REP

Ressourcen- und Energieeffiziente Produktionsmaschinen

Trennen (3. Hauptgruppe beim Fertigungsverfahren) beschreibt alle Verfahren bei denen durch Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück eine Formänderug durch Verminderung des Materialzusammenhalts erfolgt.

1) Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide

-> Werkzeug hat bestimmte Schneidenanzahl, Geometrie der Schneidkeile und Lagen der Schneiden zum Werkstück

• Bohren, Drehen, Fräsen

2) Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide

-> Werkzeug besteht aus regellos geformten Körnern

• Schleifen, Honen, Läppen

• Werkstoff

• Richtung der Belastung

• Betrag der Belastung

• Fließspan

• Scherspan

• Reißspan

• allgemein wünschenswert

• meist gute Oberflächenqualität des Werkstücks

• schuppenförmige Späne gut abführbar

• hauptsächlich bei zähen Werkstoffen

• qualitativ hochwertige Werkstückoberfläche

• kontinuierlich ablaufend und zusammenhängende Späne -> schwer abführbar

• hauptsächlich bei zähen, weichen Werkstoffen

• + hauptsächlich bei großen Spanwinkel & hoher Schnittgeschwindigkeit

• raue Werkstückoberfläche

• kurze, einfach handzuhabende Späne -> gut abführbar

• hauptsächlich bei sprödem Werkstoff

• + hauptsächlich bei kleinen Spanwinkel & niedriger Schnittgeschwindigkeit

Ein Schneidkeil besteht aus Haupt- und Nebenschneidkeil

Beim Fräsen wird eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück durch eine kreisförmige Schnittbewegung benötigt.

Die Schnittbewegung verläuft entweder senkrecht oder schräg zur Drehachse des Werkzeugs.

1. Planfräsen

2. Rundfräsen

3. Schraubfräsen

4. Wälzfräsen

5. Profilfräsen

6. Formfräsen

Beim Fräsen sind die Schneiden des Werkzeugs nicht ununterbrochen im Eingriff.

Schnittunterbrechungen führen zu thermischen und dynamischen Wechselbeanspruchungen des Schneidstoffs, wodurch vorzeitiger Werkzeugbruch aufgrund von Rissen in der Schneide eintreten kann.

1) Gleichlauffräsen (bei Schlichtbearbeitung)

• Vektor von Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit zeigen in gleiche Richtung

• Zerspankraft drückt das Material auf die Unterlage

• Verlauf: dickste Stelle -> dünnste Stelle

2) Gegenlauffräsen (bei Schruppbearbeitung)

• Vektor von Vorschubgeschwindigkeit und Schnittgeschwindigkeit zeigen in entgegengesetzte Richtung

• Zerspankraft zieht nach oben

• Verlauf: dünnste Stelle -> dickste Stelle

CNC = Computerized Numerical Control

Die Erstellung von NC-Programmen kann direkt an der Maschine (on line) oder in der Arbeitsvorbereitung (off line) erfolgen.

• Punktsteuerung

• Streckensteuerung

• Bahnsteuerung

• ausschließlich im Positionierbetrieb

• während des Positionierablaufs ist kein Werkzeug im Einsatz

• Beispiel: Bohr- und Stanzmaschinen

• kann einzelne Achsen aufeinanderfolgend im programmierten Vorschub bewegen

• Werkzeug kann dabei im Einsatz sein

• Beispiel: Vorschubsteuerung von Bohrmaschinen

• zwei oder mehr NC-Achsen in einem exakten Verhältnis über einen Interpolator zueinander bewegen

• um konstante Schnittgeschwindigkeiten zu erzielen, werden die Vorschubgeschwindigkeiten fortlaufend geregelt

• Beispiel: Fräs-, Dreh- und Erodiermaschinen

• Definition über rechtshändiges, rechtwinkliges Koordinatensystem

• Drei-Finger-Regel

  • Daumen -> X-Avhse

  • Zeigefinger -> Y-Achse

  • Mittelfinger -> Z-Achse

• positive Z-Richtung zeigt in Spindelrückzugsrichtung

• Ausgangsdaten für die Programmerstellung sind Konstruktionszeichnungen oder CAD-Daten

• NC-Programm besteht aus Reihenfolge von Sätzen und Wörtern

  • jeder Satz entspricht einer Arbeitsanweisung in Form von Weg- und Schaltinformationen

  • jedes Wort besteht aus Adressbuchstabe+Zahlenwert

    • Adressbuchstabe -> legt Speicher fest (Schaltinformation)

    • Zahlenwert -> legt anzufahrende Position fest (Weginformation)

M02 -> Programmende

M30 -> Programmende + Zurücksetzen des Programms auf Anfang

• Geometrische Anweisung -> Steuert Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück

• Technologische Anweisung -> legt Parameter wie Vorschubgeschwindigkeit, Spindeldrehzahl, Werkzeug fest

• Fahranweisung -> Art der Bewegung z.B. Eilgang

• Schaltbefehle -> z.B. Kühlmittelzufuhr

• Korrekturaufrufe -> Korrekturprogramm

• Zyklen- oder Unterprogrammaufrufe -> für wiederholende/ häufig vorkommende Programmabschnitte

• manuelle Programmierung

• werkstattorientierte Programmierung (WOP)

• rechnergestützte Programmierung

• Programmierer erstellt schrittweise die einzelnen Relativbewegungen des Werkzeugs zum Werkstück auf Basis einer Werkstückzeichnung

• sehr arbeits- und zeitintensiv, da jede einzelne Maschinenbewegung programmiert werden muss

• effektive Lösung

• Programmabläufe können grafisch dargestellt und simuliert werden

• individuell für eine bestimmte Maschine anpassbar

• für Drehen, Fräsen, Nibbeln durchgesetzt

• Werkzeugweg indirekt über ein CAD-Modell des zu fertigenden Bauteils berechnet

• CAM-System berechnet eigenständig einen Werkzeugweg

• umfangreiche Simulation des Prozesses, der Werkzeugmaschinenkinematik & des Materialabtrags möglich

• kleine Änderungen innerhalb des Programms schnell & ohne großen Aufwand durchzuführen

1) Absolutbemaßung

• Definition anhand Entfernung zum Programmnullpunkt

• Vorteil: Bei Änderung eines Punkts muss nicht alles angepasst werden

2) Relativbemaßung

• Definition anhand Entfernung zur vorhergehenden Position

• Vorteil: Einfache Kontrolle auf Programmierfehler, da Summe von X-, Y-, Z-Maße 0 ergeben muss

Drehzahl n

• hohe Drehzahl -> schneller Werkzeugverschleiß; vorzeitiges Werkstoffversagen

• niedrige Drehzahl -> Aufbauschneiden; schlechte Spanabfuhr

(vc = Schnittgeschwindigkeit in m/min; d1 = Durchmesser des Fräsers in mm)

Vorschubgeschwindigkeit vf

• höhere Zähnezahl -> gut für höhere Vorschubgeschwindigkeit; höhere Stabilität bei Schaftfräsen

• ABER kleinerer Spanraum

ae -> Fräsbreite (Eingriffsbreite)

ap -> Schnitttiefe

Werkzeug fährt von einem Startpunkt zu einem definierten Eckpunkt

• G00 -> Angabe von X-, Y-, Z-Koordinate

• G01 -> Angabe von X-, Y-, Z-Koordinate + Vorschubgeschwindigkeit F

Kreisbewegung wird durch den Endpunkt in kartesischen Koordinaten X, Y, Z UND Kreismittelpunkt unter Adressen I, J, K beschrieben. Für einen Vollkreis werden einfach keine Endpunkt-Koordinaten gegeben.

• G02 -> Drehrichtung im Uhrzeigersinn

• G03 -> Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn

Vektor I ist Abstand von Startpunkt des Bogens bis Bogenmittelpunkt (parallel zu X-Achse)

Vektor J ist Abstand von Startpunkt des Bogens zum Bogenmittelpunkt (parallel zu Y-Achse)

Vektor K ist Abstand von Startpunkt des Bogens zum Bogenmittelpunkt (parallel zu Z-Achse)

In Steuerung werden üblicherweise für jedes Werkzeug Durchmesser & Länge der WZM hinterlegt.

Um nun eine Kontur zu erstellen, müsste vor allem Durchmesser berücksichtigt werden!

-> Abhilfe schafft die Korrektur

• G40 -> Abwahl der Werkzeugradiuskorrektur

• G41 -> Werkzeugradiuskorrektur links der Kontur

• G42 -> Werkzeugradiuskorrektur rechts der Kontur