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Höhere technische Bundeslehr- und VersuchsanstaltSt. Pölten

AbteilungWerkstätten

Abteilung WerkstättenlaborEL/ ET/ M/ W WLab MW

Mechanische Werkstätte

Werkstättenprotokoll

Fl. Stauffer

SPERL Patrick3AHWIL2009/10

Dokument: Protokoll_mechanische Werkstätte Rev.: Ersteller: Erstelldatum: 03.01.10 Seite 1 / 11

Vorlage: Druckdatum: 06.01.10 Blatt






Datum der Übung: Klasse: Gruppe: Kat.Nr.: Name:

Übung Nr.: T h e m a: Leitung:

AufgabenstellungWir bekamen die Aufgabe, ein Motorgehäuse aus Plexiglas für einen Druckluftmotor herzustellen. Das Material dafür stellte uns Fl. Stauffer zu Verfügung. Das Bearbeitungsverfahren war dabei die spanabhebende Methode Fräsen. Da wir nur eine bestimmte Materialmenge zu verarbeiten hatten, mussten wir so wirtschaftlich und genau wie möglich arbeiten.

InhaltsverzeichnisDeckblatt 1

Aufgabenstellung 2

Inhaltsverzeichnis 2

1. Allgemeiner Teil 3

1.1. Fräsen 3

1.2. Schneidwerkstoffe 3

1.3. Einteilung des Fräsverfahrens

1.3.1. Nach der Arbeitsweise des Fräsers 4

1.3.2. Nach der Vorschubrichtung 5

1.4. Fräsenarten nach Anordnung der Zähne 6

1.5. Fräsarten nach der Zahnform7

1.6. Kühlen und Schmieren 7

1.7. Schnittdatenberechnung 7

2. Technische Beschreibung 8

2.1. Vorwort 8

2.2. Arbeitsablauf 8

2.2.1. Arbeitsablauf Motorgehäuse

2.2.1.1. Vorbereitung 8

2.2.1.2. Planfräsen 8

2.2.1.3. Passung 20H7 9

2.2.1.4. Bohrung im Mittelteil (Donauturm) 9

3. Schlusswort 10

4. Konstruktionszeichnungen 11, 12

5. Arbeitsbericht 13

Datum der Protokollabgabe: Anzahl der abgegebenen Seiten (inkl. Deckblatt):Abgegeben am: Note:




1. Allgemeiner Teil

1.1. Fräsen

Fräsen ist Spanen mit einem mehrschneidigen Werkzeug und kreisförmiger Schnittbewegung zur Erzeugung beliebiger Werkstückoberflächen (ebene und räumlich gekrümmte Flächen).Die Schnittbewegung führt das sich drehende Werkzeug aus.Die Vorschubbewegung wird meist durch das Werkstück ausgeführt.

Beim Fräsen ist jede Schneide pro Umdrehung nur einmal im Eingriff nur kurze Schneidbelastung, geringe Erwärmung, dadurch lange Standzeit. Jedoch immer stoßartige Belastung beim Eingreifen einer Schneide.Die Hauptschneiden sind beim Fräser die Umfangsschneiden, welche auf der Mantelfläche des gedachten Zylinders liegen.Die Nebenschneiden (Stirnschneiden) befinden sich auf der Kreisfläche. Der Neigungswinkel Lambda (Drallwinkel) zeigt die Neigung der Schneidkante gegenüber der Fräsachse. Wenn Lambda ungleich 0, dringt die Schneidkante nicht schlagartig, sondern allmählich in die Oberfläche ein.

Die Schneidenzahl hängt vom Material des Werkstücks ab: Für weiche Werkstoffe

entstehen große Spanmengen große Zahnlücken und damit kleine Zähnezahl.

Für harte Werkstoffe kleine Zahllücken und große Zähnezahl.

Bei den Fräsern wird unterschieden zwischen zwei Typen: Typ N ormal: für Stahl und Gusseisen mit normaler Festigkeit Typ H art: harte oder kurzspanende Werkstoffe Typ W eich: weiche, zähe oder langspanende Werkstoffe

1.2. Schneidenwerkstoffe

HSSWird meistens verwendet auf Grund des unterbrochenen Schnittes, da er die Zähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit besitzt.

Hartmetall HMWird für Schneidplatten auf Messerköpfen und als Wendeschneidplatten bei Fräsköpfen verwendet.






1.3. Einteilung des Fräsverfahrens nach 2 Gesichtspunkten1.3.1. Nach der Arbeitsweise des Fräsers

Umfangfräsen (Walzfräsen)Die am Umfang liegenden Hauptschneiden erzeugen die Werkstückoberfläche. Die Fräserachse liegt parallel zur bearbeitenden Fläche. Zähne an der Mantelfläche z.B. Walzenfräser, Scheibenfräser.Spanbildung: Es entsteht immer ein kommaförmiger Span, starke Schnittkraftschwankungen.

StirnfräsenDie an der Stirnfläche des Fräsers liegenden Nebenschneiden erzeugen die Werkstückoberfläche. Die Fräserachse liegt normal zur bearbeitenden Oberfläche. Wirtschaftlich zur Bearbeitung großer ebener Flächen (großer Vorschub möglich).Spanbildung: Auch kommaförmig, geringer Dickenunterschied, meist mehrere Zähne gleichzeitig im Eingriff geringe Schnittkraftschwankung






1.3.2. Nach der Vorschubrichtung Geichlauffräsen

Die Drehrichtung des Fräsers und die Vorschubrichtung des Werkstücks sind im Eingriffbereich gleichgerichtet. Der Werkstoff wird an der Stelle des größten Spanquerschnitts angeschnitten. Der Fräser versucht das Werkstück in Vorschubrichtung zu reißen.Werkstück und Fräserzahn bewegen sich in die gleiche Richtung.Spanbildung: Spandicke zu Beginn groß, dann auf 0 abnehmend; Fräser drückt Werkstück gegen Unterlage (wichtig bei dünnen Werkstücken); kein Reiben zu Beginn, jedoch plötzliche große Schnittkraft; glatte Oberfläche, höhere Standzeit bzw. höhere Schnittleistung möglich, beim Walzfräsen immer starke Schnittkraftschwankungen.

GegenlauffräsenBewegung von Werkstück und Fräszahn sind gegenläufig.Spanbildung: Span beginnt dünn und endet dick, Fräser hebt dabei das Werkstück an sichere Festspannung wichtig! Zahn gleitet anfangs bevor er eingreift Schneiden werden schneller stumpf als beim Gleichlauffräsen; am Ende des Spanvorgangs ist die Schnittkraft am größten und wird danach schlagartig 0 führt zu Schwingungen und zu Rattermarken raue Oberfläche, kürzere Standzeit






1.4. Fräsenarten nach Anordnung der Zähne

ScheibenfräserFräser scheibenförmig, Zähne am Umfang; zum Ausfräsen von schmalen Nuten (verschiedene Querschnittsformen); für ebene bzw. gekrümmte Flächen

WalzenfräserZähne ebenfalls am Umfang; jedoch breiter walzenförmig; Drehachse ist parallel zu Werkstückoberfläche; Anwendung für größere ebene Flächen.

WalzenstirnfräserSind Walzenfräser mit Zähnen am Umfang und an einer Stirnfläche.

StirnfräserSchneidkanten nur an der Stirnfläche; Drehachse normal zur Werkstückoberfläche; ebenfalls für ebene Flächen.

SchaftfräserHaben einen Schaft wie Bohrer oder Reibahle; die Schneiden sind am Umfang und an der Stirnfläche






1.5. Fräserarten nach der Zahnform

Spitzgezahnter FräserSpanfläche und Freifläche sind ebene Flächen. Nachschleifen mit Topfscheibe an der Freifläche; dadurch wird der Durchmesser kleiner nur für ebene Flächen; billig in der Herstellung und in der Ausführung als Walzen, Scheiben oder Stirnfräser.

Hinterdrehter FräserSind Formfräser für gekrümmte Flächen bzw. Nuten mit bestimmten Profil z.B. Bei einem Zahnrad die Zahnlücken Profil des Fräsers darf sich beim Nachschleifen nicht verändern; die Freiflächen verlaufen nach innen in Form einer Logarithmischen Spirale; Nachschleifen an der Spanfläche (immer radial); Spanwinkel Delta = 0 Zahnprofil bleibt auch beim Nachschleifen unverändert erhalten.

1.6. Kühlen und Schmieren

Die Flüssigkeit soll die Schnittstelle reichlich umspülen und die Späne abführen. Kühl- und Schmiermittel bewirken eine Verlängerung der Standzeit und ermöglichen größere Schnittgeschwindigkeiten. Das Schmieren reduziert die Reibungswärme und somit die erforderlichen Schnittkräfte. Es führt auch zur Verbesserung der Oberflächenqualität.

1.7. Schnittdatenberechnung






2. Technische Beschreibung

2.1. VorwortBesondere Sicherheitshinweise sind im Vorhinein gut einzuprägen!Bei jedem Beginn des Arbeitens wird die Fräsmaschine gerüstet und vorbereitet.Alle Werkstücke werden zwischenzeitlich auf ihr Maß kontrolliert.Um die Standzeit der Maschinen zu erhöhen bzw. aufrechtzuerhalten wird sie nach jedem Arbeiten gründlich gereinigt.Es wurden 3 Werkstücke bearbeitet. Das Erste war das Übungswerkstück aus Aluminium, das Zweite das Motorgehäuse aus Plexiglas und das Dritte war das noch fertigzustellende Mittelteil vom Projekt Donauturm.Alle nicht aufgelisteten Arbeitsvorgänge wurden in der Mechanischen Werkstätte nicht vervollständigt, wegen mangelnder Unterrichtseinheiten oder meine persönliche Abwesenheit.

Unsere Werkstattgruppe hatte 3 Haas Fräsmaschinen zu Verfügung. Da unsere Gruppe aus 6 Personen bestand teilten wir uns auf. So arbeiteten Lukas Vashold und Michael Reitterer auf der 1.; Alexander Walter und ich auf der 2.; Nina Pils und Xia Wei-Li auf der 3. Fräsmaschine.

2.2. ArbeitsablaufIm Arbeitsablauf wird beschrieben wie bei den einzelnen Arbeitsvorgänge vorgegangen wurde. Im Protokoll werden nur die zwei letzteren Werkstücke (siehe oben) verzeichnet und beschrieben.

2.2.1. Arbeitsablauf Motorgehäuse

2.2.1.1. VorbereitungFl. Stauffer hatte uns ein Stück Plexiglas bereitgestellt, das wir als erstes einmal in 6 gleiche Stücke teilten und anschließend mit einer Bandsäge zersägten. So erhielten wir das Rohmaterial für die folgenden Werkstücke.

2.2.1.2. PlanfräsenDas Rohmaterial wies zwei zu einer parallele ebne Flächen auf, die man brauchte um überall einen rechten Winkel erzeugen zu können. Das Werkstück wurde in den hydraulischen Schraubstock mit der Stufe 2 (2 Tonnen Spannkraft, für Aluminium und weiche Werkstoffe) eingespannt und mit zwei Unterlagsleisten auf eine Ebene gebracht. Damit man eine schöne, glatte Oberfläche herstellen konnte, bekamen wir zwei neue Walzfräser bereitgestellt. Der Eine (Zähne wurden nur nachgeschliffen) erzeugte jedoch nicht die gewünschte Oberfläche bzw. riss immer kleine Ecken am Rand aus, trotz einer optimalen Schnittgeschwindigkeit von 70 m/min. Diese Ecken konnten wir zum Glück später mit einer Fase 2x45° „unsichtbar“ machen. Mit entsprechendem Wissen wie man die Fräsmaschine bedient, konnten nun die Grundmaße 100x60x30 mm gefertigt werden.






2.2.1.3. Passung 20H7Die Passung wurde durch ein Programm gefertigt, das wir zuvor geschrieben haben. Um ein Programm zu schreiben musste man zuerst die Werkzeuge vermessen. Dazu gehörte die richtige Höhe ermitteln, was mittels einer Messdose erfolgte. D.h. mit den eingespannten Werkzeugen drückte man durch Betätigung der Maschine auf die Messdose bis sich ihr Zeiger eine ganze Drehung und ein bisschen was drehte, so dass er genau auf einen gewünschten Wert stand. Somit wurde ermittelt, dass das Werkzeug genau 50 mm (Höhe der Messdose) über der absoluten 0-Ebene (Werkzeugtischplatte) stand.Ebenso musste man Schneidenzahl, Schnittdaten und Art des Werkstücks angeben.Nachdem man bei einem Werkzeug alle Daten eingab, ordnete man es einer gewissen Position zu, welche dazu diente in welcher Reihenfolge die Werkstücke aufgerufen wurden, denn das Wechseln der Werkzeuge musste man manuell machen (richtige Reihenfolge!!).Sobald die Werkzeuge vermesst wurden, spannt man das Werkstück sorgfältig mit einer Winkellehre und einer oder zwei Unterlagsleisten ein. Ein Anschlag den man am Schraubstock befestigen konnte, markierte die Position des Werkstücks. So garantierte man die Positionsgenauigkeit für das Bearbeitungsverfahren weiterer Werkstücke.Solche Programme werden dazu verwendet, mehrere Werkstücke mit den gleichen Grundmaßen zu bearbeiten (Automatisierung).Um die gewünschte Position am Werkstück als Messung festzustellen, benötigt man einen Kantentaster. Der Kantentaster besteht im Prinzip aus einem Unterteil, einer Feder und einem Oberteil, das eingespannt ist. Fährt man nun mit dem Taster an die Kante des Werkstücks, so dass sich das Unterteil zuerst zentriert und dann schnell weg bewegt, hat man die Kante positioniert. Nun den Radius des Kantentasters der so erworbenen Gesamtlänge abziehen und die Messung des Werkstücks ist fertig. Diese Messung ist ausschließlich in X- und Y-Richtung anwendbar! Messungen der Höhe erfolgen mit einem Tiefenmesser.

Folgende Werkzeuge wurden verwendet um die Passung 20H7 herzustellen: Kantentaster NC Anbohrer Bohrer Ø8 Bohrer Ø18 Reibahle 20H7

2.2.1.4. Bohrung im Mittelteil (Donauturm)Die 4 Ø3-Bohrungen werden dazu verwendet um die LEDs hinein zu stecken. Die Herstellung dieser Bohrungen gestaltet sich aber als besonders schwierig, da sie in einer Rundung liegen und das Drehteil eine besondere Spannvorrichtung benötigt. Mittels eines weiteren Drehteils das etwa 18 mm dick war, eine Gesamtlänge von 60 mm hatte und ein 40 mm langes M8-Gewinde aufgedreht hatte, konnte der Mittelteil aufgeschraubt und mit einer Mutter befestigt werden.Dieses Teil spannte man nun in eine Vorrichtung die mit Spanbacken versehen war und somit runde Teile aufnehmen konnte, ein, und konnte mit Hilfe eines Zentrierbohrers und eines 3 mm Bohrer die Bohrungen fertigen. Die 4 Bohrungen erfolgten im 90°-Takt. Dank der Vorrichtung konnte man das Werkstück genau um 90° drehen, ohne es ausspannen zu müssen.






3. Schlusswort

Mir persönlich hat diese Abteilung nicht sehr gefallen, da man viel zu wenig Zeit hat das Verständnis für die Werkstücke und die Fräsmaschinen aufzubringen. Das war insofern wichtig, da man wusste, dass es bei menschlichen Versagen bzw. Fehlentscheidungen zu schwerwiegenden Fehlern kommen kann. Jedoch möchte ich anmerken, dass es mir wesentlich leichter fiel, da ich schon im 2. Jahrgang Erfahrungen in dieser Abteilung sammeln durfte.

Im Zuge meines Schlusswortes möchte ich mich bei allen beteiligten Lehrern, sowie Schülern und Gruppenmitgliedern auf das Herzlichste bedanken.



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