In der Arbeit wird ein technologisches Konzept erarbeitet, um verschiedenste Nockenwellen auf einer Universal-Schleifmaschine zu schleifen. Dazu mussten Erfahrungen über das CNC-Unrundschleifen von Nocken gesammelt werden. Eine anschließende Recherche untersucht die verschiedenen Arten von Nockenwellen und die wichtigsten Nockenformen. Als Hauptaspekt kann angeführt werden: Die Anforderungen an das Schleifen sind abhängig von der Nockenform, ein zentraler Forschungsbereich für die Automobilbaubranche. Für das Schleifen der Nockenwelle mussten Programme für die Steuerung vorgegeben werden. Die Programmierung wurde auf einem Standard PC (Offline) und an der Steuerung der CNC-Schleifmaschine (Online) durchgeführt. Probleme wie die Winkelpositionierung und eine spielfreie Werkstückmitnahme mussten gelöst werden und führten zu einem Maschinenpatent für den kooperierenden Schleifmaschienhersteller. Die Prozessführung wurde über die konstante Werkstück-Drehgeschwindigkeit geführt. Für zwei mögliche Varianten aus Nockenkonturdaten (Hubwertetabellen, CAD-Daten) die NW zu schleifen, wurde der Arbeitsablauf entwickelt. Das Schleifen zylindrischer Nocken konnte in einem schnellen Prozesszyklus umgesetzt werden. Eine besondere Lösung erforderte die konkave Geometrie von Nocken (schnelle Ventilsteuerzeiten, spezifischen Kraftstoffverbrauch optimieren). Mit der CAD-Technik zur Programmierungsunterstützung wurde eine Pseudo-Nockenwelle konstruiert. Sie vereint die Eigenschaft (Nockenkontur) vieler Nockenwellen in sich. Die Pseudo-Nockenwelle testet zugleich den maximalen Grenzbereich der Schleifmaschine aus (konkave Geometrie). Für diesen erweiterten Arbeitsbereich der Schleifmaschine wird eine Lösung vorgeschlagen. Anschließend sind die Kosten für die Herstellung einer geschliffenen Nockenwelle mit Hilfe einer "Musterkalkulation" berechnet wurden. Die Kalkulation ist auf Grundlage allgemeiner Maschinenstundensätzen durchgeführt. Das Ergebnis zeigt das sich eine wirtschaftliche Fertigung von Prototypen-Nockenwellen, speziell für KMU rechnet. Eine Zusammenfassung der Realisierungen und ein spannender Ausblick in die Zukunft der Nockenwelle beenden diese Arbeit. Eine Nockenwelle zu ersetzen ist und wird definitiv eine größere Herausforderung im Motorenbau bleiben, die Forschung zur Optimierung dieser Motorenkomponente, zeigen ansetzte bedeutender OEM's und der Zwang zur Abgassverhalten-Verbesserung und zum Kraftsoffsparen beschleunigen den Entwicklungsprozess, um ein Neues.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Erläuterung der Aufgabenstellung
1.2 Beschreibung des Lösungsweges
2. Konzept Prototypenfertigung Nockenwelle
3. Teilerecherche zum Produkt Nockenwelle
3.1 Nockenwellentypen, -arten und Geometrien
3.2 Märkte und Innovationen
4. Technologisches Konzept
4.1 Fertigungsverfahren
4.2 Fertigungsumgebung
4.2.1 Schleifmaschine
4.2.2. Software
4.2.3 Werkzeuge
4.3 Fertigungsplanung
4.4 Technologische Versuche
4.6 Vorschläge Maschinenerweiterung
5. Kostendarstellung
5.1 Herstellkosten und Selbstkosten
5.2 Kalkulationseinzelkosten
5.3 Marktpreise
6. Realisierung des Vorschlagkonzeptes
7. Ausblick in die Nockenwellenzukunft
Zielsetzung & Themen
Die vorliegende Arbeit erarbeitet ein technologisches Konzept zur wirtschaftlichen Fertigung von Prototypen-Nockenwellen auf einer Universal-CNC-Schleifmaschine, um die bestehende Marktlücke für Kleinserien in der Automobilbranche zu schließen.
- Technologische Analyse der Nockenwellengeometrien und -fertigung
- Erarbeitung eines CNC-Schleifkonzepts inklusive der Maschinen-Ist-Analyse
- Entwicklung und Simulation von Schleifprogrammen mittels CAD-Technik
- Kostenkalkulation für die Prototypenfertigung
- Vorschläge zur technischen Erweiterung der Maschinengrenzbereiche
Auszug aus dem Buch
4.2.3 Werkzeuge
Schleifwerkzeuge aus gebundenen Schleifmitteln haben eine nach DIN 69100 genormte Bezeichnung. Sie enthält Angaben über die Abmessungen und die Form des Schleifkörpers. Des weiteren gibt die genormte Bezeichnung Aufschluss über den Werkstoff, die Werkstoffspezifikationen und die maximale Umfangsgeschwindigkeit.
Zur Verdeutlichung dient das nachfolgende Beispiel eines Schleifwerkzeuges nach DIN 69100 mit Korund als Kornwerkstoff.
Korund – wirtschaftlich im Prototypensektor
Für die Versuche wurde eine gefügte Korundscheibe der Firma Dorfner eingesetzt. Die Scheibe gilt vom Gefüge der Körnung her als sehr offen und fühlt sich sehr rau an. Weiterhin lässt sich die Scheibe mit einem Industrie Mehrkorn-Diamanten technologisch vorteilhaft abrichten. Durch das Abrichten vor der Schleifbearbeitung wird die Scheibe von Abnutzungsstörstellen befreit, das zu einem guten Schleifbild beiträgt. Ein Phasenprofil an den Seitenkanten einer Nocke kann flexibel nach Kundenwunsch mit einem Profilabrichter Diamant auf die Korundscheibe aufgebracht werden (Zusatzdienstleistung).
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Definiert die Aufgabenstellung zur Etablierung eines technologischen Konzeptes für das Schleifen von Nockenwellen in einem mittelständischen Unternehmen unter Berücksichtigung technischer und wirtschaftlicher Anforderungen.
2. Konzept Prototypenfertigung Nockenwelle: Stellt das Projekt zur Inhouse-Bearbeitung von Kleinserien vor und definiert das Pflichtenheft für die Arbeit.
3. Teilerecherche zum Produkt Nockenwelle: Analysiert verschiedene Nockenwellentypen, Geometrien sowie Markttrends und Innovationen in der Fertigung.
4. Technologisches Konzept: Beschreibt detailliert die Fertigungsverfahren, die benötigte Maschinenumgebung (Software, Werkzeuge), die Planung und die technologischen Versuche mit einer CAD-Pseudowelle sowie Ansätze zur Maschinenerweiterung.
5. Kostendarstellung: Führt die Kalkulation der Herstellkosten, Selbstkosten und Marktpreise für geschliffene Nockenwellen durch, um die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens zu bewerten.
6. Realisierung des Vorschlagkonzeptes: Fasst die wichtigsten umgesetzten Maßnahmen zur Erfüllung der Anforderungen aus der technischen Zeichnung zusammen.
7. Ausblick in die Nockenwellenzukunft: Diskutiert die Entwicklung hin zu programmierbaren Motoren und alternativen Ventilsteuerungen.
Schlüsselwörter
Nockenwelle, CNC-Schleifen, Unrundschleifen, Prototypenfertigung, Automobilindustrie, CAD-Programmierung, Schleifmaschine, Korund, CBN, Fertigungsplanung, Kostendarstellung, Nockenkontur, Maschinenfähigkeit, Spezial-Nockenwellen, Schleifparameter
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Diplomarbeit grundlegend?
Die Arbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung eines technologischen Konzepts, um Nockenwellen im Rahmen der Prototypenfertigung und für Kleinstserien auf einer universellen CNC-Schleifmaschine fertigen zu können.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Die Schwerpunkte liegen auf der Schleiftechnologie für unrunde Bauteile, der CAD-gestützten Programmierung, der Prozessplanung und der wirtschaftlichen Kostenkalkulation in einem mittelständischen Umfeld.
Welches primäre Ziel verfolgt der Autor?
Das Hauptziel ist es, eine Marktlücke im Bereich der Forschungs- und Entwicklungsnockenwellen durch flexible, wirtschaftliche Inhouse-Bearbeitung zu schließen.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer technischen Problemanalyse, einer Literatur- und Teilerecherche sowie praktischen Schleifversuchen an einer selbst konstruierten Pseudo-Nockenwelle zur Testung der Maschinengrenzbereiche.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil umfasst die Analyse der Fertigungsumgebung, die detaillierte Beschreibung der Schleifprogramme, die Durchführung technologischer Versuche und die Entwicklung konkreter Vorschläge zur Maschinenerweiterung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Zu den zentralen Begriffen zählen Nockenwelle, CNC-Unrundschleifen, Prototypenfertigung, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Prozessoptimierung.
Warum wird für die Versuche eine "Pseudo-Nockenwelle" konstruiert?
Die Pseudo-Nockenwelle wurde konstruiert, um Eigenschaften vieler verschiedener Nocken in einem Werkstück zu vereinen und den maximalen Grenzbereich der Schleifmaschine, insbesondere bei konkaver Geometrie, zu testen.
Welche Schlussfolgerung zieht der Autor zur Wirtschaftlichkeit?
Die Kostenkalkulation zeigt, dass eine wirtschaftliche Fertigung von Prototypen-Nockenwellen auf der vorhandenen Maschine bei Anwendung der richtigen Schleifparameter und Strategien rentabel ist.
Welchen Einfluss hat die Nockengeometrie auf den Schleifprozess?
Konkave Nockengeometrien stellen die größte Herausforderung dar, da sie sehr kleine Schleifscheibendurchmesser erfordern, um Kollisionen zu vermeiden, was spezielle konstruktive Lösungen am Schleifkopf notwendig macht.
- Citar trabajo
- Matthias Schneider (Autor), 2000, Die Einführung eines neuen Produktes in einem mittelständischen Unternehmen aus dem Bereich Automotive, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/112057
