Fertigung 1

Das Herstellen von Werkstücken geometrisch bestimmter Gestalt

- 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

Kraftmaschine: Wasserkraft oder Wärmekraftmaschine dienen zur Gewinnung von mechanischer Energie aus Naturkräften

Arbeitsmaschine: wie Werkzeugmaschinen, Fördermaschinen. Sie verrichten Arbeit mit Hilfe obengenannter Energie

HSS: F. W. Taylor

Hartmetall: Krupp

- min. 3 Linear- und 1 Rotationsachse

- programmierbarer Werkzeug- und Werkstückwechsel

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.

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.

- hohe Arbeitsgenauigkeit

- hohe Mengenleistung

- grosse Flexibilität

- niedrige Fertigungskosten

- gute Integrationsfähigkeit

- Fertigungsgenauigkeit umfasst die vom Konstrukteur festgelegten Toleranzen bezgüglich Mass, Form und Oberffläche.

- Arbeitsgenauigkeit ist die von einer Werkzeugmaschine maximal erreichbare Genauigkeit bei der Bearbeitung

- äussere Störeinflüsse wie Zerspankräfte und Werkzeugverschleiss

- innere Störeinflüsse wie geometrische Fehler der Werkzeugmaschine und thermische Verformung

- 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.

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

- 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

- 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

- 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

- Werkzeugstähle

- Schnellarbeitsstähle (HSS)

- Hartmetalle

- Cermet

- Keramik

- Diamant

- Bornitrid

- 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

Vorteile:

- Hohe Schnittgeschwindigkeiten

- Geringere Dichte

- Kleinere Wärmeleitfähigkeit

Nachteile:

- Geringere Zähigkeit

- Nicht für alle Werkstoffe geeignet, starke Aufbauschneidenbildung (Alu, Kupfer) oder Verschweissen (Nickellegierungen)

- hohe Verschleissfestigkeit

- geringe Diffusionsneigung

- hohe Oxidationsbeständigkeit

- geringe Wärmeleitfähigkeit

- geringe Biegebruchfestigkeit

Für die Bearbeitung von gehärteten Stählen und Hartguss, sowie bei instabilen Bearbeitungsbedingungen oder unterbrochenen  Schnitten.

Um die Schneidwerkzeuge verschleissfester zu machen, um sie vor thermischer Belastung, Korrosion und Diffusion zu schützen.

- CVD-Verfahren (Chemical Vapour Deposition): Für Hartmetalle, Temp. von 800 bis 1100

- PVD-Verfahren (Physical Vapour Deposition): Für HSS, Temp. von 200 bis 650

- Titannitrid (TiN)

- Titancarbonnitrid (TiCN)

- Titanaluminiumnitrid (TiAlN)

- Aluminiumchromnitrid (AlCrN)

- Aluminiumoxid (Al2O3)

- Diamant

- Chromnitrid (CrN)

- Diamond Like Carbon (DLC)

Eigenschaften: moderate Härte, günstige Gleiteigenschaften, Temperaturbeständigkeit, mittlerer Abrasivverschleiss

Einsatz: niedrig- und hochlegierte Stähle, bei grossen Schnittgeschwindigkeiten

Eigenschaften: grössere Härte und Beständigkeit gegen Abrasivverschleiss als TiN

Einsatz: niedrig- und hochlegierte Stähle, bei kleineren Schnittgeschwindigkeiten

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: 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: hohe Verschleissfestigkeit

Einsatz: wie Schneidkeramik

Eigenschaften: niedrigerer Reibungskoeffizient und bessere Warmhärte als TiN

Einsatz: Bearbeitung von Cu-Legierungen, Einsatz im Formenbau

Eigenschaften: sehr grosse Härte, niedriger Reibungskoeffizient, hohe Verschleissfestigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit

Einsatz: Bearbeitung von Aluminium, Kupfer, Einsatz im Formenbau, beschichtete Wälzlager

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.

- Fähigkeit zur Kaltverfestigung des Werkstoffs

- stabile, weitgehend stationäre Spanbildung

- ausreichend geringe Temperaturen in der Spanbildungszone, die keine Rekristallisation zulassen.

- 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.