A Zerspankraft* Problemstellung:

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1 Lernfeld 5 Funktionszusammenhänge beim Zerspanen auf Werkzeugmaschinen 1.1 Problemstellung: Bei Schrupparbeiten mit einer Drehmaschine bricht die Schneide des Drehmeißels. Welche Ursachen können dafür vorliegen? A Zerspankraft* Die Zerspankraft F ist die Kraft, die beim Zerspanungsvorgang insgesamt aufgewendet werden muss. Sie ist die resultierende Gesamtkraft aller am Werkzeug auftretenden Teilkräfte. Stellen Sie diese Teilkräfte und ihre Wirkungen fest. Kurzzeichen Bezeichnung Wirkung auf Werkzeug Wirkung auf Werkstück Schnittkraft Vorschubkraft Passivkraft Welche Abhängigkeiten gelten für diese Kräfte? a) Die Schnittkraft ist abhängig von b) Die Vorschubkraft ist abhängig von c) Die Passivkraft ist abhängig von * Die Funktionszusammenhänge werden am Beispiel Drehen dargestellt. Bildungsverlag EINS GmbH 5

2 Lernfeld 5 Funktionszusammenhänge beim Zerspanen auf Werkzeugmaschinen 1.8 Berechnungen zum Spanungsquerschnitt, zum Zeitspanungsvolumen und zur Schnittkraft Eine spanabhebende Werkzeugmaschine arbeitet umso wirtschaftlicher, je größer das Volumen (mm 3 oder cm 3 ) aller Späne ist, das sie in einer bestimmten Zeit (1 min) vom Werkstück abheben kann Zeitspanungsvolumen. Bohren Drehen Spanungsquerschnitt A = a p f A = d f 4 [mm 2 ] [mm 2 ] A Spanungsquerschnitt (beim Bohren je Schneide) a p Schnitttiefe (Zustellung) f Vorschub je Umdrehung Zeitspanungsvolumen Q = A v c Q = A v c cm min 3 cm3 min Q Zeitspanungsvolumen v c Schnittgeschwindigkeit Schnittkraft F c = A k c C F c = 1,2 A k c C Eine Welle aus S 235 mit 100 mm wird in einem Schnitt auf 96 gedreht. Die Schnittgeschwindigkeit ist 200 m/min, der Vorschub 0,3 mm, die spez. Schnittkraft beträgt lt. Tabelle N/mm 2 (bei einem Einstellwinkel von 90 ). Berechnen Sie a) die Drehzahl, b) den Spanungsquerschnitt, c) das Zeitspanungsvolumen, d) die Schnittkraft. [N] [N] F c Schnittkraft k c spezifische Schnittkraft in N/ mm 2 (abhängig von Spanungsdicke; s. Tab.buch) C Korrekturfaktor für die Schnittgeschwindigkeit (s. Tab.buch) In einen Stahlflansch werden Löcher mit 15 mm gebohrt. Die Schnittgeschwindigkeit beträgt 30 m/min, der Vorschub 0,4 mm, die spez. Schnittkraft N/mm 2. Berechnen Sie a) die Drehzahl, b) den Spanungsquerschnitt, c) das Zeitspanungsvolumen, d) die Schnittkraft (je Schneide). 12 Bildungsverlag EINS GmbH

3 Lernfeld 5 Geometrische Tolerierung 6.3 Tragen Sie jeweils die geforderten geometrischen Tolerierungen normgerecht ein. (Tabellenbuch benutzen!) a) Die Achse des Exzenterzapfens muss parallel zur Achse der Welle liegen; sie darf von dieser nur innerhalb eines gedachten Zylinders mit 0,05 mm Durchmesser abweichen. Zudem muss die Mantelfläche des Zapfens zwischen zwei gedachten koaxialen Zylindern mit 0,08 mm Abstand liegen. π π b) Die untere Führungsfläche muss zwischen zwei gedachten parallelen Ebenen mit 0,07 mm Abstand liegen. Die schräge Fläche muss zwischen zwei gedachten parallelen Ebenen mit 0,2 mm Abstand liegen, die im theoretisch genauen Winkel von 30 zur unteren Fläche geneigt sind. c) Bei Drehung der Welle um die Achsen der beiden Lagerzapfen darf die Mantelfläche der Riemenscheibe in jeder Messebene senkrecht zur Achse eine Rundlaufabweichung von höchstens 0,1 mm haben. π π π d) Die Bohrungsachse muss von den beiden Bezugskanten jeweils einen theoretisch genauen Abstand von 15 mm haben; sie darf von diesen Bezugskanten nur innerhalb eines gedachten Zylinders mit 0,1 mm Durchmesser abweichen. Zudem ist die Rechtwinkligkeit der linken Bezugskante zur unteren Kante so toleriert, dass die linke Bezugskante zwischen zwei gedachten parallelen Ebenen mit Abstand 0,2 mm liegen muss. Bildungsverlag EINS GmbH 35

4 Lernfeld 6 Steuerungstechnik: Pneumatik 9.4 (Ventilbezeichnung) Dieses Ventil hat Dieses Ventil hat gesteuerte Anschlüsse. Schaltstellungen. (Ventilbezeichnung) Dieses Ventil hat Dieses Ventil hat gesteuerte Anschlüsse. Schaltstellungen. Wegeventile können auf unterschiedliche Weise betätigt werden. Welche Betätigungen sind in den folgenden sinnbildlichen Darstellungen gemeint? F Stromventile Welche genauere Bezeichnung haben die abgebildeten Ventile? Ergänzen Sie jeweils das Sinnbild. bedeutet: (Ventilbezeichnung) (Ventilbezeichnung) Wie funktioniert ein Drosselrückschlagventil? a) Wenn der Luftstrom von 1 nach 2 fließt, b) Wenn der Luftstrom von 2 nach 1 fließt, 52 Bildungsverlag EINS GmbH

5 Lernfeld 6 Lernsituation: Elektropneumatische Hubeinrichtung 10.1 Nehmen Sie die elektropneumatische Hubeinrichtung in Betrieb. Informieren/orientieren Sie sich, indem Sie... sich mit der Funktionsweise einer elektropneumatischen Steuerung vertraut machen, herausfinden, wie Relais funktionieren und verwendet werden, die verschiedenen Sensoren erkunden, den Ablauf der Steuerung analysieren, die Betriebsanleitung der Anlage lesen. Planen Sie, indem Sie... den Ablauf der Steuerung mit geeigneter Software simulieren, die Anlage in Augenschein nehmen, die Bauteile gemäß Pneumatikschaltplan, Stromlaufplan und Stückliste identifizieren, die Energieversorgung vorbereiten, die einzelnen Schritte der Inbetriebnahme in einem Inbetriebnahme-Protokoll festlegen. Führen Sie die Inbetriebnahme aus, indem Sie... die Netzspannung und Druckbereitstellung kontrollieren, die Ventile und Taster in Ausgangsstellung setzen und den NOT-AUS-Schalter einrasten, die pneumatischen Steuerketten in Betrieb nehmen, die elektrischen Betriebsmittel in Betrieb nehmen, die gesamte Steuerung in Betrieb nehmen, die Anlage unter Belastung testen. Kontrollieren Sie, indem Sie... die richtige Position der Zylinder und Sensoren überprüfen, die Funktionsfähigkeit aller Komponenten testen, die Anlage auf Dichtheit und fachgerechte Montage überprüfen, die Sicherheitseinrichtungen überprüfen. Bewerten und dokumentieren Sie, indem Sie... das Inbetriebnahme-Protokoll fertigstellen, ein Übergabeprotokoll erstellen, Wartungsvorschläge unterbreiten, Schwachstellen suchen und erforderliche Ersatzteile für die Bereithaltung auflisten. Information Elektropneumatische Hubeinrichtung Über einen Rollengang gelangen schwere Werkstücke (max. 50 kg) zum Hubzylinder. Durch Tastendruck werden sie angehoben und von einem weiteren Zylinder auf einen zweiten Rollengang verschoben. Technologieschema 2A1 1A1 Bildungsverlag EINS GmbH 63

6 Lernfeld 7 Dichtungen 13.1 Problem: Der Motor eines Kraftfahrzeugs verliert langsam, aber kontinuierlich Motorenöl ( Öl in der Ölwanne, in der die Kurbelwelle gelagert ist). Welche Ursachen kann dieser Ölverlust haben? A Aufgaben von Dichtungen Beziffern Sie alle Dichtungen im skizzierten Hydraulikzylinder und begründen Sie deren Notwendigkeit bzw. Aufgabe B Arten von Dichtungen Welche zwei grundsätzlichen Arten von Dichtungen unterscheidet man? Dichtungen Merkmal: am skizzierten Hydraulikzylinder: Nr. Merkmal: am skizzierten Hydraulikzylinder: Nr. Nachteil: 78 Bildungsverlag EINS GmbH

7 Lernfeld 8 NC-Technik Grundlagen 15.3 Tragen Sie die Koordinatenpunkte in die Tabelle ein. Beachten Sie dabei, dass beim Drehen alle X-Koordinaten auf den Durchmesser bezogen sind! Die Größe der Quadrate soll 5 mm betragen. Drehmaschine Fräsmaschine X Z X Z X Y X Z P1 P5 P9 P13 P2 P6 P10 P14 P3 P7 P11 P15 P4 P8 P12 P16 D Bezugspunkte Im Arbeitsraum einer Werkzeugmaschine werden besondere Punkte durch Symbole gekennzeichnet. Symbol Kennbuchstabe Bezeichnung Ergänzen Sie die Tabelle der Bezugspunkte mithilfe des Tabellenbuchs. Tragen Sie in die skizzierte Senkrecht-Fräsmaschine und die Drehmaschine die Achsrichtungen ein und versehen Sie die Symbole der Bezugspunkte mit den entsprechenden Kennbuchstaben. Bildungsverlag EINS GmbH 87

8 Lernfeld 8 NC-Technik CNC-Fräsen 15.7 II CNC-Fräsen A Übung mit absoluten Maßen Zeichnen Sie den Werkstück-Nullpunkt ein und programmieren Sie die Werkzeugbewegungen im Absolutmaß. Benennen Sie die geometrischen Funktionen G00 und G01 und tragen Sie diese in das Programm ein. Die breite Volllinie soll 3 mm tief gefräst werden, ohne technologische Daten. G00 G01 N G X Y Z N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 N13 B Übung mit inkrementalen Maßen Erläutern Sie folgende Funktionen: G90 G91 Zeichnen Sie den Werkstück-Nullpunkt ein und programmieren Sie im Inkrementalmaß die Werkzeugbewegungen ohne technologische Daten. Die breite Volllinie soll 3 mm tief gefräst werden. N G X Y Z N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 N13 Bildungsverlag EINS GmbH 91

9 Lernfeld 8 NC-Technik CNC-Fräsen: Projekt Uhr IV CNC-Fräsen: Projekt Uhr In den folgenden Zeichnungen sind Rückseite und Vorderseite der Uhr dargestellt und die Aufgaben beschrieben. Im Fachhandel ist dazu ein passendes Uhrwerk erhältlich. 104 R ,5 tief t = 25 Vom Projekt Uhr soll zuerst die Rückseite gefertigt werden. Das Rohteil aus AlMg-Legierung misst 80 x 25 mm und ist auf die Länge von 107 mm gesägt. Das Werkstück soll möglichst in einer Aufspannung auf die Länge von 104 mm beidseitig gefräst werden und eine Rechtecktasche erhalten. Der Schraubstock darf eine maximale Backenbreite von 100 mm haben. Zeichnen Sie den Werkstück-Nullpunkt ein. Wählen Sie entsprechende Werkzeuge und berechnen Sie Drehzahl und Vorschub. Erstellen Sie das CNC-Programm. CNC-Programm Rückseite Uhr N N1 N2 N3 N4 N5 N6 N7 N8 N9 N10 N11 N12 N13 N14 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 G X Y Z T F S M Bildungsverlag EINS GmbH 105

10 Lernfeld 9 Warten und Inspizieren von Werkzeugmaschinen 16.1 A Instandhaltung Was versteht man unter Instandhaltung eines technischen Systems nach DIN 31051? Instandhaltung Welche vier Instandhaltungsbereiche unterscheidet man? Maßnahmen, die den Abbau des vorhandenen Abnutzungsvorrats (z. B. Gleitlager) verzögern Maßnahmen, die den Istzustand feststellen, die Ursachen der Abnutzung ermitteln und notwendige Konsequenzen für die künftige Nutzung festlegen Maßnahmen, die den funktionsfähigen Zustand wiederherstellen Maßnahmen, die der technischen Verbesserung, der Steigerung von Wirtschaftlichkeit und Sicherheit und einer geringeren Abnutzung dienen Beispiele Beispiele Beispiele Beispiele B Ziele der Instandhaltung Welche wirtschaftlichen Ziele verfolgt die Instandhaltung? Welche humanitären Ziele hat die Instandhaltung? Welche ökologischen Ziele hat die Instandhaltung? Bildungsverlag EINS GmbH 119