Fertigungstechnik: Praktikumsausarbeitung - Drehen / Bohren / Fräsen

Inhaltsverzeichnis

1 Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen
1.1 Messwerte
1.2 Diagramm der Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanungsbreite
1.2.1 Theoretisches Ergebnis
1.2.2 Messung
1.2.3 Messwerte
1.2.4 Diagramm
1.2.5 Auswertung der Messergebnisse
1.2.6 Abschlussbetrachtung des Versuchs
1.3 Diagramm der Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Einstellwinkel
1.3.1 Theoretisches Ergebnis
1.3.2 Messung
1.3.3 Meßwerte
1.3.4 Diagramm
1.3.5 Auswertung der Meßergebnisse
1.4 Diagramm der Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanwinkel γ
1.4.1 Theoretisches Ergebnis
1.4.2 Messung
1.4.3 Messwerte
1.4.4 Diagramm
1.4.5 Auswertung der Meßergebnisse
1.4.6 Abschlussbetrachtung
1.5 Diagramm der spez. Schnittkraft in Abhängigkeit der Spanungsdicke
1.5.1 Theoretisches Ergebnis
1.5.2 Messung
1.5.3 Meßwerte
1.5.4 Diagramm
1.5.5 Auswertung der Meßergebnisse
1.5.6 Abschlussbetrachtung
1.6 Diagramm des Mittenrauwerts in Abhängigkeit des Vorschubs
1.6.1 Theoretisches Ergebnis
1.6.2 Messung
1.6.3 Messwerte
1.6.4 Diagramm
1.6.5 Auswertung der Messwerte
1.7 Diagramm des Wirkungsgrades und der Antriebsleistung
1.7.1 Theoretisches Ergebnis
1.7.2 Messung
1.7.3 Messwerte
1.7.4 Diagramm
1.7.5 Auswertung der Meßwerte
1.8 Diagramm der Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Schnittgeschwin- digkeit
1.8.1 Theoretisches Ergebnis
1.8.2 Messung
1.8.3 Messwerte
1.8.4 Diagramm
1.8.5 Auswertung der Messwerte
1.8.6 Abschlussbetrachtung des Versuchs
1.9 Vergleichsmessung zwischen einem alten und neuem Drehmeißel
1.9.1 Theoretisches Ergebnis
1.9.2 Messung
1.9.3 Auswertung der Messung
1.10 Vergleich der theoretischen Schnittkraftwerte mit den gemessenen Daten
1.10.1 Tabellarischer Vergleich
1.10.2 Diagramm
1.10.3 Auswertung
1.11 Vergleich der theoretischen Rauhtiefen aller Messungen
1.11.1 Tabellarischer Vergleich
1.11.2 Diagramm
1.11.3 Auswertung

2 Schnittkraftversuch Bohren
2.1 Messwerte
2.2 Einführung in den Versuch Bohren
2.3 Bohrertypen während der Versuchsdurchführung
2.4 Berechnung der Schnittkraft, spezifischen Schnittkraft, Schnittleistung und Hauptzeit .
2.4.1 Berechnung der Schnittkraft F c
2.4.2 Berechnung der spezifischen Schnittkraft k c
2.4.3 Berechnung der Schnittleistung
2.4.4 Berechnung der Hauptzeit
2.5 Vorschubkräfte der verschiedenen Bohrer
2.6 Vergleich der Bohrer 1 und
2.7 Anbohren von Rundungen
2.8 Betrachtung von unterschiedlichen Kühlmethoden
2.9 Vergleiche des Kerndurchschnittes
2.10 Vergleich zwischen Wendelbohrer und Hartmetallbestücktem Wendelbohrer
2.11 Vergleich zwischen Bohren ins Volle und mit Vorbohrung
2.12 Vergleich der Reibahlenoberflächengüte mit dem restlichen Oberflächengüten

3 Schnittkraftversuch Fräsen
3.1 Messwerte
3.2 Ermittlung der Schnittleistung P c
3.2.1 Stirnfräsen
3.2.2 Umlauffräsen im Gleichlauf
3.2.3 Umlauffräsen im Gegenlauf
3.2.4 Vergleich der Schnittkräfte
3.3 Vergleich der Verfahren
3.3.1 Vergleich der Oberflächengüten
3.3.2 Vergleich des Werkzeugverschleißes
3.3.3 Anforderung an die Werkstückspannung
3.3.4 Anforderungen an die Werkzeugmaschine
3.3.5 Schlußfolgerung für den Einsatz
3.4 Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren

4 Anhang

Tabellenverzeichnis

1 Kräfte- und Spandickewerte

2 Kräfte- und Einstellwinkelwerte

3 Kräfte- und Spanwinkelwerte

4 Spezifische Schnittkraft und Spanungsdicke

5 Mittenrauwert und Vorschub

6 Kräfte- und Einstellwinkelwerte

7 Kräfte- und Schnittgeschwindigkeitswerte

8 Messwerte neuer/alter Drehmeißel

9 Vergleich aller Messwerte

10 Messergebnisse der theo. Rauhtiefen

11 Bezeichnungen der Gleichungen

12 Messwerte der Schnittkräfte

13 Schnittkraftwerte

14 Schnittkräfte

15 Schnittkräfte

16 Messwerte vom Wendelbohrer und Wendeschneidplattenbohrer

17 Messwerte bei verschiedenen Kühlmethoden

18 Messwerte der Wendelbohrer mit verschieden Kerndurchmessern

19 Messwerte bei bohren ins Volle und Vorbohrung

20 Messwerte der Oberflächenrauhheiten

21 Messwerte vom Stirnfräsen

22 Messwerte Gleichlauffräsen

23 Gegenlauffräsen

24 Schnittkräfte der verschiedenen Fräsverfahren

25 Vergleich der Oberflächenrauhheiten

26 Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren

Abbildungsverzeichnis

1 Messwerte des gesamten Versuches (Drehen)

2 Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanungsbreite

3 Spanungsgrößen und Einstellwinkel [2]

4 Variationen des Einstellwinkel κ [2]

5 Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Einstellwinkel

6 Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanwinkel

7 Spanungsdicke und -breite [2]

8 k c 1 . 1 in arithmetischer und doppeltlogarithmischer Darstellung [2]

9 Diagramm der Schnittkraft über Spanungsdicke in arithmetischer Darstellung

10 Diagramm der Schnittkraft üüber Spanungsdicke in logarithmischer Darstellung

11 Zeichnung des Mittenrauwert [1]

12 Rauheitsmesser [1]

13 Diagramm des Mittenrauwerts in Abhängigkeit des Vorschubs

14 Diagramm des Wirkungsgrades und der Antriebsleistung

15 Wirkrichtungswinkel v c beim Drehen [1]

16 Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Schnittgeschwindigkeit

17 Verschleißursachen bei der Zerspanung [2]

18 Vergleich der F c.th und F c

19 Vergleich der Rautiefen

20 Messwerte des gesamten Versuches (Bohren)

21 Vorschubkräfte der verschiedenen Bohrer

22 Wendescheidplattenbohrer [2]

23 Messwerte des gesamten Versuches (Fräsen)

24 Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren

25 Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren

1 Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen

1.1 Messwerte

Abbildung 1: Messwerte des gesamten Versuches (Drehen)

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1.2 Diagramm der Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanungsbreite

1.2.1 Theoretisches Ergebnis

Bei dieser Versuchsreihe wird nur die Zustellung verändert. Sie kann auch als Schnittiefe betrachtet werden, denn sie gibt an, wie viel vom Radius des Werkstückes abgetragen werden soll. Also lässt sich aus den theoretischen Erkenntnissen entnehmen, dass die Spanungsbreite b in vereinfachter Betrachtung identisch mit der Länge der Hauptschneide sein muss. [2]

1.2.2 Messung

Während der Versuchsdurchführung wurden an der Drehmaschine die verschiedenen Zustellungen und Kräfte, welche auf den Drehmeißel wirken, gemessen. Diese Messwerte wurden in der folgenden „Tabelle 1: Kräfte- und Spandickewerte“ zusammengestellt und fett geschrieben.

1.2.3 Messwerte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 2: Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanungsbreite

1.2.5 Auswertung der Messergebnisse

Wie aus dem Diagramm zu erkennen ist, steigen die Kräfte linear zur Spanungsbreite. Da bei den Messun- gen die Zustellung verändert wurde, ergibt sich auch eine Änderung der Kräfte, die auf den Drehmeißel wirken und auch eine erwartete Änderung der Spanungsbreite.

1.2.6 Abschlussbetrachtung des Versuchs

Die Zustellung und die Spanungsbreite sind, wie aus der theoretischen Vorüberlegung erwartet, in et- was gleich. Da auch hier nur eine Näherung vorausgesetzt wurde können die Messergebnisse als richtig interpretiert werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Spanungsgrößen und Einstellwinkel [2]

1.3 Diagramm der Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Einstellwinkel κ

1.3.1 Theoretisches Ergebnis

Der Einstellwinkel κ ist der Winkel zwischen der Schneidenebene und der Arbeitsebene. Er wird in der Werkzeug-Bezugsebene gemessen (vergleiche Abbildung 3). Außerdem gilt, je größer der Einstellwinkel, desto besser die Spanbrechung.

Da in diesem Versuch der Einstellwinkel verändert wird, werden für verschiedene Winkel die folgen- den theoretischen Ergebnisse erwartet:

75 ◦ / 45 ◦ Schruppbearbeitung, geringere spezifische Schneidenbelastung als bei κ = 90 ◦, geringerer Verschleiß, Schutz der Schneidecke beim Austritt, [2]

90 ◦ geringe Schnittkräfte in Richtung der Werkzeugachse, geringe Durchbiegung, daher für schlanke und schwinungsanfällige Teile, Schlichtbearbeitung, Drehen von Werkstückabsätzen und Schultern, [2]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4: Variationen des Einstellwinkel κ [2]

1.3.2 Messung

Bei den folgenden Messungen wurde nun der Einstellwinkel κ von 45 ◦ bis 90 ◦ verändert, dabei wur- den wieder die Kräfte auf den Meißel (Messwerte fett in „Tabelle 2: Kräfte- und Einstellwinkelwerte“) aufgenommen.

1.3.3 Meßwerte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Tabelle 2: Kräfte- und Einstellwinkelwerte

Aus der Tabelle lässt sich schon erkennen, dass die Schnittkraft sehr konstant bleibt, somit kaum vom Winkel abhängt. Des weitern ändert sich die Vorschubkraft mit steigenden Schnittwinkel etwas mehr. Der größte unterschied zeigt sich bei der Normalkraft, welche daher sehr starkt von κ abhängt. Nun werden die Messdaten in das Diagramm „Abbildung 5: Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Einstellwinkel“ aufgezeichnet.

1.3.4 Diagramm

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5: Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Einstellwinkel

1.3.5 Auswertung der Meßergebnisse

Wie schon aus der Theorie und der Messtabelle erwartet nimmt die Passivkraft am meisten ab (rote Linie). So ist dies auch am stärksten von dem Einstellwinkel κ abhängig. Hier zeigen Theorie und Praxis wiederum eine sehr gute Übereinstimmung.

1.4 Diagramm der Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanwinkel γ

1.4.1 Theoretisches Ergebnis

Wie sich aus dem Skriptum ergibt muss je Grad Spanwinkelvergrößerung die Schnittkraft um 1% bis 2% bei Eisenwerkstoffen sinken. [2] Überschlägig kann der Kraftanstieg auch wie folgt betrachtet werden:

Kraft Kraftanstieg je Grad Spanwinkeländerung

F C etwa 1,5%

F f etwa 5%

F p etwa 4%

Der maximale Spanwinkel wird nach oben hin durch die Kantenfestigkeit des Schneidstoffes und der dadurch zunehmenden Ausbruchsgefahr an der Schneidkante begrenzt. Ein negativer Spanwinkel hat nur eine bedingt gute Spanbrechung, jedoch eine schlechtere Oberflächenqualität. [2]

1.4.2 Messung

In dieser Messreihe werden die Spanwinkel γ von 6 ◦, 12 ◦ und 20 ◦ eingestellt. Dabei werden die Schnitt-

, Vorschub- und Passivkraft des Drehmeißels gemessen und in der folgenden „Tabelle 3: Kräfte- und Spanwinkelwerte“ eingetragen.

1.4.3 Messwerte

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6: Schnitt-, Vorschub- und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanwinkel

1.4.5 Auswertung der Meßergebnisse

Aus den Messwerten zeigt sich bei 6 ◦ und bei 12 ◦ eine Steigerung der Kräfte auf das Werkzeug, wird der Spanwinkel γ nun weiter erhöht, auf 20 ◦, so nehmen alle Kraftwerte ab.

1.4.6 Abschlussbetrachtung

Aus der Theorie ist bekannt, dass sich je Grad Winkeländerung die Schnittkraft um etwas 2% ändern muss. Nun wird dies an den Messwerten überprüft:

- Schnittkraft von 780N auf 880N, 6 ◦ Änderung, 2%:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Somit ergibt sich eine errechnete Schnittkraft von 873.6N was mit einer praktisch gemessenen von 880N übereinstimmt.

Führt man die gleiche Rechnung beim nächsten Messwert durch:

- Schnittkraft von 880N auf 700N, 8 ◦ Änderung, 2%:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

würde ein Schnittkraftwert von 1020.8N errechnet. Das Messergebnis beträgt aber 700N.

[...]