Werkzeugmaschinen mit geometrisch bestimmter Schneide
Fräsmaschinen
Drehmaschinen
Bohrmaschine
Räummaschine
Fertigungsverfahren
Bauformen horizontaler Bohr- und Fräsmaschinen 2,3
Bauformen vertikaler Bohr- und Frasmaschinen
2,4
Bauformen von Drehmaschinen
2,7 Prinzip der Fräsbearbeitung - Definition nach DIN 8589-3
Fräsen ist Spanen mit kreisförmigen, einem meist mehrzahnigen Werkzeug zugeordneter Schnittbewegung und mit senkrecht oder auch schräg zur Drehachse des Werkzeuges verlaufender Vorschubbewegung zur Erzeugung beliebiger Werkstückoberfläche.
Prinzio der Fräsbearbeitung - Fräsarbeiten
verschiedenen Bearbeitungsachsen / Beschreibung der Komponenten der Maschine
Einteilung von Drehmaschinen
Komponenten / Bestandteile der Drehmaschine
Bearbeitungsmöglichkeiten von Bohrmaschinen
Einteilung Drehmaschinen nicht sicher Klausurrelevant
Komponenten einer Drehmaschine
Bauformen der Bohrsmaschine 2,60
Bauformen von Werkstattbohrmaschinen 2,61
Übung 1: Achsen und Baugruppen
Wiederholung der Achsendefinitionen
Prizipielles Vorgehen zur Achsenbestimmung
Achsendefinitionen
Das Koordinatensystem von Werzeugmaschinen (DIN 66 217)
Achsenbezeichnung bei horizintaler Z-Achse
Kartesisches Koordinatensystem
Achsenbezeichnung bei vertikaler Z-Achse
Warum Koordinatensystem?
Vereinheitlichung der Programmierung numerisch gesteuerter Arbeitsmaschinen (Wird auch bei nicht numerisch gesteuerten Arbeitsmaschinen verwendet)
Das (Programmier-) KOS bezieht sich immer auf das Werkstück! Dadurch kann die Programmierung unabhängig von der Maschinenkinematik erfolgen
Der Programmierer nimmt immer an, dass sich das Werkzeug relativ zum stillstehend gedachten Werkstück bewegt
Es muss immer zwischen dem (Programmier-) KOS und den Bewegungsachsen der Maschinen unterschieden werden
Achsendefinition
Programmierer Achsen und Maschinen Achsen
Prinzipielles Vorgehen zur Achsenbestimmung
1. Um welchen Maschinentyp und welche Bauform handelt es sich? —> Horizontale Fräsmaschine in Kreuztischbauweise?
2. Hauptspindel suchen
3. Z-Achse entlang der Hauptspindelachse einzeichnen
4. Je nach Maschinentyp die X-Achse bestimmen und einzeichnen
5. Die Y-Achse ergibt sich nach der Rechten-Hand-Regel
6. Parallelachsen einzeichnen
7. Rotatorische Achsen einzeichnen
Übung 3: Messung der Positioniergenauigkeit
Positioniergenauigkeit und Wiederholgenauigkeit
Messtechnik, Versuchsaufbau und Ablauf der Positionsmessung
Gruppeneinteilung
Positioniergenauigkeitsmessung
—> Bestimmung derPositioniergenauigkeit einer Werkzeugmaschine
—> wird nur für eine Achsposition durchgeführt
Einzelschritte:
Umgang mit Messtechnik
Programmierung der Verfahrbewegung einer Werkzeugmaaschine
Auswertung mit Excel
Darstellung und Deutung der Ergebnisse
Positionirgenauigkeit - Definition
Ist ein Maß dafür, wie genau eine definierte Position mit der Maschine angefahren oder erreicht werden kann
Präzision (Wiederholgenauigkeit)
beschreibt, wie klein die maximalen Abweichungen voneinander unabhängiger Ermittlungsergebnisse werden, welche gewonnen wurden, indem der Prüfer ein festgelegtes Ermittlungsverfahren mehrfach unter vorgegebenen Bedingungen anwandte. [DIN 55350-13
Ursachen für Abweichungen
Steigungsgenauigkeit des Kugelgewindetriebs (axiale Steifigkeit, Axialspiel)
Thermischer Versatz (Wärmeentwicklung)
Einfederung des Führungssystems während des Betriebs
Direkte Prüfung:
Bewegungszyklen bei der Positionierungsgenauigkeitsmessung
Linearberfahren
Pilgerschnittverfahren
Quasi - Pilgerschnittverfahren
Häufigkeitsverteilung der Messpositionen bei der Positioniergenauikeitsmessung
Messtechnik
Positionsmessung mit einem Lasertraingulationssensor
Vorgehensweise
Suche der Messbereichsmitte
Programmierung des Schrittverfahrens in der Maschinensteuerung
Aufzeichnung des Messwerte
Auswertung der Messergebnisse und Berechnung der Positioniergenauigkeit
Darstellung der Häufigkeitsverteilung
Maschinencode
Übrung 5: Dynamisches Verhalten von Werkzeugmaschinen
Dynamisches Verhalten
Schwingungsursachen
Dynamische Nachgiebigkeit
Modalanalyse / Beispiel
Messtechnik zur Modalanalyse
Berechnungsaufgabe
Verbesserung der dynamischen Steifigkeit
Dynamik
= ein Teilgebiet der Mechanik, welches sich mit der Wirkung von Kräften, d. h. die Bewegung von Körpern bzw. das zeitliche Verhalten dieser unter Einfluss von Kräften, befasst.
Die technischen Mechanik bezieht sich im Allgemeinen auf Festkörper (im Gegensatz zur Fluiddynamik) und untergliedert sich in
die Statik (Kräftegleichgewicht an unbeschleunigten Körpern) und der Kinetik (Zusammenhang zwischen Verschiebungen und Kräften
Ursachen für die Schwingungen
Beispiel 1 für selbsterregte Schwingung: Achsruck
Impulsförmige Anregung durch den Ruck eine Achse (bspw. aufgrund des Stick-Slip-Effekts)
Beispiel 2 für selbsterregte Schwingung: regeneratives Rattern
Bestimmung von Schwingungsursachen
dynamische Steifigkeit
Modalanalyse - Definition
Methode zur Untersuchung des Schwingungsverhaltens von Strukturen.
Modalanalyse
Ziel und Modalparameter
Ziel: Die Erstellung eines Modalmodells zur Beschreibung des Strukturverhaltens.
Modalparameter: Eigenfrequenzen, Dämpfungswerte und Eigenformen.
Strukturparameter- Analytische und experimentelle Modalanalyse
Nyquist - Shannon - Abtasttheorem
Problem: fmax ?
Das Abtasttheorem besagt, dass ein auf fmax bandbegrenztes Signal aus einer Folge von äquidistanten Abtastwerten exakt rekonstruiert werden kann, wenn es mit einer Frequenz von größer als 2fmax abgetastet wurde.
Nyquist-Shannon-Abtasttheorem: noch ein Beispiel
Modalanalyse: Experimentell
Nachgiebigkeitsfrequenzgang
Messkette mit Shaker, lasertriangulationssensor und Auswertung
Vor - und Nachteile Messtechnik zru Modalanalyse
Vorteil
Nachteil
berührungslose Messung
schnell
präzise und hochauflösend
große und auch kleine Strukturen können untersucht werden
handhabungsfreundlich (freie Definierung der Messpunkte mit Hilfe der Software
Aufbau der Messeinrichtung
Kosten
Messtechnik zur Modalanalyse mit einem Laser-Vibrometer
Schwingungsdarstellungen
Schwingender Körper
Zeit
Frequenz
Modalparameter
Mathemathik hinter Schwingungen - rotmakierte Formeln
Eigenkreisfrequent
Eigenfrequenz
Phasengeschwindigkeit
Dämpfung / Fallunterscheidung
Dämpfung
Regeltechnik
Konstruktive Optimierung
Bessere Werkstoffe
Beheben von Schwingungsursachen
Dämpfersysteme
Übung 4: Beurteilung und Abnahme
Maschinengenauigkeit
wird lastfrei ermittelt und stellt maximal erreichbare Genauigkeit einer Werkzeugmaschine dar
abhängig von ihrem geometrischen und kinematischen Verhalten
die so ermittelte Maschinengenauigkeit weicht meist stark von der Genauigkeit im Prozess ab
Arbeitsgenauigkeit (gleichbedeutend mit Werkzeuggenauigkeit)
beinhaltet Maßgenauigkeit, Formgenauigkeit, Lagegenauigkeit und Oberflächengüte des Werkstücks (Beurteilung des Fertigungsergebnisses)
Berücksichtigung von systematischen und zufälligen Einflüssen auf Maschine und Prozess
Einflussfaktoren auf die Arbeitsgenauigkeit
Beispiee für Geometriefehler an Werkzeugmaschinen
direkte Prüfung: Beispiele für diie messtechnischen Erfasssung von Geometriefehlern
direkte Prüfung: Form- und Lagetoleranzen nach DIN
Direkte Prüfung
Bewegungszyklen bei Positioniergenauigkeitsmessung
Linarverfahren
Quasi-Pilgerschnittverfahren
Aufgabe: Bestimmung der Positioniergenauigkeit
Taschenrechner - Standardabweichung
Indirekte Prüfung: gegenüberstellung von Maschinen- und Prozessfähigkeit
Stabilitätsprüfung: Charakteristische Verläufe von Einzelwerten
Exkurs: Prognosemodell Normalverteilung
Berechnung der Maschinenfähigkeitsindizes
Zusammenhang zwischen Messergebnissen, statistischer auswertung und Maschinenfähigkeit
Berechnung der Prozessindizes
Aufgabe 2: Maschinenfähigkeit beim Außenrundschleifen
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