Was ist Schneiden?
- 1. Eine Einführung in die Werkzeugmaschinentechnik
- 2. Präzisionsfaktoren für das Schneiden
- 3. Grundlagen des Schneidens
1. Eine Einführung in die Werkzeugmaschinentechnik
Unter mechanischer Bearbeitung versteht man den Einsatz von Maschinen zur Materialbearbeitung gemäß den Vorgaben auf Grundlage der Konstruktionszeichnungen. Werkzeugmaschinen sind die wichtigsten Ausrüstungsgegenstände, um dies zu erreichen. Werkzeugmaschinen sind als Maschinen nützlich, die nicht nur Maschinen, sondern auch Werkzeugmaschinen selbst herstellen.
Mit der fortschreitenden Digitalisierung von Werkzeugmaschinen mag die Hochleistungsfertigung für jeden Hersteller durch die Einführung von Werkzeugmaschinen in Reichweite erscheinen, aber das ist nicht immer der Fall. Neben der einfachen Einführung von Werkzeugmaschinen haben die Hersteller ihre Werkzeugmaschinen kreativ eingesetzt, indem sie ihre eigenen Werkzeuge und Vorrichtungen, einschließlich Werkzeugmeißel (Schneidwerkzeuge), hergestellt und originelle Techniken entwickelt haben. Diese Leistung ist auch heute noch entscheidend, selbst bei drastischen Steigerungen und Verbesserungen bei NC (numerischen Steuerungen) und CNC (computergestützten numerischen Steuerungen).
Oft heißt es in den Werkstätten, dass selbst die fortschrittlichsten Werkzeugmaschinen „in jedem ihrer Modelle einzigartig sind“. Der Bediener stimmt die Parameter entsprechend den individuellen Eigenschaften der Werkzeugmaschine aufeinander ab, um eine konstante Präzisionsschnittleistung zu erzielen. Abschließend ist es beim Einsatz von Werkzeugmaschinen entscheidend, sich mit den Eigenschaften der Maschinen vertraut zu machen und kreativ zu sein, um das Potenzial der Maschinen auf der Grundlage des Verständnisses der einzelnen Besonderheiten voll auszuschöpfen.
Außerdem macht das Wissen um die Werkzeugmaschine allein noch keinen hervorragenden Ingenieur aus. Das Wissen um die Herkunft von Werkzeugmaschinen - wie Linienbeschriftungen, Schneiden, Biegen und Feilen manuell erfolgen - führt ebenfalls zu einer hervorragenden Arbeit.
- Maschine Nr. 1 weist leichte Bedienungsfehler auf.
- Maschine Nr. 2 ist in bestem Zustand.
- Der Schleifvorgang der Maschine Nr. 3 ist nicht perfekt.
2. Präzisionsfaktoren für das Schneiden
[1] Steifigkeit
Wenn ein Objekt einer Kraft ausgesetzt ist, versucht sich dessen Form zu verändern und erzeugt gleichzeitig eine Kraft, die dieser Veränderung standhält. Diese Eigenschaft wird als Steifigkeit bezeichnet. Bei Werkzeugmaschinen ist die Steifigkeit der Schlüssel zu einer erfolgreichen Bearbeitung mit der gewünschten Genauigkeit. Während die heutigen Werkzeugmaschinen in der Lage sind, die Anforderungen an die Steifigkeit schrittweise zu erfüllen, benötigen die Bediener in Fällen, in denen eine Genauigkeit im Mikron-Bereich erforderlich ist, ein tieferes Verständnis der Steifigkeit.
Die Steifigkeit kann in zwei Typen eingeteilt werden, statische Steifigkeit und dynamische Steifigkeit. Statische Steifigkeit bedeutet, so einfach wie möglich erklärt, wenn Richtung und Größe einer Kraft konstant sind. Bei Werkzeugmaschinen bewegt sich das bewegliche Teil nicht auf dem Arbeitstisch.Streng genommen wird der Arbeitstisch durch das Gewicht des beweglichen Teils verformt. Während die tatsächliche Wirkung sehr gering ist, kann in einigen Fällen die Bearbeitungsgenauigkeit abnehmen.
Auf der anderen Seite bedeutet dynamische Steifigkeit, wenn die Richtung und Größe einer Kraft variiert. So treten beispielsweise beim Einschalten der Werkzeugmaschine Vibrationen auf, die dazu führen können, dass einige Werkzeugmaschinen klappern oder anderweitig in einer Weise schwingen, die die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigt. Bei der Bearbeitung von Werkstücken in anderer Weise sind sowohl die statische als auch die dynamische Steifigkeit von entscheidender Bedeutung.
[2] Thermische Verformung
Objekte dehnen sich mit zunehmender Temperatur aus. Metalle bilden keine Ausnahme von diesem Gesetz, und um die Länge genau zu messen, muss der Messraum vollständig temperiert sein.
Bei der Bearbeitung muss der Bediener besonders vorsichtig sein, um thermische Verformungen an Werkstücken zu vermeiden. Denn Werkzeugmaschinenkomponenten erzeugen während des Betriebs der Werkzeugmaschine Wärme und erhöhen so die Temperatur der zu schneidenden Werkstücke. Die thermische Verformung wird im Laufe des Betriebs der Werkzeugmaschine immer wichtiger. Daher ist es wichtig, die Temperaturen an verschiedenen Stellen eines Arbeitsgangs zu kennen, um eine präzise Bearbeitung zu gewährleisten.
Vibrationen und Wärme vermieden werden, die die Bearbeitungsgenauigkeit beeinträchtigen können.
- A
- Wärme
- B
- Vibrationen
3. Grundlagen des Schneidens
[1] Schneidbewegungen
Schneiden bedeutet, Teile von Werkstücken mit einem Werkzeug zu trennen. Im Großen und Ganzen sind bei der Zerspanung zwei Bewegungen erforderlich: Schneiden und Zuführen.
Das Schneiden ist die Bewegung, die Teile vom Werkstück trennt, was im Allgemeinen durch ein Schneidwerkzeug erreicht wird, das sich auf einer Geraden bewegt.
Das Zuführen hingegen ist die Bewegung, die das Schneiden anderer Teile durch Bewegen des Schneidwerkzeugs ermöglicht. So kann beispielsweise nach dem Schneiden auf einer Geraden durch Zuführen des Schneidwerkzeugs senkrecht zur Schnittrichtung, eine neue Oberfläche geschnitten werden. Durch Wiederholung kann eine Ebene erstellt werden.
[2] Bearbeitung und Durchbiegung
Bei der Bearbeitung kommen Werkzeug und Werkstück in Kontakt, ihre Kräfte stören sich gegenseitig und erzeugen eine Durchbiegung. Es ist zu beachten, dass die erzeugte Durchbiegung je nach verwendetem Werkzeug variiert.
Wenn beispielsweise ein Schneidwerkzeug verwendet wird, hängt die Durchbiegung von Faktoren wie dem Material des Werkstücks, der Fläche des Schnittendes und der Art des verwendeten Schneidwerkzeugs ab. Insbesondere der Bereich des Schnittendes beeinflusst die Durchbiegung erheblich, was bei der Bearbeitung zu beachten ist.
Beim Bohren muss der Bediener auch die Durchbiegung für Drehmoment und Vorschub berücksichtigen. Das Drehmoment ist die Stärke der Torsion und wird auch als Torsionsmoment bezeichnet. Andererseits ist der Vorschub die Bewegung in Richtung der Vorwärtsbewegung des Bohrers.
Beim Bohren variiert der Wert der Durchbiegung in Abhängigkeit vom Material des Werkstücks, dem Bohrertyp (Form der Klinge), der Drehzahl des Bohrers und der Vorschubgeschwindigkeit.
Die Qualität, Effizienz und Lebensdauer der Werkzeuge können durch die Planung der Bearbeitung am Arbeitsplatz unter Berücksichtigung der Einflüsse der Durchbiegung verbessert werden.
[3] Bearbeitung und Geschwindigkeit
In der Bearbeitungswerkstatt ist die Arbeitseffizienz neben der Qualitätskontrolle ein weiteres Schlüsselelement. Die Beschleunigung der Bearbeitung verbessert die Effizienz.
Die Erhöhung der Geschwindigkeit der Maschine erfordert jedoch eine zusätzliche Planung, da die Gefahr einer erhöhten Durchbiegung und thermischen Verformung durch höhere Geschwindigkeiten besteht. Die Erhöhung der Bearbeitungsgeschwindigkeit kann auch die Lebensdauer von Werkzeugmeißeln verkürzen. Dies kann den Austauschzyklus von Werkzeugmeißeln verkürzen und somit die Kosten pro Bearbeitungseinheit erhöhen. Daher ist es wichtig, die Geschwindigkeit, Präzision und Lebensdauer der Werkzeuge bei der Bearbeitung zu berücksichtigen.
[4] Bearbeitung und Temperatur
Wie bereits in den Abschnitten über Durchbiegung und Geschwindigkeit erwähnt, erzeugt der Kontakt zwischen Werkzeug und Werkstück beim Schneiden und bei anderen Bearbeitungen Wärme. Dadurch steigt die Temperatur des Werkstücks, was zu einer Beeinträchtigung der Bearbeitungsgenauigkeit und/oder einer Verkürzung der Lebensdauer der Werkzeuge führen kann.
Die wichtigsten Einflussfaktoren sind dabei die Bearbeitungsgeschwindigkeit und die zu bearbeitende Fläche. Je höher die Bearbeitungsgeschwindigkeit, desto mehr Wärme wird erzeugt. Ebenso erhöht eine größere zu bearbeitende Fläche die Reibung und führt somit zu einem größeren Temperaturanstieg. Es ist wichtig, sich ständig über Temperaturschwankungen während der Bearbeitung im Klaren zu sein.
Das Schneidöl (Schneidmedium) spielt eine wichtige Rolle bei der Temperaturregelung während der Bearbeitung. Das Öl reduziert die Reibung zwischen dem Werkzeug und dem Werkstück. Es ist auch unerlässlich, um die Wärmeentwicklung bei der Bearbeitung zu minimieren und Späne wegzuspülen.
Öllösliches Schneidöl war in der Vergangenheit weit verbreitet, aber mit dem wachsenden Bewusstsein für Umweltschutz sind wasserlösliche Typen heute häufiger anzutreffen. Da die Bearbeitung eine große Menge an Schneidöl verbraucht, wird das Öl oft über ein Zirkulationssystem wiederverwendet, das das Öl filtert.
