Grundlagen der Werkzeugmaschinen und Frästechnik

Einführung in die Werkzeugmaschinen

Werkzeugmaschinen ersetzen manuelle Tätigkeiten durch eine Reihe mechanischer Bewegungen, um den menschlichen Aufwand zu reduzieren und Arbeitsprozesse zu vereinfachen.

Grundkomponenten einer Werkzeugmaschine

1. Antriebsmotor: Wandelt elektrische Energie in eine Drehbewegung um, die über verschiedene Übertragungssysteme an die Arbeitsachse oder -achsen übertragen wird.
2. Maschinenbett (Bancada): Die Basis der Maschine, auf der die verschiedenen Komponenten montiert sind. Es besteht in der Regel aus Gusseisen und besitzt Führungen, die die Verschiebung der beweglichen Teile ermöglichen.
3. Kinematische Kette: Umfasst alle Elemente, die die Übertragung und den Vorschub des Werkzeugs oder Werkstücks sowie die Relativbewegung zwischen beiden sicherstellen.
4. Spindelkopf (Capçal): Enthält die Arbeitsachsen und ein Getriebe, das die Regulierung unterschiedlicher Geschwindigkeiten und Bewegungen für Werkzeug oder Werkstück ermöglicht.
5. Arbeitsspindel (Eix): Hier werden die Werkzeuge oder zu bearbeitenden Teile mit geeigneten Befestigungen und speziellem Zubehör für jede Arbeitsart fixiert.
6. Schlitten (Carros): Ermöglichen die Verschiebung des Werkzeugs oder Werkstücks. Sie sind in der Regel auf dem Bett gelagert oder überlagert und können manuell oder automatisch bewegt werden.
7. Steuerungs- und Automatisierungssysteme: Ermöglichen den automatischen Betrieb der Maschinen über pneumatische, hydraulische oder elektrische Systeme.

Kühlmittelkreislauf

Der Kühlmittelkreislauf umfasst alle Elemente, die die Zufuhr von Schneidflüssigkeiten ermöglichen, um die Bedingungen bei der mechanischen Bearbeitung zu optimieren.

Klassifizierung von Werkzeugmaschinen

Moderne Fertigungssysteme kombinieren oft das Design und die Herstellung eines Werkstücks (CAD/CAM). Werkzeugmaschinen lassen sich wie folgt einteilen:

• Maschinen zur Formgebung von Materialien (kalt oder heiß).
• Kunststoff-Formmaschinen (Heißpressen mit hohem Druck).
• Spanabhebende Maschinen: Abtragen von Material mit einem Schneidwerkzeug.

Haupttypen der Bearbeitung

• Plastische Verformung: Maschinen zur Umformung ohne Materialabtrag.
• Spanabhebende Verfahren: Diese Werkzeugmaschinen arbeiten mit geradlinigen oder kreisförmigen Bewegungen und sind die am häufigsten verwendeten Klassiker.

Ablauf der Werkstückbearbeitung

• Rohmaterial: Vorbereitung des Ausgangsmaterials.
• Schneiden: Das Werkstück wird mit einem Materialüberschuss (Aufmaß) grob geformt.
• Schleifen/Abziehen: Feinbearbeitung, um das Werkstück auf präzise Maße zu bringen.
• Oberflächenbehandlung: Bearbeitung der verschiedenen Flächen zur endgültigen Abgrenzung des Stücks.

Grundbewegungen bei der Bearbeitung

Bei der Bearbeitung eines Werkstücks führen das Werkzeug, das Werkstück oder beide gleichzeitig Bewegungen aus, die den Materialabtrag ermöglichen.

Schnittbewegung

Die Bewegung, die den Spanabtrag (Despreniment) erzeugt. Sie kann kreisförmig oder geradlinig sein und wird entweder vom Werkzeug oder vom Werkstück ausgeführt.

Schnittgeschwindigkeit (v): Wird in m/min angegeben. Die mathematische Formel lautet: v = (D * π * n) / 1000, wobei D der Durchmesser (mm) und n die Anzahl der Umdrehungen pro Minute ist.

Vorschubbewegung

Gleichmäßige Verschiebung des Werkzeugs oder Werkstücks während der Bearbeitung, meist geradlinig.

Vorschubgeschwindigkeit (a): Der Weg, den das Werkzeug im Verhältnis zum Werkstück pro Umdrehung oder Zeitspanne zurücklegt.

Zustellbewegung (Petracio)

Bestimmt die Materialstärke, die in jedem Schnittdurchgang abgetragen wird. Sie ist in der Regel geradlinig und kann vom Werkzeug oder Werkstück ausgeführt werden.

Komponenten einer Fräsmaschine (Fressadora)

• Ständer oder Körper: Ein vertikaler Gusseisenkörper, der auf der Basis ruht und in seinem Inneren oft den Behälter für das Kühlmittel enthält.
• Werkzeugspindel: Je nach Art des Werkstücks kann diese horizontal oder vertikal angeordnet sein.
• Tischbaugruppe: Eine Einheit aus Gusseisenschlitten, die Bewegungen in drei Richtungen ermöglicht (Längs-, Quer- und Vertikalachse).
• Konsole (Ménsula): Ein vertikal beweglicher Träger am Ständer, der den Querschlitten und den Tisch hält.
• Querschlitten: Ermöglicht die horizontale Bewegung quer zu den Führungen des Ständers.
• Aufspanntisch: Bewegt sich längs auf dem Schlitten. Die Oberseite ist flach und verfügt über T-Nuten zur Befestigung der Werkstücke.

Was ist Schleifen (Rektifizieren)?

Das Schleifen ist ein spanabhebendes Feinbearbeitungsverfahren zur Korrektur von Mängeln an bereits bearbeiteten Oberflächen unter Verwendung einer rotierenden Schleifscheibe (Mole).