Fertigung 1
Grundlagen
Grundlagen
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Lernkarten
Unterschied:
-Verfahrenstechnik
-Fertigungstechnik
Verfahrenstechnik: Erzeugung und chemisch-physikalische Umwandlung von formlosen Stoffen
Fertigungstechnik: Erzeugung von Gütern in geometrisch bestimmter Form
Definition Begriff "Fertigen"
Das Herstellen von Werkstücken geometrisch bestimmter Gestalt
Erkläre die Grundlagen der Fertigungstechnik:
- Fertigungsmittel
- Fertigungsverfahren
- Fertigungsverfahren
- Fertigungsmittel: Werkzeugmaschinen und sonstige Arbeitsmaschinen, Vorrichtungen, Werkzeuge und Wirkmedien, Fördereinrichtungen, Prüfgeräte und Messzeuge
- Fertigungsverfahren: Dienen zur Herstellung geometrisch bestimmter fester Körper
- Fertigungsorganisation: Umfasst die Vorbereitung und Durchführung des Fertigungsablaufes. Sie ist unterschiedlich für Einzel-, Serie-, und Massenfertigung
Unterschied Kraftmaschine und Arbeitsmaschine
Kraftmaschine: Wasserkraft oder Wärmekraftmaschine dienen zur Gewinnung von mechanischer Energie aus Naturkräften
Arbeitsmaschine: wie Werkzeugmaschinen, Fördermaschinen. Sie verrichten Arbeit mit Hilfe obengenannter Energie
Von wem wurde HSS und Hartmetall erfunden?
HSS: F. W. Taylor
Hartmetall: Krupp
Was versteht man unter einem Bearbeitungszentrum?
- min. 3 Linear- und 1 Rotationsachse
- programmierbarer Werkzeug- und Werkstückwechsel
Was ist ein Fertigungssystem?
Einzelne CAM- Zellen können durch Transportsysteme zu einem flexiblen Fertigungssystem verknüpft werden. Erfordern einen hohen Organisationsgrad. Die Kontrolle des Teile-, Werkzeug- und des Informationsflusses ist kostenintensiv.
Was ist ein Transfersystem?
Starre Transfermaschine: Produktionssystem aus mehreren Maschinen bei denen die Werkstücke in einer fest vorgegebenen Reihenfolge die Maschine durchlaufen, z.B. Rundtischfertigung. Können nur einen Produkttyp herstellen.
Flexible Transfermaschinen: Können auf einen anderen Produkttyp umgestellt werden.
Was sind die Anforderungen an Werkzeugmaschinen?
- hohe Arbeitsgenauigkeit
- hohe Mengenleistung
- grosse Flexibilität
- niedrige Fertigungskosten
- gute Integrationsfähigkeit
Unterschied Fertigungs- und Arbeitsgenauigkeit?
- Fertigungsgenauigkeit umfasst die vom Konstrukteur festgelegten Toleranzen bezgüglich Mass, Form und Oberffläche.
- Arbeitsgenauigkeit ist die von einer Werkzeugmaschine maximal erreichbare Genauigkeit bei der Bearbeitung
Welche Störeinflüsse vermindern die Arbeitsgenauigkeit?
- äussere Störeinflüsse wie Zerspankräfte und Werkzeugverschleiss
- innere Störeinflüsse wie geometrische Fehler der Werkzeugmaschine und thermische Verformung
Welche Verlagerungen gibt es?
- Verlagerung durch Krafteinfluss: Entsteht durch die während der Zerspanung auftretenden Gewichts- und Bearbeitungskräfte und setzt sich aus einer statischen und dynamischen Kompenente zusammen
- Verlagerung durch Verschleiss: Ergibt sich durch Kurzzeitverschleiss des Werkzeugs und den Langzeitverschleiss der Führungen und Lager
- Verlagerung durch Wärmeeinfluss: Zugeführte Energie wird in Wärme umgewandelt. Verformung an der Wirkstelle muss durch konstruktive Massnahmen klein gehalten werden.
Wie kann die Belegungszeit verkürzt werden?
Konstruktive Massnahmen:
- Hauptzeit verkürzen: Durch höhere Antriebsleistung und steigende Schnittgeschwindigkeiten
- Nebenzeit verkürzen: Höhere Eilganggeschwindigkeiten, höhere Beschleunigungen und automatische Vorrichtungen zum Spannen
- Rüstzeit verkürzen: Leichte Programmierbarkeit und einfache Anpassbarkeit an unterschiedliche Bearbeitungsaufgaben
- Verteilzeit verkürzen: Zuverlässigkeit erhöhen: Diagnosesysteme, Überlastsicherungen, Späneablauf
Wie können die Zeiten überlagert werden?
- Parallelschaltung von Hauptzeiten: Gleichzeitige Ausführung mehrerer Bearbeitungsvorgänge an einem Werkstück wird durch die Mehrschlitten- oder Mehrschneidenbearbeitung möglich.
- Parallelschaltung von Haupt - und Nebenzeiten: Messen oder Spannen parallel zur Bearbeitung an einer separaten Spannstation.
- Parallelschaltung von Haupt- und Rüstzeiten: Werkzeugvoreinstellungen oder Aufbau einer Spannvorrichtung während der Operation des vorhergehenden Auftrages
Wie können die Fertigungskosten gesenkt werden?
- Erhöhung der Nutzungszeit durch Erschliessung zeitlicher Nutzungsreserven und Erhöhung der technischen Verfügbarkeit
- Senkung des Maschinenstundensatz (Verwendung von Baukastensystemen und Standardisierung, Teilefamilienfertigung)
- Verringerung der Betriebsmittelzeiten
- Senkung der Lohnkosten durch Automatisierung
- Senkung der Werkzeugkosten durch Einsatz kostengünstiger Standardwerkzeuge
Was für Anforderungen werden an Schneidstoffe gestellt?
- Härte: Widerstand gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiss
- Warmhärte: Hohe Temperaturen ertragen ohne Härteverlust
- Zähigkeit: Die Fähigkeit der Ausbreitung von Rissen Widerstant zu leisten
- Chemische Stabilität: Sollen chemisch inert sein gegenüber Werkstoffen, Luft und Kühlschmierstoff
Welche Schneidstoffe gibt es?
- Werkzeugstähle
- Schnellarbeitsstähle (HSS)
- Hartmetalle
- Cermet
- Keramik
- Diamant
- Bornitrid
In welche Gruppen werden Hartmetalle eingeteilt?
- P-Gruppe (Plastisch): Zur Bearbeitung langspanender Eisenwerkstoffe (Stahl,Stahlguss)
- K-Gruppe (Kurzspanend): Für Gusseisen, NE- Metalle, Al-Si-Legierungen, Kunststoffe und Holz
- M-Gruppe (Mischgruppe): Für legierte nichtrostende Stähle, Stahlguss und legierten Grauguss
Vor- und Nachteile von Cermet?
Vorteile:
- Hohe Schnittgeschwindigkeiten
- Geringere Dichte
- Kleinere Wärmeleitfähigkeit
Nachteile:
- Geringere Zähigkeit
- Nicht für alle Werkstoffe geeignet, starke Aufbauschneidenbildung (Alu, Kupfer) oder Verschweissen (Nickellegierungen)
Was sind die Eigenschaften von Keramik Schneidstoffen?
- hohe Verschleissfestigkeit
- geringe Diffusionsneigung
- hohe Oxidationsbeständigkeit
- geringe Wärmeleitfähigkeit
- geringe Biegebruchfestigkeit
Für was wird Bornitrid eingesetzt?
Für die Bearbeitung von gehärteten Stählen und Hartguss, sowie bei instabilen Bearbeitungsbedingungen oder unterbrochenen Schnitten.
Weshalb werden Schneidstoffe beschichtet?
Um die Schneidwerkzeuge verschleissfester zu machen, um sie vor thermischer Belastung, Korrosion und Diffusion zu schützen.
Welche Beschichtungsverfahren gibt es?
- CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition): Für Hartmetalle, Temp. von 800 bis 1100
- PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition): Für HSS, Temp. von 200 bis 650
Welche Beschichtungen gibt es?
- Titannitrid (TiN)
- Titancarbonnitrid (TiCN)
- Titanaluminiumnitrid (TiAlN)
- Aluminiumchromnitrid (AlCrN)
- Aluminiumoxid (Al2O3)
- Diamant
- Chromnitrid (CrN)
- Diamond Like Carbon (DLC)
Eigenschaften und Einsatz von Titannitrid?
Eigenschaften: moderate Härte, günstige Gleiteigenschaften, Temperaturbeständigkeit, mittlerer Abrasivverschleiss
Einsatz: niedrig- und hochlegierte Stähle, bei grossen Schnittgeschwindigkeiten
Eigenschaften und Einsatz von Titancarbonnitrid?
Eigenschaften: grössere Härte und Beständigkeit gegen Abrasivverschleiss als TiN
Einsatz: niedrig- und hochlegierte Stähle, bei kleineren Schnittgeschwindigkeiten
Eigenschaften und Einsatz von Titanaluminiumnitrid?
Eigenschaften: verbesserte Oxidationsbeständigkeit, niedriger Reibungskoeffizient, Härte, sehr kleine Wärmeleitfähigkeit
Einsatz: Bearbeitungsaufgaben mit hoher thermischer Belastung, besonders bei Trockenbearbeitung, tiefen Bohrungen. Im Vergleich zu TiN 20-50% höhere Schnittgeschw.
Eigenschaften und Einsatz von Aluminiumchromnitrid?
Eigenschaften: bessere Beständigkeit gegen Abrasivverschleiss, Warmhärte und Oxidationsbeständigkeit und damit erheblich höhere Standzeiten als TiCN oder TiAlN beschichtete Fräser.
Einsatz: Bearbeitungsaufgaben mit extrem hoher Temperaturbelastung bei Nass- oder Trockenbearbeitung. Weinger geeignet für rostfreie Stähle.
Eigenschaften und Einsatz von Aluminiumoxid?
Eigenschaften: hohe Verschleissfestigkeit
Einsatz: wie Schneidkeramik
Eigenschaften und Einsatz von Chromnitrid?
Eigenschaften: niedrigerer Reibungskoeffizient und bessere Warmhärte als TiN
Einsatz: Bearbeitung von Cu-Legierungen, Einsatz im Formenbau
Eigenschaften und Einsatz von Diamond Like Carbon?
Eigenschaften: sehr grosse Härte, niedriger Reibungskoeffizient, hohe Verschleissfestigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit
Einsatz: Bearbeitung von Aluminium, Kupfer, Einsatz im Formenbau, beschichtete Wälzlager
Unterschied mechanischer und thermischer Verschleiss?
Mechanischer Verschleiss: Bei niedrigen Schnittgeschwindigkeiten, man versteht darunter den mechanischen Abtrag und den Ausbruch der Werkzeugschneide.
Thermischer Verschleiss: Überwiegt bei hohen Schnittgeschwindigkeiten, es kommt zu Oxydations- und Diffusionsvorgängen. Ausserdem kommt es zu Gefügeäderungen im Schneidstoff, Verschweissungen zwischen Werkstoff und Schneidstoff.
Welche Vorraussetzungen braucht es für eine Aufbauschneidenbildung?
- Fähigkeit zur Kaltverfestigung des Werkstoffs
- stabile, weitgehend stationäre Spanbildung
- ausreichend geringe Temperaturen in der Spanbildungszone, die keine Rekristallisation zulassen.
Welche Verschleissarten gibt es?
- Freiflächenverschleiss: Wird durch Reibung an der Kante der Haupt- und Nebenschneide verursacht. Hinterlässt sichtbare Marke der Breite VB mit senkrechten Verschleissriefen.
- Kolkverschleiss: Zeigt sich in einer muldenförmigen Aushöhlung der Spanfläche.Wird durch das Zusammenwirken von Reibung und Diffusion verursacht.