Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Analyse und Verbesserung der Bearbeitungsparameter für technische Kunststoffe. Ziel dieser Arbeit war es, einen neuen Bearbeitungsbereich mit optimierten Bearbeitungsparametern zu finden. Zu diesem Zweck wurden mit den derzeitigen Standardbearbeitungsparametern Fräsund Drehversuche durchgeführt, um den derzeitigen Ist-Stand zu ermitteln. Die Beurteilung der Oberflächengüte der gedrehten bzw. gefrästen Versuchsproben erfolgte mit einem Tastschnittgerät der Firma Mahr. Danach folgten weitere Fräsversuche mit unterschiedlichen Parametern, die vorher in Form eines Prüfprogramms
definiert worden sind. Die Auswertung bzw. Analyse der Daten erfolgte
anhand eines Portfolios, in dem die wichtigsten Einflussparameter wie Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe berücksichtigt worden sind. Das Ergebnis dieser Arbeit dient der Fa. SKF ECONOMOS GmbH, speziell der Advanced Engineering
Plastic Parts (AEPP)-Abteilung, die mit den aus dieser Arbeit gewonnenen Daten die Herstellung der sogenannten Hochpräzisionsteile effizienter und dadurch kostengünstiger gestalten kann.
Inhaltsverzeichnis
1. Einleitung
1.1 Ausgangssituation
1.2 Aufgabenstellung
1.3 Ziel der Arbeit
2. Einteilung und Herstellung der Kunststoffe
2.1 Technische Kunststoffe
2.2 Beschreibung und Eigenschaften von Polyamid und Polyoxymethylen
2.2.1 Polyamid
2.2.2 Polyoxymethylen
3. Spanende Bearbeitungsverfahren
3.1 Definition und technologische Grundlagen des Drehens
3.2 Definition und technologische Grundlagen des CNC-Fräsens mit einem 5-Achsen Bearbeitungszentrum
4. Definition der wichtigsten Zerspangrößen für das optimale Bearbeiten von technischen Kunststoffen
4.1 Drehen
4.2 Fräsen
4.2.1 Werkzeugwinkel
4.2.2 Schnittparameter
4.2.3 Kühlschmierstoffe bei spanender Bearbeitung von technischen Kunststoffen
5. Erzielbare Oberflächengüte bei der spanenden Bearbeitung
5.1 Definition der gemittelten Rautiefe (Rz) nach DIN 4768:1990
5.2 Messverfahren zur Bestimmung der Oberflächengüte von technischen Kunststoffen
6. Analyse und Verbesserung der Bearbeitungsparameter durch Dreh- und Fräsversuche
6.1 Drehversuche
6.2 Fräsversuche
6.2.1 Vorgehensweise der Versuchsdurchführung
6.2.2 Analyse der bestehenden Bearbeitungsparameter
6.2.3 Vorgehen zur Aufklärung der ermittelten Bearbeitungsparameter durch Abänderung verschiedener Einflussgrößen
6.2.3.1 Vorschubänderung bei konstanter Schnittgeschwindigkeit
6.2.3.2 Änderung der Schnittgeschwindigkeit bei konstantem Standardvorschub
6.2.3.3 Änderung der Bearbeitungslänge
6.2.4 Auswertung und Diskussion der Ergebnisse aus den Fräsversuchen
6.2.4.1 Einfluss der Schnittgeschwindigkeit
6.2.4.2 Einfluss des Vorschubs
6.2.4.3 Einfluss der Bearbeitungslänge
7. Zusammenfassung und Ausblick
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Ermittlung und Auflistung optimierter Bearbeitungsparameter für die technischen Kunststoffe Polyamid und Polyoxymethylen, um die Effizienz und Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung von Präzisionsteilen (AEPP) bei der Firma SKF ECONOMOS GmbH zu steigern.
- Analyse und Optimierung von Zerspanungsprozessen für technische Kunststoffe
- Vergleichende Untersuchung verschiedener Bearbeitungsparameter wie Schnittgeschwindigkeit und Vorschub
- Einfluss der Werkstück-Einspannung auf die erreichbare Oberflächengüte
- Klassifizierung der Oberflächenqualität mittels gemittelter Rautiefe (Rz)
- Erstellung von Bearbeitungsrichtlinien basierend auf empirischen Fräs- und Drehversuchen
Auszug aus dem Buch
6.2.3.3 Änderung der Auskraglänge
Als weiteren wichtigen Faktor für die Herstellung einwandfreier Oberflächen wäre die Bearbeitungslänge zu nennen. Die Auskraglänge beschreibt, wie weit ein Werkstück aus dem Maschinenschraubstock herausragt. Generell gilt: je tiefer das zu bearbeitende Werkstück in den Schraubstock eingespannt wird, desto besser lässt es sich bearbeiten und desto hochqualitativer wird die Oberfläche. Genau da liegt das Problem beim Zerspanen mit einer 5-Achsen Bearbeitungsmaschine. Hier sollte das Werkstück so weit wie möglich aus dem Schraubstock ragen, um die Zugänglichkeit mit allen 5-Achsen gewährleisten zu können. Ist das Werkstück zu weit im Schraubstock eingespannt, können nicht alle 5-Achsen benutzt werden und die Maschine arbeitet nicht wirtschaftlich. Bei den durchgeführten Fräsversuchen wurden zwei verschiedene Einspanntiefen getestet und die Oberflächengüte der gefrästen Werkstücke gemessen:
Einspanntiefe A: betrug 50 [mm] bei einer gesamten Werkstücklänge von 150 [mm], d.h. dass das Werkstück 100 [mm] aus dem Schraubstock herausragte.
Einspanntiefe B: betrug 10 [mm] bei einer gesamten Werkstücklänge von 150 [mm], d.h. dass das Werkstück 140 [mm] aus dem Schraubstock herausragte.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Einleitung: Beschreibt die Ausgangssituation bei der SKF ECONOMOS GmbH sowie das Ziel, Bearbeitungsrichtlinien für technische Kunststoffe zu optimieren.
2. Einteilung und Herstellung der Kunststoffe: Erläutert die Grundlagen und Einteilung der Kunststoffe (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere) und detailliert die Eigenschaften von Polyamid und Polyoxymethylen.
3. Spanende Bearbeitungsverfahren: Gibt einen Überblick über gängige Verfahren wie Drehen und Fräsen inklusive der technologischen Grundlagen von 5-Achsen-Bearbeitungszentren.
4. Definition der wichtigsten Zerspangrößen für das optimale Bearbeiten von technischen Kunststoffen: Behandelt die für den Zerspanungsprozess essenziellen Parameter wie Werkzeugwinkel, Schnittwerte und den Einsatz von Kühlschmierstoffen.
5. Erzielbare Oberflächengüte bei der spanenden Bearbeitung: Definiert die gemittelte Rautiefe (Rz) nach DIN-Norm und beschreibt die verwendeten Messverfahren zur Qualitätsbeurteilung.
6. Analyse und Verbesserung der Bearbeitungsparameter durch Dreh- und Fräsversuche: Dokumentiert das praktische Vorgehen der Versuchsreihen, deren Auswertung und die Optimierung der Parameter zur Verbesserung der Oberflächengüte.
7. Zusammenfassung und Ausblick: Resümiert die Ergebnisse der Arbeit und gibt einen Ausblick auf die Anwendung der optimierten Parameter sowie zukünftige Versuchsreihen.
Schlüsselwörter
Bearbeitungsparameter, technische Kunststoffe, Polyamid, Polyoxymethylen, Zerspanung, CNC-Fräsen, Drehbearbeitung, Oberflächengüte, Rautiefe Rz, Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, AEPP, SKF ECONOMOS GmbH, Fertigungseffizienz, 5-Achsen-Bearbeitung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Analyse und Optimierung von Bearbeitungsparametern für technische Kunststoffe bei der Fertigung von Spezialbauteilen, um die Prozesse effizienter und kostengünstiger zu gestalten.
Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?
Im Zentrum stehen die spanende Bearbeitung (Drehen und Fräsen) von Polyamid und Polyoxymethylen, die Ermittlung der Oberflächengüte sowie der Einfluss von Maschinenparametern und Einspannmethoden.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Ziel ist eine fundierte Auflistung optimierter Bearbeitungsparameter, die es ermöglichen, vor Produktionsbeginn die erzielbare Oberflächenqualität präziser abzuschätzen und die Produktionszeit zu optimieren.
Welche wissenschaftlichen Methoden wurden verwendet?
Es wurden empirische Fräs- und Drehversuche unter variierenden Bedingungen durchgeführt und die resultierende Oberflächengüte mittels eines Tastschnittgeräts nach DIN-Norm gemessen und in Portfolios bzw. 3D-Diagrammen ausgewertet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen zu Kunststoffen und Zerspanungsverfahren sowie den umfangreichen praktischen Teil der Versuchsreihen zur Optimierung von Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Einspanntiefe.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?
Zentrale Begriffe sind Bearbeitungsparameter, technische Kunststoffe (PA/POM), Zerspanung, Oberflächengüte (Rz), CNC-Bearbeitung und Fertigungsoptimierung.
Warum ist die Wahl der Einspanntiefe beim 5-Achsen-Fräsen so kritisch?
Die Einspanntiefe beeinflusst die Stabilität des Werkstücks signifikant; eine zu geringe Einspanntiefe führt zu schlechteren Oberflächenwerten, während eine zu tiefe Einspannung die Zugänglichkeit der 5-Achsen-Maschine einschränken kann.
Welche Erkenntnis lieferten die Versuche hinsichtlich der Schnittgeschwindigkeit?
Die Versuche zeigten eindeutig, dass eine höhere Schnittgeschwindigkeit die Oberflächenqualität bei technischen Kunststoffen verbessert, sofern dabei die Spindeldrehzahl nicht über das zulässige Maß hinausgeht.
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- BSc Silvio Schreymayer (Autor), 2008, Ermittlung der optimalen Bearbeitungsparameter für technische Kunststoffe, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/116718
