Lernfeld 12 · Prüfung Teil 2

Fertigung planen

Fertigung eines Einzelteils planen: Schneidstoff nach ISO 513, Wendeschneidplatte nach ISO 1832, Schnittkraft nach Kienzle, Leistung, Rautiefe und Kegel.

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Darum geht es

Beim Einzelteil zählt, dass es auf Anhieb gelingt. Sie wählen Rohteil, Aufspannungen und Bearbeitungsfolge so, dass zusammengehörige Flächen in einer Aufspannung entstehen. Muss umgespannt werden, helfen ausgedrehte weiche Backen oder das Spannen zwischen Spitzen. Den Schneidstoff wählen Sie nach der Anwendungsgruppe der ISO 513: P für Stahl, M für nichtrostenden Stahl, K für Guss, N für Nichteisenmetalle, S für warmfeste Legierungen, H für gehärteten Stahl. Für gehärtete Werkstoffe kommt CBN infrage, für Aluminium PKD.

Die Bezeichnung einer Wendeschneidplatte nach ISO 1832 nennt Grundform, Freiwinkel, Toleranz, Befestigung, Schneidenlänge, Dicke und Eckenradius. Der Eckenradius bestimmt zusammen mit dem Vorschub die theoretische Rautiefe. Für eine geforderte Oberfläche rechnen Sie daraus den größten Vorschub. Beim Schruppen zählen Zeitspanvolumen, Schnittkraft und Leistung.

Die Schnittkraft nach Kienzle hängt von Spanungsquerschnitt und spezifischer Schnittkraft ab. Die spezifische Schnittkraft steigt, wenn die Spanungsdicke kleiner wird; ihr Hauptwert gilt für 1 mm × 1 mm. Aus Schnittkraft und Schnittgeschwindigkeit folgt die Schnittleistung, mit dem Wirkungsgrad die Antriebsleistung. Für Kegel berechnen Sie den Einstellwinkel aus Durchmesserdifferenz und Kegellänge.

Das solltest du dir merken

Anwendungsgruppen P, M, K, N, S, H kennen und Farben zuordnen.
Bei CNMG 120408 ist 08 der Eckenradius 0,8 mm.
Doppelter Vorschub ergibt die vierfache theoretische Rautiefe.
Kleine Spanungsdicke heißt große spezifische Schnittkraft.
Zusammengehörige Flächen in einer Aufspannung fertigen.

Formeln

Theoretische Rautiefe: $R_{t h} \approx \frac{f ^{2}}{8 \cdot r _{ε}}$; $f$ Vorschub in mm, $r_{ε}$ Eckenradius in mm, $R_{t h}$ in mm (mal 1000 für µm)
Schnittkraft nach Kienzle: $F_{c} = b \cdot h^{1 - m_{c}} \cdot k_{c 1.1}$; $b = a_{p} / sin κ$ Spanungsbreite, $h = f \cdot sin κ$ Spanungsdicke, $m_{c}$ Werkstoffexponent
Schnittleistung: $P_{c} = \frac{F _{c} \cdot v _{c}}{60 000}$; $F_{c}$ in N, $v_{c}$ in m/min, $P_{c}$ in kW; Antriebsleistung $P_{1} = P_{c} / η$
Einstellwinkel beim Kegeldrehen: $tan \frac{α}{2} = \frac{D - d}{2 \cdot L}$; $D$ großer, $d$ kleiner Durchmesser, $L$ Kegellänge

Typische Fehler in der Prüfung

Rautiefe in Mikrometern ohne Umrechnung in die Formel mit Millimetern eingesetzt.
Beim Kegel die Durchmesserdifferenz nicht halbiert.
Schnittleistung mit der Antriebsleistung verwechselt.
PKD für Stahl gewählt.

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Zufallszahlen

Beim Längsdrehen werden $a_{p} = 3, 0 mm$ , $f = 0, 25 mm$ und der Einstellwinkel $κ = 75°$ gefahren. Für den Werkstoff gelten $k_{c 1.1} = 1400 N/mm^{2}$ und $m_{c} = 0, 28$ . Berechnen Sie die Schnittkraft nach Kienzle. Runden Sie auf ganze Newton.

Tipps aus der Werkstatt

Die letzten beiden Ziffern der Wendeschneidplatte sind der Eckenradius in Zehntelmillimetern: 04 sind 0,4 mm, 08 sind 0,8 mm. Für die Rautiefe gilt f² durch 8 r, doppelter Vorschub gibt also vierfache Rautiefe. Rechne Rth in mm, dann mal 1000 für µm.

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16 Aufgaben zu „Fertigung planen“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Zerspanungsmechaniker/-in, Lernfeld 12 (Vorbereiten und Durchführen eines Einzelfertigungsauftrages). Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.