Diplomarbeit, 2000
59 Seiten, Note: 1,7
1. Einleitung
1.1 Erläuterung der Aufgabenstellung
1.2 Beschreibung des Lösungsweges
2. Konzept Prototypenfertigung Nockenwelle
3. Teilerecherche zum Produkt Nockenwelle
3.1 Nockenwellentypen, -arten und Geometrien
3.2 Märkte und Innovationen
4. Technologisches Konzept
4.1 Fertigungsverfahren
4.2 Fertigungsumgebung
4.2.1 Schleifmaschine
4.2.2. Software
4.2.3 Werkzeuge
4.3 Fertigungsplanung
4.4 Technologische Versuche
4.6 Vorschläge Maschinenerweiterung
5. Kostendarstellung
5.1 Herstellkosten und Selbstkosten
5.2 Kalkulationseinzelkosten
5.3 Marktpreise
6. Realisierung des Vorschlagkonzeptes
7. Ausblick in die Nockenwellenzukunft
Die vorliegende Arbeit erarbeitet ein technologisches Konzept zur wirtschaftlichen Fertigung von Prototypen-Nockenwellen auf einer Universal-CNC-Schleifmaschine, um die bestehende Marktlücke für Kleinserien in der Automobilbranche zu schließen.
4.2.3 Werkzeuge
Schleifwerkzeuge aus gebundenen Schleifmitteln haben eine nach DIN 69100 genormte Bezeichnung. Sie enthält Angaben über die Abmessungen und die Form des Schleifkörpers. Des weiteren gibt die genormte Bezeichnung Aufschluss über den Werkstoff, die Werkstoffspezifikationen und die maximale Umfangsgeschwindigkeit.
Zur Verdeutlichung dient das nachfolgende Beispiel eines Schleifwerkzeuges nach DIN 69100 mit Korund als Kornwerkstoff.
Korund – wirtschaftlich im Prototypensektor
Für die Versuche wurde eine gefügte Korundscheibe der Firma Dorfner eingesetzt. Die Scheibe gilt vom Gefüge der Körnung her als sehr offen und fühlt sich sehr rau an. Weiterhin lässt sich die Scheibe mit einem Industrie Mehrkorn-Diamanten technologisch vorteilhaft abrichten. Durch das Abrichten vor der Schleifbearbeitung wird die Scheibe von Abnutzungsstörstellen befreit, das zu einem guten Schleifbild beiträgt. Ein Phasenprofil an den Seitenkanten einer Nocke kann flexibel nach Kundenwunsch mit einem Profilabrichter Diamant auf die Korundscheibe aufgebracht werden (Zusatzdienstleistung).
1. Einleitung: Definiert die Aufgabenstellung zur Etablierung eines technologischen Konzeptes für das Schleifen von Nockenwellen in einem mittelständischen Unternehmen unter Berücksichtigung technischer und wirtschaftlicher Anforderungen.
2. Konzept Prototypenfertigung Nockenwelle: Stellt das Projekt zur Inhouse-Bearbeitung von Kleinserien vor und definiert das Pflichtenheft für die Arbeit.
3. Teilerecherche zum Produkt Nockenwelle: Analysiert verschiedene Nockenwellentypen, Geometrien sowie Markttrends und Innovationen in der Fertigung.
4. Technologisches Konzept: Beschreibt detailliert die Fertigungsverfahren, die benötigte Maschinenumgebung (Software, Werkzeuge), die Planung und die technologischen Versuche mit einer CAD-Pseudowelle sowie Ansätze zur Maschinenerweiterung.
5. Kostendarstellung: Führt die Kalkulation der Herstellkosten, Selbstkosten und Marktpreise für geschliffene Nockenwellen durch, um die Wirtschaftlichkeit des Vorhabens zu bewerten.
6. Realisierung des Vorschlagkonzeptes: Fasst die wichtigsten umgesetzten Maßnahmen zur Erfüllung der Anforderungen aus der technischen Zeichnung zusammen.
7. Ausblick in die Nockenwellenzukunft: Diskutiert die Entwicklung hin zu programmierbaren Motoren und alternativen Ventilsteuerungen.
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Die Arbeit beschäftigt sich mit der Erarbeitung eines technologischen Konzepts, um Nockenwellen im Rahmen der Prototypenfertigung und für Kleinstserien auf einer universellen CNC-Schleifmaschine fertigen zu können.
Die Schwerpunkte liegen auf der Schleiftechnologie für unrunde Bauteile, der CAD-gestützten Programmierung, der Prozessplanung und der wirtschaftlichen Kostenkalkulation in einem mittelständischen Umfeld.
Das Hauptziel ist es, eine Marktlücke im Bereich der Forschungs- und Entwicklungsnockenwellen durch flexible, wirtschaftliche Inhouse-Bearbeitung zu schließen.
Die Arbeit basiert auf einer technischen Problemanalyse, einer Literatur- und Teilerecherche sowie praktischen Schleifversuchen an einer selbst konstruierten Pseudo-Nockenwelle zur Testung der Maschinengrenzbereiche.
Der Hauptteil umfasst die Analyse der Fertigungsumgebung, die detaillierte Beschreibung der Schleifprogramme, die Durchführung technologischer Versuche und die Entwicklung konkreter Vorschläge zur Maschinenerweiterung.
Zu den zentralen Begriffen zählen Nockenwelle, CNC-Unrundschleifen, Prototypenfertigung, Wirtschaftlichkeitsbetrachtung und Prozessoptimierung.
Die Pseudo-Nockenwelle wurde konstruiert, um Eigenschaften vieler verschiedener Nocken in einem Werkstück zu vereinen und den maximalen Grenzbereich der Schleifmaschine, insbesondere bei konkaver Geometrie, zu testen.
Die Kostenkalkulation zeigt, dass eine wirtschaftliche Fertigung von Prototypen-Nockenwellen auf der vorhandenen Maschine bei Anwendung der richtigen Schleifparameter und Strategien rentabel ist.
Konkave Nockengeometrien stellen die größte Herausforderung dar, da sie sehr kleine Schleifscheibendurchmesser erfordern, um Kollisionen zu vermeiden, was spezielle konstruktive Lösungen am Schleifkopf notwendig macht.
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