Spanen mit kreisförmiger Schnittbewegung und beliebiger, quer zur Drehachse liegender Vorschubbewegung. Definition Fräsen

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1 F D I N Spanen mit kreisförmiger Schnittbewegung und beliebiger, quer zur Drehachse liegender Vorschubbewegung. V D I Spanen mit ein- oder mehrschneidig umlaufendem Werkzeug zur Gestaltung und Verbesserung von Form, Maß, Lage und Oberfläche eines Werkstücks Definition Fräsen

2 F.2 Der Fräsvorgang ist gekennzeichnet durch eine diskontinuierliche Spanabnahme. Rhythmisch wiederkehrende Spanunterbrechungen und Schnittkraft-Schwankungen Schwankungen erfordern hohe dynamische Eigenschaften der Fräsmaschinen. Vielzahnige Werkzeuge verursachen ebenso beträchtliche statische Kräfte.

3 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F.3 Abbild der Fräserschwingungen auf der Werkstückoberfläche Hervorgerufen durch die Stirnschneiden Hervorgerufen durch die Umfangsschneiden Rattern ratterfrei Rattern Rattern ratterfrei Heller Stabilität von Bearbeitungsprozessen

4 F.4 Ebene Flächen Beliebig profilierte Flächen Kreiszylindrische Flächen Schraubenflächen chen mehrachsiges Fräsen

5 F.5 langsamer Kraftaufbau längere Werkzeugstandzeit Zugrichtung mit ausgeprägten gten Kraftänderungen Beginn mit Maximalkraft langsamer Kraftabbau (ϕ > 90 ) (ϕ < 90 )

6 F.6 stationäre Kennlinie x A s,φ x I FM, Mechanisches Spiel und Elastizitäten ten führen bei einem Richtungswechsel von Kräften und Momenten bzw. Änderungen derer zu Lagefehlern und damit zu Fertigungs- ungenauigkeiten. Spiel und Elastizitäten

7 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F.7 Spindel und Mutter Ritzel und Zahnstange Schnecke und Zahnstange Hydraulischer Linearmotor Übertragungsmechanismen für Vorschubantriebe (von Fräsmaschinen)

8 F.8 zweiteilig doppelt steuer- und schaltbar Zweiteilige oder doppelte Ausführungen mit Verspannung eliminieren das Spiel und erhöhen hen die Steifigkeit.

9 F.9

10 F.10 Vorspann- schnecke Vorspann- feder Löse- hydraulik

11 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F.11 Axiales Nachstellen Radiales Nachste llen Spieleinstellung

12 F.12 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH Teilrad Duplex-Schnecke Verschleißausgleich Distanzscheibe Schaftwelle Spielarmer, einstellbarer Schneckentrieb

13 F.13 Bauform Arbeitsbereich Werkzeugmaschinen und Automatisierungstechnik (Fertigungstechnik II) TECHNISCHE UNIVERSITÄT HAMBURG - HARBURG Konsole Bett Portal Anzahl der Achsen im Werkzeugträger Y Z Eins zwei Z ` +X' Konsolständerbauweise + X' Y' Kreuztischbauweise Z Y + X' W Z + Y X Bauformen vertikaler Bohr-/ Fräsmaschinen Tischbauweise Z drei Y + X Fahrständerbauweise Z Y W X + + Gantrybauweise TUHH PROF.DR.K.RALL

14 Bauform Arbeitsbereich Werkzeugmaschinen und Automatisierungstechnik (Fertigungstechnik II) TECHNISCHE UNIVERSITÄT HAMBURG - HARBURG F.14 Konsole Bett Anzahl der Achsen im Werkzeugträger eins Zwei Z Y' + X' Konsolständerbauweise Y Z + X' Y Z + X' Kreuztischbauweise Z Y + X' Y z Kreuztischbauweise Z + X' Y' Bauformen + X' horizontaler Bohr-/ Fräsmaschinen Konsolbettbauweise Kreuzbettbauweise Kreuzbettbauweise Drei Z + X Y Fahrständerbauweise Y Z + X Bohrwerkbauweise TUHH PROF.DR.K.RALL

15 F.15

16 F.16 Leistung des Hauptantriebes : 2-25 KW Lagerdurchmesser, vorn : mm Spindeldrehzahl : bis etwa 4000 U/min Tisch-Tragf Tragfähigkeit : N Tischabmessungen : 1000 x 315 mm 1800 x 425 mm Achswege : mm (Kleinere Werte für tischvertikale Bewegung, größere Werte für Tischquerbewegung.) Charakteristische Daten von Konsol-Fräsmaschinen

17 F.17 A ) B ) A) Universalfräskopf B) Vertikalfräseinheit Spur, Stöferle Zusatzeinrichtungen für Waagerecht-Konsolfräsmaschinen

18 F.18

19 F.19

20 F.20

21 F.21 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH Z 1-Achs-Einheit horizontal X Y 1-Achs-Einheit vertikal X Z 2-Achs-Einheit horizontal X Z Y Z 2-Achs-Einheit vertikal Y X Y 3-Achs-Einheit Y X Z X Z Ex-Cell-O Baukastensystem einer Werkzeugmaschine

22 F.22 Hohe Steifigkeit einfache Be- und Entladung

23 F.23 Einständer nder- bauweise

24 F.24

25 F.25

26 F.26 Achsenbenennung erfolgt anhand eines rechtwinkligen, rechtshändigen kartesischen Koordinatensystems Werkzeugbewegung Hauptvorschubrichtung Hauptspindelachse Rotationsachsen um X,Y,Z Zusatzachsen X,Y,Z / A,B,C - Achsen X - Achse Z - Achse A,B,C - Achsen U,V,W - Achsen Werkstückbewegung X,Y,Z / A,BA,B,C - Achsen gestrichene Achsen

27 F.27 Arbeitsbereich Werkzeugmaschinen und Automatisierungstechnik (Fertigungstechnik II) TECHNISCHE UNIVERSITÄT HAMBURG - HARBURG Ingersoll Neue Art von Werkzeugmaschinen (Octahedral Hexapod) Die Zeit TUHH PROF.DR.K.RALL

28 F HANSER Parallel Kinematik

29 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F.29 Baureihe MC- MCI- Baureihe ~ Masse Ständer Steifigkeit Achsdynamik Positionierzeit konventionelle Verrippung topologieoptimiert Fräsleistung Zeitspanvolumen Heller Fertigungssystem

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31 F HECKERT 5-Achsen-Bearbeitungszentrum Kreuzbett-Bauweise mit Palettenwechsler

32 F.32

33 F Auswahl einer Fräsmaschine Bearbeitungsaufgabe - Werkstückspektrum - Formelemente - Genauigkeit - Oberflächenqualität Bearbeitungsmethode - Bearbeitungsfolge - Zusatzeinrichtungen - Werkzeuge Wirtschaftlichkeit - Einzel- /Serienfertigung - Universal- /Spezialmaschine - Steuerungsart - Einzel-/Doppeltisch Auswahl einer Fräsmaschine

34 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F Portalfräsmaschine I Portalfräsmaschine (1)

35 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F Portalfräsmaschine II Portalfräsmaschine (2)

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38 F Spindeldrehzahl bis min -1 Magazin-Erweiterung bis 194 Werkzeuge HERMLE 5-Achsen-HSC-Fräsmaschine in modifizierter Gantry-Bauweise

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45 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH Bearbeitungsgenauigkeiten von Langtischfräsmaschinen Anhaltswerte F.45 Meßsystemauflösung... 1 µ m Meßstababweichung... 5 µ m Positionierfehler µ m/m Wiederholgenauigkeit µ m Konturfehler... Oberflächenebenheit... Parallelität von Flächen... +/- 15 µ m/m O bei 300 mm/min 5 µ m auf 1x1 m 10 µ m auf 3x4 m 10 µ m/m - 30 µ m/10m / Rechtwinkligkeit von Flächen.. 15 µ m/m - 40 µ m/m Voraussetzung immer: Hallenklimatisierung! Bearbeitungsgenauigkeiten von Langtischfräsmaschinen

46 F PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH hydrostatische Führungen mit Kunststoffbeschichtung bis 6 m Vorschubweg: Kugelgewindetriebe mit verspannter Mutter; bei größeren Vorschubwegen: Schnecke < > Schneckenzahnstange mit hydraulisch verspannten Schnecken oder Hydraulikschnecken teilweise hydrostatische Lager Öltemperierung Hallenklimatisierung einstellbarer Sturz Querbalken ballig ALQ automatischer Längenausgleich Querbalken Konstruktive Maßnahmen bei Großfräsmaschinen

47 F.47

48 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F Bearbeitungszentren (BAZ) sind numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen mit einem hohen Automatisierungsgrad vornehmlich für die Bohr- und Fräsbearbeitung. Sie verfügen über mindestens 3 translatorische Achsen, die mit einer numerischen Bahnsteuerung versehen sind. Oft verfügen Sie noch über 1 oder 2 rotatorische NC-Achsen. BAZ haben immer einen automatischen Werkzeugwechsler. Definition Bearbeitungszentrum

49 Bearbeitungszentrum Heller MC F.49 Arbeitsbereich x-achse y-achse z-achse 560 mm 560 mm 510 mm Rundlauftisch Teilung x 0,001 Teilgenauigkeit 6 Palettengröße 400 x 400 mm Geschwindigkeiten (x-, y-, z-achse) Eilgang mm/min Beschleunigung 7 m/s² Spindel Aufnahme HSK-A 63 Drehzahl min Leistung 26 kw max. Drehmoment 83 Nm -1 Direktes Wegmess-System mit einer Positionstoleranz Tp (nach VDI/DGQ 3441) von 0,007 mm Innere Kühlmittelzufuhr mit 50 bar Maschinensteuerung GE Fanuc 18iMB Werkzeuge Anzahl 42 max. Durchmesser 90 mm (alle Plätze belegt) max. Durchmesser 140 mm (Freiplatz notwendig) max. Werkzeuglänge 300 mm max. Werkzeuggewicht 8 kg Dipl.-Ing. Carsten Möller

50 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F.50 Span-zu-Span-Zeit Spindel-Leistung Eilganggeschw. 8s 24kW 10m/min 36kW 6s 24m/min 43kW 3.8s 60m/min er Jahre BEA 2 90-er Jahre MCP-H250 MCP-H MCH250 G MCH250 G SK50 HSK A-100 Heller Leistung- / Nebenzeit-Entwicklung MCH-Baureihe

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52 PROF.DR.-ING. K.RALL TUHH F.52 Bedienungstasten an der Magazintür - dadurch einfaches und sicheres Einlegen möglich Kettenmagazin Feste Platzkodierung für kurze Werkzeugfolgezeiten Heller Werkzeugorganisation

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58 Prof. Dr.-Ing. K. Rall TUHH F Burkhard+Weber

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