Als Spezialist im Bereich der Metallverarbeitung werde ich oft danach gefragtbearbeitete TeileProzesse bei der Herstellung von Präzisionskomponenten. Bei der Bearbeitung werden verschiedene mechanische Schneidmethoden eingesetzt, um selektiv Material zu entfernen und die gewünschten Teileformen, Abmessungen und Oberflächengüten zu erzielen.
Bearbeitete TeileProzesse wie folgt:
1. Drehen
Beim Drehen, auch Außenrundschleifen genannt, wird mit einem Schneidwerkzeug Material vom Außendurchmesser eines rotierenden zylindrischen Werkstücks rotierend abgeschert (Kalpakjian und Schmid, 2014). Das Werkzeug bewegt sich linear entlang der Drehachse, um äußere Merkmale wie Zylinder, Kegel, Nuten und Gewinde zu erzeugen.
Drehen eignet sich ideal zum Erzeugen von Rotationssymmetrie und zur Erzielung hoher Produktionsraten. Moderne CNC-Drehzentren mit angetriebenen Werkzeugen ermöglichen auch komplexe Fräsoperationen wie Bohren, Bohren und Konturieren in derselben Aufspannung. Hochdruck-Kühlmittelsysteme erleichtern die Spanabfuhr und Präzision.
2. Fräsen
Beim Fräsen wird ein rotierender vielzahniger Fräser eingesetzt, um schrittweise Material abzutragen, während sich das Werkstück relativ zur Achse des Werkzeugs bewegt (Kalpakjian und Schmid, 2014). Der Prozess kann flache Oberflächen, abgewinkelte Schlitze, Löcher, Nuten, Taschen und konturierte 3D-Freiformformen erzeugen. Für die Herstellung komplexer Teilegeometrien ist das Fräsen vielseitiger als das Drehen.
Zu den wichtigsten Fräsarten gehören Planfräsen, Planfräsen, Schaftfräsen und Konturfräsen. Für die Ausführung komplexer Werkzeugwege mit engen Toleranzen können horizontale, vertikale oder Portalfräsmaschinen mit CNC-Funktionen eingesetzt werden. Hochgeschwindigkeitsspindeln und Hartmetallfräser steigern die Zerspanungsleistung.
3. Bohren
Beim Bohren werden zylindrische Löcher in Metallwerkstücken erzeugt, indem ein rotierender Bohrer verwendet wird, der Material abschneidet (Kalpakjian und Schmid, 2014). Der Vorschub der Bohrachse erfolgt senkrecht zum Teil, indem entweder das Werkstück gedreht wird, während der Bohrer axial fixiert ist, oder indem ein fixiertes Werkstück in einen rotierenden Bohrer eingeführt wird.
Beim Tieflochbohren können mit Spezialgeräten wie Einlippenbohrern in einem Durchgang extreme Seitenverhältnisse von mehr als 50:1 erzeugt werden. CNC-Bohrzentren führen präzise Lochbohrungen mit hoher Geschwindigkeit durch. Kühlmittel oder Fräserbeschichtungen bekämpfen hohe Temperaturen und Späneschweißen.
4. Langweilig
Beim Bohren werden vorhandene Löcher durch axiales Vorschieben von Ein- oder Mehrschneidefräsern in ein rotierendes Teil vergrößert (Kalpakjian und Schmid, 2014). Beim Bohren werden eine höhere Durchmessergenauigkeit und eine feinere Oberflächengüte erzielt als beim Bohren. Das Verfahren ermöglicht auch die Vergrößerung von Löchern, die für herkömmliche Bohrungen unzugänglich sind.
Bohrköpfe können verschiedene Fräsertypen aufnehmen, einschließlich verstellbarer Klingen für große Durchmesser. CNC-Bohrmaschinen übertragen komplexe Bewegungen für präzise Lochmuster. Reihenbohrmaschinen bohren mehrere ausgerichtete Löcher für Motorzylindergehäuse. Bohren ist ideal für die Feinabmessung und Endbearbeitung von Löchern.
5. Reiben
Das Reiben wird nach dem Bohren oder Bohren durchgeführt, um die Lochpräzision, Oberflächengüte und Maßgenauigkeit mit speziellen Reibahlen-Schneidwerkzeugen zu verbessern (Kalpakjian und Schmid, 2014). Einstellbare Klingenreibahlen ermöglichen eine leichte Durchmesservergrößerung. Massive Reibahlen sorgen für engere Toleranzen.
Spannreibahlen werden für Durchgangslöcher verwendet, während Bodenreibahlen tiefe, blinde Hohlräume vergrößern. Durch das Reiben werden kleinste Unregelmäßigkeiten entfernt und Rattermarken beim anfänglichen Bohren reduziert. Es ist ein wesentlicher Nachbearbeitungsvorgang für Präzisionslöcher.
6.Tippen
Beim Gewindeschneiden werden Innengewinde in Löcher geschnitten, wobei ein rotierendes Gewindeschneidwerkzeug mit Außengewindeprofilen verwendet wird, die den erforderlichen Gewindespezifikationen entsprechen (Oberg et al., 2016). Der Prozess verformt Material plastisch, anstatt es zu entfernen. Durch Gewindeschneiden werden starke, präzise Innengewinde für Schrauben und Befestigungselemente hergestellt.
Handgewindebohrer für kleine Gewinde können verwendet werden, eine höhere Produktivität wird jedoch durch den Einsatz von CNC-Gewindeschneidzentren und automatisierten Prozessen erreicht. Kühlmittel helfen dabei, die Temperatur zu regulieren und Späne aus Löchern abzuleiten. Gewindebohrer müssen beim Zurückziehen rückwärts gedreht werden, um neu geschnittene Gewinde zu schützen.
7. Räumen
Räumen ist ein spezialisierter Prozess zur Erzeugung komplexer interner oder externer Merkmale wie unrunde Löcher, Keilzähne oder ungewöhnliche Formen, indem ein Räumwerkzeug am Werkstück vorbeigeschoben oder gezogen wird (El-Hofy, 2005). Die Räumnadel enthält abgestufte Schneideinsätze, die das Material stufenweise abscheren, um komplizierte Formen zu vervollständigen, die sonst nicht erreichbar wären.
Hydraulische Pressen bieten eine lineare Hubbewegung mit einstellbarem Druck zum Räumen. Computergestützte Räumgeräte ermöglichen komplexe 3D-Profile. Das Räumen ist ideal für die Massenproduktion komplexer Präzisionsformen mit engen Toleranzen. Allerdings sind die Werkzeugkosten hoch.
8. Getriebeherstellung
Zahnräder sind wesentliche mechanische Getriebekomponenten, die mit verschiedenen Methoden hergestellt werden (Mishra, 2015). Evolventenverzahnungen können durch Wälzfräsen, Formen, Fräsen oder Schleifen hergestellt werden. Kegel- und Schneckengetriebe erfordern spezielle Verfahren.
Beim Präzisionsschleifen von Zahnrädern mit CBN-Schleifscheiben werden eine feine Oberflächengüte und Maßhaltigkeit erreicht. Die Formgebung mit Ritzelfräsern ermöglicht große Modulzahnräder. Kunststoffzahnräder werden im Spritzgussverfahren hergestellt. Die Herstellung von Zahnrädern erfordert eine geschickte Einstellung der Prozessparameter und der Fräsergeometrie, um qualitativ hochwertige Ergebnisse zu erzielen.
9. Schleif- und Schleifprozesse
Beim Schleifen werden Schleifräder, -bänder oder -scheiben eingesetzt, um Material durch Mikrochipbildung abzutragen und so eine äußerst hohe Präzision, Oberflächenbeschaffenheit und kleine Merkmale zu erzielen (Kalpakjian und Schmid, 2014). Beim Tiefgangschleifen werden große Metallmengen effizient abgetragen. Superabrasive Diamantscheiben eignen sich hervorragend für gehärtete Materialien.
Bei Schleifprozessen wie Honen und Läppen werden feste oder lose Schleifmittel für abschließende Kalibrier- und Poliervorgänge verwendet. Computergesteuerte Schleifzentren mit automatischer Scheibenabrichtung/-kompensation erreichen eine Genauigkeit im Submikrometerbereich. Das Schleifen erledigt den größten Teilbearbeitete Teile.
Die Technologien erfüllen vielfältige Fertigungsanforderungen – vom einfachen zylindrischen Drehen und Bohren bis hin zum hochpräzisen Verzahnungsschleifen und Räumen. Das Verständnis der Fähigkeiten und Grenzen jedes Prozesses ist der Schlüssel zur kostengünstigen Herstellung funktionaler Präzisionsmetallkomponenten. Mit kontinuierlichen Fortschritten bei Werkzeugmaschinen, Schneidwerkzeugen, Automatisierung und Überwachung werden sich die Bearbeitungsproduktivität und die Teilequalität weiter verbessern.
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Verweise:
El-Hofy, H. (2005). Grundlagen der Bearbeitungsprozesse: Konventionelle und nichtkonventionelle Prozesse. CRC Press, Boca Raton, FL.
Kalpakjian, S. und Schmid, S. (2014). Fertigungstechnik und Technologie. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ.
Mishra, R. (2015). Einführung in die Zahnradfertigung. DDGears Consulting, Bangalore, Indien.
Oberg, E. et al. (2016). Maschinenhandbuch. Industriepresse, New York.
