Verformung = Belastung/Steifigkeit

Belastung minimieren:

• Statische Kräfte:

  • Eigengewicht (Bauteile und Werkstücke)

  • Spannkräfte und Klemmkräfte

• quasistatische Kräfte

  • Prozesskräfte

  • Gleitreibunskräfte, Rollreibungskräfte

  • Beschleunigungskräfte

• Werkstoffauswahl

• Leichtbau

  • Sandwichverfahren

  • Fachwerk

  • Dünnwandig

• Stützpunkte geeignet wählen

• Normalkraft minimieren

  • Massen verringern

  • Prozesskräfte minimieren

• Reibungskoeffizient minimieren

  • Schmierung

  • Rollreibung statt Gleitreibung

• hohe Reibungskoeffizienten

• gleichmäßige Lastverteilung

• hohe Schraubenanzahl verwenden

• Massen bewegter Bauteile minimieren (Schlitten, Tische)

• günstige Schneidengeometrie

• hohe Drehgeschwindigkeit

• geringer Verschleiß

1. Verschleißfestigkeit: Widerstand gegen Abrieb, Härte höher als Werkstoff

2. Wärmehärte: Härte auch bei hohen Temperaturen höher als Werkstoff

3. Zähigkeit: Biegebruchfestigkeit (Widerstand gegen Schlag/Brüche

4. Temperaturwechselbeständigkeit: Widerstand gegen starke Temperaturschwankungen

• Definition: Hochlegierter Stahl (High Speed Steel), Legierungselemente Wolfram, Molybdän, Vanadium, Kobalt

• Warmfestigkeit: Bis ca. 600°C

• Haupteigenschaften: Hohe Zähigkeit und gute Formbarkeit (Bruchsicherheit)

• Anwendung: Bohrer, Fräser, Werkzeuge mit komplexer Form

• Aufbau: Sinterwerkstoffe aus Hartstoffen (Karbide wie Wolframkarbid) und einer metallischen Bindephase (Kobalt, Nickel)

• Warmfestigkeit: Bis ca. 1000°C

• Gruppen:

  • M (Gelb) Mehrzwecksorten/Edelstahl

  • K (Rot) Kurzspanende Werkstoffe (Gusseisen)

  • P (Blau) Langspanende Werkstoffe (Stahl)

• Definition: Ceramic + Metal -> Hartmetall auf Basis von Titannitrid

• Eigenschaften: Hohe Kantenfestigkeit und chemische Beständigkeit, aber geringere Bruchzähigkeit als klassisches HM

• Anwendung: Vorwiegend zum Schlichten (Feinbearbeitung) von Stahl bei hohen Schnittgeschwindigkeiten

• Oxidkeramik: Sehr Hart und verschleißfest, warmfest bis 1200°C. Geeignet für Stahl und Gusseisen

• Siliziumnitrid: Zäher und weniger bruchempfindlich als Oxidkeramik. Nachteil: Reagiert chemisch mit Eisen -> nicht für Stahl geeignet, nur für Grauguss

• Eigenschaften: Zweithärtester Schneidstoff, warmfest bis max. 1300°C

• Vorteil: Chemisch resistent gegenüber Eisenwerkstoffen (im Gegensatz zu Diamant)

• Anwendung: Hartzerspanung (Stahl > 60 HRC) und Gusseisen

• Stoff: Synthetischer Diamant (PKD)

• Problem: Hohe Affinität zu Eisen, was zu extremen Verschleiß führt

• Anwendung: Nur für NE-Metalle, Kunststoff, Keramik. Warmfest bis 800°C

Entweder ist das Material zäh oder es ist warmhart, beides gleichzeitig wäre ideal, gibt es aber nicht.

mit zunehmender Härte:

1) HSS

2) Hartmetall

3) Keramik

4) CBN

5) PKD

• Definiton: Hochleistungszerspanung mit dem Ziel eines maximalen Zeitspanvolumens (viel Materialabtrag in kurzer Zeit)

• Unterschied zu HSC: HPC nutzt zwar hohe Geschwindigkeiten, aber im Vergleich zu HSC sind Schnitttiefen deutlich größer

• Folge: Produktivität extrem Hoch, Oberflächengüte schlechter als HSC

• Lage: Sie verläuft parallel zur Arbeitsspindel oder fällt mit ihr zusammen

• Richtung: positive Richtung verläuft vom Werkstück zum Werkzeug

Rechte Hand Regel:

• Daumen: X-Achse

• Zeigefinger: Y-Achse

• Mittelfinger: Z-Achse

• High Performance Cutting

• Geometrie: Optimierte Schneiden und wesentlich größere Spankammern

• Material: Meist Hartmetall, Cermet oder CBN

• Besonderheit: Sie sind immer beschichtet und teilweise zur Bruchsicherheit Faserverstärkt

Sie ist die Hauptachse in der Positioniereben. Sie liegt parallel zur Werkstück-Aufspannfläche und verläuft horizontal

• Beim Drehen: Die X-Achse entspricht dem Durchmesser bzw. der Planachse

• Z-Achse: Rotationsachse der Hauptspindel (vom Futter Richtung Reitstock

• X-Achse: Zeigt Senkrecht zur Z-Achse (Planachse)

• Er ist der Ursprung des Maschinenkoordinatensystems

• Festlegung durch Maschinenhersteller und unveränderlich

• Basis für Bauteilunabhängiger Position

• A: Drehung um die X-Achse

• B: Drehung um die Y-Achse

• C: Drehung um die Z-Achse (bei Drehmaschine hier Drehachse)

• Positiver Drehsinn (Uhrzeigersinn bei Blick in Positive Richtung der Achse)

Man nimmt an, dass das Werkstück stillsteht und sich nur das Werkzeug bewegt.

• Bewegt sich Werkzeug vom Werkstück weg, ist die Richtung Positiv

• Er liegt mittig an der Anschlagfläche der Werkzeugaufnahme

• Fräsen: Stirnfläche der Werkzeugspindel

• Drehen: Anschlagfläche des Werkzeughalter am Revolver

• Von hier aus werden die Werkzeuglängen/ -radien verrechnet (Korrekturwerte)

• Ein Punktfester Ort an der Maschine mit einem vom Hersteller festgelegten genauen Abstand zum Maschinennullpunkt

• Er dient dazu, das inkrementale Wegmesssystem der Maschine zu “eichen” bzw. die Position der Achsen nach dem Einschalten zu finden

• Er ist der Ursprung des Werkstückkoordinatensystems

• Er wird vom Programmierer nach fertigungstechnischen Gesichtspunkten festgelegt

• Er entsteht durch eine Verschiebung vom Maschinennullpunkt M

• XY-Ebene

• ZX-Ebene

• YZ-Ebene

• Wahl der Ebene wichtig für Radiuskorrekturen

Einmal aktiviert, bleiben Befehle wie G01 (Vorschub oder Drehzahl) solange gültig bis anderer Befehl überschreibt oder ausgeschaltet wird.

• Absolut: Alle Koordinaten beziehen sich auf einen festen Nullpunkt (meist W)

• Relativ (Inkremental): Die Koordinaten beziehen sich auf die letzte programmierte Position (Wegänderung)

1. Belichten: Ein Laserstrahl schmilzt die geometrische Struktur lokal in ein verdichtetes Pulverbett auf

2. Absenken: Die Bauplattform wird um eine Schichtstärke abgesenkt

3. Beschichten: Eine neue Schicht Pulver wird aufgetragen (analog zur ersten Schicht), und der Prozess beginnt von vorne

1. N: Satznummer

2. G: Wegbedingung

3. X, Y, Z: Koordinaten des Zielpunktes

4. F: Vorschub (Feed)

5. S: Drehzahl (Speed)

6. T: Werkzeug (Tool)

7. M: Zusatzfunktion

Nein, Versintertes Pulver bleibt im Bauraum und stützt Bauteil

Das Pulver erleidet durch die Hitze eine thermische Schädigung (Alterung). Daher muss für jeden neuen Baujob “Altpulver” mit “Neupulver” gemischt werden. Ein typischer Richtwert ist 0,5 Alt zu 1 neu.

Schon geringe Temperaturdifferenzen führen zu Fehlern:

• Zu Kalt: Schlechte Versinterung oder Verzug

• Zu Warm: Nicht zum Modell gehörendes Material backt an die Kontur an

• Der Prozess findet oft unter Stickstoffatmosphäre statt, um Oxidation zu vermeiden

• Amorph (z.B. Polystrol, PC): Geringe Schrumpfung, aber Bauteile sind oft porös (Dichte 60-85%)

• Teilkristallin (z.B. PA12): hohe Dichte, neigen aber zu hoher Schrumpfung und Verzug (standartmaterial)

1. Abkühlen: Bauteil muss langsam im Pulverkuchen abkühleb um Spannungen zu vermeiden

2. Auspacken (Break Out): Bauteil aus losem Pulver befreien

3. Reinigen: Entfernen von anhaftendem Pulver (Strahlen, Sieben)

• leicht angesinternte Bereiche an der Oberfläche

• muss mechanisch entfernt werden (Strahlen, Gleitschleifen)

Polyamid 12 (PA12):

gute mechanische Eigenschaften, hohe Zähigkeit und chemische Beständigkeit.

• Modifiziertes Gantry System (Werkzeug fährt X/Y, Tisch verfährt Z)

• Aufbau: Halboffener Quader auf einem Reaktionsharzbeton-Bett

• Führung: Y-Achse auf den Seitenwänden, X-Achse auf dem Querbalken (erhöhte Kippstabilität)

• begrenzter kleiner Bauraum

• klein bis mittel Serien

• Reihenaufstellung möglich

• Werkzeug Wechselsystem

• Werkzeug/Formenbau

Unterbau als Reaktionsharzbeton:

• Aufbau: Mineralische Zuschläge (Granit, Quarzit, Basalt, …) und Reaktionsharz als Bindemittel

• Mischungsverhältnis 6-20% Harzanteil

• Schrumpfungsarme Harze und gleichmäßige Verteiliung der Korngrößen

• Dient als Schwingungsdämpfung der Maschine

• Hohe Wärmekapazität und niedrige Wäremleitfähigkeit

AC-Servoantriebe und Kugelgewindetrieb mit Lagerung durch Profilschinenwälzführung

• Kugelgewindetriebe mit Vorspannung: rotatorische Bewegung -> lineare Bewegung ohne Spiel

• Digitale AC-Servoantriebe: Steuerung der Bewegung der Kugelgewindetriebe (Bremsen, Beschleunigen)

• Auswuchtung der bewegten Geometrien

• Präzise Rundlaufqualität

• Robuste und Präzise Materialien

• Auswuchtung der bewegten Geometrien

• Präzise Rundlaufqualität

• Robuste und Präzise Materialien

• sichere, aber kleine Wekzeugeinspannug

• Auswuchtung der bewegten Geometrien

• Präzise Rundlaufqualität

• Robuste und Präzise Materialien

• sichere, aber kleine Wekzeugeinspannug

• Flächenspannfutter

• Spannzangenfutter

• Hydrodehnspannfutter

• Polygonspannfutter

• Schwingungsdämpfung

• schneller Werkzeugwechsel

• hohe Rundlaufgenauigkeit

• Widerhohlgenauigkeit

• geeignet für Fräs, Reib und Bohrarbeiten

• hohe Drehmomentenübertragung

• hohe Drehzahlübertragung

• hohe Spannkraft

• Wartungsarm

• Kompakt

1. Aufnahme Erwärmen (Induktiv)

2. Werkzeug Fügen

3. Abkühlen (Schrumpfung mit Kraftschluss)

• hohe Rundlaufgenauigkeit

• hohe Steifigkeit und Haltekraft

• Schlanke Störkontur

• Wuchtgüte durch Symmetrischen Aufbau

• Wartungsarm

-> Anforderungen an eine WZM

-> Festlegung von Geometrien, Maßen, Toleranzen der Bauteile

-> vom Konstrukteur geforderte Soll-Genauigkeit (Toleranz) eines Werkstücks bezüglich Maße, Form, Oberfläche

-> tatsächliche Genauigkeit der Bauteile / Maschine nach Zusammenbau, ermittelt durch Abnahmeprüfung (z.B. Geradheit, Rundlauf, Ebenheit)

-> funktionale Genauigkeit im realen Bearbeitungsprozess, beschreibt das tatsächliche Abeitsergebnis eines Fertigungssystems unter Betriebseinfluss

• intern

• extern

• in mindestens drei translatorischen Achsen numerisch gesteuerte WZM

• automatische Werkzeugwechseleinrichtung

• Werkzeugspeicher

  
  

• wenn zusätzlich Bearbeitung mit umlaufendem Werkzeug möglich: Drehzentrum oder Dreh-Fräs-Zentrum

-> Hoher Automatisierungsgrad

• horizontal -> Horizontalmaschine

• vertikal -> Vertikalmaschine

• 3 translatorische Achsen

• 2 rotatorische Achsen

-> Jeder Winkel zur Werkstückoberfläche kann erreicht werden

mit einem RFID-Chip