Werkzeugmaschinen
Klausurfragen für Grundlagen der WZM Maschinenbau- Konstruktion und Fertigung
Klausurfragen für Grundlagen der WZM Maschinenbau- Konstruktion und Fertigung
Aus welchen Bestandteilen setzt sich das Komplettwerkzeug zusammen?
Werkzeug+Werkzeughalter+Adaptionshülsen
Nennen sie die Arten der Werkzeugspeicher.
- Kettenmagazin
- Trommelmagazin
- Regalmagazin
- Kasettenmagazin
- Werkzeugköpfe
Nennen sie die Anforderung des Systembetriebs an das Werzeugmanagement in Hinsicht auf Organisation und Werkzeugtausch.
Werzeugtausch:
- Werkzeugdatenübernahme bei Wz.Tausch (max. Bohrverfahrweg für Bohrer erreicht-> aut. Wechsel während CNC Programm)
- Speichern und Austauschen übergroßer Wz. (Nachbarplätze freihalten)
Organisation:
- Verw. von Ersatzwerkzeugen
- Sperrung verschlissender Wz.
- vprrausschauende Wz.-Tausch entsprechend Fertigungsauftrag
Welche Kodierungsarten für Werkzeuge kennen sie? Nennen sie jeweils ein Beispiel.
- feste Platzkodierung: Kettenmagazin (fester Platz im Magazin )
- variable Platzkodierung: Trennung von Wz.Nr. und Platznr. (zB. Wz.Nr. T5 und Magazinplatz M12)
- mech. Kodierung: Barcode (wird eingelesen)
- elektr. Kodierung Speicherchip (speichert aktuelle Daten des Wz.)
Wie wird tyoischerweise der Werkzeugwechsel bei großen und wie bei kleinen Werkzeugen vorgenommen?
- klein: schwenkbarer Doppelgreifer
- groß: Schiebetisch
Zu welchen Zeitarten der Fertigungszeit gehört der Werkzeugwechsel und die Werkzeugladezeit (Werkzeugtausch)?
- Wz.wchsel: Nebenzeit (zw. Spindel und Magazin)
- Wz.tausch: Rüstzeit (event. hauptzeitparallel)
Was passiert beim Werkzeugtausch?
- verbrauchte gegen unverbrauchte Wz. getauscht
- nicht mehr benötigte Wz. gegen demnächst benötigte Wz. getauscht
Welche Werkzeug-Austauschprinzipien kennen sie?
- Einzelwerkzeug
- Wzerkzeug-Kassettenspeicher
- portable Werkzeugträger
Nennen die drei Werkzeugtransportsyteme.
- manuell
- Portalroboter
- FTS/RGV (fahrerloses Transportsystem/ schienengebundene Transportsysteme)
Sie sind Werker und beginnen mit der Frühschicht. Sie haben sich nicht mit ihrem Vorgänger absprechen können.
Nennen sie Gegebenheiten, die beim Anlauf eines Fertigungssystems eintreffen können und Möglichkeiten diese zu beheben.
- unbekannte Zustände → Rundum-Statusabfrage
- ungewisse Aufenthaltsorte/ unsichere Inhalte von Transporteinheiten → Inventur
- ungewisse Fertigungsfortschritte → Fortschrittskontrolle
- unsinnige Blockierungen → Entsperren
Sie sind Werker, ihre Schicht endet und sie wollen die Maschine abschalten.
Was haben sie zutun um ihren Nachfolger, der an dieser Maschine arbeiten möchte, ihren Fertigungsstand mitzuteilen?
- Aufträge definiert abschließen - suabere Quittung
- eventuell Wz. bzw. Vorrichtungen entfernen
- zweckmäßige Pufferstände aufbauen
- ordnungsgemäße Bestandsführung
Welche Vorraussetztungen müssen für eine Transferline erfüllt sein
- Langfristigkeit der Fertigungsaufgabe
- konstruktive und fertigungstechnologische Reife des Teils
- fertigungsgerechte Arbeitsvorberitung
Beschreiben sie die Schritte einer Transferlinien-Planung.
1. Schritt Kapazitätsbedarf verteilen:
- Gesamtprozess auf mehrere Teilprozesse verteilen
2. Fertigungs- und Montageumfang auf Stationen verteilen:
- notw. Zeitbedarfe ermitteln
- Verkettung der Stationen
- zeitl. erzwungener Fertigungsablauf,d.h synchroner Transfer -> starre Transferline
- zeitlich gebundener Fertigungsablauf, d.h asynchrone Transferlinie, -> rubuste Transferline
3. Schritt Theoretische Taktzeit bestimmen:
(Taktzeiten anpassen zB. Drehen dauert 3mal so lange wie Fräsen -> 3 Drehmaschinen und 1 Fräsmaschine)
4.Schritt: austakten -> fertigungstechn. Leistungsbestimmung
ti>>tT ->Avo teilen, parallelarbeitsplätze
ti>tT -> automatisiert! einzelne Arbeitsstationen anderweitig zuordnen
ti<tT Arbeitsaufgaben erweitern, Verfahrensparameter red.
.ti<<tT Avo zusammenfassen
Nach welchen Kriterien wird die Bereitstellorganisation festgelegt?
- kundenbezogen
- programmorientiert (Varianten)
- verbrauchsorientiert (Schüttgut zB.)
(erfolgt noch im Schritt 2)
Bearbeiten sie folgende Aufgabe.(siehe Bild)
siehe Bild
Skizzieren sie eine typische Schlittenführung und die auftretenden Kräfte
siehe Bild
Nennen sie Arten von Transferlinien
Starre TL: angepasst an spezielle Anwendungen, erzwungene Zeitl. Bindung
flexible Transferlinie: cnc Steuerung -> Variabilität, Möglichkeit mehrere Varianten zu produzieren durch auslassen von Stationen,
Nennen sie Arten von Transferlinien
Starre TL: angepasst an spezielle Anwendungen, erzwungene Zeitl. Bindung
flexible Transferlinie: cnc Steuerung -> Variabilität, Möglichkeit mehrere Varianten zu produzieren durch auslassen von Stationen,
Was ist eine flexible Fertigungszelle ?
BAZ +Montageplatz + Werkzeugspeicher +aut. Werkstückwechselsystem
Was ist ein flexibles FS ?
- beliebige Anzahl an Maschinen
- umgerichtete werkstückseitige Verkettung
- sich ergänzende, sich ersetzende Arbeitsplätze
typ. Betriebsweise: weitgehend aut.., große teilevielfalt, meist komplexe Bearbeitungsmaschinen.
Skizzieren Sie die Kräfte, die an einer Drehmaschine wirken.
siehe Bild
Beschreiben sie die Erregungsarten einer WZM und die Ursachen dafür.
Selbsterregung (Eigenfrequenz):
Ursachen: Regenarativeffekt (periodische Spandicken variation), Aufbauschneidenbildung
Fremderregung (Erregerfrequenz):
Ursachen: unterbrochener Schnitt, Messereingriffsstoß, Unwuchten,wechslende Schnittkräfte
Nennen Sie Bauformen von Horizontalbohr- und -fräsmaschinen
Siehe Abbildung
Nennen Sie typische Elemente einer Werkzeugmaschine
siehe Abbildung
Skizzieren Sie die Syytemstruktur eines WZM-Arbeitsplatzes in einer komplexen Fertigung
siehe Abbildung
Nennen Sie Maßnahmen zur Verbesserung des thermischen Verhaltens einer WZM.
Umwandlung thermischer- in Wärmeenergie: →weniger elektr.Energie bei gelicher Fertigungsaufgabe (beserer Wirkungsgrad),Auslagerung von Bauteilen großer Verlustleistung
Wärmestrom:→Verminderung der Temperaturzunahme, Wärmeabfuhr erhöhen
Werkstoffeigenschaften:→Verminderung der thermichen Verformung (geringer Ausdehnungskoeffizient)
Deformationskette:→ Verminderung der Verlagerung, wirksame Bauteillänge verkürzen, thermosymmetrische Konstruktion
Lagezuordnung: → Verlagerung in eine Arbeitsebene (keine Zustellbewegung), bzw. Antasten einer Referenzbuchse
Nennen Sie Auswirkungen von Lagerväränderungen auf das zu fertigende Werkstück.
siehe Abbildung
Beschreiben Sie die Entwicklungsetappen der automatisierten Fertigung
Ziel: man will verschiedene Fertigungsprozesse hintereinander automatisieren.
- mehstufige Fertigungsprozesse → lange Zeit nur unter bestimmten Bed. möglich: keine Flexibilitätsanforderung hinsichtlich Steuerung, Wz.-Bestückung, Mat.-Transport, ...⇒starre Transferlinie
→ straker Druck nach kleinen Stückzahlen und Variantenvielfalt
1. Automation: Mensch muss weder ständig, noch im Zwangsrythmus tätig werden. (Herstellung ohne direkte Einschaltung des Menschen)
mech. Aut.: spezielle Lösung für speziellen Zweck
3. Aut. auf elektr. Basis: universelle Lösung für unterschiedliche Aufgaben
4. flexible Aut.: für - unterschiedliche Werkstücke/BG, in beliebiger Reihenfolge, in wechselnden Losgrößen
Beschreiben Sie den Einfluss der Bauteile auf die Bewegungsachsen hinsichtlich Gewicht, Form, Abmessungen und nennen sie jeweils Beispiele
Gewichtseinfluss: Verfahrwege gring halten, für rotierende Bauteile → senkrechte Rotationsachse
hohe Formen unfd Verfahrensvielfalt: hohe Anzahl an numerisch gesteuerten Achsen
Abmessungen: ausreichender Arbeitsraum (stat.,therm.,dyn., Steife)
Nennen Sie die Störeinflüsse einer WZM hinsichtlich Arbeitsgenauigkeit und deren Auswirkungen auf Maschine und Werkstück
siehe Tabelle
Nennen Sie konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeitsgenauigkeit.
- Verippung
-Dämpfungselemente
- spielfreie Führungen
- Elemente mit hohen Wirkungsgrad (Wärmeeintrag)
- Wärmquellen von Arbeitsort entfernen
- Gewichtsausgleich
- Temperieren von bestimmten Maschinenkomponenten
- Thermosymetrische Konstruktion
Nennen Sie Maßnahmen zum Erhalt der Arbeitsgenauigkeit.
- Nachstellmöglichkeiten (Stellleisten zum nachjustieren der Führungsbahn)
- Regelkreise
Wie erreicht ihre WZM eine hohe Mengenlesitung ?
→ Verkürzung von Zeitelementen: Haupzeit, Normalzeit, Verteilzeit, Rüstzeit
→ Überlagerung von Zeitelementen:
- parallrlr Hauptzeiten (WZM mit mehreren Schlitten)
- parallele Haupt- und Nebenzeiten (Doppelgreifer für Wz-Wechsel, WZM mit zweiten Tisch als Spannplatz)
- parallele Haupt und Rüstzeiten
Wie erreicht ihre WZM niedriege Fertigungskosten?
-hoher Aut.-Grad → geringer Lohnkosten
- Wekzeugekosten senken durch Standartwerkzeuge
- hohe Wirkungsgrade→ geringere Energiekosten
Wie setzen sich Fertigungskosten zusammen ?
Lohnkosten+Werkzeugkosten+Maschinenkosten+Gemeinkosten
Wie setzen sich Maschinenkosten zusammen?
Abschreibung+Reperatur+Energieverbrauch+Instandhaltungskosten
Nennen Sie Merkmale und Ziele der Flexibilität.
Merkmal - Ziel
- Geometrie - Teilevielfalt
- Technologie - Komplettbearbeitung
- Menge - kleine Losgrößen
- Zeit - kleine Durchlaufzeit
Welche Kenngrößen sind für das stat. Verhalten einer WZM verantwortlich ?
- Steifigkeit
- Nachgiebigkeit
Das Schwingungsverhalten ist abhängig von:
- Masse
- Massenverteilung
- Erregerfrequenz
- Steifigkeit und deren Verteilung
- Dämpfung
Welche Schwingungserscheinungen gibt es ?
- Freie Schwingungen
- fremderregte Schwingungen
- selbsterregte Schwingungen
-
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Lernkarten
Skizzieren Sie die Kräfte, die an einer Drehmaschine wirken.
siehe Bild
Beschreiben sie die Erregungsarten einer WZM und die Ursachen dafür.
Selbsterregung (Eigenfrequenz):
Ursachen: Regenarativeffekt (periodische Spandicken variation), Aufbauschneidenbildung
Fremderregung (Erregerfrequenz):
Ursachen: unterbrochener Schnitt, Messereingriffsstoß, Unwuchten,wechslende Schnittkräfte
Nennen Sie Bauformen von Horizontalbohr- und -fräsmaschinen
Siehe Abbildung
Nennen Sie typische Elemente einer Werkzeugmaschine
siehe Abbildung
Skizzieren Sie die Syytemstruktur eines WZM-Arbeitsplatzes in einer komplexen Fertigung
siehe Abbildung
Nennen Sie Maßnahmen zur Verbesserung des thermischen Verhaltens einer WZM.
Umwandlung thermischer- in Wärmeenergie: →weniger elektr.Energie bei gelicher Fertigungsaufgabe (beserer Wirkungsgrad),Auslagerung von Bauteilen großer Verlustleistung
Wärmestrom:→Verminderung der Temperaturzunahme, Wärmeabfuhr erhöhen
Werkstoffeigenschaften:→Verminderung der thermichen Verformung (geringer Ausdehnungskoeffizient)
Deformationskette:→ Verminderung der Verlagerung, wirksame Bauteillänge verkürzen, thermosymmetrische Konstruktion
Lagezuordnung: → Verlagerung in eine Arbeitsebene (keine Zustellbewegung), bzw. Antasten einer Referenzbuchse
Nennen Sie Auswirkungen von Lagerväränderungen auf das zu fertigende Werkstück.
siehe Abbildung
Beschreiben Sie die Entwicklungsetappen der automatisierten Fertigung
Ziel: man will verschiedene Fertigungsprozesse hintereinander automatisieren.
- mehstufige Fertigungsprozesse → lange Zeit nur unter bestimmten Bed. möglich: keine Flexibilitätsanforderung hinsichtlich Steuerung, Wz.-Bestückung, Mat.-Transport, ...⇒starre Transferlinie
→ straker Druck nach kleinen Stückzahlen und Variantenvielfalt
1. Automation: Mensch muss weder ständig, noch im Zwangsrythmus tätig werden. (Herstellung ohne direkte Einschaltung des Menschen)
mech. Aut.: spezielle Lösung für speziellen Zweck
3. Aut. auf elektr. Basis: universelle Lösung für unterschiedliche Aufgaben
4. flexible Aut.: für - unterschiedliche Werkstücke/BG, in beliebiger Reihenfolge, in wechselnden Losgrößen
Beschreiben Sie den Einfluss der Bauteile auf die Bewegungsachsen hinsichtlich Gewicht, Form, Abmessungen und nennen sie jeweils Beispiele
Gewichtseinfluss: Verfahrwege gring halten, für rotierende Bauteile → senkrechte Rotationsachse
hohe Formen unfd Verfahrensvielfalt: hohe Anzahl an numerisch gesteuerten Achsen
Abmessungen: ausreichender Arbeitsraum (stat.,therm.,dyn., Steife)
Nennen Sie die Störeinflüsse einer WZM hinsichtlich Arbeitsgenauigkeit und deren Auswirkungen auf Maschine und Werkstück
siehe Tabelle
Nennen Sie konstruktive Maßnahmen zur Verbesserung der Arbeitsgenauigkeit.
- Verippung
-Dämpfungselemente
- spielfreie Führungen
- Elemente mit hohen Wirkungsgrad (Wärmeeintrag)
- Wärmquellen von Arbeitsort entfernen
- Gewichtsausgleich
- Temperieren von bestimmten Maschinenkomponenten
- Thermosymetrische Konstruktion
Nennen Sie Maßnahmen zum Erhalt der Arbeitsgenauigkeit.
- Nachstellmöglichkeiten (Stellleisten zum nachjustieren der Führungsbahn)
- Regelkreise
Wie erreicht ihre WZM eine hohe Mengenlesitung ?
→ Verkürzung von Zeitelementen: Haupzeit, Normalzeit, Verteilzeit, Rüstzeit
→ Überlagerung von Zeitelementen:
- parallrlr Hauptzeiten (WZM mit mehreren Schlitten)
- parallele Haupt- und Nebenzeiten (Doppelgreifer für Wz-Wechsel, WZM mit zweiten Tisch als Spannplatz)
- parallele Haupt und Rüstzeiten
Wie erreicht ihre WZM niedriege Fertigungskosten?
-hoher Aut.-Grad → geringer Lohnkosten
- Wekzeugekosten senken durch Standartwerkzeuge
- hohe Wirkungsgrade→ geringere Energiekosten
Wie setzen sich Fertigungskosten zusammen ?
Lohnkosten+Werkzeugkosten+Maschinenkosten+Gemeinkosten
Wie setzen sich Maschinenkosten zusammen?
Abschreibung+Reperatur+Energieverbrauch+Instandhaltungskosten
Nennen Sie Merkmale und Ziele der Flexibilität.
Merkmal - Ziel
- Geometrie - Teilevielfalt
- Technologie - Komplettbearbeitung
- Menge - kleine Losgrößen
- Zeit - kleine Durchlaufzeit
Welche Kenngrößen sind für das stat. Verhalten einer WZM verantwortlich ?
- Steifigkeit
- Nachgiebigkeit
Das Schwingungsverhalten ist abhängig von:
- Masse
- Massenverteilung
- Erregerfrequenz
- Steifigkeit und deren Verteilung
- Dämpfung
Welche Schwingungserscheinungen gibt es ?
- Freie Schwingungen
- fremderregte Schwingungen
- selbsterregte Schwingungen
Welche Maßnahmen steigern die Dämpfung einer WZM ?
- Materialauswahl
- konstruktive Gestalltung (Fugendämpfung)
Welche konstruktiven Maßnahmen werden hinsichtlich der Dämpfung wirksam ?
steifer Leichtbau (hohes c, niedriges m)
weicher Schwerbau (geringes c, hohes m)
Was wissen sie über die aktive und die passive Dämpfung aus? (2 Stichpunkte)
passiv: auf f abgestimmt
aktiv: adaptiv werden Dämpfungskräfte eingeleitet
Von welchen 2 Aspekten ist das Gestellkonzept abhängig?
→Gewicht
→Werkstückgröße
Füllen sie folgende Tabelle aus.
siehe Tabelle
Was beschreibt der Stick-Slip-Effekt
Ruckgleiten
Welche Vor- und Nachteile besitzt der Direktantrieb?
Vorteil: gutes Reaktionsvermögen
Nachteil: Motorwärme direkt an Spindel
Nennen Sie die techn. Parameter der Hauptspindel.
- Maximalkraft/-moment
- Eilganggeschwindigkeit
- Vorbereich
- Beschleunigungs- und Abbremszeit
- Positionsgenauigkeit
- Ruckelfreiheit
Welche Antriebsformen gibt es?
- Kugelrollspindelantrieb
- elektr. Linearantrieb
- hydraulischer Antrieb
- pneumatischer Antrieb
Welche Vor- und Nachteile hat der elektr. Linearantrieb?
bla
Über welche Steuermöglichkeiten kann eine WZM verfügen.
- Maschinensteuerung
- CNC- Steuerung (Signale genormt nach VDI 3422)
- Anpasssteuerung (maschinenspezif. Signale)
Was verbirgt sich hinter "Look ahead"?
- Programm schaut sich nächsten Schritt an (reagiert auf diesen)
→ flüssiger Ablauf
Nennen sie die Anforderungen eines bedienerarmen und bediernerlosen Fertigungssytem im Bezug auf:
- Bearbeitungs- und Montageprozess
- Rüstzeit
- Werkzeug
- Materialfluss
siehe Tabelle
Welche Grundstrukturen eines Fertigungssystems (2) und welche dazugehörigen Unterarten gibt es?
- räumliche Struktur
Linien-, Flächen-, Ring-, Leiternstruktur
- fertigungsorganisatorische Struktur
zellenförmig (Sub-Systeme innerhalb des FS)
linienförmig
Nennen Sie zwei Systemkonzepte bei Fertigungssystemen.
- Einmaschinenkonzept: Werkzeugmaschine (WZM), Bearbeitungszebtrum (BAZ)
Mehrmaschinenkonzepte: Flex. Fertigungszelle (BAZ+Werkstückspeicher+Werkzeugwechseleinr.+Spannplatz+Messstation)
→ Transferline: feste Stationsfolge entspr. der Reihenfplge der Arbeitsplätze
Skizziren sie die Einsatzbereiche der Fertigungskonzepte:
- Transferlinie
- flex. Transferlinie
- Flexibles Fertigungssystem
- flexible Fertigungszelle
- Bearbeitungszentrum
siehe Abbildung
Welche Anforderungen werden an systemgerechte Maschinen gestellt
- techn. Passfähigkeit
- hohe Fertigungsstbilität
Welche Störeinflüsse beeinträchtigen die Fertigungsstabilität und wie kann der Jeweilige behoben werden ?
- Späneflug,Spritzwasser
→ geschlossender Arbeitsraum
- manuelles Umspannen
→ Drehtische (Mehrseitenbearbeitung)
- Späne/Verschnitt
→ Späneentsorgung (Entsorgungsklappen)
Welchen Zweck verfolgt die Werkstückspeicherung?
- entkoppeln Bediener und aut. Fertigungsprozess
→ MMB- Merhrmaschinenbedienung
- erhöht die produktive Nutzungszeit
- Ausgleich von Planungsungenauigkeiten
Welche Ausführungen der Werkstückspeicherung gibt es ?
- Palettenlager
- Blechtafellager
- Multipallet
