Ermittlung der optimalen Bearbeitungsparameter für technische Kunststoffe

Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung

1.1 Ausgangssituation

1.2 Aufgabenstellung

1.3 Ziel der Arbeit

2. Einteilung und Herstellung der Kunststoffe

2.1 Technische Kunststoffe

2.2 Beschreibung und Eigenschaften von Polyamid und Polyoxymethylen

2.2.1 Polyamid

2.2.2 Polyoxymethylen

3. Spanende Bearbeitungsverfahren

3.1 Definition und technologische Grundlagen des Drehens

3.2 Definition und technologische Grundlagen des CNC-Fräsens mit einem 5-Achsen Bearbeitungszentrum

4. Definition der wichtigsten Zerspangrößen für das optimale Bearbeiten von technischen Kunststoffen

4.1 Drehen

4.2 Fräsen

4.2.1 Werkzeugwinkel

4.2.2 Schnittparameter

4.2.3 Kühlschmierstoffe bei spanender Bearbeitung von technischen Kunststoffen

5. Erzielbare Oberflächengüte bei der spanenden Bearbeitung

5.1 Definition der gemittelten Rautiefe (Rz) nach DIN 4768:1990

5.2 Messverfahren zur Bestimmung der Oberflächengüte von technischen Kunststoffen

6. Analyse und Verbesserung der Bearbeitungsparameter durch Dreh- und Fräsversuche

6.1 Drehversuche

6.2 Fräsversuche

6.2.1 Vorgehensweise der Versuchsdurchführung

6.2.2 Analyse der bestehenden Bearbeitungsparameter

6.2.3 Vorgehen zur Aufklärung der ermittelten Bearbeitungsparameter durch Abänderung verschiedener Einflussgrößen

6.2.3.1 Vorschubänderung bei konstanter Schnittgeschwindigkeit

6.2.3.2 Änderung der Schnittgeschwindigkeit bei konstantem Standardvorschub

6.2.3.3 Änderung der Bearbeitungslänge

6.2.4 Auswertung und Diskussion der Ergebnisse aus den Fräsversuchen

6.2.4.1 Einfluss der Schnittgeschwindigkeit

6.2.4.2 Einfluss des Vorschubs

6.2.4.3 Einfluss der Bearbeitungslänge

7. Zusammenfassung und Ausblick

Zielsetzung & Themen

Das Hauptziel dieser Arbeit ist die Ermittlung und Auflistung optimierter Bearbeitungsparameter für die technischen Kunststoffe Polyamid und Polyoxymethylen, um die Effizienz und Wirtschaftlichkeit bei der Fertigung von Präzisionsteilen (AEPP) bei der Firma SKF ECONOMOS GmbH zu steigern.

• Analyse und Optimierung von Zerspanungsprozessen für technische Kunststoffe
• Vergleichende Untersuchung verschiedener Bearbeitungsparameter wie Schnittgeschwindigkeit und Vorschub
• Einfluss der Werkstück-Einspannung auf die erreichbare Oberflächengüte
• Klassifizierung der Oberflächenqualität mittels gemittelter Rautiefe (Rz)
• Erstellung von Bearbeitungsrichtlinien basierend auf empirischen Fräs- und Drehversuchen

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1. Einleitung: Beschreibt die Ausgangssituation bei der SKF ECONOMOS GmbH sowie das Ziel, Bearbeitungsrichtlinien für technische Kunststoffe zu optimieren.

2. Einteilung und Herstellung der Kunststoffe: Erläutert die Grundlagen und Einteilung der Kunststoffe (Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere) und detailliert die Eigenschaften von Polyamid und Polyoxymethylen.

3. Spanende Bearbeitungsverfahren: Gibt einen Überblick über gängige Verfahren wie Drehen und Fräsen inklusive der technologischen Grundlagen von 5-Achsen-Bearbeitungszentren.

4. Definition der wichtigsten Zerspangrößen für das optimale Bearbeiten von technischen Kunststoffen: Behandelt die für den Zerspanungsprozess essenziellen Parameter wie Werkzeugwinkel, Schnittwerte und den Einsatz von Kühlschmierstoffen.

5. Erzielbare Oberflächengüte bei der spanenden Bearbeitung: Definiert die gemittelte Rautiefe (Rz) nach DIN-Norm und beschreibt die verwendeten Messverfahren zur Qualitätsbeurteilung.

6. Analyse und Verbesserung der Bearbeitungsparameter durch Dreh- und Fräsversuche: Dokumentiert das praktische Vorgehen der Versuchsreihen, deren Auswertung und die Optimierung der Parameter zur Verbesserung der Oberflächengüte.

7. Zusammenfassung und Ausblick: Resümiert die Ergebnisse der Arbeit und gibt einen Ausblick auf die Anwendung der optimierten Parameter sowie zukünftige Versuchsreihen.

Schlüsselwörter

Bearbeitungsparameter, technische Kunststoffe, Polyamid, Polyoxymethylen, Zerspanung, CNC-Fräsen, Drehbearbeitung, Oberflächengüte, Rautiefe Rz, Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, AEPP, SKF ECONOMOS GmbH, Fertigungseffizienz, 5-Achsen-Bearbeitung.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit befasst sich mit der Analyse und Optimierung von Bearbeitungsparametern für technische Kunststoffe bei der Fertigung von Spezialbauteilen, um die Prozesse effizienter und kostengünstiger zu gestalten.

Was sind die zentralen Themenfelder der Arbeit?

Im Zentrum stehen die spanende Bearbeitung (Drehen und Fräsen) von Polyamid und Polyoxymethylen, die Ermittlung der Oberflächengüte sowie der Einfluss von Maschinenparametern und Einspannmethoden.

Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?

Das Ziel ist eine fundierte Auflistung optimierter Bearbeitungsparameter, die es ermöglichen, vor Produktionsbeginn die erzielbare Oberflächenqualität präziser abzuschätzen und die Produktionszeit zu optimieren.

Welche wissenschaftlichen Methoden wurden verwendet?

Es wurden empirische Fräs- und Drehversuche unter variierenden Bedingungen durchgeführt und die resultierende Oberflächengüte mittels eines Tastschnittgeräts nach DIN-Norm gemessen und in Portfolios bzw. 3D-Diagrammen ausgewertet.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in theoretische Grundlagen zu Kunststoffen und Zerspanungsverfahren sowie den umfangreichen praktischen Teil der Versuchsreihen zur Optimierung von Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Einspanntiefe.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit am besten?

Zentrale Begriffe sind Bearbeitungsparameter, technische Kunststoffe (PA/POM), Zerspanung, Oberflächengüte (Rz), CNC-Bearbeitung und Fertigungsoptimierung.

Warum ist die Wahl der Einspanntiefe beim 5-Achsen-Fräsen so kritisch?

Die Einspanntiefe beeinflusst die Stabilität des Werkstücks signifikant; eine zu geringe Einspanntiefe führt zu schlechteren Oberflächenwerten, während eine zu tiefe Einspannung die Zugänglichkeit der 5-Achsen-Maschine einschränken kann.

Welche Erkenntnis lieferten die Versuche hinsichtlich der Schnittgeschwindigkeit?

Die Versuche zeigten eindeutig, dass eine höhere Schnittgeschwindigkeit die Oberflächenqualität bei technischen Kunststoffen verbessert, sofern dabei die Spindeldrehzahl nicht über das zulässige Maß hinausgeht.