Fertigung 2

  1. Was bezeichnet man als Gleitsystem? Welchen Einfluss haben Gleitsysteme auf das Formänderungsvermögen metallischer Werkstoffe? Nennen Sie typische Beispiele.
    Gleitsysteme: Kombination von Gleitebenen und mögliche Gleitrichtungen ergeben die Anzahl der Gleitsysteme

    Einflüsse: Je mehr Gleitsysteme vorhanden sind, desto besser ist das Formveränderungsvermögen der Metalle.

    Beispiele:Image Upload 1
  2. Was bezeichnet man als Erholung, was als dynamische Entfestigung?
    • Dynamische Werkstoffentfestigung:
    • wenn Versetzungen sich gegenseitig auslöschen, d.h. entgegengesetzt gerichtet sind
    • Abbau innerer Spannungen

    • Erholung:
    • Bestimmte Entfestigungen finden durch Spannungsabbau statt
    • Umgeformte Gefügestruktur wird nicht verändert
  3. Wovon ist die Korngröße bei der Rekristallisation abhängig?
    Die Korngröße ist abhängig vom Umformgrad und der Umformtemperatur.
  4. Beschreiben Sie die Werkstoffverfestigung von Metallen
    Die vorhandenen Versetzungen werden durch Umformen laufend vermehrt bis sich die benachbarten Versetzungen sowie deren Spannungsfelder gegenseitig behindern und die Beweglichkeit abnimmt.
  5. Welche Anteile treten bei der Formänderung metallischer Werkstoffe auf und welche Bedeutung haben sie?
    • sie werden in elastische und plastische Anteile aufgeteilt
    • beim Umformen ist der elastische Teil zu vernachlässigen, muss aber bei der Dimensionierung berücksichtigt werden
  6. Wie groß ist die Summe der logarithmischen Umformgrade φ beim verlustfreien Stauchen eines Quaders?
    φhbl = ln(1) = 0
  7. Definieren Sie die Formänderungen beim verlustfreien Stauchen eines Quaders.
    • Berechnungsgrundlage ist die Volumenkonstanz:
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  8. Wie unterscheiden sich die Definitionen von Fließspannung kF und Spannung σ?
    • Die Fließspannung kF eines metallischen Werkstoffs verläuft oberhalb einer charakteristischen Spannung (Streckgrenze Re)
    • kF bezieht sich immer auf den aktuellen, tatsächlich vorhandenen Durchmesser!

    • kF: F(l)/Atatsächlich
    • σ: F(l)/A0
  9. Wie ist die logarithmische Formänderung (Umformgrad φ) im Vergleich zur Dehnung ε definiert?
    • εges ≠ ε1 + ε2 +…+ εn
    • φges = φ1 + φ2 +…+ φn
  10. Sie erhöhen die Umformtemperatur von Raumtemperatur (20 °C) auf Schmiedetemperatur (1250 °C). Um welchen Faktor sinkt dadurch näherungsweise die Umformkraft?
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    bei φ = 0,6 betrachtet ca. 750/50 = 15
  11. Unterscheiden Sie Schmiedemaschinen nach Ihrem Wirkprinzip.
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  12. Wodurch wird die Umformkraft beim Schmieden mit einer Exzenterpresse begrenzt? Beschreiben Sie qualitativ den Kraft-Kurbelwinkel-Verlauf im Bereich 90° vor UT bis UT.
    • Umformkraft in Abhängigkeit zur Kurbelstellung
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  13. Warum bestimmt die Steifigkeit einer Umformmaschine die Abbildegenauigkeit beim Gesenkschmieden? Welchen Einfluss haben in diesem Zusammenhang Umformtemperaturschwankungen?
    • Je nach Steifigkeit wirken sich Kraftschwankungen unterschiedlich aus
    • Die Stauch-Höhendifferenzen infolge von Kraftschwankungen (Fließspannungsschwankungen) sind bei Verwendung weicher Schmiedepressen erheblich größer
  14. Unterscheiden Sie abbildende und gesteuerte Fertigungsverfahren.
    • Abbildendes Formen (Ur- und Umformverfahren):
    • Werkzeug mit Negativform des Werkstückes: Spritzgießwerkzeug, Gesenk, Matrize

    • Gesteuertes Formen durch Abheben von Spänen:
    • Werkzeug mit Schneiden: Bohrer, Drehmeißel, Fräser, Schleifscheibe, Läppstein
    • Medium zur Energieübertragung: Druckwasser, Laser (Licht), Elektronen
  15. Wodurch wird die Umformkraft bei einer Exzenter-Presse begrenzt?
    • Stößelweg
    • Steifigkeit der Maschine
  16. Nennen Sie Beispiele für die Überlagerung von abbildendem und gesteuertem Formen
    • Senkerodieren
    • Rapid-Prototyping-Verfahren
  17. Wovon ist die Spanbildung beim Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden abhängig?
    • Abhängig vom Formänderungsvermögen des Werkstoffes
    • spröde Werkstoffe neigen z.B. zu Reißspanbildung
  18. Wie werden die Trennverfahren nach DIN 8580 eingeteilt?
    • Zerteilen: z.B. Stanzen
    • Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden: z.B. Drehen
    • Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden: z.B. Bandschleifen
    • Abtragen (thermisch, chemisch, elektrochemisch)
  19. Was versteht man unter gezielter Spanformung z.B. beim Drehen?
    Späne laufen gezielt an die Schnittfläche, Freifläche oder Oberfläche an und werden gebogen bis sie brechen
  20. Was versteht man unter Spanformung und Spanraumzahl?
    • Spanformung: Form der Späne
    • Spanraumzahl: Verhältnis von Schüttvolumen zu massivem Spanvolumen
  21. In welche Klassen werden Späne eingeteilt und nenne je Klasse eine entsprechende Spanform
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  22. Welche Funktionen übernehmen Kühlschmierstoffe?
    Welche Nachteile bringt der Einsatz von Kühlschmierstoffen mit sich?
    • Funktionen:
    • mechanische, chemische und thermische Beanspruchung sowohl der Werkzeuge als auch der Werkstücke werden verringert
    • Güte der Werkstückoberfläche wird verbessert
    • Verlängerung der Werkzeugstandzeit

    • Nachteile:
    • Zusatzkosten (für Entsorgung, Mitweltbelastung)
    • Kein Einsatz bei thermoschockgefährdeten Materialien
  23. Was lässt sich mit dem Einstellwinkel κ variieren?
    Die Eingriffslänge der Schneide
  24. Wie ist die spezifische Schnittkraft kc definiert? Nennen Sie die Haupteinflussgrößen auf die Zerspankraft.
    • Spanungsquerschnitt bezogene Schnittkraft: kc = Fc /(b*h)
    • Haupteinflussgrößen auf die Zerspankraft sind Zerspanungsquerschnitt und Werkstoff.
  25. Erstellen Sie eine Anforderungsliste (Lastenheft, Pflichtenheft) für eine Drehmaschine (allgemein).
    • Genauigkeit bei statischer, dynamischer und thermischer Belastung (Steifigkeit, Wärmeausdehnungskoeffizienten, Geometrie, Massen, etc.).
    • Gutes Verschleißverhalten (Festigkeit, Gefüge, Härte, etc.).
    • Sicherheit (Prozesssicherheit, Arbeitssicherheit) 
des Gesamtsystems (WZM, Handling, Transport, etc.).
    • Umweltverträglichkeit (Geräusche, Erschütterungen, Staub, Kühlschmierstoff, etc.).
  26. Welche Regeln sind bei der Festlegung von Achsen und Bewegungsrichtungen
    einer CNC-Werkzeugmaschine im kartesischen Koordinatensystem zu
    beachten (1-4)?
    • Z-Achse liegt parallel zur Achse der Hauptarbeitsspindel.
    • X-Achse ist möglichst die Hauptachse in der Positionierebene, sollte möglichst parallel zur Werkstückpositionierfläche (-spann-) verlaufen.
    • Y-Achse ergibt sich dann zwangsläufig.
    • Achsen parallel zu X,Y,Z werden mit U,V,W bezeichnet.
  27. Welche Regeln sind bei der Festlegung von Achsen und Bewegungsrichtungen einer CNC-Werkzeugmaschine im kartesischen Koordinatensystem zu beachten (5-9)?
    • Wird das Werkzeug bewegt, stimmt die Bewegungsrichtung mit der positiven Achsrichtung überein (X,Y,Z).
    • Wird das Werkstück bewegt, stimmt die Bewegungsrichtung mit der negativen Achsrichtung überein (X`,Y`,Z`).
    • Positive Drehachsen (Werkzeuge) werden mit A,B,C bezeichnet (Drehung im Uhrzeigersinn!).
    • Weitere Drehachsen werden mit E,F,G bezeichnet.
    • Negative Drehachsen werden wiederum mit „`“ markiert.
  28. Unterscheiden Sie die Fertigungsmöglichkeiten beim Drehen mit Drehmaschinen mit 2D- oder 3D-Steuerung!
    • 2D-Steuerung: Interpolation in einer Ebene (2 Achsen). Können zwei Werkzeugschlitten mit zugehörigen Werkzeugrevolvern unabhängig voneinander gesteuert werden (Interpolation in einer weiteren Ebene), spricht man von 4-Achs- Maschinen.
    • 3D-Steuerung: Kann die Drehachse nicht nur Drehrichtungswechsel und Drehzahländerungen realisieren, sondern auch definierte Winkelpositionen anfahren, spricht man von einer gesteuerten C-Achse.
  29. Was versteht man unter einem Maschinennullpunkt, Werkzeugnullpunkt und Referenzpunkt innerhalb eines Werkzeugmaschinen-Koordinatensystems?
    • Maschinennullpunkt M:
    • Ursprung des Maschinenkoordinatensystems (ist nicht veränderbar).

    • Werkstücknullpunkt W:
    • Ursprung des Werkstückkoordinatensystems, wird vom Programmierer festgelegt danach unveränderbar.

    • Referenzpunkt R:
    • Referenzpunkt wird festgelegt, wenn M nicht vom Werkzeug angefahren werden kann und muss nach jedem Einschalten der CNC-Steuerung angefahren werden. Nur so weiß das System, wo sich das Werkzeug im Maschinenkoordinatensystem befindet.
  30. Nennen Sie die wesentlichen Elemente eines Werkzeugsystems. Welche Funktionen übernehmen die Elemente neben dem Werkzeug?
    • Werkzeugaufnahme:
    • ermöglicht das Einsetzen des eigentlichen WZ in die Aufnahme der Arbeitsspindel

    • Werkzeugmagazin:
    • dient dem Speichern der für die verschiedenen Bearbeitungsverfahren benötigten Werkzeuge

    • Werkzeugwechselvorrichtung:
    • ermöglicht das Wechseln der Werkzeuge samt ihrer Aufnahmen zwischen Arbeitposition und Magazinplatz

    • Steuerung (SPS):
    • organisiert den jeweiligen Ablauf
  31. Nennen Sie alle Bezugspunkte einer CNC-Drehmaschine
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  32. Werkzeuge für hoch automatisierte CNC-Werkzeugmaschinen müssen bestimmte Anforderungen erfüllen. Tragen Sie diese in einem Lastenheft zusammen.
    • Werkzeuge bestimmen die Leistungsfähigkeit von CNC- Maschinen und müssen diese deshalb unterstützen
    • Entscheidend sind die erreichbaren Schnittdaten wie Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Spanungsquerschnitt, Spanvolumen und Standzeit
    • Werkzeuge müssen technologisch zuverlässig sein, d. h. die v. g. Schnittdaten müssen reproduzierbar sein (Standzeit ohne unzulässigen Qualitätsverlust bis zum Schneidenwechsel)
    • Werkzeuge müssen sich zu einem flexiblen Werkzeugsystem, das modular aufgebaut ist, ergänzen lassen. Die leichte Handhabung steht dabei im Vordergrund
  33. Was ist das Gleichlauffräsen und nennen Sie Vor- und Nachteile für das Verfahren.
    • Gleichlauffräsen:
    • Beim Gleichlauffräsen bewegen sich die Schneiden des Werkzeugs in Vorschubrichtung.

    • Vorteile:
    • Höhere Standzeiten der Werkzeuge
    • Es entstehen dünnere Kommaspäne -> bessere Oberflächenqualität des Werkstücks
    • Höhere Vorschubgeschwindigkeit

    • Nachteile:
    • Vorschubeinrichtung muss spielfrei sein

  34. Was ist das Gegenlauffräsen und nennen Sie Vor- und Nachteile für das Verfahren.
    • Gegenlauffräsen:
    • Beim Gegenlauffräsen bewegen sich die Schneiden des Werkzeugs entgegen der Vorschubrichtung.

    • Vorteile:
    • Ermöglicht genaues Fräsen auch wenn Spiel in der Antriebsspindel des Maschinentisches vorhanden ist

    • Nachteile:
    • Es entstehen dicker werdende Kommaspäne -> schlechtere Oberflächenqualität des Werkstücks
    • Stärkerer Verschleiß der Werkzeuge
    • Niedrigere Standzeiten der Werkzeuge
  35. Unterscheiden Sie die Bearbeitungsmöglichkeiten beim Fräsen mit Fräsmaschinen mit 2D-, 2,5D-, 3D- und 5D-Steuerung.
    • 2D-Steuerung: zwei feste Achsen
    • 2,5D-Steuerung: 2D die auf verschiedene Ebenen umgeschaltet werden kann
    • 3D-Steuerung: X-Y-Z-Achsen können gleichzeitig angesteuert werden (Gewindefräsen)
    • 5D-Steuerung: Gleichzeitige Interpolation der drei Linearachsen (X-Y-Z-Achsen) sowie Arbeitstisch und Arbeitsspindel sind schwenkbar
  36. Nennen Sie typische Funktionsumfänge für Fertigungsvorrichtungen. Welche Bedeutung haben diese für die Ausgestaltung Flexibler Fertigungs-Zellen (FFZ)?
    • Positionier- und Spannvorrichtungen
    • Transport- Vorrichtungen
    • Wechsel-Vorrichtungen
    • Palettier- Vorrichtungen
    • Stapel-Vorrichtungen

    • Vollautomatisiertes Bearbeitungszentrum:
    • effizientere Produktion
    • weniger Personalkosten, höhere Anschaffungskosten
    • schnellerer Produktionszyklus
    • definierter Arbeitsablaufflexible Umgestaltung der Produktion
  37. Nennen Sie die typischen Merkmale Flexibler Fertigungs-Zellen (FFZ).
    • autonome, hochautomatisierte Fertigungseinheit, bestehend aus einem (maximal zwei) CNC- Bearbeitungszentrum mit gesteuertem Werkzeug- und Werkstückwechsel
    • Verfügt über Belade-, Entlade- und Transporteinrichtungen in Verbindung mit produktspezifischen Spann- und Positioniervorrichtungen für Werkzeuge und Werkstücke
    • Nutzt Überwachungseinrichtungen für Werkzeuge und Werkstücke und ist immer häufiger mittels leistungsfähiger Bus-Systeme vernetzt
  38. Welche Vorteile bieten Werkzeugmaschinen-Gestelle aus Polymerbeton?
    Bessere Dämpfungseigenschaften führen zu geringere Schwingungen und Resonanzen und ermöglichen so genaueren Bearbeitungsmöglichkeiten (Feinbearbeitung)
Author
fraenkliin
ID
339182
Card Set
Fertigung 2
Description
asdf
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