Fertigungstechnik: Praktikumsausarbeitung - Drehen / Bohren / Fräsen

Inhaltsverzeichnis 3. Juli 2008

  Inhaltsverzeichnis  

1  Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen  6

1.1  Messwerte  7

1.2  Diagramm der Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanungsbreite  8

1.2.1  Theoretisches Ergebnis  8

1.2.2  Messung  8

1.2.3  Messwerte  8

1.2.4  Diagramm  9

1.2.5  Auswertung der Messergebnisse  9

1.2.6  Abschlussbetrachtung des Versuchs  9

1.3  Diagramm der Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Einstellwinkel κ  10

1.3.1  Theoretisches Ergebnis  10

1.3.2  Messung  11

1.3.3  Meßwerte  11

1.3.4  Diagramm  11

1.3.5  Auswertung der Meßergebnisse  12

1.4  Diagramm der Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanwinkel γ  12

1.4.1  Theoretisches Ergebnis  12

1.4.2  Messung  12

1.4.3  Messwerte  12

1.4.4  Diagramm  13

1.4.5  Auswertung der Meßergebnisse  13

1.4.6  Abschlussbetrachtung  13

1.5  Diagramm der spez Schnittkraft in Abhängigkeit der Spanungsdicke  15

1.5.1  Theoretisches Ergebnis  15

1.5.2  Messung  16

1.5.3  Meßwerte  16

1.5.4  Diagramm  16

1.5.5  Auswertung der Meßergebnisse  17

1.5.6  Abschlussbetrachtung  18

1.6  Diagramm des Mittenrauwerts in Abhängigkeit des Vorschubs  19

1.6.1  Theoretisches Ergebnis  19

1.6.2  Messung  19

1.6.3  Messwerte  20

1.6.4  Diagramm  20

1.6.5  Auswertung der Messwerte  20

1.7  Diagramm des Wirkungsgrades und der Antriebsleistung  21

1.7.1  Theoretisches Ergebnis  21

1.7.2  Messung  21

1.7.3  Messwerte  21

1.7.4  Diagramm  22

1.7.5  Auswertung der Meßwerte  22

1.8  Diagramm der Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Schnittgeschwin  

  digkeit  22

1.8.1  Theoretisches Ergebnis  22

1.8.2  Messung  23

1.8.3  Messwerte  23

1.8.4  Diagramm  23

1.8.5  Auswertung der Messwerte  23

1.8.6  Abschlussbetrachtung des Versuchs  24

1.9  Vergleichsmessung zwischen einem alten und neuem Drehmeißel  24

1.9.1  Theoretisches Ergebnis  24

1.9.2  Messung  24

1.9.3  Auswertung der Messung  24

2

Inhaltsverzeichnis 3. Juli 2008

1.10  Vergleich der theoretischen Schnittkraftwerte mit den gemessenen Daten  25

1.10.1  Tabellarischer Vergleich  25

1.10.2  Diagramm  26

1.10.3  Auswertung  26

1.11  Vergleich der theoretischen Rauhtiefen aller Messungen  27

1.11.1  Tabellarischer Vergleich  27

1.11.2  Diagramm  27

1.11.3  Auswertung  28

2  Schnittkraftversuch Bohren  29

2.1  Messwerte  30

2.2  Einführung in den Versuch Bohren  31

2.3  Bohrertypen während der Versuchsdurchführung  31

2.4  Berechnung der Schnittkraft spezifischen Schnittkraft Schnittleistung und Hauptzeit  31

2.4.1  Berechnung der Schnittkraft F c  31

2.4.2  Berechnung der spezifischen Schnittkraft k c  32

2.4.3  Berechnung der Schnittleistung  32

2.4.4  Berechnung der Hauptzeit  34

2.5  Vorschubkräfte der verschiedenen Bohrer  35

2.6  Vergleich der Bohrer 1 und 2  37

2.7  Anbohren von Rundungen  37

2.8  Betrachtung von unterschiedlichen Kühlmethoden  37

2.9  Vergleiche des Kerndurchschnittes  38

2.10  Vergleich zwischen Wendelbohrer und Hartmetallbestücktem Wendelbohrer  38

2.11  Vergleich zwischen Bohren ins Volle und mit Vorbohrung  38

2.12  Vergleich der Reibahlenoberflächengüte mit dem restlichen Oberflächengüten  39

3  Schnittkraftversuch Fräsen  40

3.1  Messwerte  41

3.2  Ermittlung der Schnittleistung P c  42

3.2.1  Stirnfräsen  42

3.2.2  Umlauffräsen im Gleichlauf  42

3.2.3  Umlauffräsen im Gegenlauf  43

3.2.4  Vergleich der Schnittkräfte  43

3.3  Vergleich der Verfahren  43

3.3.1  Vergleich der Oberflächengüten  43

3.3.2  Vergleich des Werkzeugverschleißes  43

3.3.3  Anforderung an die Werkstückspannung  44

3.3.4  Anforderungen an die Werkzeugmaschine  44

3.3.5  Schlußfolgerung für den Einsatz  44

3.4  Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren  45

4  Anhang  47

3

Tabellenverzeichnis 3. Juli 2008

  Tabellenverzeichnis  

1  Kräfte und Spandickewerte  8

2  Kräfte und Einstellwinkelwerte  11

3  Kräfte und Spanwinkelwerte  12

4  Spezifische Schnittkraft und Spanungsdicke  16

5  Mittenrauwert und Vorschub  20

6  Kräfte und Einstellwinkelwerte  21

7  Kräfte und Schnittgeschwindigkeitswerte  23

8  Messwerte neuer alter Drehmeißel  24

9  Vergleich aller Messwerte  25

10  Messergebnisse der theo Rauhtiefen  27

11  Bezeichnungen der Gleichungen  32

12  Messwerte der Schnittkräfte  32

13  Schnittkraftwerte  33

14  Schnittkräfte  34

15  Schnittkräfte  35

16  Messwerte vom Wendelbohrer und Wendeschneidplattenbohrer  37

17  Messwerte bei verschiedenen Kühlmethoden  38

18  Messwerte der Wendelbohrer mit verschieden Kerndurchmessern  38

19  Messwerte bei bohren ins Volle und Vorbohrung  38

20  Messwerte der Oberflächenrauhheiten  39

21  Messwerte vom Stirnfräsen  42

22  Messwerte Gleichlauffräsen  42

23  Gegenlauffräsen  43

24  Schnittkräfte der verschiedenen Fräsverfahren  43

25  Vergleich der Oberflächenrauhheiten  44

26  Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren  45

4

Abbildungsverzeichnis 3. Juli 2008

  Abbildungsverzeichnis  

1  Messwerte des gesamten Versuches (Drehen)  7

2  Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanungsbreite  9

3  Spanungsgrößen und Einstellwinkel 2  10

  Variationen des Einstellwinkel κ 2  10

  4  

5  Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Einstellwinkel  11

6  Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Spanwinkel  13

7  Spanungsdicke und breite 2  15

  k c1 1 in arithmetischer und doppeltlogarithmischer Darstellung 2  15

  8  

9  Diagramm der Schnittkraft über Spanungsdicke in arithmetischer Darstellung  16

10  Diagramm der Schnittkraft üüber Spanungsdicke in logarithmischer Darstellung  18

11  Zeichnung des Mittenrauwert 1  19

12  Rauheitsmesser 1  19

13  Diagramm des Mittenrauwerts in Abhängigkeit des Vorschubs  20

14  Diagramm des Wirkungsgrades und der Antriebsleistung  22

15  Wirkrichtungswinkel v c beim Drehen 1  22

16  Schnitt Vorschub und Passivkraft in Abhängigkeit der Schnittgeschwindigkeit  23

17  Verschleißursachen bei der Zerspanung 2  24

18  Vergleich der F c th und F c  26

19  Vergleich der Rautiefen  27

20  Messwerte des gesamten Versuches (Bohren)  30

21  Vorschubkräfte der verschiedenen Bohrer  36

22  Wendescheidplattenbohrer 2  37

23  Messwerte des gesamten Versuches (Fräsen)  41

24  Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren  45

25  Kräftevergleich der unterschiedlichen Fräsverfahren  46

5

1 Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen

1 Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen

7

1 Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen

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

Tabelle 1: Kräfte- und Spandickewerte

1 Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen

1.2.4 Diagramm

Kraft

1400

1200

1000

800

600

400

200

0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 mm

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.

1 Analyse des Zerspanprozesses beim Drehen

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 4: Variationen des Einstellwinkel κ [2]