Trockenbearbeitung und MMS
Prüfungsvorbereitung
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Kartei Details
| Zusammenfassung | Diese Lernkarten behandeln die Trockenbearbeitung und die Minimalmengenschmierung (MMS) auf Universitätsniveau. Sie konzentrieren sich auf die Bearbeitung, Werkzeuge, Späne, Temperaturkontrolle und Systeme, die für diese Verfahren entscheidend sind. Die Karteikarten eignen sich besonders für Studierende und Fachleute in der Metallbearbeitung, die sich mit effizienten und umweltfreundlichen Fertigungsmethoden auseinandersetzen. |
|---|---|
| Karten | 33 |
| Lernende | 1 |
| Sprache | Deutsch |
| Kategorie | Technik |
| Stufe | Universität |
| Erstellt / Aktualisiert | 09.07.2015 / 09.07.2015 |
| Weblink |
https://card2brain.ch/box/trockenbearbeitung_und_mms
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Was ist Trockenbearbeitung im engeren Sinn
Bearbeitung komplett ohne Kühlschmierstoff
Was ist Trockenbearbeitung im weiteren Sinn?
umfasst die Bearbeitung OHNE Kühlschmirstoff sowie die Bearbeitung mit Minimalmengenschmierung (MMS)
Wie ist die Minimalmengenschmierung definiert?
Schmierung mit Schmierstoff-Luft-Gemisch.
Verbrauch <100ml/h. Die Kühlwirkung kann vernachlässigt werden
Was ist beim Wechsel von einem konventionellen Prozess zur MMS bzw. Trockenbearbeitung als kritisch zu betrachten?
Der Prozess selbst gilt im allgemeinen als unkritisch.
Kritisch sind alle Faktoren um die Bearbeitung herum wie z.B. Spänetransport, Temperaturentwicklung v. Maschine und Bauteil...
Welche Kosteneinsparungen(Arten) werden durch den umstieg auf MMS erreicht
Investitionskosten werden gesenkt (keine Kühlschmiermittel-Anlage notwendig, keine Rohrleitungen, Pumpe etc.)
Medienverbrauch wird reduziert ( weniger Kühlschmiermittel, Filter, ...)
weniger Wartungsaufwand
geringere Energiekosten
Was kann, abgesehen von der kostenreduktion, ausschlaggebend für einen Umstieg auf MMS sein?
Teilweiße machen Auflagen und Gesetze die Anwendung von MMS notwendig
z.B. Wasserhaushaltsgesetz im Fall von Daimler in Mannheim
Welche Gesundheitsgefahren bestehen durch Kühlschmierstoffe KSS
Atemwegserkrankungen
Hervorrufen von Allergien
erhöhtes Krebsrisiko (durch Nitrosanine)
Hauterkrankungen
--> Die Häufigste Ursache für Arbeitsunfälle in Zerspanungsbetrieben ist doe Entwicklung einer Allergie gegen KSS
Welche Technologischen Vorteile bringt die MMS mit sich?
Qualitätsverbesserung möglich --> Oberflächenrauheit von Alu und Messing
Grund. -besserer Schmierwirkung; - keine Schmutzpartikel im KSS
höhere Werkstückstandzeit möglich --> keine Thermoshock Wirkung bei unterbrochenem Schnitt
Grund: - Temperatur an der Schneide bleibt gleichmäßig hoch->keine Gefügeänderung->längere Standzeit
Was sind die Primären Aufgaben des KSS?
Spänetransport 70%
Kühlen 20%
Schmieren 10%
Probleme und Lösungsansaätze bei der Trockenbearbeitung
fehlende Kühlung
Effekt:
höhere Temperatur, Eigenspannungen, Einflüsse auf Randzone, anschmelzende Späne
Lösungsansätze
größerer Vorschub, aggressive Schneidengeometrie, Near-Net-Shape-Technologie, hochtemperatur-feste Beschichtung
fehlende Schmierung
Effekt
höhere Temperaturen, höhere Adhäsionsneigung
Lösungsansätze
Schneidstoffe und Beschichtungen mit niedriger Adhäsionsneigung, MMS
fehlender Spänetransport
Effekt
anschmelzende Späne, Verstopfung d. Spanraums, Beschädigung der erzeugten Oberfläche
Lösungsansätze
Absaugen der Späne, Ausblasen d. Späne mit Druckluft
fehlende Temperierung
Effekte
Maßfehler durch AUfheizen der Maschine bzw. des Werkstücks
Lösungsansätze
Schutzandeckung für genauigkeitsrelevante Komponenten, Temperierung von Komponenten
fehlender Spüleffekt
Effekt
kein vollständiger Abtransport der Späne aus der Maschin, Spänenester, Spannfehler durch Späne an der Spannstelle
Lösungsansätze
Absaugen der Späne, Schutzabdekungen, Abblasen d. Spannelemente mit Druckluft, Geänderte Anordnung Werkstück/Werkzeug (z.B. Überkopfbearbeitung)
Nennen Sie technologische Ansätze für die Trockenbearbeitung im Bezug auf die Werkzeugoptimierung
-Schneidstoffe
-Beschichtungen
-Geometrie
Welche Aufgaben hat das Medium bei der MMS
- Schmiereffekt
- Trennefekt
- nahezu kein Kühleffekt (durch Luftstrom sehr gering, teilweise durch Verdunstungswärme der Schmierstoffe)
Nennen Sie technologische Ansätze für die Trockenbearbeitung im Bezug auf Methodensubstitution
Gewindefräsen anstatt Gewindebohren
Harddrehen anstatt Schleifen
Nennen Sie mögliche Schneidstoffe für die Trockenbearbeitung
Hartmetall
Cermet
Keramik / CBN / PKD (--> nicht in Kombination mit KSS)
TiAlN Titan-Aluminium-Nitrit hat bei hohen Temperaturen höhere Härte als TiCN
--> TiAlN optimal für Trockenbearbeitung
Nennen Sie Hardstoff-Beschichtungen und ihre Anwendung
TiCN- gut für Nassbearbeitung (weißt geringere Verschleißmarkenbreite bei Nassbearbeitung auf)
TiAlN- gut für Trockenbearbeitung (weißt geringere Verschleißmarkenbreite bei Trockenbearbeitung auf-> noch geringer als TiCN bei Nassbearbeitung)
TiN hat sowohl bei Nass als auch bei Trockenbearbeitung die größte Verschleißmarkenbreite
MoS2 Bearbeitung von Alu und Alulegierungen -> erhöhung der Standzeit (ca. 3x) -- Bearbeitung meist mit MMS um Adhäsionsneigung zu vermindern und Risiko von Werkzeugbruch zu minimieren Bearbeitung von Vergütungsstahl --> erhöhung der Standzeit bei TiAlN+MoS2 auf ähnliche Werte wie KSS Bearbeitung meist Trocken
Welche Möglichkeiten der Werkzeug-Geometrieoptimierung kennen Sie im Rahmen der MMS und Trockenbearbeitung?
breitere Spannuten
durch die Verwendung breiterere Spannuten kann der Standweg bei der Bearbeitung von C-Stahl etwa viermal so hoch werden
seitlicher Austritt von Schmiermedium
Standwege werden deutlich erhöht, Werkzeug wird in der Herstellung jedoch so teuer, dass sich diese Optimierung nicht lohnt und es in der Praxis keine Anwendung findet
stärkere Verjüngung des Schafts
reduziert Reibung
schmalere Führungsflächen
Wie weit kann der Standweg bei der Bearbeitung hochlegierter Stähle maximal gesteigert werden. Welche Optimierungen sind hierführ nötig?
Durch den Einsatz von Beschichtungen, MMS, Geometrieoptimierungen und Substratoptimierung ist eine Erhöhung der Standzeit von etwa 5 m auf etwa 115 m möglich.
In diesem Fall würde man jedoch dazu übergehen die Schnittgeschwindigkeit zu steigen, was zwar eine Verkürzung des Standwegs zur folge hätte, jedoch eine bessere Energieeffizient nach sich zieht.
Welche Anforderungen werden an ein Werkzeug zur Trocken-/MMS-Bearbeitung gestellt?
Schneidstoffe mit hoher Wärmehärte
geeignete Beschichtungen (weiche haben sich nicht durchgesetzt)
optimierte Geometrie
-größere Spanräume
-stärkere Verjüngung bei Bohrern (nachschleifen danach nur bedingt möglich)
-schmalere Führungsflächen
-größere kegelförmige Eintrittsöffnung im WKZG für Öl-Luft-Gemisch
-MMS Öffnung in der Spannut -->findet KEINE Anwendung
Was lässt sich über das Prozessfenster bei MMS und Trockenbearbeitung im Vergleich zur konventionellen Bearbeitung sagen? Welche folgen hat dies?
Das Prozessfenster für MMS-/Trockenbearbeitung ist kleiner als bei der konventionellen Fertigung.
Die Prozessparameter müssen wesentlich präziser eingestellt werden -->dieser Aufwand lohn sich meist nur für Großserien
Wie lassen sich MMS-Systeme einteilen
interne Zuführung
externe Zuführung
Nennen sie Vor und Nachteile der externen Zuführung von MMS
Vorteile:
einfache Adaption
geringe Investitionskosten
geringer Nachrüstaufwand
schnelles ansprechverhalten
keine speziellen Werkzeuge nötig
--> Bastellösung durch Druckluftöler möglich, jedoch mit langsamen Ansprechverhalten
Nachteile:
mögliche Streuverluste d. Sprühstral
mögliche Abschattungseffekte
begrenzte Einstellungsmöglichkeiten der Düse auf untercshiedliche Werkzeuge (z.B. bei Werkzeugwechsel)
Nennen Sie Vor- und Nachteile der internen Zuführung bei MMS (Gemischbildung innnerhalb und außerhalb der Spindel)
Vorteile:
optimale Schmierung an der EIngriffstelle
keine Streu-/Sprühverluste
Schierstoffmenge für jedes Werkzeug optimierbar
Nachteile:
spezielle Werkzeuge erforderlich
höhere Investitionskosten
als Voraussetzung für die Eignung der Maschine sind spezielle Drehdurchführungen nötig
-->meist kein Nachrüsten möglich
Welche zwei Arten der internen Zuführung bei MMS Systemen kennen Sie?
1-Kanal-System
2-Kanal-System
Nennen Sie Anwendungsgebiete für das 1-Kanalsystem der MMS
n_max ca. 30000 1/min --> abscheiden des Öls durch Zentrifugalkraft)
Kühlkanalbohrung meist >= 0,5mm
Umschalten zwischen Nass und Trockenbearbeitung möglich
bis 200ml/h möglich
Einsatz in Transferstraßen, Mehrspindlern, BAZ mit häufigem Werkzeugwechsel, Drehmaschinen
Nennen Sie Eigenschaften des 1-Kanalsystems bei der MMS
Ölzufuhr abhängig von der Drehzahl der Spindel und dem Luftstrom im Kanal
Schmierstoffviskosität bevorzugt <=50mm²/s
min 5bar Luftdruck (z.T Einsatz von "Boostern" mit bis 10bar)
Größe der Öltröpfchen ca 1-2µm
einfache Montage
Nennen Sie Anwendungsgebiete des 2-Kanal-Systems der MMS
n_max bis 40000 1/min
Kühlkanalbohrung <0,5mm
>400ml / Stunde möglich
Anwendung bei BAZ mit häufigem Werkzeugwechsel, Werkzeugen/Prozessen mit hohem Ölbedarf
Nennen sie Eigenschaften des 2-Kanal-Systems der MMS
Ölzufuhr kalibrierbar und unabhängig von der Spindeldrehzahl, dem Luftstrom, der Viskosität(Temperatur) und Durchmesser d. Kühlkanals
Schmierstoffviskosität bis 100mm²/s
meist 4...6 bar Luftdruck, keine Booster nötig
Größe der Öltröpfchen 10..30µm
Was sind Probleme der MMS im Bezug auf die Gesundheit
MMS erzeugt zum großen Teil Lungengängige Partikel, die nicht mehr ausgeatmet werden
--> Absaugung notwendig!!
(2-Kanal-System ca. 65%; 1-Kanal-System ca. 70%, KSS ca. 65%)
Menge an Aerosol und Dampf wesentlich abhängig von der Viskosität der Öls
--> hohe Viskosität->geringere Emissionswerte
Welche Anforderungen werden an eine Werkzeugmaschine zur Trockenbearbeitung gestellt?
Spänesammlungen vermeiden
->Arbeitsraumverkleidung möglichst senkrecht und glatt aus rostfreiem Stahl
->waagerechte Flächen vermeiden
Wenn möglich A-Achse zum kippen bzw. Bearbeiten über Kopf einbauen
Verkleidung von Maschinenbett thermisch entkoppeln
stabiler Wärmehaushalt der Maschine
->ggf. Kühlung für bestimmte Komponenten(z.B. Spindel) vorsehen
Lager, Absterifer, Führungen und Späneförderer müssen trocken funktionsfähig sein
Absauganlage mit geeignetem Filter
Reinigung wird aufwändiger, stellt aber kein Problem dar
->meist mit Trockeneis (N--CO2-Pellets)
Wie sieht eine MMS gerechte Werkzeuggestaltung aus?
Maßnahmen für verbesserten Spänefluss
- größere Spanräume
-Spanräume polieren (verringert Reibung)
-Bohrer spiralisieren (für bessere Späneabfuhr)
Maßnahmen für optimale Zuführung von MMS-Medium
-Kühlkanäle gratfrei und alle gleich lang
-bei verschiedenen längen->langer Kanal bekommt gößeren Durchmesser
-Öffnungen stärker radial und näher an der Zerspanstelle anordnen
häufig jedoch nicht zwingend / keine speziellen Anpassung nötig
Wie sieht eine MMS gerechte Prozessfolge aus?
1. schwere Bearbeitung (großes Spanvolumen)
2. Abkühlzeit
3. Genauigkeitsbearbeitung (Raumtemperatur im Werkstück!!)
4. weitere BEarbeitung (z.B. Kernloch, Gewinde, ...)
Nennen Sie Randbedingungen für MMS Bearbeitungen
angepasste Reinigung
geringe Temperaturschwankungen
- Halle maximal 35°C
- Maschine max +10K/Tag und +2K/h
konstante Temperatur der Rohteile (Lagerung in der Halle vor der Bearbeitung zur Temperierung)
Schulung der Mitarbeiter
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