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Anwendungstechnik:
Wilfried Geis
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
•• ProzessProzess--Sicherheit Sicherheit
•• PrPrääzision zision
•• OberflOberfläächengchengüüte te
•• Standzeit Standzeit
•• Leistung Leistung
•• ProblemlProblemlööser, spezielle Frser, spezielle Frääswerkzeugeswerkzeuge
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
• Ändern von Schnittparametern
• Ändern von Fahrstrategien
• Neue Werkzeugkonzepte
• Neue Investitionen in entsprechende Infrastruktur
= Unsicherheit!
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
• Richtige Verschleißinterpretation
ermöglicht ändern von Schnittparametern!
• Strategiekenntnisse und Einflüsse
ermöglicht ändern von Fahrstrategien!
• Genaue Werkzeuginformation
ermöglicht Einsatz neuer Werkzeugkonzepte!
• Kenntnisse über weitere Einflüsse
sichert Erfolg von neuen Investitionen!
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Werkzeug Material Umfeld Strategie
Beim Werkzeug sindOptimierungen möglich
Beim Material sind Optimierungenkaum möglich
Beim Umfeld sind Optimierungen möglich
Bei der Strategie sind große Optimierungenmöglich
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Elemente eines Werkzeuges
Schaftmaterialsollte aus HM sein
Poliert oderBeschichtet
Micro Geometrie
Makro Geometrie
Geometriebeispiele (Makro / Mikro)Radiusverstärkung Zahnanschliff Asymmetrien & var. Drall Zentrumgestaltung
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Vorteile hochzäher HartmetalleSchneide nach 1 Stunde Fräszeit im Stahl
2.4779
Standard HM hochzähes HM
Vorteile hochharter HartmetalleSchneide nach 1 Stunde Fräszeit im Stahl
2.4779 (Stirnschruppen)
Standard HM hochhartes HM
Standard HM mit Standard Beschichtung
Vorteile hochharter Hartmetallein Kombination mit geeigneterBeschichtungSchneide nach 1 Stunde Fräszeit im Stahl
2.4779 (Schruppen) hochhartes HM mit X oder B Beschichtung
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Klassisches CAD CAM wird von zwei Grundgeometrien dominiert.
Zylindr. torischer Grundtyp Sphärischer Grundtyp
Höchste Produktivität durch max. Zeilensprung
Leichte Programmierung aufgrund einfacher Geometrie
Keine (zyl.) oder nur geringe (tor.) geometrische Flexibilität
Niedrige Produktivität aufgrund kleiner Zeilensprünge
Leichte Programmierung aufgrund einfacher Geometrie
Maximale geometrische Flexibilität aufgrund gleichbleibendem Radius
Gibt es synergetische Lösungen?
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Bindeglied zwischen Kugel und Zylinder
Quelle: IPT Aachen
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
• Erhöhung des Zeilensprungs durch großen Radius
• Erhöhte Flexibilität bei sich stark ändernden Werkstückradien
Applikationsorientierte Gestaltung des Werkzeugs
Erhebliche Potentiale zur Produktivitätssteigerung
Gestaltungsmöglichkeiten von Tonnen-Werkzeugen
Vorraussetzungen für den Einsatz solcher Werkzeuge
• 5-Achs-Simultan-Maschinen zwingend notwendig
• Geeignete CAM-Werkzeug-Modellierung
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Weichstoffe: PMMA und Wachs Härtere Weichstoffe: Zirkonoxide und Hartgipse Werkst. mit abrasiver Verschleißfähigkeit: Kunststoffe mit KeramikfüllungMetallische Werkstoffe: NEM und Titan
Co% Cr% Mo% Mn% C% Si% Fe% W% Son.% E-Modul/ MPa Bruchdeh.% Härte/ HV10 Herst.~61 28 <0,1 0,25 <0,1 1,65 <0,5 8,5 < 0,1 190000 10 320 Eisenbacher
63 28 5,9 0,65 0,55 0,5 0,6 0,7 < 0,1 185000 2,6 420 Heimerle
~60 29 <0,5 0,35 <0,2 1,85 <0,6 6,9 <0,6 187000 9,5 380 Heraeus
Ti% Al% N% Fe% O% H% V% C% Son.% Zugfestigkeit Bruchdeh.% Dichte g/cm2 Grad>99 0,03 0,25 0,25 0,015 0,08 < 0,02 390 N/mm2 22 4,50 2
>88 6,25 0,05 0,40 0,20 0,015 4,2 0,08 < 0,1 895 N/mm2 10 4,55 6
NEM
Titan
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C = Kohlenstoff•
Abrasiv
(Trockenbearbeitung)•
Zunehmender Gehalt: Härtbarkeit
steigt, Dehnung sinkt•
Nassbearbeitung nur mit niedrigen Schnittgeschwindigkeiten •
ab 0.35% wirksam bis 2% ( Trockenbearbeitung) Cr = Chrom
•
Karbidbildner (Verschleiß-
und Warmfestigkeit steigt)•
Aufklebend wenn Temperatur (vc) zu hoch•
Zunehmender Gehalt: Härtbarkeit
(Luft/Oel) steigt.•
+ 1%Cr = + Rm
von 80-100 N/mm2•
Hoch Cr (>15%) legierte Stähle meistens mit Emulsion bearbeitenCo = Kobalt
•
Kobalt zeigt ähnliche Neigung zur Karbidbildung wie Eisen und liegt im Stahl hauptsächlich als das nichtbeständige Karbid Co3C vor.
•
Kobalthaltige Stähle werden oft durch Zusatz von Chrom stabilisiert, welches komplexe Karbide bildet.
•
Die Stabilisierung verhindert eine Entkohlung
bei der Warmverformung und beseitigt auchSchwierigkeiten bei der spanabhebenden
Bearbeitung von Stählen mit mehr als 5 % Co.
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Co% Cr% Mo% Mn% C% Si% Fe% W% Son.%~61 28 <0,1 0,25 <0,1 1,65 <0,5 8,5 < 0,1
• C = Martensitbildung ;
• Cr, W, Mo, Mn = Karbidbildner • Kombination der verschiedenen Einflüsse ergibt schwer zerspanbare
Werkstoffe mit hoher Abrasivität und mech. Belastung
Nicht optimale Schnittdaten Optimale Schnittdaten
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Steifigkeit
GenauigkeitDrehzahl
Stabilität Führungen
Drehmoment
Vorschub Leistung
TrockenbearbeitungNassbearbeitung mitEmulsion
SteifigkeitSpanntechnik
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Maschine 2Maschine 2Maschine 1Maschine 1
Versuch mit Sonderwerkzeug in NEM Vc=250 ; fz=0.03 ; ap=0.3 ; ae=0.05 ; Emulsion 9%
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Die Trockenbearbeitung ist empfehlenswert bei NEM.Wobei bei Titan eine Nass-bearbeitung nötig ist.Eine Mindermengenschmierungist nur mit Standard Fräsernzu empfehlen.
Es gibt verschieden Spannmöglichkeiten.Die beste und genaueste ist das Spannen mit einem Schrumpfsystem, aber sehr teuer.Die günstigere und doch genaue Lösung ist das Spannen mit hochgenauen Spannzangen.Diese müssen aber immer sauber gehalten werden.Ebenso sollte die Spannzange nach einiger Zeit ausgetauscht werden!
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Durch kreisende Bewegungwird der Eingriffswinkel verringert!
Problem sind hierdie CAM Systeme
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
80 Grad 90 Grad max.
Der Eingriffwinkel sollte 90 Grad nicht überschreiten, die bessere Lösung sind 80 Grad,aber bei der Dentaltechnik ist dies kaum möglich. Deshalb sollte versucht werdendie Eintauchbewegung kreisend zu gestalten. Ebenso ist auf den richten Eintauchwinkel zu achten!
Kontrollierter Seitl. Versatz
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Beispiele von verschiedenenEintauchwinkeln.Der Eintauchwinkel sollteso gering wie möglich gehalten werden.Die Fräser halten länger!Bei manchen CAM Systemen ist dieser einstellbar.Bei Dentalen CAM Systemen ist diesermanchmal fest eingestellt.Später können Sie in den Listenersehen welche Winkel optimal fürdie verschiedenen Fräser sind.
Test: 16 Kavitäten 6 mm tief schruppen
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Für die MB Maschinen gibt es in den CAM Systemen besondere Befehle
zur besserenAnsteuerung der Maschine. Diese sind auch bei den meisten Fräserherstellern angegeben.Man kann auswählen welche Bearbeitung ansteht.
Schruppen = R Vorschlichten = S Schlichten = F Feinschlichten = FF
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Die Auswahl der Fräsbahn-Bewegungen sollte so gewählt werden, dass der Fräserimmer im gleichen Eingriff ist.Es soll das Arbeiten mit der Nullkante unten am Fräser vermieden werden!
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Auch wenn die Schneiden über Mitte geschliffen sind, gibt es einentoten Punkt in der Mitte des Fräserradius. Keine Schnittgeschwindigkeit
Radialkraft = OK
Aktion resultierendeVorschubskraft
Axialkraft = ungünstig
Vc
& n= 0
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Fräser Kugel 3 mm mit 6 mm Schaft und Freilänge 15 mm
Fräser Kugel 3 mm mit 6 mm Schaft und Freilänge 24 mm
Obere Reihe ist für Z Achse konstant
Untere Reihe ist für Z Achse variabel
Man sollte immer die Fräserfreilänge nur so groß
wählen, wie diese auch benötigt wird!
Material & Beschichtung
Drallwinkel & Spanwinkel
Schaft Toleranz
Präziser DurchmesserPräziser Schneidradius
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Die wichtigen Winkel sind:SchnittwinkelSpanwinkel ()Kollisionswinkel oder Keilwinkel ()Freiwinkel
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Legende Abkürzungen Werkzeug:d1 = Schneidendurchmesserd2 = Schaftdurchmesserd3 = Halsdurchmesserd4 = Halsdurchmesser vor Schaftl1 = Gesamtlängel2 = Schneidenlängel3 = Abstand von der Stirn bis zum Ende des Halsesr = Eckradiusα
= Kollisionswinkelλ
= Drallwinkelγ
= Spanwinkelz = Anzahl der Schneidenapmax
= Maximale axiale Zustellung (mm)Φmax
= Maximaler Eintauchwinkelp
= Freiwinkel Hauptschneidep1
= Freiwinkel Rückenp
= Rückspanwinkel der Hauptschneide
Legende Abkürzungen Formel Schnittdaten:d1
= Schneidendurchmesser (mm)z = Anzahl der Schneiden (Stück)ap
= Axiale Zustellung (mm)ae
= Radiale Zustellung (mm)Vc
= Schnittgeschwindigkeit (m/min)fz
= Vorschub pro Zahn und Umdrehung (mm)n = Drehzahl (min-1 ) oder ( Umdrehungen je Minute)Vf
= Vorschubgeschwindigkeit (mm/min)f = Vorschub pro Umdrehung (mm)Q = Zeitspanvolumen (cm3
/ min)deff
= Effektiver Eingriffsdurchmesser (mm)β
= AnstellwinkelLA = Gesamtlänge ab Spindelnase
Ebenenschruppen: Die angegebenen Schnittdaten sind für langenweise Abtragung angegeben.Dabei ist die axiale Maschinenachse auf konstanter Zustellung und verändert sich nicht.Zieh-
und Stossschnitte sind somit nicht empfohlen.3D : Die angegebenen Schnittdaten sind für das Abtragen in der Ebene und parallel zurWerkstückform gültig. Zieh-
und Stossschnitte sind erlaubt.Wobei der Stossschnitt eine ungünstige Situation darstellt und die Standzeit reduziert!
N = Normale FreilängeM = Mittlere FreilängeL = Lange Freilänge
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Der wirklich benutzte Fräsdurchmesser, verändert sich beim Fräsen, es kommt auf das Werkstück an.Dadurch muss ein Mittelwert angenommen werden.Je komplexer die Form ist, desto schwieriger ist es den richtigen Kompromiss zu finden.
Bei geraden oder Torus
Fräsern ist das etwas einfacher.
Aber hier können Sie ersehen, wie schwierig es ist eine gute Strategie zu erstellen.Es ist nicht möglich mit Tabellenwerten zu arbeiten.
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
Anwendungstechnikseminar: 09. November 2013
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Bild 1 stellt einen noch guten Fräser dar.Bild 2 ist der Vorschub zu hoch oder/und der Fräsbahnabstand & Z Zustellung zu groß.Bild 3 ist die Schnittgeschwindigkeit zu hoch. (Drehzahl runter)Bild 4 ist ebenso die Schnittgeschwindigkeit zu hoch. ( Zähnezahl prüfen)
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Die Präsentation wurde mit Hilfe von Firma hergestellt!