Übung FT II Zerspan- und Abtragtechnik

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1 Übung FT II Zerspan- und Abtragtechnik Arbeitswertermittlung beim Fräsen Vorgaben: Werkstücklänge : Werkstückbreite : Bearbeitungszugaben (Schnitttiefe) : Maschinennummer : Werkstoff-SChniedwerkstoff-Paarungsnummer : 08 l.w800mm a.e80mm a.p4mm Werkzeugnummer : 53 Werkstück-Werkstoff-Kennwerte : GGL0 Werkstückabmaße: l w : 800mm a e : 80mm a p : 4mm Maschinendaten Maschine : Typ : Senkrecht-Kreuzschiebetischfräsmaschine Anschlussleistung : Wirkungsgrad : Vorschubgeschwindigkeit : P mot : kw η WZM : 0.8 v f. : v f.max : v f : 0 mm 0 mm 3000 mm mm max. zul. Frässpindeldrehmoment: M d.zul : 3600N m

2 Drehzahlen : n : Werkstoff-Schneidwerkstoof-Paarungen und Standzeiten 08 Werkstoff : GGL 0 Schneidwerkstoff : HM 3 A : 4.6 A 4 : 0.4 A 3 : A + m A A 4 mm

3 Werkzeuge und Werkzeugdaten Werkzeugnumer : 53 Bezeichnung : Fräser Durchmesser :. Spanungsdicke : max. Spanungsdicke : D : h : h max : 35mm 0.05mm 0.4mm Zähnezahl : Einstellwinkel [grd] : z : 4 κ r.grd : 4 κ r : π 4 80 Werkstück - Werkstoff - Kennwerte k c : 0.5 k c : 000 N mm + k c Berechnung Eingriffswinkel φ.ε φ E.bg : asin φ E.bg φ E.grd : φ E.bg π φ E.grd 69.7 a e D

4 imaler Vorschub pro Zahn bei Eintritt in Werkstück π φ : f z. : φ E.bg h ( ) sin( φ) sin κ r f z mm maximaler Vorschub pro Zahn in Beginn des Schnittes π φ : h max f z.max : sin( φ) sin κ r f z.max φ E.bg 0.78 mm ( ) Mitte des Schnittes π φ mitte : maximal möglicher Vorschub 0,4mm folglich Reduktion von h.max f z.max : h max : f z.max sin( φ) sin π h max 0.4mm 0.38 mm imale Schnittgeschwindigkeit v c. : D π n v c. m.67 maximale Schnittgeschwindigkeit v c.max : D π n 8 v c.max m

5 imale Vorschubgeschwindigkeit v c. : v c. D π f z. z v c : v f. D π 0.05mm z v c m 4.37 v c..0.4 : v f. D π 0.4mm z v c..0.4 m.767 maximale Vorschubgeschwindigkeit v c.max : v c.max D π f z.max z v f.max D π v c.max.0.05 : 0.05mm z v c.max m v f.max D π v c.max.0.4 : 0.4mm z v c.max.0.4 m

6 maximal zulässiges Hauptspindeldrehmoment Vorschub pro Zahn Eingriffzähnezahl f z : 0.4mm z E : φ E.bg z π z E.7 z E.max : 3 Geometrie im Schnitt a p b : sin κ r Schnittkraft h m : ( ) ( a e f z sin( κ r )) φ E.bg D b mm h m 0.5 mm mittlere Schnittkraft am Einzelzahn k c k cm N k cm : k c h m mm F cm : bh m k cm F cm N mittlere Gesamtschnittkraft F cm : F cm z E F cm N maximale Gesamtschnittkraft F cm.max : F cm z E.max F cm.max N

7 maximales auftretendes Hauptspindeldrehmoment bei voller Maschinenlast D M d.max : F cm.max M d.max Nm M d.zul Nm real autretendes Moment maximales zulässiges Moment f z.md.zul : f z.md.zul M d.zul Dz E.max k c a p.98 mm sin( κ r ) + k c φ E.bg D a e sin κ r ( ) Maximale Maschinenleistung P e : P c + P f P f P e << daher : P e : P c P c : F cm z E v c v c : k c P mot η WZM D π k a e f z sin( κ r ) c a φ E.bg D p a e f z z Vorschub f.z0.05mm v c.p.0.05 : k c a e 0.05 P mot η WZM D π k mm sin( κ r ) c a φ E.bg D p a e 0.05 mm z v c.p.0.05 m

8 Vorschub f.z0.4mm v c.p.0.4 : k c P mot η WZM D π k a e 0.4mm sin( κ r ) c a φ E.bg D p a e 0.4 mm z v c.p.0.4 m imale Standzeit A A 4 T : A 3 v c f z T : 5 v c.0.05 : v c : T A 4 f z A3 T ( 0.05mm) A 4 A3 A A v c.0.4 : T ( 0.4mm) A 4 A3 A v c m v s c m s Standzeit bei f.z 0.05mm : v c.0.05 m Standzeit bei f.z 0.4mm : v c.0.4 m 4.7

9 Ermittlung theoretischer sowie real einstellbarer Drehzahlen und Vorschübe v ctheor : v ctheor : n theor : D π v ctheor D π n v c.p.0.4 v ctheor m n theor real Einstellbar : n prakt : 80 n prakt : 4 Drehzahl unterhalb Ideal Drehzahl oberhalb Ideal v c.prakt. : v c.prakt. : π D n prakt π D n prakt v c.prakt. m 78.8 v c.prakt. m.67 Erreichbare Vorschubgeschwindigkeiten: theoretisch: f z : 0.4mm v f.theor : f z z n theor v f.prakt. : f z z n prakt Punkt, unterhalb Ideal v f.prakt. m.008 v f.prakt. : f z z n prakt v f.prakt. m.54 Punkt, oberhalb Ideal

10 v f.ideal : f z z n theor v f.ideal m.039 Idealer Arbeitspunkt f z.theor : f z.theor P mot η WZM D π k c k c a φ E.bg D e sin( κ r ) a p a e v ctheor z 0.4mm ( Rückrechnung) + k c praktisch einstellbar f z.max f z.real. : 0.4mm P mot η WZM D π k c k c a φ E.bg D e sin( κ r ) a p a e v c.prakt. z + k c f z.real mm Bei dieser Einstellung würde die maximale Leistung nur bei einer nicht zulässigen Belastung der Schneide erreichbar sein. Folglich muss der Vorschub mit 0.4mm gewählt werden. f z.real. : 0.4mm f z.real. : P mot η WZM D π k c k c a φ E.bg D e sin( κ r ) a p a e v c.prakt. z + k c f z.real. 0.3 mm v f.real. : n prakt z f z.real. v f.real mm

11 v f.real. : n prakt z f z.real. Hauptzeit v f.real mm L t h : vff l v.ü : 6mm D l a : l a 0.08 m D a e L : l v.ü + l a + l w L m D l v.ü + l w D + a e t h. : f z.real. z n prakt t h D l v.ü + l w D + a e t h. : f z.real. z n prakt t h Werkzeugstandzeit T - reine Arbeitszeit Treal - Arbeistzeit inkl. gebrochener Schnitt A A 4 T : A 3 v c f z A A 4 T : A 3 v c.prakt. f z.real. T 77.3

12 π T.real : T T φ.real E.bg A A 4 T : A 3 v c.prakt. f z.real. T π T.real : T φ E.bg T.real Zeitspanungsvolumen Q : a p a e v f Q : a p a e v f.real. Q cm3 Q : a p a e v f.real. Q Q.034 Q cm3 Arbeitspunkt ist der Produktivere

13 spezifische Schnittenergie h max h max : f z sin π 0.68 mm sin( κ r ) k c.max : k c k c h max k c.max J cm 3 h m : f z.real. sin π φ E.bg sin( κ r ) f z.real. 0.3 mm h m k cm : e : k cm h m. : f z.real. sin π h m. k cm. : h m. : f z.real. sin π h m. k cm. : 0.7 mm k c k c h m 0. mm k c k c h m. 0.7 mm k c k c h m. φ E.bg φ E.bg k cm N mm k cm J cm 3 e sin( κ r ) sin( κ r ) k cm J cm 3 J cm 3 maximales Hauptspindeldrehmoment M d.max : D F cm.max M d.max Nm M d.max 0.79 M d.zul

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