Fertigen mit handgeführten Werkzeugen

Fertigen mit handgeführten Werkzeugen
LF 1
Handlungsfeld: Werkstücke durch Spanen und
Biegeumformen herstellen
Problemstellung
Auftrag
Vorgaben:
● Werkstück (Form, Maße,
Toleranzen)
● Werkstoff
● Stückzahl
● Termine
Zeichnung
Analysieren
Vorgaben:
● Rohteil (Form, Maße)
● mögliche Fertigungsverfahren
Planen
Vorgaben:
● Arbeitsplan
● Hinweise zur Arbeitssicherheit
● Rohteil
● Werkzeuge u. a.
Fertigen
Bewertung des Arbeitsverfahrens:
● Güte der Planung
● Arbeitszeit
● Kosten
Kontrollieren/Bewerten
Lernsituationen 1.1 bis 1.4
Ergebnisse:
● mögliche Fertigungsverfahren und Abfolge
● Rohteil (Form, Maße)
Ergebnisse:
● Arbeitsplan mit
– Fertigungsverfahren
– Werkzeugen
– Spannmitteln
– Hilfsmitteln
● Hinweise zu Arbeitssicherheit
● Prüfplan
Ergebnisse:
● Werkstück
● Reststoffe
● benötigte Fertigungszeit
● Werkzeugabnutzung u. a.
Bewertung des Produkts:
● Maße
● Form
● Oberfläche
11
● Vorschub und Schneidenradius
f2
Rt =
8·R
Rt
Beim Drehen haben der Schneidenradius und der
Vorschub entscheidenden Einfluss auf die Oberflächenbeschaffenheit. Die zu erwartende Rautiefe R t
lässt sich überschlägig nach folgender Formel berechnen:
Rt Gesamthöhe des Profils
f Vorschub
R Radius
Rautiefe und Schneidenradius
Der Zusammenhang zwischen Rautiefe, Vorschub und Schneidenradius wird häufig in Diagrammen dargestellt. Mithilfe der Diagramme kann geprüft werden, ob bei einem bestimmten Vorschub eine vorgegebene Rautiefe erreicht werden kann.
Je kleiner der Vorschub und je größer der Schneidenradius, desto geringer wird die Rautiefe.
2.2.3
Bauarten von Drehmeißeln
● Grundformen der Drehmeißel
Drehmeißel haben häufig rechteckige oder quadratische Querschnitte. Für das Innendrehen werden auch
runde Querschnitte verwendet. Der Querschnitt eines
Drehmeißels soll möglichst groß gewählt werden,
um elastische Verformungen und damit Maßabweichungen an Werkstücken einzuschränken.
Der Verlauf der Mittellinie durch Schaft und
Schneidkopf ist für die Benennung des Meißels entscheidend. In der Längsrichtung können Drehmeißel
gerade, gebogen oder abgesetzt sein.
Gerader
Drehmeißel
Gebogener
Drehmeißel
Abgesetzter
Drehmeißel
● Linke und rechte Drehmeißel
Nach der Lage der Hauptschneide unterscheidet man rechte und linke Drehmeißel. Für die Klärung der
normgerechten Bezeichnung sieht der Betrachter auf die Spanfläche des Meißels und dabei muss der Schaft
von ihm fort gerichtet sein.
Beispiele
für die Einteilung in linke und rechte Drehmeißel
Linker Drehmeißel
Rechter Drehmeißel
Sieht der Betrachter von der Schneide aus in Schaftrichtung
– dann ist es ein rechter Drehmeißel, wenn die Hauptschneide rechts liegt,
– dann ist es ein linker Drehmeißel, wenn die Hauptschneide links liegt.
82
Übungsaufgaben B-47; B-48
Die Zerspankraft F ist die auf den Schneidkeil wirkende Gesamtkraft. Sie ergibt sich aus der Addition
von drei rechtwinklig zueinander wirkenden Teilkräften, die an einem gemeinsamen Angriffspunkt
der Schneide angreifen. Von diesen drei Teilkräften
ist die senkrecht nach unten wirkende Kraft die größte. Sie ist die Gegenkraft, die der Werkstoff der Spanabnahme entgegensetzt, und wird als Schnittkraft
F c bezeichnet. Die Berechnung der Antriebsleistung
einer Zerspanungsmaschine wird mithilfe der
Schnittkraft F c vorgenommen.
Die Schnittkraft F c wächst im gleichen Verhältnis
wie der Spanungsquerschnitt S. Viele weitere Einflussgrößen werden zu einem konstanten Wert zusammengefasst, den man als spezifische Schnittkraft kc bezeichnet.
F
Ff
Fp
Fc
Zerspankraft
Vorschubkraft
Passivkraft
Schnittkraft
Zerlegung der Zerspankraft beim Drehen
Die Schnittkraft errechnet sich nach der Formel:
F c Schnittkraft
k c spezifische Schnittkraft
Fc = kc · S
S Spanungsquerschnitt
Die spezifische Schnittkraft kc steigt mit
– zunehmender Festigkeit des Werkstoffs,
– abnehmender Spanungsdicke h,
– abnehmendem Spanwinkel γ o,
Hartmetallscheide: γ o = 6° für Stähle; γ o = 2° für
Gusseisen,
– abnehmender Schnittgeschwindigkeit v c
– abnehmender Schmierwirkung,
– dem Fertigungsverfahren.
Grundwert k der spezifischen Schnittkraft in Abhängigkeit von der Spanungsdicke h
Eine Möglichkeit, die spezifische Schnittkraft k c zu bestimmen, bietet die folgende Formel:
kc = k · c1 · c2 · c3
Dabei ist k der Grundwert für die spezifische Schnittkraft, in dem bereits die Festigkeit verschiedener
Werkstoffe bei festgelegter Schneidengeometrie in
Abhängigkeit von der Spanungsdicke h berücksichtigt
ist. Dieser Grundwert ist unabhängig vom jeweiligen
Fertigungsverfahren. Er ist in Versuchen ermittelt.
Die Korrekturfaktoren berücksichtigen:
c 1 den Einfluss der Schnittgeschwindigkeit,
c 2 den Einfluss des Fertigungsverfahrens,
c 3 den Einfluss der Schmierung.
Korrekturfaktoren
Schnittgeschw. v c
in m/min
c1
Fertigungs- c 2
verfahren
10– 30
> 30– 80
> 80–300
> 300
1,3
1,1
1,0
0,9
Bohren
Drehen
Fräsen
1,2
1,0
0,8
Schmierung c 3
Bohren
Drehen
Fräsen
1,0
0,95
0,8
Die Schnittkraft F c ergibt sich aus dem Spanungsquerschnitt mal der spezifischen Schnittkraft. Die
spezifische Schnittkraft ist ein Widerstandswert, in dem die Einflussgrößen auf den Zerspanvorgang
zusammengefasst sind.
2.7.4
Berechnen der Schnittleistung
Aus der Schnittgeschwindigkeit, der Schnittkraft und dem Wirkungsgrad der Drehmaschine ergibt sich die
für den Zerspanungsvorgang erforderliche Leistung des Antriebsmotors.
P zu =
116
Fc · vc
η
P zu Leistungsaufnahme des Motors
F c Schnittkraft
v c Schnittgeschwindigkeit
η Wirkungsgrad
Übungsaufgaben B-104 bis B-106
3.5
Bestimmen von Arbeitsgrößen beim Fräsen
3.5.1
Bewegungen bei der Spanabnahme
Zur Vereinfachung und Vereinheitlichung der Betrachtungsweise der Bewegungen beim Fräsen sind
folgende Vereinbarungen genormt:
● Der Fräser führt theoretisch alle Bewegungen
aus, das Werkstück steht still.
● Die Drehrichtung des Fräsers, Rechts- oder Linkslauf, wird von der Antriebsseite aus beurteilt.
Die Spanabnahme beim Fräsen erfolgt durch die
kreisförmige Schnittbewegung und die gleichzeitig
ablaufende Vorschubbewegung. Beide Bewegungen zusammen ergeben die tatsächliche Bewegung
eines Schneidenpunktes. Man nennt diese die Wirkbewegung.
Vereinbarungen zur Beurteilung der Fräserbewegungen
● Schnittgeschwindigkeit
Die Schnittbewegung ist durch die Schnittrichtung und die
Schnittgeschwindigkeit gekennzeichnet. Die Schnittgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit eines Schneidenpunktes am Außenumfang des Fräsers.
vc = d · π · n
v c Schnittgeschwindigkeit
d Fräserdurchmesser
n Umdrehungsfrequenz
Die Schnittgeschwindigkeit für eine Bearbeitungsaufgabe kann entsprechend dem zu bearbeitenden Werkstoff, dem Schneidstoff und den Bearbeitungsbedingungen aus Tabellen entnommen werden.
Aus der Schnittgeschwindigkeit wird die für eine Fräsaufgabe einzustellende Umdrehungsfrequenz errechnet.
● Vorschubgeschwindigkeit
Die Vorschubbewegung ist durch die Vorschubrichtung und die Vorschubgeschwindigkeit vf gekennzeichnet. Mit der Vorschubgeschwindigkeit wird die
Achse des Fräsers bei der Bearbeitung in Vorschubrichtung voranbewegt. Für Schaftfräser mit wenigen
Zähnen wird die von Werkzeugherstellern empfohlene Vorschubgeschwindigkeit in Tabellen angegeben. Meist muss jedoch die Vorschubgeschwindigkeit aus dem Zahnvorschub fz, der Zähnezahl z und
der Umdrehungsfrequenz n errechnet werden.
vf = n . f = n . z . fz
Umfangsfräsen
Stirnfräsen
Zahnvorschub
v f Vorschubgeschwindigkeit
f Vorschub
f z Zahnvorschub
z Zähnezahl
n Umdrehungsfrequenz
● Wirkgeschwindigkeit
Die tatsächliche Geschwindigkeit der Spanabnahme
erfolgt mit der Wirkgeschwindigkeit. Diese ist die Resultierende aus der großen Schnittgeschwindigkeit
und der viel kleineren Vorschubgeschwindigkeit und
damit nur wenig höher als die Schnittgeschwindigkeit. Sie wird darum für Berechnungen von Schnittwerten nicht herangezogen.
Wirkgeschwindigkeit
Übungsaufgabe B-155
151
2
Instandhaltungsmaßnahmen durch Wartung
2.1
Übersicht über Wartungsarbeiten1)
Durch Wartung sollen Maschinen, Anlagen und Geräte möglichst in ihrem Sollzustand erhalten bleiben.
Zumindest aber möchte man den unvermeindlichen Abnutzungsprozess verlangsamen und weiterhin einen sicheren Umgang gewährleisten. Arbeiten im Rahmen von Wartung sind ihrer Art nach Erhaltungsmaßnahmen und lassen sich in mehrere Aufgabenbereiche unterteilen.
Wartungsarbeiten
vorzunehmende Tätigkeiten
Reinigen
Fremdstoffe oder belastete Hilfsstoffe entfernen
Konservieren
Systeme gegen Fremdeinflüsse durch Schutzmaßnahmen haltbar machen
Schmieren
Reibstellen im System Schmierstoffe zuführen, um die Gleitfähigkeit zu erhöhen
Nachstellen
Mithilfe von Korrektureinrichtungen beseitigt man Abweichungen von einem Sollzustand
Ergänzen
System wird mit erforderlichen Hilfsstoffen aufgefüllt
Auswechseln
Kleinteile oder Hilfsstoffe durch einfache und kurzfristig durchführbare Tätigkeiten
ersetzen
Beispiele
für Wartungsarbeiten an einer Drehmaschine
Reinigen
Nachstellen
● Täglich Späne
von Gleitbahnen
und Spindeln
entfernen.
● Werkzeuge nach
Werkzeugwechsel säubern
● Spiel der Führungen nachstellen.
Konservieren
Schmieren
Ergänzen
Auswechseln
● Gleitbahnen mit
Gleitbahnöl vor
Korrosion schützen.
● Schlitten, Reitstock Spindeln
mit Fett bzw. Öl
entsprechend
dem Schmierplan schmieren
● Ölstand im
Schlosskasten
auffüllen.
● Stumpfe Werkzeuge wechseln
Wartungsarbeiten dienen der Erhaltung des Sollzustands und somit der Bewahrung der Funktionsfähigkeit und der Werterhaltung von technischen Systemen.
Wartung erfolgt durch Reinigen, Konservieren, Schmieren, Ergänzen, Auswechseln und Nachstellen.
1)
Siehe auch Kap. „Wartung von Steuerungen“ im Lernfeld 7
Übungsaufgabe D-7
233
4.3
Beispiele von pneumatischen Steuerungen
4.3.1
Steuerung mit einfach wirkendem Zylinder
In einer Presse werden Lagerbuchsen in Laufrollen eingepresst. Die Laufrollen und die Lagerbuchsen werden von Hand in die Pressvorrichtung eingelegt. Der Pressvorgang soll in folgenden Schritten ablaufen:
Schritt
Beschreibung des Ablaufes
Kurzzeichen
1
Pressen; Zylinder fährt aus
1A +
2
Lösen; Zylinder fährt ein
1A –
Zusatzbedingungen:
● Der Presszylinder soll dann ausfahren und ausgefahren
bleiben, wenn das Schutzgitter über dem Endschalter
1B3 geschlossen ist und der Handtaster 1S1 betätigt wird.
● Im ausgefahrenen Zustand betätigt der Zylinder den Endschalter 1B2, dieser soll das Stellglied so umschalten,
dass der Zylinder einfährt.
Zuordnungsliste
Eingang
Logikplan für das Ausfahren
des Zylinders
Handtaster 1S 1
betätigt:
E1 = 1
Endschalter 1B2
betätigt:
E2 = 1
Endschalter 1B3
betätigt:
E3 = 1
Ausgang
Zylinder 1A +;
somit Stellglied
1V 2 in a:
A1 = 1
Zylinder 1A –;
somit Stellglied
1V 2 in b:
A2 = 1
280
Technologieschema Presse
Übungsaufgabe E-70
Logikplan für das Einfahren
des Zylinders
● Gewindezyklus
Der Gewindezyklus wird zum Drehen beliebiger Gewinde mit speziellen Drehmeißeln eingesetzt. Durch
das Werkzeug wird festgelegt, ob ein Innen- oder Außengewinde geschnitten wird. Die Drehrichtung der
Spindel im Zusammenhang mit der Vorschubrichtung bestimmt, ob Rechts- oder Linksgewinde entstehen.
Nach Aufruf des Gewindezyklus wird mit X der Gewindedurchmesser, mit Z der Gewindeendpunkt, mit
F die Steigung und mit D die Gewindetiefe in einem N-Satz eingegeben. Die X-Koordinaten von Gewindestart- und Gewindeendpunkt sind immer gleich dem Gewindedurchmesser.
Beispiel
für einen Gewindezyklus (nach PAL)
Gewindezyklus G31 (bei aktivem G90)
NC-Satz (verkürzt): G31 Z X F D [ZS] [H1../..H4]
Adressbuchstaben:
X X-Koordinate des Gewindeendpunktes
Z Z-Koordinate des Gewindeendpunktes
F Steigung in Gewinderichtung
H1
Radiale Zustellung
Beispiel
H2
Zustellung linke Flanke
[…] optionale Adressen
D
ZS
H1...H4
Gewindetiefe
Z-Koordinate des Gewindestartpunktes
Zustellart
H3
Zustellung rechte Flanke
H4
Zustellung wechselseitig
für die Anwendung des Gewindezyklus G31 (nach PAL)
Auf den dargestellten Zapfen soll ein Rechtsgewinde M20 x 1,5 geschnitten werden.
Das Werkzeug befindet sich hinter der Drehmitte. Wechselseitige Zustellung.
CNC-Programmausschnitt (nach PAL)
N60 T600 M0
N70 G97 S300 M04
N80 G0 X20 Z-7
N90 G1 Z-10
N100 G31 X20 Z-30 F1,5 D0,92 H4
N110 G0 X25
N120 Z80
Der Gewindezyklus nach PAL wird mit G31 aufgerufen.
Zur Gewindeherstellung sind mindestens die Adressen der Koordinaten des Gewindeendpunktes, der
Steigung und der Gewindetiefe einzugeben.
Übungsaufgabe F-28
337
● Rechtecktaschenfräszyklus G72
Zum Fräsen von Rechtecktaschen wird der Zyklus G72 verwendet. Der Startpunkt für das Werkzeug liegt
oberhalb des Taschenmittelpunkts. Die Tasche wird konturparallel vom Mittelpunkt her ausgeräumt.
Als Pflichtparameter sind die Länge, die Breite und die Tiefe der Rechtecktasche einzugeben, außerdem die
maximale Zustelltiefe und der Sicherheitsabstand des Fräsers von der Taschenoberkante. Für die Schlichtbearbeitung können Bearbeitungsaufmaße für Taschenwandung und Taschenboden programmiert werden.
Beispiel
für einen Rechtecktaschenfräszyklus
Rechtecktaschenfräszyklus G72 (PAL-Codierung)
NC-Satz
G72 LP BP ZI/ZA D V [W] [RN] [AK] [AL] [F] [S] [M]
[ ] optionale Adressen
Adressbuchstaben:
LP
Länge der Rechtecktasche in X-Richtung
BP
Breite der Rechtecktasche in Y-Richtung
ZI
Tiefe der Rechtecktasche inkremental ab Taschenoberkante oder
ZA
Tiefe der Rechtecktasche absolut ab Werkstückoberfläche
D
Maximale Zustelltiefe
V
Abstand der Sicherheitsebene von der Taschenoberfläche
W
Höhe der Rückzugsebene absolut in Werkstückkoordinaten
RN
Eckenradius (Voreinstellung RN0, damit ist der erzeugte Eckenradius gleich dem Werkzeugradius)
AK
Aufmaß auf die Berandung
AL
Aufmaß auf den Taschenboden
Beispiel
für den Einsatz eines Rechtecktaschenfräszyklus (nach PAL)
Mit einem Schaftfräser von 20 mm Durchmesser ist die dargestellte Rechtecktasche zu fräsen.
Es ist der Programmteil zum Fräsen der Tasche zu schreiben.
Lösung:
N70 G72 LP120 BP56 Zi-40 D4 V3 RN18
N80 G79 XA80 YA40
354
Beschreibung der Tasche, die mit zuvor programmierten Schnittdaten auszuräumen ist.
Auf Setzpunkt fahren, Tasche ausräumen
Übungsaufgabe F-44
● 3D-Volumenmodell
Das Bauteil wird in seinem vollständigem Volumen
abgebildet. Sowohl die Oberfläche als auch Materialbereiche des Bauteils sind im CAD-System gespeichert. Ein als Volumenmodell dargestelltes
Bauteil setzt sich meist aus verschiedenen Volumenelementen zusammen, welche durch sogenannten Boolesche Operationen zu einem Volumenteil addiert oder auch aus einem Volumenelement heraussubtrahiert werden.
3D-Volumenmodell
3D-Volumenmodelle bilden das Bauteil in seiner gesamten Materialzusammensetzung ab.
3D-Modelle eines Bauteils werden im CAD durch schrittweise Addition und Subtraktion von geometrischen Grundkörpern erzeugt.
Die Bearbeitung von Flächen- und Volumenmodellen muss sich im CAD-System nicht unterscheiden, da
die Darstellungsarten vom CAD-Programm systemintern angewandt werden. Ein auf dem Bildschirm dargestelltes Kantenmodell der Konstruktion kann im CAD-System als Volumenmodell vorliegen. Auch die
Kombination der einzelnen Darstellungsarten, z. B. ein Volumenmodell mit Freiformflächenanteilen, ist
möglich. Hierbei spricht man von Hybridmodellen.
5.3
Arbeiten mit CAD/CAM-Systemen
5.3.1
Erstellen von 3D-Modellen
● 3D-Modell aus Extrusion
Ein schnelle Erzeugung von Grundkörpern kann
durch die Extrusion eines Grundrisses erfolgen.
Der Zeichner erstellt in einer beliebigen Ebene eine
2D-Skizze der Werkstückkontur, welche durch die
Angabe der Höhe entlang einer Richtung bewegt
wird und so ein Volumenmodell des Formelements
bildet.
Die Extrusion muss nicht geradlinig verlaufen, sondern kann auch entlang einer gekrümmten Linie
geführt werden.
Extrusion einer 2D-Werkstückkontur
● 3D-Modell aus einer Rotation
Zylindrische Grundkörper werden häufig ebenfalls
aus einem zweidimensionalen Umriss erzeugt, indem man diesen um eine Achse rotieren lässt. Je
nach Angabe des Rotationswinkels kann ein vollzylindrisches oder teilzylindrisches Formelement erzeugt werden.
Rotation einer 2D-Werkstückkontur
Übungsaufgabe F-65
371
● Bezeichnung genormter Schleifscheiben
Eine wirtschaftliche Bearbeitung durch Schleifen kann nur erfolgen, wenn das geeignete Schleifwerkzeug
ausgewählt wird. Die Bezeichnung von Schleifkörpern aus gebundenen Schleifmitteln sind genormt und
durch Maßangaben, Kennbuchstaben bzw. Kennzahlen verschlüsselt.
Eine vollständige Bezeichnung enthält Informationen zu folgenden Größen: Bezeichnung des Schleifwerkzeuges, Verweis auf die benutzte Norm, Form des Werkzeuges, Maße, Werkstoff, Arbeitshöchstgeschwindigkeit.
Beispiel
für die Bezeichnung von Schleifscheiben
Schleifscheibe ISO 603-1 1
– 400 2 40 2 127
...
A 50 K 6 V ... – 32
Bezeichnung des
Schleifwerkzeuges
Normverweis
Form ... 1 für gerade Scheibe
Außendurchmesser.........400 mm
Scheibenbreite...................40 mm
Bohrungsdurchmesser ....127 mm
Schleifmittel ......................Korund
→ für Baustähle mittlerer Festigkeit
Körnung ...............................mittel
→ für Schrupparbeitsgänge
Härte.....................................weich
→ für harte Werkstoffe
Gefüge ...................................offen
→ für große Spanabnahme
Bindung ........................keramisch
→ zum maschinellen Schleifen
zulässige Umfangsgeschwindigkeit 32 m/s
● Schleifwerkzeuge mit Diamant oder CBN beschichtet
Schleifwerkzeuge, die mit den Hochleistungsschleifmitteln Diamant oder CBN (CBN = kubisch kristallines Bornitrid) beschichtet wurden, sind sehr teuer.
Diese Werkzeuge verwendet man daher nur dann,
wenn sich normale Schleifkörper zu sehr abnutzen.
Diamant wird aufgrund seiner Härte und seiner Verschleißfestigkeit zum Schleifen von harten, spröden
und kurzspanigen Werkstoffen, wie z. B. Hartmetall,
Glas, Keramik, Quarz oder Grafit, eingesetzt.
Bornitrid verwendet man vorteilhaft bei Stählen mit
großer Härte und bei hoch legierten Chromstählen.
Schleifwerkzeuge mit Diamantbelag
Aufbau beschichteter Schleifkörper
Schleifscheiben mit Diamant- oder Bornitridbeschichtung bestehen aus einem Grundkörper und
dem Schleifbelag. Der Grundkörper besteht aus Aluminium, Stahl, Kunstharz oder Keramik. Der Werkstoff
des Grundkörpers bestimmt vor allem das Schwingungsverhalten der Schleifscheibe und die Wärmeableitung.
Der Schleifbelag setzt sich zusammen aus den Schleifkörnern und der Bindung. Das Ausgangsmaterial für
die Bindung ist pulverförmig. Es wird mit den Schleifkörnern vermischt. Man presst diese Mischung auf den
Grundkörper und sintert bei höheren Temperaturen.
Aufbau von Schleifwerkzeugen mit Diamant- oder CBNBelag
Schleifscheiben mit Diamant oder Bornitrid bestehen aus einem Grundkörper und dem aufgesinterten Schleifbelag. Solche Scheiben eignen sich zum Schleifen besonders harter Werkstoffe.
Übungsaufgaben G-8; G-9
385
Optimieren des Fertigungsprozesses
LF 10
Handlungsfeld: Fertigung optimieren
Problemstellung
Auftrag:
Fertigungszeit
verringern
Bisherige
Fertigung:
Vorgaben:
● Optimierungsziel
● Fertigungsdaten
– Verfahren
– Abfolge
– Schnittdaten
..
.
aktuellen Prozess analysieren
Vorgaben:
● Optimierungspotenzial
● Bewertungsverfahren
– Bewertungsliste
– Bewertungsdiagramm
Optimierung planen
Barriere (Hindernis
zur Zielerreichung)
Schnittdaten nur 80 %
der zulässigen
Schneidstoff nicht
optimal
Wirkungswechsel
zu häufig
Vorgaben:
● Aktionsplan
optimierten Prozess durchführen
Planfläche vorn
Schruppen (2 Schnitte):
Schneidstoff
Planfläche
vorn HM BK1
Schnittgeschwindigkeit
250 m min
Schruppen
(2 Schnitte):
Vorschub
0,4 mm
Schneidstoff
Planfläche
vornZeit HM BK1
210 s
Schnittgeschwindigkeit
250
m
min
Schruppen (2 Schnitte):
Standmenge
Vorschub
0,4 mm 60 Stück
Schneidstoff
HM Schlichten
BK1
(1
Schnitt):
Zeit
210
s
Schnittgeschwindigkeit
250 HM
m min
Schneidstoff
60 Stück
VorschubStandmenge
0,4 mm BK1
Schnittgeschwindigkeit
320 m min
Schlichten
(1 Schnitt):
Zeit
210
s
Vorschub
0,1 mm
Schneidstoff
HM
BK1
Standmenge
60 Stück
Zeit
180 s
Schnittgeschwindigkeit
320 m min
Schlichten
(1 Schnitt):
Standmenge
150 Stück
Vorschub
0,1
mm
Schneidstoff HM BK1
Zeit
180 s
Schnittgeschwindigkeit
320 m min
VorschubStandmenge
0,1 mm 150 Stück
Zeit
180 s
Standmenge
150 Stück
Wirkung einer
einer Änderung
mittel
Schwierigkeit
bei Änderung
gering
hoch
gering
gering
hoch
Planfläche vorn
Schruppen
Siliziumnitrid
Schnittgeschwindigkeit
800 m/min
Planfläche
vorn
Vorschub
0,6
Schruppen
Siliziumnitridmm
berechnet
ca. 80 s
Schnittgeschwindigkeit
800 m/min
Planfläche
vornZeit
Standmenge
geschätzt
Vorschub
0,6 mm 100 Stück
Schruppen
Siliziumnitrid
(1
Schnitt):
Schlichten
Zeit
berechnet
ca.
80
s
Schnittgeschwindigkeit
800 m/min
Schneidstoff
Siliziumnitrid
geschätzt
VorschubStandmenge
0,6 mm 100 Stück1200
Schnittgeschwindigkeit
m/min
Schlichten
(1 Schnitt):
Zeit
berechnet
ca. 80 s
Vorschub
0,1
mm
Schneidstoff
Standmenge
geschätzt
100 StückSiliziumnitrid
Zeit
ca. 50 s
Schnittgeschwindigkeit
1200
m/min
Schlichten (1 Schnitt):
geschätzt
VorschubStandmenge
0,1 mm 200 Stück
Schneidstoff
Siliziumnitrid
Zeit
ca. 50 s
Schnittgeschwindigkeit
1200 m/min
VorschubStandmenge geschätzt
0,1 mm 200 Stück
Zeit
ca. 50 s
Standmenge geschätzt 200 Stück
Ergebnisse:
● Optimierungsmöglichkeiten
● Verknüpfung von
Prozessdaten und
Optimierungsziel
● Aufwand zur
Erreichung des
Zieles
Ergebnisse:
● mögliche
Maßnahmen
● Kosten der
Maßnahmen
● Rangfolge der
Maßnahmen
● Aktionsplan
Ergebnisse:
● Daten aus
verändertem
Prozess
Prozessoptimierung dokumentieren und bewerten
418
Lernsituationen 10.1, 10.2
2.5.2
Programmierungsverfahren
● Online-Programmierung
Bei der Online-Programmierung wird das Programm des Roboters unmittelbar in Zusammenhang mit
der Steuerung des Roboters erstellt. Der Roboter ist in der Zeit der Programmierung nicht einsatzfähig.
Playback-Programmierung
Die Online-Programmierung für schwer zu beschreibende Bewegungen, wie z.B. das Spritzlackieren von
Autos oder das Polieren von gegossenen Türgriffen, geschieht durch Playback-Programmierung.
Zur Programmierung werden zunächst alle Antriebe und Bremsen des Roboters abgeschaltet. Dann
führt der Fachmann zur Progammierung den Effektor des Roboters so, wie er selbst von Hand auch arbeiten würde. Die Steuerung des Roboters nimmt
dabei in sehr kurzen Zeitabständen alle Bewegungen und Schaltungen auf und speichert sie als Bewegungsprogramm. Dieses Programm kann beliebig oft vom Roboter selbstständig wiederholt
werden – es kann playback (to play back = wieder
abspielen) ablaufen.
Das Bewegungsprogramm muss noch durch Anweisungen zum Ablauf (z.B. Start, Wiederholung,
Sonderanweisungen) zum Steuerprogramm des Ro- Playback-Programmierung beim Farbspritzen
boters ergänzt werden.
Bei der Online-Programmierung im Playback-Verfahren führt der Fachmann den Roboter am Effektor.
Die Bewegung wird von der Steuerung des Roboters als Bewegungsprogramm gespeichert und auf
Abruf hin genau wiederholt.
Teach-In-Programmierung
Steuerprogramme für Industrieroboter, in denen die
Bewegungen einfach zu beschreiben sind (z.B. Transportbewegungen, geradlinige oder kreisförmige
Montagebewegungen) werden meist nach dem
Teach-In-Verfahren programmiert. Zur Programmerstellung gibt der Fachmann mit einem Programmierhandgerät die Ablaufanweisungen über Tasten
ein. Durch Richtungstasten oder über einen Joystick
fährt er dann zur Erstellung des Bewegungsprogramms (Positionsliste) den Effektor an wichtige Positionen und speichert diese auf Tastendruck.
Programmierhandgerät
Bei der Teach-In-Programmierung erstellt der Fachmann das Programm, indem er mit dem Programmierhandgerät Anweisungen eingibt und wichtige Positionen anfährt und abspeichert.
Gemischte Programmierung
Der Roboter ist während der Teach-In-Programmierung ebenso wie bei der Playback-Programmierung produktiv nicht einsetzbar. Darum verlegt man häufig die Programmierung des Ablaufes in die Arbeitsvorbereitung. Dort werden alle Anweisungen bis auf die Positionsangaben als Programm geschrieben. Lediglich
die Positionswerte werden online aufgenommen.
Da hier ein Teil der Arbeit offline, also nicht unmittelbar an der Steuerung des Roboters durchgeführt wird,
spricht man von einer gemischten Programmierung.
460
Übungsaufgaben H-23; H-24
5.2
Qualitätsregelkarten
5.2.1
Elemente einer Qualitätsregelkarte
Qualitätsregelkarten weisen mindestens drei Abschnitte auf. Im ersten werden organisatorische Daten
wie z.B. Angaben zu Zeichnungsnummer, Rohteil, Werkstoff, festgehalten. Der zweite Teil enthält Tabellen
zur Eintragung der Messergebnisse und im dritten Teil wird fortlaufend grafisch das Ergebnis veranschaulicht, denn in einer Grafik sind Auffälligkeiten am einfachsten zu erkennen.
Damit die Tendenz zu einer fehlerhaften Fertigung sofort erkannt werden kann, weist die Qualitätsregelkarte Eingriffsgrenzen auf, bei deren Erreichen der Prozess unmittelbar korrigiert werden muss. Eingriffsgrenzen dürfen nicht überschritten werden. Vor den Eingriffsgrenzen stehen in Regelkarten, die für sehr
störungsanfällige Prozesse erstellt werden, Warngrenzen. Bei Erreichen der Warngrenzen muss der Prozess genauer beobachtet werden.
Mann nennt Karten, die statistisch abgesicherte Eingriffs- und ggf. Warngrenzen enthalten, Qualitätsregelkarten.
Die am häufigsten eingesetzte Qualitätsregelkarte ist die Mittelwert-Spannweiten-Karte.
Mittelwertabschnitt
Spannweitenabschnitt
Grafikelemente einer Mittelwert-Spannweiten-Karte
5.2.2
Erstellung von Qualitätsregelkarten
Qualitätsregelkarten werden hinsichtlich der Eingriffsgrenzen, Prüfzyklen u.a. auf den jeweiligen Prozess
bezogen angelegt.
Aus Vorversuchen, die meist in Zusammenhang mit der Prozessfähigkeitsuntersuchung durchgeführt
wurden, werden mithilfe statistischer Verfahren die Warn- und Eingriffsgrenzen berechnet. Grundlagen
für die Berechnungen sind der anzustrebende Mittelwert x=, die in Vorversuchen ermittelte mittlere Spann–
weite R und Faktoren, die aus der Stichprobenanzahl bestimmt werden.
Eingriffsgrenzen für
Mittelwerte
OEG
UEG
474
–
OEGx= = x= + A3 · R
–
UEGx= = x= – A2 · R
Stichproben
–
OEGx= = D4 · R
–
UEGx= = D3 · R
Faktor
A3
D2
D3
2
1,880
0
3,267
3
1,023
0
2,574
4
0,729
0
2,282
5
0,577
0
2,114
6
0,483
0
2,004
Spannweiten
Messung von Lageabweichungen
Neigung
Rechtwinkligkeit
Position (Abstand)
Position (Abstand)
● Messungen von Formabweichungen mit Profilprojektoren
Profilprojektoren vergrößern die Konturen aufgelegter Werkstücke und bilden sie in genauem Maßstab auf einem Bildschirm ab. Die meisten dieser Geräte vergrößern bis zum 100-Fachen.
Die Glasbildschirme enthalten Zentrierlinien und die
Werkzeugauflagen sind dreh- und verschiebbar, sodass die Werkstücke präzise ausgerichtet werden
können.
Skalen und Musterkonturen können eingeblendet
werden und erlauben so das Ausmessen von Längen, Radien, Kurvenverläufen und Winkeln.
Optische Schneidwinkelmessgeräte sind kleine Profilprojektoren mit 5- bis 10-facher Vergrößerung. Sie
erlauben die Kontrolle von Werkzeugschneiden und
die Messung von Werkzeugwinkeln.
Profilprojektor
Beispiel
für Projektionsbilder eines optischen Schneidwinkelmessgeräts
Profilprojektoren erzeugen vergrößerte Bilder des Werkstückprofils. Dies kann durch eingeblendete
Skalen ausgemessen werden.
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1.2.2
Blatteinteilung
Ein Zeichenblatt besteht aus einer Zeichenfläche und einem Schriftfeld. Damit die Körperansichten auf die
Zeichenfläche des Zeichenblattes passen und ausreichend Platz für eine spätere Bemaßung vorhanden ist,
muss das Zeichenblatt entsprechend eingeteilt werden.
Die Abstände zwischen den Ansichten sind möglichst gleich groß zu wählen und betragen bei einfachen Werkstücken etwa 30 mm.
Die Seitenabstände a und b für eine günstige Blatteinteilung können wie folgt bestimmt werden:
Breite der Zeichenfläche – x
a = –––––––––––––––––––––––––––––––
2
Höhe der Zeichenfläche – y
b = –––––––––––––––––––––––––––––––
2
Je nach Form des Werkstücks ist es manchmal günstiger, das Zeichenblatt im Querformat zu nutzen.
Hochformat
Querformat
Blatteinteilung
Ansichten werden möglichst gleichmäßig und übersichtlich auf der Zeichenfläche angeordnet.
1.2.3
Schriftfeld
Alle technischen Zeichnungen erhalten ein Schriftfeld, in das alle für den betrieblichen Informationsaustausch notwendigen Angaben eingetragen sind. Der Aufbau von Schriftfeldern ist genormt und legt vereinheitlichte Datenfelder fest. Um die Anzahl der Datenfelder gering zu halten, gibt es Pflichtfelder, welche
im besonderen Fall durch weitere optionale Felder ergänzt werden können.
Name der
verantwortlichen
Abteilung des
Unternehmens
Name der Person, die
Rückfragen zu den
technischen Inhalten
geben kann
Name der Person,
die das Dokument
erstellt hat,
z.B. Techn. Zeichner
Name der Person,
die das Dokument
genehmigt hat,
z.B. Abteilungsleiter
Status des
Dokuments,
z.B. freigegeben,
nicht freigegeben
Pflicht
Pflicht
Emblem und Name des
gesetzlichen Eigentümers
Sachnummer Pflicht
Pflicht
Pflicht
Pflicht
Darstellungsart des Inhalts,
z.B. Gesamtzeichnung oder
Einzelteilzeichnung
Name des Dokumentinhalts
bzw. dargestellten Bauteils
mit Zusatzinformationen
Schriftfeld nach DIN EN ISO 7200
Änderungsindex,
um verschiedene
Versionen des
Dokuments zu
identifizieren
Datum der
ersten
offiziellen
Freigabe
Sprachzeichen,
um die Sprache
anzuzeigen,
z.B. „de“ für
Deutsch
Zeichnung und Schriftfeld zusammen dienen als ein betriebliches Dokument, nach welchem die Fertigung durchgeführt wird und spätere Ersatzteilbeschaffungen möglich sein müssen.
Übungsaufgaben TK-6; TK-7
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