Im Zuge der Globalisierung wird in allen Bereichen der Produktion nach Möglichkeiten und Chancen effektiver Bearbeitungstechniken und Prozesstechnologien gesucht. Um diesen internationalen Wettlauf gerecht zu werden müssen die Anforderungen der Produktion nach geringeren Durchlauf-zeiten, hoher Qualität und steigender Produktivität innovativ gelöst werden. Unter diesen Gesichts-punkten spricht man in der Fertigungstechnik von intelligenten „Fertigungssystem“. Vor allem in der Zerspanungstechnik, insbesondere in der Frästechnologie, stellt hier das High Speed Cutting (HSC) ein großes Potential dar.
Die sogenannte Hochgeschwindigkeitsbearbeitung wird von vielen für eine ausgereifte Technologie gehalten. Als diese zum ersten Mal vor über zehn Jahren auch in der Praxis angewendet wurde, haben zahlreiche Firmen aus Marketinggründen versucht, ihre Produkte mit dem Label HSC zu schmücken, obwohl dies oft nicht der Fall war. In der heutigen Zeit ist die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung eine etablierte Technologie, wobei es nach wie vor schnelle und bedeutende Weiterentwicklungen gibt, welche zu großen Unterschieden zwischen den am Markt angebotenen Techniken, insbesondere der Hochgeschwindigkeitsfräszentren, führen. Die Ziele sind die gleichen geblieben. Die Unternehmen versuchen die Bearbeitung schneller, genauer, besser und flexibler zu gestalten, um somit einen aufeinander abgestimmten optimalen Fertigungsprozess zu gewährleisten. Die Basis der HSC-Fräsbearbeitung stellen neue Maschinenentwicklungen dar, die innovative, extrem schnelle und leistungsstarke Elemente besitzen.
Diese wissenschaftliche Arbeit soll einen Überblick über das Technologiegebiet des HSC-Fräsens geben. Als erstes wird eine Einführung in die Frästechnologie gegeben. Desweiteren wird auf die Definition und Einflussparameter des HSC-Fräsen eingegangen, die Integration des HSC-Fräsens in die Prozesskette erläutert und auf die dadurch resultierenden Vorteile gegenüber den konventionellen Fräsmethoden eingegangen. Die spezifischen Merkmale und Faktoren, die eine optimale HSC-Bearbeitung ermöglichen und die aktuellsten Technologien, die im nachfolgenden vorgestellt werden, stehen im Fokus dieser Arbeit. Die Erläuterung der Chancen und Risiken und der Ausblick über die zukünftige HSC-Technologie schließen diese Arbeit ab.
Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung
2 Einführung in die Frästechnologie
2.1 Unterscheidung nach der Laufrichtung
2.2 Unterscheidung nach den Fräsverfahren
2.3 Unterscheidung der Fräser
3 HSC-High Speed Cutting
3.1 Definition
3.2 Einfluss der Geschwindigkeit
3.3 Geschichte
3.4 Anwendungsgebiet
3.5 Vorteile des HSC-Fräsen gegenüber dem konventionellen Fräsen
4 Spezifische Merkmale und Einflussfaktoren des HSC-Fräsen
4.1 Werkzeugmaschine
4.2 Antrieb
4.3 Steuerung
4.4 Werkzeugspanntechnik und Werkzeugaufnahme
4.5 Maschinengestell
4.6 Aufbaucharakteristik
4.7 Parameter bei der Werkzeugauswahl
5 Aktuelle Technologie und Forschung
5.1 DMG - Deckel Maho Gildemeister
5.2 Hochgeschwindigkeitsfräscenter
5.3 Steuerung
5.4 Antrieb
5.5 Spanfutter
5.6 Werkzeugauswahl
6 Fazit
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die vorliegende Arbeit gibt einen umfassenden Überblick über die Technologie des HSC-Fräsens (High Speed Cutting). Ziel ist es, die Grundlagen, technischen Voraussetzungen und Vorteile dieses modernen Zerspanungsverfahrens zu erläutern und den aktuellen Stand der Technik sowie laufende Forschungsschwerpunkte aufzuzeigen.
- Grundlagen der konventionellen Frästechnologie
- Definition und Anwendungsgebiete des HSC-Fräsens
- Detaillierte Analyse der technischen Komponenten (Werkzeugmaschine, Antrieb, Steuerung, Werkzeug)
- Vergleich von HSC-Verfahren mit konventionellen Methoden
- Vorstellung aktueller Technologien führender Hersteller wie DMG
Auszug aus dem Buch
3.1 Definition
Der Begriff HSC - High Speed Cutting, zu Deutsch Hochgeschwindigkeitsbearbeitung wird verwendet ohne dass eine eindeutige auf physikalischen Grundlagen beruhende Definition existiert. Im Allgemeinen wird in der Literatur die Definition über die Schnitt- und Vorschubgeschwindigkeit definiert.
High Speed Cutting: „...die Fertigung unter Verwendung hoher Schnittgeschwindigkeiten (Spindeldrehzahlen) und/oder gleichzeitig großen Vorschubgeschwindigkeiten, zur Erreichung kurzer Bearbeitungs- bzw. Durchlaufzeiten.“
Eine Erweiterung der Definition umfasst den gesamten Fertigungsprozess. Alle beteiligten Prozessparameter müssen berücksichtigt werden mit dem Ziel, die Kosten bei maximalem Nutzen signifikant zu senken. Die optimale Zerspanungslösung besteht aus dem perfekten Zusammenspiel von anderem Werkzeugmaschine, Werkzeug, Werkzeugspanntechnik, Kühlschmierstoff und den zerspanungstechnischen Parameter wie Spindeldrehzahlen und Vorschüben bzw. Schnittgeschwindigkeit.
Natürlich werden von den Unternehmen in den meisten Fällen höhere Schnittgeschwindigkeiten und Vorschübe gefordert, um bis zu 50% kürzere Hauptzeiten zu realisieren.
Zusammenfassung der Kapitel
1 Einleitung: Diese Einleitung führt in die Relevanz der modernen Fertigungstechnik ein und beschreibt das Ziel der Arbeit, einen Überblick über das Technologiegebiet des HSC-Fräsens zu geben.
2 Einführung in die Frästechnologie: In diesem Kapitel werden grundlegende Definitionen zum Fräsen sowie Unterscheidungsmerkmale hinsichtlich Laufrichtung, Verfahren und Fräserarten erläutert.
3 HSC-High Speed Cutting: Dieses Kapitel behandelt die Definition, den Einfluss der Geschwindigkeit, die historische Entwicklung sowie die Anwendungsgebiete und Vorteile des HSC-Verfahrens.
4 Spezifische Merkmale und Einflussfaktoren des HSC-Fräsen: Hier werden die technischen Anforderungen an Maschinenkomponenten wie Antrieb, Steuerung, Werkzeugaufnahme und Gestellbau für die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung detailliert analysiert.
5 Aktuelle Technologie und Forschung: Dieses Kapitel stellt moderne Anwendungsbeispiele, neue Maschinengenerationen (z.B. von DMG) sowie aktuelle Forschungsbereiche wie Magnetlager-Spindeln und schwingungsgedämpfte Spannfutter vor.
6 Fazit: Das Fazit fasst die ökonomische und technologische Bedeutung der HSC-Bearbeitung zusammen und betont die Notwendigkeit einer guten Kooperation zwischen Anwendern und Herstellern.
Schlüsselwörter
HSC, High Speed Cutting, Fräsen, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Zerspanung, Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Werkzeugmaschine, Spindel, Antriebstechnik, NC-Steuerung, Fertigungstechnik, Werkzeugspanntechnik, Produktivität, Prozessoptimierung
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit behandelt die Grundlagen, die Technologie und die aktuellen Entwicklungen des Hochgeschwindigkeitsfräsens (HSC - High Speed Cutting) in der modernen industriellen Fertigung.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Zentrale Themen sind die Abgrenzung zur konventionellen Zerspanung, die technischen Anforderungen an HSC-Maschinen sowie die Optimierung von Prozessparametern zur Steigerung der Produktivität.
Was ist das primäre Ziel der Arbeit?
Das Ziel ist ein strukturierter Überblick über die HSC-Technologie, ihre Vorteile gegenüber klassischen Verfahren und die Darstellung des Stands der Technik bei Maschinen und Komponenten.
Welche wissenschaftliche Methode wurde für diese Arbeit verwendet?
Die Arbeit basiert auf einer umfassenden Literaturanalyse und der Auswertung von Fachpublikationen sowie technischen Dokumentationen führender Maschinenhersteller.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil gliedert sich in die technologischen Grundlagen der Frästechnologie, eine detaillierte Analyse der HSC-Komponenten (Antrieb, Steuerung, Mechanik) sowie eine Übersicht über aktuelle technologische Umsetzungen und Forschungstrends.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren diese Arbeit?
Wichtige Begriffe sind unter anderem HSC, Zerspanung, Schnittgeschwindigkeit, Spindeldrehzahlen, Fertigungsoptimierung und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung.
Welche Rolle spielen Magnetlager bei Hochgeschwindigkeitsspindeln?
Magnetlager ermöglichen extrem hohe Drehzahlen bei nahezu verschleißfreiem Betrieb und bieten eine hohe dynamische Steifigkeit, was die Präzision und Lebensdauer der Spindeln deutlich erhöht.
Warum ist die Wahl des Spannfutters bei der HSC-Bearbeitung kritisch?
Das Spannfutter ist entscheidend für die Schwingungsdämpfung und die Stabilität des gesamten Fräsprozesses; spezielle schwingungsgedämpfte Systeme ermöglichen höhere Schnitttiefen und eine bessere Oberflächengüte.
- Arbeit zitieren
- Marina Reiter (Autor:in), 2011, High Speed Cutting - Fräsen, München, GRIN Verlag, https://www.hausarbeiten.de/document/176776
