis

2 Prozess-Sicherheit Präzision Oberflächeng chengüte Standzeit Leistung Problemlöser, spezielle Fräswerkzeuge

3 Ändern von Schnittparametern Ändern von Fahrstrategien Neue Werkzeugkonzepte Neue Investitionen in entsprechende Infrastruktur = Unsicherheit!

4 Richtige Verschleißinterpretation ermöglicht ändern von Schnittparametern! Strategiekenntnisse und Einflüsse ermöglicht ändern von Fahrstrategien! Genaue Werkzeuginformation ermöglicht Einsatz neuer Werkzeugkonzepte! Kenntnisse über weitere Einflüsse sichert Erfolg von neuen Investitionen!

5 Werkzeug Material Umfeld Strategie Beim Werkzeug sind Optimierungen möglich Beim Material sind Optimierungen kaum möglich Beim Umfeld sind Optimierungen möglich Bei der Strategie sind große Optimierungen möglich

6 Elemente eines Werkzeuges Schaftmaterial sollte aus HM sein Poliert oder Beschichtet Micro Geometrie Makro Geometrie Geometriebeispiele (Makro / Mikro) Radiusverstärkung Zahnanschliff Asymmetrien & var. Drall Zentrumgestaltung

7 Vorteile hochzäher Hartmetalle Schneide nach 1 Stunde Fräszeit im Stahl Standard HM hochzähes HM Vorteile hochharter Hartmetalle Schneide nach 1 Stunde Fräszeit im Stahl (Stirnschruppen) Vorteile hochharter Hartmetalle in Kombination mit geeigneter Beschichtung Schneide nach 1 Stunde Fräszeit im Stahl Standard HM hochhartes HM (Schruppen) Standard HM mit hochhartes HM mit Standard Beschichtung X oder B Beschichtung

8 Klassisches CAD CAM wird von zwei Grundgeometrien dominiert. Zylindr. torischer Grundtyp Sphärischer Grundtyp Höchste Produktivität durch max. Zeilensprung Leichte Programmierung aufgrund einfacher Geometrie Keine (zyl.) oder nur geringe (tor.) geometrische Flexibilität Niedrige Produktivität aufgrund kleiner Zeilensprünge Leichte Programmierung aufgrund einfacher Geometrie Maximale geometrische Flexibilität aufgrund gleichbleibendem Radius Gibt es synergetische Lösungen?

9 Bindeglied zwischen Kugel und Zylinder Quelle: IPT Aachen

10 Erhöhung des Zeilensprungs durch großen Radius Erhöhte Flexibilität bei sich stark ändernden Werkstückradien Applikationsorientierte Gestaltung des Werkzeugs Erhebliche Potentiale zur Produktivitätssteigerung Gestaltungsmöglichkeiten von Tonnen-Werkzeugen Vorraussetzungen für den Einsatz solcher Werkzeuge 5-Achs-Simultan-Maschinen zwingend notwendig Geeignete CAM-Werkzeug-Modellierung

11 NEM Weichstoffe: PMMA und Wachs Härtere Weichstoffe: Zirkonoxide und Hartgipse Werkst. mit abrasiver Verschleißfähigkeit: Kunststoffe mit Keramikfüllung Metallische Werkstoffe: NEM und Titan Co% Cr% Mo% Mn% C% Si% Fe% W% Son.% E-Modul/ MPa Bruchdeh.% Härte/ HV10 Herst. ~61 28 <0,1 0,25 <0,1 1,65 <0,5 8,5 < 0, Eisenbacher ,9 0,65 0,55 0,5 0,6 0,7 < 0, ,6 420 Heimerle ~60 29 <0,5 0,35 <0,2 1,85 <0,6 6,9 <0, ,5 380 Heraeus Titan Ti% Al% N% Fe% O% H% V% C% Son.% Zugfestigkeit Bruchdeh.% Dichte g/cm 2 Grad >99 0,03 0,25 0,25 0,015 0,08 < 0, N/mm ,50 2 >88 6,25 0,05 0,40 0,20 0,015 4,2 0,08 < 0,1 895 N/mm ,55 6

12 C = Kohlenstoff Abrasiv (Trockenbearbeitung) Zunehmender Gehalt: Härtbarkeit steigt, Dehnung sinkt Nassbearbeitung nur mit niedrigen Schnittgeschwindigkeiten ab 0.35% wirksam bis 2% ( Trockenbearbeitung) Cr = Chrom Karbidbildner (Verschleiß- und Warmfestigkeit steigt) Aufklebend wenn Temperatur (vc) zu hoch Zunehmender Gehalt: Härtbarkeit (Luft/Oel) steigt. + 1%Cr = + Rm von N/mm2 Hoch Cr (>15%) legierte Stähle meistens mit Emulsion bearbeiten Co = Kobalt Kobalt zeigt ähnliche Neigung zur Karbidbildung wie Eisen und liegt im Stahl hauptsächlich als das nichtbeständige Karbid Co3C vor. Kobalthaltige Stähle werden oft durch Zusatz von Chrom stabilisiert, welches komplexe Karbide bildet. Die Stabilisierung verhindert eine Entkohlung bei der Warmverformung und beseitigt auch Schwierigkeiten bei der spanabhebenden Bearbeitung von Stählen mit mehr als 5 % Co.

13 Co% Cr% Mo% Mn% C% Si% Fe% W% Son.% ~61 28 <0,1 0,25 <0,1 1,65 <0,5 8,5 < 0,1 C = Martensitbildung ; Cr, W, Mo, Mn = Karbidbildner Kombination der verschiedenen Einflüsse ergibt schwer zerspanbare Werkstoffe mit hoher Abrasivität und mech. Belastung Nicht optimale Schnittdaten Optimale Schnittdaten

14 Stabilität Führungen Drehmoment Trockenbearbeitung Nassbearbeitung mit Emulsion Genauigkeit Drehzahl Steifigkeit Steifigkeit Spanntechnik Vorschub Leistung

15 Maschine 1 Maschine 2 Versuch mit Sonderwerkzeug in NEM Vc=250 ; fz=0.03 ; ap=0.3 ; ae=0.05 ; Emulsion 9%

16 Die Trockenbearbeitung ist empfehlenswert bei NEM. Wobei bei Titan eine Nassbearbeitung nötig ist. Eine Mindermengenschmierung ist nur mit Standard Fräsern zu empfehlen. Es gibt verschieden Spannmöglichkeiten. Die beste und genaueste ist das Spannen mit einem Schrumpfsystem, aber sehr teuer. Die günstigere und doch genaue Lösung ist das Spannen mit hochgenauen Spannzangen. Diese müssen aber immer sauber gehalten werden. Ebenso sollte die Spannzange nach einiger Zeit ausgetauscht werden!

17 Durch kreisende Bewegung wird der Eingriffswinkel verringert! Problem sind hier die CAM Systeme

18 80 Grad 90 Grad max. Kontrollierter Seitl. Versatz Der Eingriffwinkel sollte 90 Grad nicht überschreiten, die bessere Lösung sind 80 Grad, aber bei der Dentaltechnik ist dies kaum möglich. Deshalb sollte versucht werden die Eintauchbewegung kreisend zu gestalten. Ebenso ist auf den richten Eintauchwinkel zu achten!

19 Test: 16 Kavitäten 6 mm tief schruppen Beispiele von verschiedenen Eintauchwinkeln. Der Eintauchwinkel sollte so gering wie möglich gehalten werden. Die Fräser halten länger! Bei manchen CAM Systemen ist dieser einstellbar. Bei Dentalen CAM Systemen ist dieser manchmal fest eingestellt. Später können Sie in den Listen ersehen welche Winkel optimal für die verschiedenen Fräser sind.

20 Schruppen = R Vorschlichten = S Schlichten = F Feinschlichten = FF Für die MB Maschinen gibt es in den CAM Systemen besondere Befehle zur besseren Ansteuerung der Maschine. Diese sind auch bei den meisten Fräserherstellern angegeben. Man kann auswählen welche Bearbeitung ansteht.

21 Die Auswahl der Fräsbahn-Bewegungen sollte so gewählt werden, dass der Fräser immer im gleichen Eingriff ist. Es soll das Arbeiten mit der Nullkante unten am Fräser vermieden werden!

22 Axialkraft = ungünstig Radialkraft = OK Aktion resultierende Vorschubskraft Vc & n = 0 Auch wenn die Schneiden über Mitte geschliffen sind, gibt es einen toten Punkt in der Mitte des Fräserradius. Keine Schnittgeschwindigkeit

23 Fräser Kugel 3 mm mit 6 mm Schaft und Freilänge 15 mm Fräser Kugel 3 mm mit 6 mm Schaft und Freilänge 24 mm Obere Reihe ist für Z Achse konstant Untere Reihe ist für Z Achse variabel Material & Beschichtung Drallwinkel & Spanwinkel Schaft Toleranz Präziser Durchmesser Präziser Schneidradius Man sollte immer die Fräserfreilänge nur so groß wählen, wie diese auch benötigt wird!

24 Die wichtigen Winkel sind: Schnittwinkel Spanwinkel ( ) Kollisionswinkel oder Keilwinkel ( ) Freiwinkel

25 Legende Abkürzungen Werkzeug: d1 = Schneidendurchmesser d2 = Schaftdurchmesser d3 = Halsdurchmesser d4 = Halsdurchmesser vor Schaft l1 = Gesamtlänge l2 = Schneidenlänge l3 = Abstand von der Stirn bis zum Ende des Halses r = Eckradius α = Kollisionswinkel λ = Drallwinkel γ = Spanwinkel z = Anzahl der Schneiden apmax = Maximale axiale Zustellung (mm) Φmax = Maximaler Eintauchwinkel p = Freiwinkel Hauptschneide p1 = Freiwinkel Rücken p = Rückspanwinkel der Hauptschneide Legende Abkürzungen Formel Schnittdaten: d1 = Schneidendurchmesser (mm) z = Anzahl der Schneiden (Stück) ap = Axiale Zustellung (mm) ae = Radiale Zustellung (mm) Vc = Schnittgeschwindigkeit (m/min) fz = Vorschub pro Zahn und Umdrehung (mm) n = Drehzahl (min -1 ) oder ( Umdrehungen je Minute) Vf = Vorschubgeschwindigkeit (mm/min) f = Vorschub pro Umdrehung (mm) Q = Zeitspanvolumen (cm 3 / min) deff = Effektiver Eingriffsdurchmesser (mm) β = Anstellwinkel LA = Gesamtlänge ab Spindelnase N = Normale Freilänge M = Mittlere Freilänge L = Lange Freilänge Ebenenschruppen: Die angegebenen Schnittdaten sind für langenweise Abtragung angegeben. Dabei ist die axiale Maschinenachse auf konstanter Zustellung und verändert sich nicht. Zieh- und Stossschnitte sind somit nicht empfohlen. 3D : Die angegebenen Schnittdaten sind für das Abtragen in der Ebene und parallel zur Werkstückform gültig. Zieh- und Stossschnitte sind erlaubt. Wobei der Stossschnitt eine ungünstige Situation darstellt und die Standzeit reduziert!

26 Der wirklich benutzte Fräsdurchmesser, verändert sich beim Fräsen, es kommt auf das Werkstück an. Dadurch muss ein Mittelwert angenommen werden. Je komplexer die Form ist, desto schwieriger ist es den richtigen Kompromiss zu finden. Bei geraden oder Torus Fräsern ist das etwas einfacher. Aber hier können Sie ersehen, wie schwierig es ist eine gute Strategie zu erstellen. Es ist nicht möglich mit Tabellenwerten zu arbeiten.

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31 Bild 1 stellt einen noch guten Fräser dar. Bild 2 ist der Vorschub zu hoch oder/und der Fräsbahnabstand & Z Zustellung zu groß. Bild 3 ist die Schnittgeschwindigkeit zu hoch. (Drehzahl runter) Bild 4 ist ebenso die Schnittgeschwindigkeit zu hoch. ( Zähnezahl prüfen)

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35 Die Präsentation wurde mit Hilfe von Firma hergestellt!