Verringerung der Durchlaufzeiten, Zunahme an Qualität, Steigerung der Produktivität, Bearbeitung innovativer Werkstoffe bis hin zur Erhöhung der Prozesssicherheit sind heutzutage gängige Anforderungen der industriellen Produktion beziehungsweise der Fertigungstechnik im Allgemeinen. Moderne Werkzeugmaschinen müssen sich mehr denn je an diesen messen lassen, um das Ziel einer hochwertigen, wirtschaftlichen und ferner auch flexiblen Fertigung realisieren
zu können.
Gerade unter diesen Gesichtspunkten kristallisiert sich die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (im Folgenden HSC) zu einem der großen Trends in der Zerspanung heraus. Insbesondere im Fertigungsverfahren Fräsen dreht sich hierbei alles um hohe Zeitspanvolumina, den damit verbundenen verkürzten Fertigungszeiten,
um verlängerte Werkzeugstandzeiten bei gleichzeitig hohen Maß- und
Oberflächengenauigkeiten.
Dabei ermöglicht HSC die Komplettbearbeitung aller Werkstück-dimensionen, von z.B. Formen oder Gesenken, vom Vorschruppen bis hin zur Finishbearbeitung in einer einzigen Aufspannung. Demzufolge stellt es nicht nur ein bloßes Anwendungsverfahren im Bereich Fräsen dar, sondern kann vielmehr als Prozesskette gesehen werden, in der sämtliche Faktoren aufeinander abgestimmt sein müssen.
Die Grundlage für die HSC-Anwendung sind neue Maschinenkonzepte mit leistungsstarken und extrem schnellen Komponenten in einem, eben auch als ganzheitlich betrachteten Fertigungsprozess.
Im Rahmen der Hausarbeit soll zuerst auf die Definition, seine Integration in die Prozesskette und den dadurch resultierenden Vorteilen der HSC-Bearbeitung eingegangen werden.
Das Konzept des HSC-Bearbeitungszentrums und die Einflussfaktoren auf eine erfolgreiche HSC-Anwendung stehen im Fokus dieser Arbeit. In diesem Kontext wird sich exemplarisch auf die Ausführungen der HSC-Bearbeitungszentren der DECKEL MAHO Seebach GmbH bezogen. Die Bedeutung und eine beispielhafte Anwendung des HSC innerhalb einer Automatisierungslösung soll danach vorgestellt werden. Darauf aufbauend lassen sich die Möglichkeiten, sowie Grenzen von HSC festhalten und bewerten.
Die gegenwärtigen Branchen und zukünftigen Aussichten dieser Technologie schließen die Arbeit ab.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung und methodischer Aufbau der Thematik
2 Definition und sich ergebende Vorteile des High-Speed-Cuttings
3 Einflussfaktoren auf die HSC-Bearbeitung
3.1 CAD/CAM – Daten und CNC-Steuerung
3.2 Bediener und Frässtrategie
3.3 Maschine
3.4 Antriebe
3.5 Spindel und Werkzeugaufnahme
4 Automation
4.1 Bedeutung bei HSC - Anwendungen
4.2 Beispielhafte Automationslösung
5 Möglichkeiten und Grenzen der HSC - Bearbeitung
6 HSC in Gegenwart und Zukunft
6.1 Aktuelle Branchen der HSC - Bearbeitung
6.2 Zu erwartende Entwicklung des HSC
Zielsetzung & Themen
Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, das Konzept des HSC-Bearbeitungszentrums zu definieren, die zentralen Einflussfaktoren für eine erfolgreiche Anwendung zu analysieren und das Potenzial sowie die Grenzen der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) zu bewerten.
- Definition und prozessuale Integration des High-Speed-Cuttings
- Analyse der Einflussfaktoren wie CAD/CAM-Daten, Frässtrategie und Maschinentechnik
- Untersuchung von Automatisierungslösungen zur Steigerung der Produktivität
- Bewertung der technologischen Möglichkeiten und Anwendungsgrenzen
- Ausblick auf zukünftige Entwicklungen und Trends in der HSC-Technologie
Auszug aus dem Buch
3.1 CAD/CAM – Daten und CNC-Steuerung
Der erste zu behandelnde Einflussfaktor auf das Endergebnis der HSC - Bearbeitung lässt sich schon bei Beginn des Fertigungsprozess finden. So sind qualitativ hochwertige CAD/CAM - Daten eine unabdingbare Vorraussetzung für HSC. Schlechte Geometriedaten führen zu unerwünschten Richtungsänderungen des Werkzeugs innerhalb der programmierten Bahnen, sowie zu einem deplacierten Abbremsen und Beschleunigen des Vorschubs. Die Folgen daraus können mit Vibrationen, erhöhter Maschinenbeanspruchung, schlechten Werkstückoberflächen, verkürzten Werkzeugstandzeiten bis hin zu längeren Bearbeitungszeiten zusammengefasst werden. (vgl. Tschätsch et al. 2008: 305)
Die Ursachen für schlechte Geometriedaten reichen von illegalen Kopien von CAD/CAM- Software, über schlechte Transformation der CAD - Daten zu Bahnpunkten im CAM - System, inkompatible CAD- bzw. CAM - Systeme bis hin zu schlichten Konstruktionsfehlern z.B. einfach nur durch die Verwendung zu großer Toleranzen.
Zur Sicherstellung für die Programmierung brauchbarer Daten wird der NC-Programmierer heutzutage durch ausgereifte Programmiersysteme unterstützt. Diese bieten neben der optimalen Schnittstelle zur CAD-Daten-Verarbeitung, der Werkzeugorganisation, der Programm-Verwaltung, auch automatisch Vorschläge zur Bearbeitungsabfolge bzw. zu verwendenden Technologie mit den dazugehörigen Zyklen auf Basis der CAD-Daten an.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung und methodischer Aufbau der Thematik: Einführung in die Anforderungen der modernen Fertigung und Vorstellung der Zielsetzung bezüglich der HSC-Bearbeitung.
2 Definition und sich ergebende Vorteile des High-Speed-Cuttings: Erläuterung des Begriffs HSC und Darstellung der prozessualen Vorteile durch erhöhte Schnittgeschwindigkeiten.
3 Einflussfaktoren auf die HSC-Bearbeitung: Detaillierte Betrachtung der notwendigen Komponenten und Prozessparameter für eine erfolgreiche HSC-Anwendung.
4 Automation: Untersuchung der Möglichkeiten, HSC-Bearbeitungszentren durch Automatisierung effizienter und bedienerlos zu betreiben.
5 Möglichkeiten und Grenzen der HSC - Bearbeitung: Analyse der Vor- und Nachteile sowie der technischen Verfahrensgrenzen von HSC-Technologien.
6 HSC in Gegenwart und Zukunft: Überblick über aktuelle Einsatzgebiete und zukünftige technologische Entwicklungstendenzen.
Schlüsselwörter
High-Speed-Cutting, HSC, HSC-Bearbeitungszentrum, CAD/CAM, Zerspanung, Frässtrategie, Prozesskette, Automation, Linearantrieb, Hohlschaftkegelaufnahme, HSK, Produktivität, Fertigungstechnik, Werkzeugmaschinenbau, Prozesssicherheit
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in der Arbeit grundlegend?
Die Arbeit befasst sich mit der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung (HSC) als effizientes Verfahren in der zerspanenden Fertigung und untersucht die technischen Parameter sowie strategischen Voraussetzungen für deren erfolgreichen Einsatz.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Zentrale Themen sind die Maschinen- und Antriebstechnik, die Bedeutung von qualitativ hochwertigen CAD/CAM-Daten, die Wahl der richtigen Frässtrategie sowie Möglichkeiten der Automatisierung.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das primäre Ziel ist die Identifikation und Analyse der maßgeblichen Einflussfaktoren, die den Erfolg einer HSC-Bearbeitung bestimmen, und die Bewertung der Grenzen dieser Technologie.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer theoretischen Analyse der fachspezifischen Literatur sowie der exemplarischen Untersuchung der HSC-Bearbeitungszentren der DECKEL MAHO Seebach GmbH.
Welche Inhalte umfasst der Hauptteil?
Der Hauptteil gliedert sich in die Definition des HSC, die Analyse der Hardware- und Software-Einflussfaktoren, die Integration von Automatisierungskonzepten sowie eine Bewertung der Anwendungsbereiche und Grenzen.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind High-Speed-Cutting, Prozesskette, Linearantrieb, HSK-Werkzeugaufnahme, Fertigungsgenauigkeit, Zeitspanvolumen und Automatisierung.
Welche Bedeutung haben Linearantriebe für HSC-Maschinen?
Linearantriebe ermöglichen durch ihre berührungslose Funktionsweise eine hohe Dynamik mit großen Beschleunigungswerten und tragen maßgeblich zur Präzision und Effizienz bei der HSC-Bearbeitung bei.
Warum ist die Wahl der Werkzeugaufnahme für HSC kritisch?
Bei hohen Drehzahlen wirken immense Kräfte auf die Verbindung von Werkzeug und Spindel; eine hohe Steifigkeit, wie sie etwa durch HSK-Aufnahmen erreicht wird, ist daher essenziell für die Prozesssicherheit.
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- Matthias Scheja (Autor), 2010, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung - Bearbeitungszentren und ihre Einflussfaktoren, Múnich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/160725
