D-Zerspanungstechnik

D01-Maschinenwartung

1.)Maschinenreinigung

• Maschine sauber halten:

o Entfernen Sie regelmäßig Späne und Staub

o Keine Druckluft verwenden

• Schlitten und Führungen:

o Reinigen Sie diese Bereiche gründlich und stellen Sie sicher, dass alle beweglichen Teile geschmiert sind.

2.)Öle und Schmiermittel

• Wechseln Sie das Öl nach den Empfehlungen des Herstellers

• Verwenden Sie die vom Hersteller vorgeschriebenen Öle und Schmiermittel und die empfohlene Menge

• Überprüfen Sie die Öle und Schmiermittel nach der vom Hersteller vorgeschriebenen Zeit

3.)Dichtungen

• Überprüfen Sie, ob Öl oder Luft austritt

• Regelmäßige Inspektion auf Verschleiß oder Schäden

• Austausch bei Bedarf

4.)Arbeitssicherheit

• Überprüfen Sie regelmäßig Not-Aus-Schalter und Sicherheitseinrichtungen auf Funktionalität

• Persönliche Schutzausrüstung tragen

• Bei Wartung Maschine ausschalten

• Führen Sie ein Wartungsprotokoll und dokumentieren Sie alle Vorfälle

D02-Werkzeugspannung

1.)Hydraulik

→ Ölmangel: Ölstand zu niedrig → System kann nicht genügend Druck für die Werkzeugspannung aufbauen → Leckagen: Hydraulikleitungen, Anschlüsse und Zylinder auf Undichtigkeiten prüfen → Leck führt zu Druckverlust → Verschmutzte Filter: verstopfter Filter kann den Ölfluss behindern und den Druck im System verringern → Defekte Hydraulikpumpe → Druckventil: Ein falsch eingestelltes oder defektes Druckventil kann dazu führen, dass nicht genügend Druck für die Spannung aufgebaut wird

2.)Arbeitssicherheit

→ Not-Aus-Schalter: bei aktiven Not-Aus-Schalter kann Hydrauliksystem deaktiviert werden Sicherstellung, dass alle Sicherheitsschalter richtig eingestellt und nicht ausgelöst sind → Vorschriften: alle Sicherheitsvorschriften einhalten, Manipulationen der Sicherheitssysteme können gefährlich sein und zum Ausfall führen → allg. Sicherheitsvorschriften Fräsen: Schutzausrüstung tragen, Maschine vor Betrieb prüfen, Spannvorrichtungen korrekt verwenden, Korrekte Drehzahl wählen, Not-Aus-Schalter überprüfen, Keine losen Kleidungsstücke tragen, Arbeitsbereich sauber halten, Richtige Bedienung, Kein Eingreifen bei laufender Maschine

3.)Öle

→ Ölqualität: Überprüfung, ob das richtige Hydrauliköl verwendet wurde → falsche Viskosität oder minderwertiges Öl können die Systemleistung beeinträchtigen → Verschmutztes Öl: Schmutzpartikel im Öl können Ventile und andere Komponenten verstopfen oder beschädigen, was die Funktion beeinträchtigt → Temperatur: auf Betriebstemperatur des Öls achten → zu niedrige, bzw. zu hohe Temperatur → Viskosität nicht optimal

4.)Federn

→ verschlissene Federn: Federn um Druck auszugleichen oder Rückstellkräfte zu erzeugen → Überprüfung auf Verschleiß oder Bruch → Falsch eingebaute Federn: Falsch eingebaute oder defekte Federn können Hydraulikdruck beeinträchtigen und die Spannkraft verringern

D03-Additive Fertigung

1.)Arten von 3D-Druckverfahren

Es gibt verschiedene 3D-Druckverfahren, die für die Herstellung eines Lüfterrads in Frage kommen:

1.Fused Deposition Modeling (FDM): Schichtweise Ablagerung von geschmolzenem Kunststoff. Geeignet für einfache, robuste Teile.

2.Stereolithografie (SLA): Verwendung von flüssigem Harz, das durch einen Laser gehärtet wird. Bietet hohe Detailgenauigkeit.

3.Selective Laser Sintering (SLS): Pulverförmiges Material wird durch einen Laser verschmolzen. Ideal für komplexe Geometrien und funktionsfähige Prototypen.

4.PolyJet: Druck von dünnen Schichten von flüssigem Photopolymer, das sofort gehärtet wird. Ermöglicht hohe Auflösung und glatte Oberflächen.

2.)Vor- und Nachteile der additiven Fertigung

Vorteile:

1.Flexibilität: Anpassung und Herstellung komplexer Geometrien ohne zusätzliche Werkzeuge.

2.Kostenersparnis: Reduzierte Produktionskosten für Einzelstücke und Kleinserien.

3.Schnelligkeit: Schnelle Prototypenerstellung und kürzere Entwicklungszeiten.

4.Materialvielfalt: Einsatz verschiedener Materialien je nach Anforderung.

Nachteile:

1.Materialkosten: Höhere Kosten für spezialisierte Materialien.

2.Oberflächenqualität: Erfordert oft Nachbearbeitung für eine glatte Oberfläche.

3.Mechanische Eigenschaften: Teile können weniger robust sein als solche aus traditionellen Herstellungsverfahren.

4.Druckzeit: Kann bei größeren und komplexeren Teilen lang sein.

3.)Einteilung der Kunststoffe

Kunststoffe werden allgemein in drei Hauptgruppen eingeteilt:

1.Thermoplaste: Können durch Erwärmung verformt und wiederverwertet werden (z.B. ABS, PLA).

2.Duroplaste: Einmal ausgehärtet, lassen sie sich nicht mehr verformen (z.B. Epoxidharze).

3.Elastomere: Gummiartige Materialien, die sich dehnen und wieder in ihre Ausgangsform zurück gehen. (z.B. Silikon).

4.)Kunststoffarten

Für das Lüfterrad eines Elektromotors könnten folgende Kunststoffarten in Betracht gezogen werden:

1.PLA (Polylactid): Einfach zu drucken, biologisch abbaubar, aber weniger hitzebeständig.

2.ABS (Acrylnitril-Butadien-Styrol): Robust und hitzebeständiger, jedoch schwerer zu drucken und schädliche Dämpfe.

3.Nylon: Sehr stark und flexibel, gute mechanische Eigenschaften.

4.PETG (Polyethylenterephthalat-Glykol): Kombination aus einfacher Druckbarkeit und guter Hitzebeständigkeit.

5.)Arbeitsschutz beim 3D-Druck

Beim 3D-Druck ist der Arbeitsschutz besonders wichtig:

1.Belüftung: Gute Belüftung des Druckraums, besonders bei Materialien wie ABS, die schädliche Dämpfe freisetzen können.

2.Schutzkleidung: Tragen von Handschuhen und Schutzbrille, um Kontakt mit heißen Oberflächen und Chemikalien zu vermeiden.

3.Feuerlöscher: Bereithalten eines geeigneten Feuerlöschers, da der Drucker bei Fehlfunktionen Feuer fangen kann.

4.Lärmschutz: Nutzung von Ohrenschützern bei lauten Druckern.

6.)CAD (Computer-Aided Design)

1. Modellierung: Erstellen Sie ein 3D-Modell des Lüfterrads mittels einer CAD-Software wie SolidWorks, Fusion 360 oder Tinkercad. Messen Sie das defekte Lüfterrad genau, um die exakten Abmessungen und Geometrien zu erfassen.

2. Optimierung: Überprüfen und optimieren Sie das Design hinsichtlich der Materialstärke und der Luftstromanforderungen.

3. Exportieren: Exportieren Sie das Modell im STL-Format, das von den meisten 3D-Druckern verwendet wird.

4. Slicing: Verwenden Sie eine Slicing-Software (z.B. Cura, PrusaSlicer), um das Modell in Schichten zu unterteilen und die Druckparameter festzulegen (z.B. Schichthöhe, Füllmuster).

Zusammenfassung

Der Prozess zum Ersatz eines Lüfterrads eines Elektromotors durch 3D-Druck umfasst die

Auswahl des geeigneten Druckverfahrens und Kunststoffmaterials, die Erstellung eines

CAD-Modells und die Berücksichtigung der Arbeitsschutzmaßnahmen. Die additive

Fertigung bietet hierbei Flexibilität und Kosteneffizienz, erfordert jedoch sorgfältige Planung

und Materialwahl, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften und die

Sicherheitsstandards zu gewährleisten.

D04-Verhalten in der Werkstätte

1.)Hinweisschilder (Ge- und Verbotszeichen)

• Erklären sie die Piktogramme A bis L

• Tragen Sie die vorgeschriebene Schutzausrüstung

• Achten Sie auf Verkehrswege und Bodenmarkierungen

• Halten Sie sich an vorgeschriebene Regeln

2.)Arbeitssicherheit

• Tragen Sie persönliche Schutzausrüstung

• Bewegen Sie sich innerhalb der vorgeschriebenen Bodenmarkierungen

• Achten Sie auf Verkehrswege und Warnzeichen

3.)Fluchtwegkennzeichnung

• Achten Sie darauf, dass der Fluchtweg frei ist

• Achten Sie darauf, wo die nächsten Notausgänge sind (grüne, rechteckige Hinweistafeln)

4.)Transport von Werkstücken

• Schwere Ladungen gleichmäßig verteilen

• Zulässiges Gesamtgewicht soll nicht überschritten werden

• Beim Transport auf sich aufmerksam machen

• Bei schweren Lasten Hilfsmittel verwenden (Tragegurt, Hubwagen, Stapler,…)

• Sind innerbetriebliche Fahrerlaubnisse erforderlich? z.B. für elektrische Ameise und Kräne bis 5t

• Sind externe UND innerbetriebliche Fahrerlaubnisse erforderlich? z.B. für Gabelstapler und Kräne über 10 Tonnen

• Richtige Hebetechnik verwenden

• Ladungen richtig sichern (z.B. Spanngurte)

• Transportweg vorab freimachen und freihalten

5.)Transportmittel/ Lastenmanipulation

• Stellen Sie sicher, dass Sie für die benötigten Transportmittel ausreichend geschult wurden

• Gabelstapler: Für den Transport und Heben von schweren Lasten + Hohe Tragfähigkeit und flexibel einsetzbar - Begrenzte Wendigkeit

• Hubwagen: Für Kurzstreckentransport von Paletten + Einfach zu bedienen, kostengünstig - Begrenzte Hubhöhe und Tragfähigkeit, körperlich anstrengend

• Kräne: Heben und bewegen von schweren oder sperrigen Lasten + Hohe Tragfähigkeit und große Reichweite - hohe Anschaffungs- und Betriebskosten, fest installierte Kräne haben begrenzte Mobilität

• Automatisch geführte Fahrzeuge (AGVs): Autonome Bewegung von Werkstücken innerhalb der Halle + Flexibel, skalierbar, reduzierter Arbeitsaufwand - hohe Anschaffungskosten, erfordert oft Anpassungen der Infrastruktur

D05-Robotik

1.)Sicherheitseinrichtungen von Robotern:

1.Not-Aus-Schalter: Sofortiges Abschalten des Roboters im Notfall.

2.Lichtschranken und Schutzgitter: Verhindern, dass Personen in den Gefahrenbereich gelangen.

3.Sicherheitsabstände: Sicherstellen, dass der Arbeitsbereich des Roboters für Menschen unzugänglich ist. Siehe Arbeitsmittelverordnung Anhang C

4.Sensoren und Kameras: Erkennung von Hindernissen und Personen, um Kollisionen zu vermeiden.

5.Softwarebasierte Sicherheitsprotokolle: Überwachung und Kontrolle der Roboterbewegungen und -funktionen.

2.)Betriebsarten:

1.Automatischer Betrieb: Vollständig autonome Ausführung der programmierten Aufgaben.

2.Manuell geführter Betrieb: Ein Bediener steuert den Roboter direkt, oft mit einem Handgerät.

3.Taktbetrieb: Der Roboter arbeitet in festgelegten Zeitintervallen oder Zyklen.

4.Einrichtbetrieb: Einstellungen und Tests werden durchgeführt, bevor der Roboter in den Produktionsmodus wechselt.

5.Kollaborativer Betrieb: Mensch und Roboter (Cobots) arbeiten gemeinsam im selben Arbeitsbereich. Die Sensibilität der Cobots ist einstellbar, sodass Menschen nicht verletzt werden können. Eine genaue Risikobeurteilung ist erforderlich.

3.)Einsatzmöglichkeiten:

Überblick: Industrieroboter können in einer Vielzahl von Anwendungen und Branchen eingesetzt werden. Es gibt verschiedene Achsroboter z.B. 3-Achs und 6-Achs Roboter.

1.Montage: Zusammenbau von Komponenten und Produkten.

2.Schweißen: Präzise Schweißarbeiten, oft in der Automobilindustrie.

3.Lackieren: Gleichmäßige und effiziente Lackierung von Oberflächen.

4.Verpacken: Automatisierung von Verpackungsprozessen.

5.Qualitätskontrolle: Überprüfung und Sicherstellung der Produktqualität.

6.Materialhandhabung: Transport und Manipulation von Materialien und Waren.

4.)Industrieroboter und kollaborative Roboter allgemein

1.Industrieroboter: Hohe Geschwindigkeit und Präzision, oft in abgeschlossenen Bereichen eingesetzt.

2.Kollaborative Roboter (Cobots): Arbeiten sicher neben Menschen, meist flexibler und einfacher zu programmieren.

3.Unterschiede in der Sicherheitsanforderung: Kollaborative Roboter haben integrierte Sicherheitsfunktionen, während Industrieroboter zusätzliche Sicherheitsvorkehrungen benötigen.

4.Anwendungsbeispiele: Industrieroboter in der Massenproduktion, Kollaborative Roboter in variablen und kleineren Produktionsumgebungen.

5.)Hauptbaugruppen (Industrieroboter):

1.Manipulator/Arm: Bewegliche Einheit, die die Aufgaben ausführt.

2.Antriebssysteme: Motoren und Aktuatoren, die den Manipulator bewegen.

3.Steuerungseinheit: Computer und Software, die den Roboter programmieren und überwachen.

4.Sensoren: Erfassen Umgebungsdaten und Zustände des Roboters.

5.Endeffektor: Werkzeug oder Greifer, der die eigentliche Arbeit verrichtet.

6.Energieversorgung: Versorgung mit elektrischer Energie oder anderen Energieformen

6.)Ergonomie am Arbeitsplatz:

1.Arbeitsplatzgestaltung: Höhenverstellbare Arbeitsplätze und gute Beleuchtung.

2.Körperhaltung: Vermeidung von ungünstigen Haltungen durch optimale Anordnung von Werkzeugen und Materialien.

3.Arbeitsbelastung: Verteilung der Arbeitslast, um monotone oder überlastende Aufgaben zu reduzieren.

4.Pausengestaltung: Regelmäßige Pausen zur Erholung und zur Vermeidung von Ermüdung.

5.Schulung und Bewusstsein: Mitarbeiter schulen, um ergonomische Prinzipien zu verstehen und anzuwenden.

6.Zeitmanagement: Richtige Einschätzung der Arbeitsvorgänge für bessere Zusammenarbeit mit den Arbeitskollegen.

D06-Bearbeitungszentren

Entscheidung Verwendung eines CNC-Bearbeitungszentrums entscheiden, das sowohl Dreh- als auch Fräsfunktionen in einer Maschine kombiniert

1.)Vor- und Nachteile von CNC-Fertigung

→ Vorteile: hohe Präzision, Wiederholungsgenauigkeit, Effizienz, Fertigung komplexer Geometrien in einem Arbeitsgang (reduziert Aufwand und Fehlerquote)

→ Nachteile: hohe Anschaffungskosten und Schulungsaufwand (bei den 30 Teilen gerechtfertigt, weil die Kosten durch Effizienz und Qualität wieder eingebracht werden

2.)Verschiedene CNC-Maschinentypen

→ CNC-Bearbeitungszentren (mit Dreh- und Fräsfunktion): alle notwendigen Arbeitsschritte (drehen und fräsen) in einem Arbeitsgang → Minimierung der Rüstzeiten und Erhöhung der Prozesssicherheit

→ CNC-Drehmaschinen: für reine Drehbearbeitungen geeignet, eingeschränkt bei zusätzlichen Fräsbearbeitungen (wie in diesem Fall)

→ CNC-Fräsmaschinen: ideal für Fräsbearbeitungen, nicht für Drehoperationen geeignet

3.)Programmierung

→ effiziente Programmierung von komplexen Bearbeitungsfolgen durch CNC-Bearbeitungszentren, Unterstützung durch moderne CAD/CAM-Software → reduziert den Zeitaufwand und erhöht die Genauigkeit → Risikoreduzierung von Fehlern durch eine einzige Programmierung für Dreh- und Fräsoperationen (bei separater Programmierung unterschiedlicher Maschinen → Risiko höher)

4.)CNC-Achsen

Mehrere Achsen: 3 bis 5 Achsen → Flexibilität, um komplexe Werkstücke in einem Arbeitsgang zu fertigen → Zeiteinsparung, Erhöhung der Präzision, da Werkstück nicht umgespannt werden muss

5.)CNC-Mehrachsenmaschinen

Mehrachsige Bearbeitungszentren: komplexe Geometrien in einem Arbeitsgang fertigen → Erhöhung der Prozesssicherheit und Verkürzung der Durchlaufzeit, stellt Bearbeitungsqualität sicher und minimiert Werkzeugverschleiß

6.)Prozesssicherheit

CNC-Bearbeitungszentrum für Drehen und Fräsen → Reduzierung Umspannvorgänge, Erhöhung der Prozesssicherheit, Wahrscheinlichkeit von Fehlern und Ausschuss wird minimiert

D07-Recycling

1.)Lagerung und Kennzeichnung von Zerspanungsabfällen:

Klare und gut sichtbare Kennzeichnung der Abfallbehälter. Ggf. verschiedene Farben verwenden. Sichere Lagerung der Abfälle, um Vermischung und Kontaminationen zu vermeiden. Regelmäßige Schulungen der Mitarbeiter zur korrekten Abfalltrennung. Nur sortenreiner Abfall kann wiederverwertet werden – Kreislaufwirtschaft.

2.)Kühlschmierstoffe Kontrolle/ Entsorgung:

Regelmäßige Überprüfung der Kühlschmierstoffe auf Qualität und Verunreinigungen. Implementierung eines Rückführungs- und Recyclingprozesse für gebrauchte Kühlschmierstoffe. Zusammenarbeit mit zertifizierten Entsorgungsunternehmen um umweltgerechte Entsorgung zu gewährleisten. Was ist ein Refraktometer – Bild E?

3.)Entsorgung von Spänen:

Einrichtung von Sammelstellen für mettalspäne in der Nähe der Bearbeitungsmaschinen. Einführung eines Recyclingsystems für Metallspäne, eventuell durch Brikettierung oder Wiederaufbereitung. Dokumentation und Nachverfolgung der Entsorgungsprozesse.

4.)Entsorgung von Altölen:

Bereitstellung spezieller Behälter (geschlossen und gekennzeichnet) für die Sammlung von Altölen. Regelmäßige Abholung durch zertifizierte Entsorgungsunternehmen. Schulung der Mitarbeiter über die Umweltauswirkung von unsachgemäßer Altölentsorgung.

5.)Mülltrennung:

Einführung eines umfassenden Mülltrennungssystems am Arbeitsplatz. Farblich gekennzeichnete Müllbehälter für verschiedene Abfallarten. Regelmäßige Kontrolle und Wartung der Müllsysteme.

6.)Sauberkeit & Ordnung am Arbeitsplatz:

Implementierung von 5S-Prinzipien (Sortieren, Systematisieren, sauber halten, Standardisieren und Selbstdisziplin). Regelmäßige Reinigungs- und Inspektionspläne. Schulung der Mitarbeiter zur Eigenverantwortung für Sauberkeit und Ordnung.

Diese Maßnahmen tragen dazu bei, die Nachhaltigkeit zu erhöhen und die Umweltauswirkungen des Betriebs zu minimieren.

D08-Werkstückspanntechnik1

1.)Materialkunde

S235JR ist ein unlegierter Baustahl (235 N/m² Mindeststreckgrenze, Kerbschlagarbeit 27J bei 20° C), der häufig im Maschinenbau verwendet wird. Er hat gute mechanische Eigenschaften und eine gute Schweißbarkeit. S235JR lässt sich gut zerspanen, allerdings sollte man darauf achte, geeignete Werkzeuge zu verwenden, um eine gute Oberflächenqualität zu erzielen.

2.)Aufbau & Funktion des Spannmittels

Spannvorrichtung: Die Stahlplatte sicher auf dem Frästisch fixieren um Bewegungen während der Bearbeitung zu verhindern. Direkt oder indirekt spannen.

Direktes Spannen: mit Nutensteine und Spannpratzen (eventuell noch Unterlagsleisten) direkt am (Winkel-)Tisch.

Indirektes Spannen: (Maschinen-)Schraubstöcke, Schnellspannvorrichtungen, Dreibackenfutter, Spannen mit Magnet

Verwenden Sie geeignete Spannmittel wie, Schraubstöcke, Klemmen oder Vorrichtungen, die ausreichend Unterstützung und Stabilität liefern.

Ausrichtung: Sicherstellen, dass die Platte korrekt ausgerichtet und eben ist, um eine gleichmäßige Materialabnahme auf beiden Seiten zu gewährleisten. In diesem Fall Vorsicht beim Spannen mit Hydraulikschraubstock da sich der Teil (Stärke 10mm) bei zu viel Kraft leicht verformt.

Beim Spannen mit Magnet nach der Bearbeitung entmagnetisieren!

3.)Verwendung

Werkzeugauswahl: Geeignete Fräswerkzeuge auswählen. Hartmetallbestückte oder Schnellarbeitsstahl (HSS) Fräser sind für Stahl zu empfehlen. In diesem Fall Vorsicht mit einem Messerkopf wegen Verzugsgefahr (Spannungen).

Schnittparameter: Die richtigen Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe und Schnitttiefen einstellen. Für Baustahl wie S235JR sind mittlere Vorschübe und Schnittgeschwindigkeiten geeignet. Konsultieren Sie Maschinentabellen oder Herstellerempfehlungen für spezifische Parameter.

Kühlung/Schmierung: Schneidflüssigkeit oder Schmierung verwenden; um die Oberflächenqualität zu verbessern, Späne abzuführen, die Standzeit des Werkzeugs zu verlängern und die Wärmeentwicklung zu minimieren.

4.)Sicherheit

Persönliche Schutzausrüstung: Geeignete PSA wie Schutzbrille, Gehörschutz, Schutzkappe und Arbeitskleidung tragen.

Maschinensicherheit: Alle Sicherheitsabdeckungen der Maschine verwenden und die Betriebsanweisung der Maschine befolgen.

Spanmanagement: Auf die während der Bearbeitung entstehenden Späne achten. Späne sicher im Stillstand mit einem Pinsel oder Staubsauger entfernen.

D09-Vakuumspanntechnik

1.)Materialkunde

CuZn30 ist eine Messingsorte mit 30% Zink und 70% Kupfer. Messing lässt sich relativ einfach bearbeiten, da es weich und duktil ist. Es erlaubt hohe Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe.

2.)Aufbau und Funktion des Spannmittels

Um Bewegungen während dem Bearbeiten zu verhindern, die Platte sicher auf dem Frästisch fixieren. Direkt oder indirekt spannen.

Direktes Spannen: mit Nutensteine und Spannpratzen (eventuell noch Unterlagsleisten) direkt am (Winkel-)Tisch.

Indirektes Spannen: (Maschinen-)Schraubstöcke, Schnellspannvorrichtungen

Verwenden Sie geeignete Spannmittel wie Schraubstöcke, Klemmen oder Vorrichtungen, die ausreichend Unterstützung und Stabilität liefern.

Sicherstellen, dass die Platte ausgerichtet ist, um eine gleichmäßige Materialabnahme zu garantieren.

In diesem Fall: Vorsicht beim Spannen mit Hydraulikschraubstock da sich der Teil (Stärke 10mm) bei zu viel Kraft leicht verformt.

3.)Verwendung

Werkzeugauswahl: ein geeignetes Fräswerkzeug auswählen. Hartmetallbestückte oder HSS-Fräser für Messing empfohlen.

Schnittparameter: Die geeignete Schnittgeschwindigkeit, den Vorschub und die Schnitttiefe einstellen. Für Messing sind hohe Schnittgeschwindigkeiten geeignet.

Kühlung und Schmierung: Schneidflüssigkeit oder Kühlschmierstoffe für Späneabfuhr und Wärmeableitung verwenden.

4.)Sicherheit

Persönliche Schutzausrüstung: Passende Schutzkleidung wie Schutzbrille, Schutzkappe, Gehörschutz und Arbeitskleidung tragen.

Maschinensicherheit: Alle Sicherheitsabdeckungen der Maschine verwenden und die Betriebsanleitung befolgen.

Spanmanagement: Auf die während der Bearbeitung entstehenden Späne achten. Späne sicher im Stillstand mit Pinsel oder Staubsauger entfernen.

D10-Serienfertigung

1.)Materialkunde

→ Spannmittel: Bild B = Maschinenschraubstock → für die Spannung einzelner Werkstücke Bild C = Mehrfachspannsystem → mehrere Werkstücke gleichzeitig auf einer Spannvorrichtung → für Serienfertigung von 100 Stück am effizientesten (gleichzeitige Bearbeitung mehrerer Werkstücke → Reduzierung der Durchlaufzeit

→ Vorteil des Mehrfachspannsystems: individuelle Anpassung an die Werkstückgeometrie durch die Verwendung von weichen Spannbacken → Gewährleistung einer präzisen und sicheren Spannung

→ Spannkraft: ausreichende Spannkraft, um Werkstück ohne Material zu verformen → wichtig bei Bearbeitung von C45 (zäh und robust)

2.)Werkzeugauswahl

für die Gewindefertigung:

→ Gewindebohrer: für standardisierte Größen → HSS-Gewindebohrer, für C45 → beschichteten Gewindebohrer (z.B. TiN) (Erhöhung der Standzeit

→ Gewindefräser: höhere Flexibilität, bessere Kontrolle über die Gewindetoleranzen → Vorteil verschiedene Gewindegrößen mit einem Werkzeug fertigen

→ Kühlmittelzufuhr: effektive Kühlmittelzufuhr für die Maximierung der Standzeit des Werkzeugs und Gewährleistung der Qualität des Gewindes, bei C45 → Vermeidung von Überhitzung und Werkzeugverschleiß → Bohrer: Richtige Größe für den Bohrer für das Kernloch wählen, Bohrer z.B. Hartmetallwendeplattenbohrer mit Innenkühlung

3.)Schnittdaten

→ Schnittgeschwindigkeit: Fräsen von C45 mit Hartmetallfräser 120-180 m/min, für Gewindebohrer 10-15 m/min

→ Vorschub und Drehzahl: Vorschub muss an die Materialeigenschaften und Werkzeug angepasst werden, Vorschub für Gewindebohrer soll Gewindesteigung entsprechen, für Fräser ca. 0,05-0,1mm/Zahn (abhängig von Werkstoffzähigkeit und Werkzeuggeometrie)

4.)Materialeigenschaften

→ Härte und Zähigkeit: unlegierter Stahl, 0,45% C, gut zerspanbar, höhere Härte und Zähigkeit als weiche Stähle → härtere Bedingungen für Werkzeuge

→ Verschleißfestigkeit: aufgrund von Zähigkeit können Werkzeuge schneller verschleißen → beschichtete Werkzeuge oder hochfeste Werkzeugmaterialien

D11-Werkzeugvermessung

1.)Möglichkeiten der Werkzeugvermessung

→ Werkzeugvoreinstellgeräte (Bild C): präzises Vermessen der Werkzeuglänge, -durchmesser und -schneidenposition außerhalb der Maschine → Daten werden in CNC-Steuerung übertragen, um Werkzeuge exakt zu positionieren

→ On-Machine-Messung: Vermessung der Werkzeuge direkt in der Maschine mit integrierten Messtastern oder optischen Systemen → Überprüfung der Werkzeugdaten nach dem Einspannen und Sicherstellung der Korrektheit der Messdaten

→ Manuelle Messung: wenn keine Voreinstellgeräte oder Messtaster verfügbar sind, Vermessung mit Messuhren oder Linealen, erfordert mehr Erfahrung und ist weniger präzise

2.)Werkzeugkunde-Werkzeugverwendung

→ Drehmeißel: für Schruppen und Schlichten der Außenkonturen und -flächen, für CuSn6 sollten scharfe Werkzeuge verwendet werden → Vermeidung von Gratbildung und Kaltverfestigung

→ Gewindeschneidwerkzeug: auf genaue Steigung und Größe des Gewinde achten, speziell geformtes Werkzeug für das Drehen der Innen- und Außengewinde gemäß den Vorgaben in Bild A (DIN 76-1)

→ Bohrer und Reibahlen: für die Herstellung der Bohrungen im Werkstück, in manchen Fällen wird zuerst gebohrt und dann mit einer Reibahle auf das Endmaß gebracht, um die notwendiger Präzision zu erreichen

→ Abstechwerkzeuge: für das präzise Abstechen oder Trennen des Werkstücks vom Rohmaterial

3.)Schneidstoffe

→ Hartmetall (HM): ideal für CuSn6 → hohe Verschleißfestigkeit und Temperaturbeständigkeit, gut geeignet für die Bearbeitung von Bronze → auch bei hohen Schnittgeschwindigkeiten eine lange Standzeit

→ Cermets oder beschichtete Hartmetalle: bieten zusätzlichen Schutz gegen Verschleiß, besonders geeignet für hohe Schnittgeschwindigkeiten und längerer Bearbeitungszyklen

→ HSS (Hochleistungsschnellstahl): geringere Verschleißfestigkeit als Hartmetall, hauptsächlich für weniger anspruchsvolle Bearbeitungen eingesetzt

4.)Sicherheit

→ Maschinensicherheit: vor Rüstvorgang sicherstellen, dass die Maschine ausgeschalten und gegen wiedereinschalten gesichert ist

→ Schutzkleidung: geeignete Schutzausrüstung, wie Schutzbrille, Handschuhe und gegebenenfalls Gehörschutz, um Verletzungen durch scharfe Kanten, Späne oder Lärm zu vermeiden

→ Werkzeugbefestigung: Werkzeuge sicher in den Haltern befestigen, unsachgemäße Befestigung kann dazu führen, dass das Werkzeug während des Betriebs aus der Halterung fliegt, was zu schweren Unfällen führen kann

5.)Materialeigenschaften (CuSn6)

→ Zerspanbarkeit: gute Zerspanungseigenschaften, bei unzureichender Kühlung oder stumpfen Werkzeugen → evtl. Kaltverfestigung, daher Verwendung von scharfen Schneidkanten und eine kontinuierliche Kühlung

→ Wärmeleitung: leitet Wärme gut ab → verhindert Überhitzung der Werkzeuge, kann aber dafür sorgen, dass die Werkzeuge bei nicht ausreichender Kühlung schneller verschleißen können

→ Oberflächenfinish: gutes Oberflächenfinish, bei richtigen Schnittbedingungen und Werkzeugen

D12-Gewindebohren, Gewindeformen

1.)Arten von Gewindebohrer/Gewindeformer

→ Gewindebohrer: - Spiralförmiger Gewindebohrer → für Sacklöcher (Späne werden nach oben abgeführt) - Geradgenuteter Gewindebohrer → für Durchgangslöcher (Späne werden nach unten verdrängt) - Spiralspitz-Gewindebohrer → für Durchgangslöcher (Späne werden nach vorne abgeleitet)

→ Gewindeformer: - Gewindeformer mit Ölnuten → Nuten für Schmiermittelzufuhr (für Werkstoffe mit mittleren bis hohen Zähigkeit und für Anwendungen mit kritischer Schmierung) - Gewindeformer ohne Ölnuten → benötigen minimale Schmierung oder arbeiten trocken (für Materialien, die sich gut formen lassen und bei denen die Oberflächenqualität ohne Schmierung erzielt werden kann - Gewindeformer mit glatter Spitze → präzise Führung in der Bohrung (in der Feinmechanik oder bei Bearbeitung kleiner Durchmesser) - Gewindeformer mit zylindrischer Führung → verlängerte Führung am Werkzeug, ermöglicht eine besonders gute Führung (für tiefe Gewinde und bei hoher Präzision) - Gewindeformer mit Schälanschnitt → gleichzeitiges Schälen und Verformung des Materials (in schwer zerspanbaren Werkstoffen, wo die Gefahr der Kaltverfestigung besteht) - Gewindeformer für Sacklöcher → speziell für Sacklöcher, wo das Gewinde bis zum Bohrungsende reichen muss

2.)Unterschied Gewindebohrer/Gewindeformer

Gewindeformer formt das Gewinde durch plastische Verformung des Materials, ohne Material abzutragen. Es entstehen keine Späne. Es ist besonders geeignet für zähe und verformbare Materialien, wie Aluminium oder Kupferlegierungen.

Gewindeschneider schneidet das Gewinde durch Abtragen von Material, wobei Späne erzeugt werden. Es ist universell einsetzbar, besonders bei Materialien, die sich schwer verformen lassen.

3.)Arbeitsschritte:

Anreißen, körnen, vorbohren, senken, schmieren, Gewindeschneiden oder -formen, Reinigen der Gewindebohrungen.

4.)Vor- und Nachteile:

Gewindeschneiden bietet Präzision, Formverfahren erhöht Festigkeit und Standzeit.

5.)Materialkunde:

S355JR ist zäh und gut bearbeitbar, für beide Verfahren geeignet. Stahl für den Stahlbau mit einer Mindeststreckgrenze von 355 N/mm², Kerbschlagarbeit 27 Joule bei 20°C

D13-Gewindeherstellung an der Drehmaschine

1.)Werkstoffkunde

C45…1.0503, unlegierter Vergütungsstahl (Baustahl) mit 0,45% Kohlenstoffgehalt,

a.Gleichmäßiges Gefüge

b.Für stark beanspruchte Bauteile

c.Hohe Festigkeit & Verschleißfestigkeit

2.)Gewinde bohren/ schneiden

d.Innengewinde: Gewinde schneiden bzw. Formen (Bild:C), Gewinde drehen

e.Außen Gewinde: mit Gewindeschneider (Bild: D), bzw. Gewinde drehen (Bild: B)

3.)Gewindetoleranzen

M16x1,5 g6

a.g6→ gibt die Toleranz an in dem das Gewinde (Flankendurchmesser) gefertigt werden muss.

b.Innen→H6 bzw. Außen g6 sind vorzugsweise anzuwenden.

4.)Schneidstoffe:

c.HSS→ High Speed Steel

d.HM→ Hartmetall

D14-Ausdrehbearbeitung

Material: EN-GJL-150→Europäische Norm, Gusseisen mit Lamellengraphit, 150N/mm2 Mindestzugfestigkeit

1.)Bohr- & Ausdrehwerkzeuge

a.B & C→ Ausdrehwerkzeuge

b.D→ Ausbohrwerkzeug

c.Antwort D: Weil kein zusätzliches Werkzeug benötigt wird

2.)Schneidstoffe:

d.HM- Wendeplatten (K)→mittelharte Sorte zb.: Sandvik→K25

3.)Schnittdaten:

e.Vc=ca. 100-200m/min, fz=0,1-0,15mm/U

4.)Passungen:

Ø79H12 (lt. TBB)

Ø75N9 (lt. TBB)

065H13 (lt. TBB)

60 +0,2/-0,1

70 +0,2/-0

100 +-0,1

5.)Sicherungsringe:

f.Innensicherungsring nach DIN472 (aus Federstahl/ Edelstahl)

6.)Honen

g.Ist ein spanabhebendes Feinstbearbeitungsverfahren.

h.Ziel: Verbesserung der Maß & Formgenauigkeit und der Oberfläche für Zylindrische Innenflächen

i.Werkzeug→ selbst ausrichtend/ Zentrierend

Schneiden→ geometrisch unbestimmt

D15-Stechbearbeitung

1.)Stechwerkzeuge

a.NR2: Radial Einstich (kurz Kompakt)

b.NR3: Axial Einstich

c.NR4: Abstechwerkzeug

d.NR5: Innen Einstichwerkzeug

2.)Schneidstoffe:

e.HM- Wendeplatten für Aluminium

3.)Schnittdaten/ Schneiden Geometrie

f.Erhöhte Schnittdaten bei Aluminium

4.)Passungen:

Ø20H7 (lt.TBB)

Ø35H7 (lt.TBB)

1,6H13 (lt.TBB)

37,8H12 (lt. TBB)

17 +0,1/-0

2,5 +0,1/-0

6 +0,2/-0

5.)Spannmöglichkeiten:

g.im 3-Backenfutter mit harten oder weichen Backen

h.Spanndorn

6.)Sicherungsringe:

i.NR6: Sicherungsring für Bohrungen

j.NR7: Sicherungsring für Wellen

k.Dienen der Axialen Sicherung von Komponenten wie Lagern oder Zahnrädern usw. Um sie an Ort und Stelle zu halten.

D16-Drehen langer Werkstücke

1.)Materialkunde:

a.E235+ AR→ unleg. Baustahl→ Maschinenbaustahl

i.Steckgrenze=235N/mm2 AR= gewalzt (Nahtlos gewalzt)

2.)Setzstöcke:

b.NR4: festersitzender Setzstock (am Maschinenbett)

c.NR5: mitgehender Setzstock (am Oberschlitten)

3.)Innenbearbeitung:

d.Plan→ innen Schruppen→ innen Schlichten→ innen Einstich fertigen

4.)Passungen:

1000+-0,2

Ø96,5H12 (lt.TBB)

Ø91J6 (lt.TBB)

24 +0,1/-0

5.)Unfallverhütung:

e.PSA verwenden

f.Lünette fluchtend einrichten

g.Lünette ordentlich angeschraubt

h.Kontrolle wegen Kollisionen

i.Spänne Schutz bei Maschinenspindel

j.Werkzeugkontrolle

D17-Innenmessung

1.)Anwendung der Prüf- und Messmittel:

a.Grenzlehrdorn→ Prüfen

b.Dreipunkt-Innenmessschraube→ Messen über 3 Punkte

c.Innen-Feinmessgerät mit Zentrierbrücke (Subito) → Messung erfolgt über 2 Punkte, Kontrolle der Zylindrizität möglich

2.)Messgenauigkeit:

d.Bild B: 0,005

e.Bild C: 0,01

3.)Passungssystem:

f.Einheitsbohrung (H)→ Einheitswelle(h) meistens wird das System Einheitsbohrung angewendet

g.Spiel- Übergangs- Übermaßpasssung

4.)Wälz- und Gleitlager:

h.Gleitlager: Buchsen oder Schalen aus Bronze, Messing, Grafit, usw…)

i.Wälzlager:

i.Außen und Innenring

ii.Käfig

iii.Wälzkörper (Kugel, Zylinder, Nadel, Kegelrollen, Tonnenlager, …)

5.)Qualitätsmanagement

• Ein regelmäßiges Überprüfen der Mess- und Prüfmittel ist erforderlich

• Nur mit geprüften und geeichten Messmittel arbeiten

D18-Qualitätssicherung

1.)Messmittel

a.Flankenmikrometer→Gewinde

b.Außen Mikrometer→Passungen

c.3- Draht Messmethode→ Gewinde

d.Parallelendmaß→ Nut

e.Gewindelehrring→ Gut oder Ausschuss

2.)Toleranzen

Ø20f7 (lt. TBB)

Ø6P9 (lt. TBB)

12 +0,1/+0,2

30+-0,1

3,5 +0,1/-0

3.)Passungssystem

f.Hier wird das System Einheitsbohrung angewendet

4.)Gewindeangaben

MF16x1,5 g6

g.MF16→ Metrisches Feingewinde Ø16

h.1,5→ Gewindesteigung in mm

i.g6→ Toleranzklasse

D19-Verschleiß an der Werkzeugschneide

1.)Materialeigenschaften

42CrMo4 … niedrig legierter Vergütungsstahl (Baustahl) mit 0,42% Kohlenstoffgehalt, 1% Chrom, Molybdän in geringen Mengen

Stahl mit hoher Festigkeit und Zähigkeit, zum Vergüten geeignet;

2.)Verschleiß:

Kolkverschleiß, Freiflächenverschleiß, Plastische Deformation, Ausbrüche, Aufbauschneide, Kerb- oder Oxidationsverschleiß, Kammrisse

3.)Schnittgeschwindigkeit.

a.Stabilität der Maschine der Spannung, Schneidengeometie und Kühlung haben darauf einen Einfluss

4.)Geometrie der WZG- Schneide

b.Freiwinkel/ Freifläche

c.Keilwinkel

d.Spanwinkel/ Spannwinkel

e.Großer spanwinkel verbessert die Oberfläche, verringert die Schnittkraft/ verringert Reibung weniger Leistung an Maschine

5.)Hartmetall:

f.Metall von besonderer Härte und Widerstandsfähigkeit

g.Z.B.: Kobalt mit Wolframkarbid oder Nickel mit Titan/Tantal Nitrit

h.Herstellung

i.Metall Pulver mischen

ii.Formgebung

iii.Sintern bei 1600° und 5000Bar Druck

iv.Kalibrieren

v.Beschichten

6.)Kühlung:

i.Kühlmedium

i.Emulsion aus (Wasser/ÖL) / Trocken/ nur ÖL/ Druckluft

D20-CAM

55NiCrMoV7→ niedrig legierter Werkzeugstahl (Warmarbeitsstahl) mit 0,55% Kohlenstoffgehalt, 1,75% Nickel, Chrom Molybdän und Vanadium in geringen Mengen … kann durchgehärtet werden … hohe Zähigkeit

1.)Grundlagen CAM:

a.CAM→ Computer-aided manufacturing

b.Erzeugt mittels 3D Modell ein Programm zu abarbeiten

2.)3D- Konstruktion

c.Es muss ein 3D Modell erzeugt werden, mittels CAD-Programm

3.)Werkzeugauswahl:

d.In diesem Fall ist ein Ø6 Kugelfräser, der für die Schruppbearbeitung herangezogen wird. Mit 30 mm Schneiden länge

4.)Schnittdaten/ Materialeigenschaften:

e.Materialeigenschaften: siehe oben

f.Schnittdaten:

5.)EDV- Kenntnisse:

g.Es werden sehr gute EDV-Kenntnisse benötigt. CAD-Programme dürfen kein Problem darstellen, da darauf die CAM-Programme aufbauen.

D21-CNC

CNC→ computerized numerical control

Material: 25CrMo4→ niedrig legierter Vergütungsstahl (Baustahl) mit 0,25% C, 1% Cr, Mo in geringen Mengen

1.)CNC- Programmaufbau:

a.Programmkopf

i.Rohmaterial definieren, Lage der NPV, Bearbeitungsebene, Sicherheitsabstände, …

b.Programm

i.Befehle & Anweisungen (Spindel, Positionen & Bewegungen, Zusatzfunktionen, usw., …

c.Programm Ende

i.M30→ Hauptprogramm

ii.M17→ Unterprogramm

2.)Zyklen

d.Bild B→ Taschenfräszyklus

i.0→ mit Aufmaß

ii.1→ohne Aufmaß

e.Bild C→ Nut fräßen

i.Q376→ Startwinkel

ii.Q367→Lage der Nut in Bezug auf Position des Werkzeuges

1.1. Start links/ Mitte Nut

2.2. Start Mitte der Nut in z.B. X und Y

3.3. Start rechts/ Mitte Nut

4.0. Werkzeug Position wird nicht berücksichtigt

3.)Werkzeugauswahl

f.Plan & Eckmesserkopf

g.Schaftfräser Ø10

h.HM- Bohrer, Senker, Gewindeformer

i.Fasenfräser

4.)Materialeigenschaften:

j.legierter Vergütungsstahl

k.Geringe Härte

l.Leicht schweißbar

m.Zäh zum bearbeiten

n.Für dynamisch beanspruchte Bauteile

D22-Angetriebene Werkzeuge

1.)Werkzeugauswahl:

a.Zentrierbohrer/ HM- Bohrer→Gewindebohrer→ Senker

b.Außen Schrupper/ Schlichter

c.Einstechmeißel

d.Eck/ Schaftfräser

2.)Schnittdaten:

Bohren mit Spiralbohrer HSS … 15 bis 20 m/min

Drehen mit HM schruppen … 100 m/min

Drehen mit HM schlichten … 150 m/min

Fräsen mit VHM Schaftfräser … 150 m/min

3.)Materialeigenschaften:

e.Gute Zerspanbarkeit

f.Für hochbeanspruchte Bauteile

g.Hohe Zugfestigkeit

h.Vergütungsstahl

4.)Bohren/ Drehen / Fräsen

Bohren … alle Bohrungen und die Gewindebohrung

Drehen … alle runden Durchmesser

Fräsen … Sechskant

D23-Positionsgeräte, Tastsysteme

1.)Positioniergeräte

a.Bild B→ 3D- Taster

b.Bild C→ Zentriergerät

c.Bild D→ Infrarot- Taster

d.Bild E→ Kantentaster

2.)Zapfenbearbeitungen

Fräßen oder Spindeln

3.)Vor- und Nachteile Fräsen/ Spindeln

e.Fräsen:

i.Vorteil:

1.Schnell zu bewerkstelligen

2.Kosten niedrig

ii.Nachteil:

1.Formfehler wegen an und abfahren bzw. wegen der hohen Drücke auf der Schneide

f.Spindeln:

i.Vorteile:

1.Saubere Oberfläche

2.Keine Formfehler

3.Keine größeren Kräfte beim bearbeiten

ii.Nachteile:

1.Hohe Anschaffungskosten (Durchmesser abhängig)

2.Sonderlösungen ab einer gewissen Länge des Zapfens

4.)Materialeigenschaften:

C60→ niedrig leg. Vergütungsstahl (Baustahl) 0,6% Kohlenstoffstahl, Vergütungsstahl, gut schmiedbar, hohe Festigkeit und Verschleißfestigkeit

D24-Exzenterdrehen

1.)Anreißen/Zentrieren:

Das Anreißen muss unter größter Sorgfalt geschehen vorzugsweise soll es auf einer Maschine zentriert werden, um etwaige Ungenauigkeiten zu vermeiden.

2.)Exzenterherstellung

a.Zuerst die zentrischen Geometrien herstellen

b.Mittels der bereits hergestellten exzentrischen Zentrierungen die Exzenter herstellen. Mittel Stirnmitnehmer, zwischen den spitzen usw.

c.Umspannen auf den zweiten Exzenter.

3.)Arbeitssicherheit

d.Wegen der Unwuchtheit beim Exzenter Drehen ist auf besondere Vorsicht zu achten.

e.Schnittdaten gehören reduziert und angepasst.

f.Auf Stabilität ist zu achten (Spannung Werkstück bzw. Stabilität der Maschine)

g.Werkzeug auf korrekte Längen ausspannen Kollisionsgefahr

h.Idealerweise gegen Verdrehung sichern

i.Wenn möglich exzenterhülse oder Exzenter 3-BF verwenden.

4.)Materialkunde:

34CrMo4→ niedrig legierter Vergütungsstahl (Baustahl) mit 0,34% C, 1% Cr, Mo in geringen Mengen

D25-Zahnradfertigung

1.)Materialauswahl:

a.Vorzugsweise Stahl im Getriebebau

b.Vergütungsstahl oder Einsatzstahl (härten der Zahnflanken)

2.)Zahnradberechnung:

c.Teilkreisdurchmesser→ d=z*m

d.Zahnkopfhöhe→ ha=m

e.Kopf und Fußspiel→ 1/6*m

f.Kopfkreisdurchmesser→ da= d+2*m

g.Fußkreisdurchmesser→ df= d-2*hf

3.)Fertigungsarten:

h.Konventionell

i.Auf einen Teilapparat direkt oder indirektes Teilen

i.CNC

i.mit einen angesteuerten Teilapparat

4.)Werkzeug:

j.Bild B→ Modulfräser

k.Bild C→ Abwälzfräser für Zahnräder

l.Modulfräser/ Stoßen

5.)Teilverfahren:

m.Direktes Teilen:

i.Gewünschte Teilung muss auf der Lochscheibe verfügbar sein.

n.Indirektes Teilen:

i.Teilapparat mit Schneckentrieb z.B. mit Übersetzung 1:40 oder 1:60

ii.Z.B.: 32 Teilung→ 40/32 = 1 ¼

Das heißt eine ganze Kurbelumdrehung am Teilapparat und das viertel wird mittels einer zusätzlichen lochscheibe 16er (ergibt hier ein Viertel der lochscheibe 4 Lochabstände= 5 Löcher mit Hilfe eines Fixierstiftes weitergedreht)