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Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Erarbeitung eines Konzeptes für eine ressourceneffiziente Fertigung eines Musterteils auf der CNC-Drehmaschine CTX Alpha 500. Das Ziel bestand darin, in dem Konzept Maßnahmen und Methoden einzuführen die nach Stand der Technik dazu beitragen, den Fertigungsprozess ressourcenschonender zu gestalten. Dabei worden zunächst Einflussfaktoren erarbeitet, die den Zerspanungsprozess beeinflussen. Darüber hinaus wurde eine Musterwelle konstruiert, die typische Formelemente von rotationssymmetrischen Bauteilen enthält und somit verschiedene Schnittbedingungen realisiert. Des Weiteren erfolgte eine Auswahl unterschiedlicher Drehwerkzeuge (Wendeschneidplatten) mit verschiedenen Makro- bzw. Mikrogeometrie, Erarbeitung von Schnittwertkombinationen und Bewertungsmöglichkeiten sowie Auswahl von Messtechnik, womit aussagekräftige Messdaten ermittelt werden können, um die Zerspanungsprozesse zu bewerten. Nach Abschluss dieser Erarbeitung konnten erste Versuche durchgeführt werden, die ableitbare Aussagen unter Anwendung der Grundlagen gewährleisten.
Die vorliegende Bachelorarbeit befasst sich mit der Bestimmung des Bedarfs an Medium Menge beim Kryogene Fräsen in Abhängigkeit von den Prozessparametern. Zu diesem Ziel wurde zuerst der Kryogene Fräsprozess detaillierter betrachtet und dann die theoretischen Untersuchungen durchgeführt. Nach der Kombination der Zerspannungstechnologie mit den Gesetzen der Thermodynamik wurde ein mathematisches Modell erstellt. Zur Validierung des theoretischen Modells wurden verschiedene praktische Versuche durchgeführt, deren Ergebnisse hier dokumentiert sind.
Ziel der Diplomarbeit ist es, die Energie- und Kosteneffizienz bei der Hochleistungszerspanung von Aluminium-Knetlegierungen bei Verwendung verschiedener Werkzeuge zu untersuchen. Limitierende Faktoren für die Leistungsfähigkeit solcher Prozesse werden untersucht und werkzeug- und maschinenseitig kategorisiert. Es werden Zerspanungsversuche durchgeführt, die ein erhebliches Leistungssteigerungspotential erkennen lassen, welches in der Auswahl des eines maschinenspezifisch günstigen Werkzeuges begründet ist. Es zeigen sich signifikante Unterschiede, sowohl in der prozessbezogenen Energie-, als auch in der Kosteneffizienz im Vergleich zwischen den verschiedenen Werkzeugen. Durch ebenjene Leistungssteigerung des Zerspanungsprozesses kann der Wirkungsgrad der gesamten Maschine verbessert und der Energie-verbrauch pro Werkstück und die Fertigungskosten pro Werkstück reduziert werden. Es werden geeignete Kenngrößen für einen detaillierten Vergleich der Werkzeuge entwickelt. Weiterhin wird ein Werkzeugauswahlverfahren vorgeschlagen, welches durch Integration in die produktive Fertigung auch für Ein-zelteil- und Kleinserienfertigung die Möglichkeit zur Erschließung des Leistungssteigerungspotentials bietet.
Der Schwerpunkt dieser hier vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit lag auf der umfassenden Bewertung des Einflusses einer kryogenen CO2-Kühlung sowie ta-C beschichteter Werkzeuge auf die Zerspanung von glasfaserverstärkten Kunststoffen. Darüber hinaus bilden die Analyse und die Weiterentwicklung be-stehender Werkzeugkonzepte zur Verbesserung des Prozessergebnisses ein weiteres zentrales Themengebiet dieser Arbeit. Hierfür erfolgte neben experimentell durchgeführter Fräs- und Bohruntersuchungen ebenfalls eine umfassende messtechnische Charakterisierung der eingesetzten Zerspanungswerkzeuge. Auf der Grundlage der daraus gesammelten empirischen Daten fanden die anschließende Potenzialevaluation der eingesetzten Zerspanungstechnologie sowie die Ableitung von Handlungsmaßnahmen zur weiteren Optimierung des untersuchten Prozesses statt.