Die Fertigung komplexer Profilnutgeometrien in Triebwerksscheiben erfolgt in der Serienfertigung nahezu ausschließlich durch das Fertigungsverfahren Räumen. Allerdings sind die anwendbaren Schnittgeschwindigkeiten und Spanungsdicken und damit die Produktivität aufgrund der relativ geringen Warmhärte des Schneidstoffes Schnellarbeitsstahl eingeschränkt. Eine Alternative zur Erhöhung der Produktivität und zur Kostenreduzierung birgt die Verwendung Hartmetallen. Allerdings verfügen diese über nur über eine geringe Zähigkeit, was eine angepasste Werkzeugkonstruktion erfordert.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Das Fertigwälzfräsen von Verzahnungen erfordert eine große Dichte an Hüllschnitten auf den Zahnflanken. Um diese unter den Aspekten der Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu erreichen, ist eine hohe Schnittgeschwindigkeit bei möglichst großer Werkzeugstandlänge erforderlich. Neben der Schnittgeschwindigkeit und der Verzahnungsgeometrie wird der Zerspanprozess von der Aufmaßgeometrie und der geometrischen Prozessauslegung beeinflusst. Hieraus ergeben sich mögliche Stellgrößen für eine Prozessoptimierung, deren Einflüsse auf den Zerspanprozess bislang jedoch nur unzureichend bekannt sind.
Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Verifikation einer Methode zur Vorhersage des Standzeitverhaltens und Prozessergebnisses für das Fertigwälzfräsen anhand der auftretenden Spanungsgeometrien. Durch diese Methode soll eine Optimierung der Werkzeug- und Prozessauslegung ohne Durchführung von Zerspanversuchen für den konkreten Anwendungsfall ermöglicht werden. Zur Umsetzung des Ziels wird vom Fertigwälzfräsen abstrahiert und die Bildung typischer Spanungsgeometrien in einem Analogieversuch analysiert. Das hier ermittelte Verschleißverhalten wird modelliert, auf das Fertigwälzfräsen zurückgeführt und hier verifiziert. Abschließend wird das für das Fertigwälzfräsen typische Verschleißverhalten optimiert.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Cutting temperatures are the main factor adversely affecting the product quality and limiting the productivity in the manufacture of safety-critical aero engine components. This work presents the development of a monitoring solution enabling the detection of critical process conditions and therewith allows manufacturers to adapt processes appropriate to the situation. Finally, suggestions for an industrial implementation and an outlook to a temperature controlled process are given.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Diese Dissertationsschrift präsentiert ein Verfahren zur Produktivitätssteigerung von NC-Zerspanprozessen, das ohne zusätzliche Sensorik arbeitet. Stattdessen wird die Datenbasis nutzbar gemacht, die bereits heute entlang des gesamten Produktentstehungsprozesses anfällt. Dabei werden moderne Big-Data-Methoden mit 3D-Computergrafik und existierendem Domänenwissen aus der Maschinen- und Fertigungstechnik fusioniert. Das Gesamtkonzept wird in Form eines performanten Softwareprototyps realisiert.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Diese Dissertationsschrift präsentiert ein Verfahren zur Produktivitätssteigerung von NC-Zerspanprozessen, das ohne zusätzliche Sensorik arbeitet. Stattdessen wird die Datenbasis nutzbar gemacht, die bereits heute entlang des gesamten Produktentstehungsprozesses anfällt. Dabei werden moderne Big-Data-Methoden mit 3D-Computergrafik und existierendem Domänenwissen aus der Maschinen- und Fertigungstechnik fusioniert. Das Gesamtkonzept wird in Form eines performanten Softwareprototyps realisiert.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Die Beschichtungstechnik nimmt heute eine wichtige Rolle in der Werkzeugherstellung ein. Die Mehrzahl aller Zerspanwerkzeuge wird heute beschichtet. Bei der Optimierung von Beschichtungen findet häufig die Methode des "Trial-and-Error" Anwendung. Die Entwicklung von neuen Schichten erfordert einen hohen experimentellen Aufwand, um das Einsatzverhalten zu untersuchen. Einen Ansatz, neue Werkzeuge und Beschichtungen mit reduziertem experimentellem Aufwand zu entwickeln, stellt die Modellierung dar. Das Aufbringen von Beschichtungen ist ein Eingriff in das tribologische System der Zerspanung. Dieses muss in der Modellierung berücksichtigt werden.
In dieser Arbeit wurde die Tribomechanik von Beschichtungen beim Einsatz in der Zerspanung untersucht. Ziel war es, diese mit Hilfe von Modell- und Zerspanuntersuchungen in Kombination mit der Methode der finiten Elemente (FEM) grundlegend zu untersuchen. Die Einflussgrößen auf das tribologische Verhalten von Beschichtungen konnten mit Hilfe tribologischer Modelluntersuchungen identifiziert werden. Zudem wurden auch deren Wechselwirkungen analysiert. Hierzu waren umfassende experimentelle Versuche notwendig. Die Tribomechanik wurde für eine Vielzahl an Werkstoff-, Beschichtungs-, Kühlschmierstoff- und Parameterkombinationen untersucht. Dies umfasst auch die Bestimmung von Reibparametern.
Als wesentliche Eingangsgrößen für die Genauigkeit der numerischen Berechnung konnten das Reibungsmodell und die Reibungsparameter, der thermische Übergang und die thermophysikalischen Eigenschaften der Schichten identifiziert werden. Für die thermophysikalischen Eigenschaften der Beschichtungen und Werkstoffe wurden temperaturabhängige Werte in die Materialmodelle implementiert. Ziel war es, den Prozess hinsichtlich der relevanten Aspekte in einem Modell abzubilden. Zur Verifizierung des Modells dienten Ergebnisse aus experimentellen Zerspanversuchen.
Mit dem entwickelten FE-Modell war es möglich, grundsätzliche Einflussgrößen auf die Tribomechanik zu identifizieren. Es konnten geeignete Werte für die Einflussgrößen, wie z. B. den thermischen Übergangskoeffizienten mit Hilfe des FE-Modells ermittelt werden, die im Experiment nicht direkt messbar sind. Zudem war es möglich, den Einfluss der thermophysikalischen Eigenschaften der Schichten zu untersuchen. Hierbei konnten auch physikalische Grenzen betrachtet werden und damit die Relevanz bestimmter Einflussgrößen ermittelt werden.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Diese Dissertationsschrift präsentiert ein Verfahren zur Produktivitätssteigerung von NC-Zerspanprozessen, das ohne zusätzliche Sensorik arbeitet. Stattdessen wird die Datenbasis nutzbar gemacht, die bereits heute entlang des gesamten Produktentstehungsprozesses anfällt. Dabei werden moderne Big-Data-Methoden mit 3D-Computergrafik und existierendem Domänenwissen aus der Maschinen- und Fertigungstechnik fusioniert. Das Gesamtkonzept wird in Form eines performanten Softwareprototyps realisiert.
Aktualisiert: 2023-05-11
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Die aus schwingungsbehafteter Fräsbearbeitung resultierende Problemstellung umfasst schlechte Werkstück-Oberflächen bis hin zu Ausschuss. Ein innovativer Ansatz zur Schwingungsreduktion ist die werkzeugseitige Integration von superelastischen Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen (NiTi-FGL). Die Zielsetzung dieser Arbeit war daher die systematische Erforschung des Einflusses vom werkzeugseitigen Einsatz superelastischer NiTi-FGL auf die dynamische Prozessstabilität bei der Fräsbearbeitung.
Aktualisiert: 2022-11-17
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Zur Entwicklung von Zerspanwerkzeugen existieren in der Bionik viele Ansätze und Vorgehensweisen, um Schneidengeometrien zu entwickeln, die besonders geeignete Schnittkraftkollektive aufweisen. Der Autor zeigt im vorliegenden Werk zwei verschiedene Vorgehensweisen zur dreidimensionalen Übertragung von Schneidengeometrien biologischer Vorbilder auf Zerspanwerkzeuge, hier exemplarisch auf Hochleistungskreissägezähne.
Aktualisiert: 2022-05-26
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Die Arbeit beschreibt die Entwicklung eines Schafteckfräsers mit Leichtbau-Innenkern. Durch die simulations- und versuchsgestützte Festlegung und Dimensionierung der Werkstoffkombination wird gezielt auf die Verbesserung mechanischer Eigenschaften des Werkzeugs und auf dessen Schwingungsverhalten Einfluss genommen. Hierdurch gelingt es, die Auswirkungen dynamischer Störungen im Zerspanprozess wesentlich zu reduzieren und die Leistungsfähigkeit entsprechender Werkzeuge deutlich zu steigern.
Aktualisiert: 2022-11-28
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In dieser Arbeit wurde der Einfluss wesentlicher Kenngrößen der Makro- und Mikrogeometrie der Wälzfräserschneide auf das Verschleißverhalten untersucht. Die Makrogeometrie wurde anhand der effektiven Werkzeugwinkel und die Mikrogeometrie anhand des Schneidkantenradius und des K-Faktors genauer betrachtet. Die Ergebnisse der Untersuchungen der Makrogeometrie und der Mikrogeometrie wurden in einer Auslegungsempfehlung der Wälzfräserschneide zusammengefasst.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Diese Dissertationsschrift präsentiert ein Verfahren zur Produktivitätssteigerung von NC-Zerspanprozessen, das ohne zusätzliche Sensorik arbeitet. Stattdessen wird die Datenbasis nutzbar gemacht, die bereits heute entlang des gesamten Produktentstehungsprozesses anfällt. Dabei werden moderne Big-Data-Methoden mit 3D-Computergrafik und existierendem Domänenwissen aus der Maschinen- und Fertigungstechnik fusioniert. Das Gesamtkonzept wird in Form eines performanten Softwareprototyps realisiert.
Aktualisiert: 2023-02-14
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In dieser Arbeit wurde ein Erklärungsmodell für die spanende Bearbeitung von ausferritischen Gusseisen mit Lamellengraphit entwickelt. In empirischen Untersuchungen wurden im kontinuierlichen Schnitt die relevanten werkstoff-, werkzeug- und prozessseitigen Einflussgrößen identifiziert und die Ursache-Wirkungszusammenhänge zwischen diesen Größen und den vier Zerspanbarkeitskriterien analysiert und bewertet. Das erstellte Modell wurde genutzt, um eine Methodik zu entwickeln, die es erstmals ermöglicht die Zerspanbarkeit von ausferritischen Gusseisen mit Lamellengraphit in Relation zu anderen graphitischen Gusseisenwerkstoffen zu bewerten.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Die Fertigung komplexer Profilnutgeometrien in Triebwerksscheiben erfolgt in der Serienfertigung nahezu ausschließlich durch das Fertigungsverfahren Räumen. Allerdings sind die anwendbaren Schnittgeschwindigkeiten und Spanungsdicken und damit die Produktivität aufgrund der relativ geringen Warmhärte des Schneidstoffes Schnellarbeitsstahl eingeschränkt. Eine Alternative zur Erhöhung der Produktivität und zur Kostenreduzierung birgt die Verwendung Hartmetallen. Allerdings verfügen diese über nur über eine geringe Zähigkeit, was eine angepasste Werkzeugkonstruktion erfordert.
Aktualisiert: 2023-02-14
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Die Fertigung komplexer Profilnutgeometrien in Triebwerksscheiben erfolgt in der Serienfertigung nahezu ausschließlich durch das Fertigungsverfahren Räumen. Allerdings sind die anwendbaren Schnittgeschwindigkeiten und Spanungsdicken und damit die Produktivität aufgrund der relativ geringen Warmhärte des Schneidstoffes Schnellarbeitsstahl eingeschränkt. Eine Alternative zur Erhöhung der Produktivität und zur Kostenreduzierung birgt die Verwendung Hartmetallen. Allerdings verfügen diese über nur über eine geringe Zähigkeit, was eine angepasste Werkzeugkonstruktion erfordert.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Grundsätzlich fehlt in der Literatur ein valides quantitatives Modell für gummigebundene Schleifscheiben im Linienkontakt. Ziel der Arbeit ist die Entwicklung eines Prozessmodells zum Einsatz von gummigebundenen Schleifscheiben, das praxisrelevante Wirkzusammenhange zwischen Eingangs- und Ergebnisgrößen bei der Zerspanung qualitativ und quantitativ beschreibt. Durch die Verwendung des entwickelten Modells bei der Prozessauslegung können die Schleifergebnisse vorhergesagt werden und es kann eine signifikante Einsparung an Prozesszeit erzielt werden.
Aktualisiert: 2021-07-10
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Das Fertigwälzfräsen von Verzahnungen erfordert eine große Dichte an Hüllschnitten auf den Zahnflanken. Um diese unter den Aspekten der Produktivität und Wirtschaftlichkeit zu erreichen, ist eine hohe Schnittgeschwindigkeit bei möglichst großer Werkzeugstandlänge erforderlich. Neben der Schnittgeschwindigkeit und der Verzahnungsgeometrie wird der Zerspanprozess von der Aufmaßgeometrie und der geometrischen Prozessauslegung beeinflusst. Hieraus ergeben sich mögliche Stellgrößen für eine Prozessoptimierung, deren Einflüsse auf den Zerspanprozess bislang jedoch nur unzureichend bekannt sind.
Das Ziel der Arbeit ist die Entwicklung und Verifikation einer Methode zur Vorhersage des Standzeitverhaltens und Prozessergebnisses für das Fertigwälzfräsen anhand der auftretenden Spanungsgeometrien. Durch diese Methode soll eine Optimierung der Werkzeug- und Prozessauslegung ohne Durchführung von Zerspanversuchen für den konkreten Anwendungsfall ermöglicht werden. Zur Umsetzung des Ziels wird vom Fertigwälzfräsen abstrahiert und die Bildung typischer Spanungsgeometrien in einem Analogieversuch analysiert. Das hier ermittelte Verschleißverhalten wird modelliert, auf das Fertigwälzfräsen zurückgeführt und hier verifiziert. Abschließend wird das für das Fertigwälzfräsen typische Verschleißverhalten optimiert.
Aktualisiert: 2023-02-14
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Cutting temperatures are the main factor adversely affecting the product quality and limiting the productivity in the manufacture of safety-critical aero engine components. This work presents the development of a monitoring solution enabling the detection of critical process conditions and therewith allows manufacturers to adapt processes appropriate to the situation. Finally, suggestions for an industrial implementation and an outlook to a temperature controlled process are given.
Aktualisiert: 2023-02-14
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Die Beschichtungstechnik nimmt heute eine wichtige Rolle in der Werkzeugherstellung ein. Die Mehrzahl aller Zerspanwerkzeuge wird heute beschichtet. Bei der Optimierung von Beschichtungen findet häufig die Methode des "Trial-and-Error" Anwendung. Die Entwicklung von neuen Schichten erfordert einen hohen experimentellen Aufwand, um das Einsatzverhalten zu untersuchen. Einen Ansatz, neue Werkzeuge und Beschichtungen mit reduziertem experimentellem Aufwand zu entwickeln, stellt die Modellierung dar. Das Aufbringen von Beschichtungen ist ein Eingriff in das tribologische System der Zerspanung. Dieses muss in der Modellierung berücksichtigt werden.
In dieser Arbeit wurde die Tribomechanik von Beschichtungen beim Einsatz in der Zerspanung untersucht. Ziel war es, diese mit Hilfe von Modell- und Zerspanuntersuchungen in Kombination mit der Methode der finiten Elemente (FEM) grundlegend zu untersuchen. Die Einflussgrößen auf das tribologische Verhalten von Beschichtungen konnten mit Hilfe tribologischer Modelluntersuchungen identifiziert werden. Zudem wurden auch deren Wechselwirkungen analysiert. Hierzu waren umfassende experimentelle Versuche notwendig. Die Tribomechanik wurde für eine Vielzahl an Werkstoff-, Beschichtungs-, Kühlschmierstoff- und Parameterkombinationen untersucht. Dies umfasst auch die Bestimmung von Reibparametern.
Als wesentliche Eingangsgrößen für die Genauigkeit der numerischen Berechnung konnten das Reibungsmodell und die Reibungsparameter, der thermische Übergang und die thermophysikalischen Eigenschaften der Schichten identifiziert werden. Für die thermophysikalischen Eigenschaften der Beschichtungen und Werkstoffe wurden temperaturabhängige Werte in die Materialmodelle implementiert. Ziel war es, den Prozess hinsichtlich der relevanten Aspekte in einem Modell abzubilden. Zur Verifizierung des Modells dienten Ergebnisse aus experimentellen Zerspanversuchen.
Mit dem entwickelten FE-Modell war es möglich, grundsätzliche Einflussgrößen auf die Tribomechanik zu identifizieren. Es konnten geeignete Werte für die Einflussgrößen, wie z. B. den thermischen Übergangskoeffizienten mit Hilfe des FE-Modells ermittelt werden, die im Experiment nicht direkt messbar sind. Zudem war es möglich, den Einfluss der thermophysikalischen Eigenschaften der Schichten zu untersuchen. Hierbei konnten auch physikalische Grenzen betrachtet werden und damit die Relevanz bestimmter Einflussgrößen ermittelt werden.
Aktualisiert: 2023-02-13
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Die Umsetzung der adaptiven, vernetzten Produktion erfordert eine aktuelle und vollständige Wissensbasis der fertigungstechnologischen Zusammenhänge. Um einen beschleunigten Zugriff darauf zu erzielen, wurde in dieser Arbeit ein Automatisierungssystem entwickelt, das zur Anwenderunterstützung Zerspanversuche standardisiert und systematisch ausführt. Prozessinformationen werden dabei mittels Sensoren erfasst und unmittelbar zur Identifikation und Adaption von datenbasierten Modellen eingesetzt.
Aktualisiert: 2021-07-10
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