Reinhard Koether, Alexander Sauer
Fertigungstechnik für Wirtschaftsingenieure
Inhalt
8
1 Grundlagen
14
1.1 Aufgaben der Fertigungstechnik
14
1.2 Hauptgruppen der Fertigungsverfahren nach DIN 8580
19
1.3 Auswahl von Fertigungsverfahren
20
1.4 Wesentliche Eigenschaften der Fertigungsverfahren
22
2 Urformende Fertigungsverfahren
27
2.1 Gießen
28
2.1.1 Stranggießen
28
2.1.2 Gießen in verlorene Formen
29
2.1.3 Gießen in Dauerformen
36
2.1.4 Verfahrensvergleich Sandguss – Kokillenguss
40
2.1.5 Gießerei
42
2.2 Sintern von Metallwerkstoffen
44
2.2.1 Verfahrensablauf
45
2.2.2 Vergleich pulvermetallurgischer Fertigungsverfahren
50
2.2.3 Vorteile, Nachteile und Anwendungsfelder des Sinterns
52
2.3 3D-Druck
54
2.3.1 3D-Druckverfahren
54
2.3.2 Verfahrensvergleich 3D-Druckverfahren
60
2.3.3 Anwendung 3D-Druck
62
3 Umformende Fertigungsverfahren
65
3.1 Grundlagen des Umformens
67
3.2 Massivumformen
77
3.2.1 Stauchen
77
3.2.2 Frei- und Gesenkformen
79
3.2.3 Verfahrensvergleich Gesenkformen – Gießen
83
3.2.4 Walzen
85
3.2.5 Eindru?cken
91
3.2.6 Strangpressen und Fließpressen
93
3.2.7 Verfahrensvergleich Strangpressen – Walzen
98
3.2.8 Gleitziehen
99
3.2.9 Rundkneten
102
3.3 Blech- und Profilumformen
105
3.3.1 Biegen
105
3.3.2 Tiefziehen
107
3.3.3 Verfahrensvergleich Tiefziehen – Fließpressen
112
3.3.4 Tiefziehen mit elastischen Werkzeugen und Wirkmedien
113
3.3.5 Streckziehen
115
3.3.6 Walzprofilieren, Walzziehen, Walzrichten
117
3.3.7 Dru?cken
119
3.3.8 Verfahrensvergleich Dru?cken – Tiefziehen
123
3.3.9 Innenhochdruck-Umformen (IHU)
124
4 Trennende Fertigungsverfahren
126
4.1 Zerteilen – Spanloses Trennen
126
4.1.1 Scherschneiden
128
4.1.2 Feinschneiden
130
4.1.3 Werkzeuge fu?r Umform- und Schneidvorgänge
132
4.2 Zerspanungstechnik
134
4.2.1 Bewegungen und Geometrie am Schneidwerkzeug
134
4.2.2 Schnitt-, Spanungsgrößen und Spanbildung
140
4.2.3 Schnittkraft, Leistungsbedarf und Hauptnutzungszeit
145
4.2.4 Schneidstoffe und Ku?hlschmierstoffe
152
4.2.5 Werkzeugverschleiß und Werkstu?ckoberfläche
158
4.2.6 Standzeit eines Werkzeuges
163
4.2.7 Optimierung der Zerspanung
165
4.2.8 Zerspanbarkeit von Werkstoffen
168
4.2.9 Trends in der spanenden Fertigung
168
4.3 Spanende Fertigungsverfahren mit geometrisch bestimmten Schneiden
173
4.3.1 Drehen
173
4.3.2 Bohren, Senken und Reiben
177
4.3.3 Fräsen
183
4.3.4 Räumen
188
4.3.5 Sägen
191
4.3.5.1 Werkzeuge
193
4.3.5.2 Maschinen
193
4.4 Spanende Fertigungsverfahren mit geometrisch unbestimmten Schneiden
194
4.4.1 Schleifen
196
4.4.2 Honen
200
4.4.3 Läppen
202
4.4.4 Strahlspanen, Strahlen und Reinigen
204
4.4.5 Entgraten
206
4.5 Abtragende Verfahren
209
4.5.1 Erodieren
210
4.5.2 Verfahrensvergleich Erodieren – Fräsen
214
4.5.3 Laserbearbeitung
215
4.5.4 Verfahrensvergleich Laserbrennschneiden – Nibbeln
217
4.5.5 Wasserstrahlschneiden
219
5 Fu?gende Fertigungsverfahren
222
5.1 Montage
223
5.2 Schweißen
225
5.2.1 Autogenschweißen
226
5.2.2 Lichtbogenschweißen
228
5.2.3 Laserstrahlschweißen
234
5.2.4 Widerstandspressschweißen
237
5.2.5 Ultraschallschweißen und Reibschweißen
242
5.3 Löten
243
5.3.1 Weichlöten
245
5.3.2 Hartlöten
247
5.3.3 Verfahrensvergleich Laserstrahlschweißen – MIG/MAG-Schweißen – Hartlöten
250
5.4 Kleben
253
5.5 Fu?gen durch Umformen
256
5.5.1 Nieten
257
5.5.2 Clinchen oder Durchsetzfu?gen
261
5.5.3 Falzen und Bördeln
263
5.6 Schrauben
265
5.7 Klipsen und Einrasten
269
6 Beschichten
271
6.1 PVD- und CVD-Verfahren
274
6.2 Lackieren und Lacksysteme
276
6.3 Tauchlackieren
278
6.4 Spritzlackieren
280
6.5 Emaillieren
286
6.6 Thermisches Spritzen
288
6.7 Galvanisieren, Oxidieren und elektrolytische Tauchabscheidung
292
6.8 Wirbelsintern und elektrostatisches Pulverbeschichten
294
6.9 Coil Coating
297
6.10 Prozesstechnische Pkw-Serienlackierung
297
7 Werkzeugmaschinen
301
7.1 Einfu?hrung
301
7.2 Gestelle
303
7.3 Schlitten und Tische
309
7.4 Fu?hrungen
309
7.5 Lagerungen
316
7.6 Antriebe
319
7.6.1 Hauptantriebe
320
7.6.2 Nebenantriebe
324
7.7 Getriebe
327
7.7.1 Translationsgetriebe
327
7.7.2 Rotationsgetriebe
330
7.8 Beispiele fu?r Werkzeugmaschinen
335
7.8.1 Spanende Werkzeugmaschinen
336
7.8.2 Werkzeugmaschinen fu?r die Umformung und das Zerteilen
340
8 Steuerung von Werkzeugmaschinen
343
8.1 Aufgaben von Steuerungen in Werkzeugmaschinen
343
8.2 Numerische Steuerung (NC)
345
8.2.1 Grundlagen der numerischen Steuerung (NC)
345
8.2.2 Wegmesssysteme
350
8.2.3 Koordinatensysteme, Achsen und Nullpunkte
352
8.2.4 NC-Programmierung
360
8.2.5 Programmiermethoden
362
8.3 Logik- und Servosteuerungen
369
8.4 Konventionelle Programmsteuerungen
371
8.4.1 Kurvensteuerung
371
8.4.2 Kopiersteuerungen
372
8.5 Digitalisieren
373
9 Fertigungsautomatisierung und Industrieroboter
375
9.1 Fertigungsautomatisierung
375
9.1.1 Einfu?hrung
375
9.1.2 Begriffe zur Fertigungsautomatisierung
378
9.1.3 Ziele der Fertigungsautomatisierung
379
9.1.4 Automatisierungsgrad von Fertigungssystemen
381
9.2 Aufbau automatisierter Fertigungsanlagen
383
9.2.1 Systembestandteile
383
9.2.2 Transportieren, Verketten und Puffern
385
9.2.3 Sensoren zum Überwachen, Pru?fen und Sichern
389
9.3 Industrieroboter
393
9.3.1 Handhabungsmaschinen
393
9.3.2 Aufbau von Industrieroboteranlagen
396
9.3.3 Grundbauformen von Industrierobotern
397
9.3.4 Kenngrößen von Industrierobotern
400
9.3.5 Greifer- und Wechselsysteme
402
9.3.6 Peripheriegeräte
404
9.3.7 Industrierobotersteuerung und -programmierung
406
10 Steigerung von Flexibilität und Produktivität
411
10.1 Zielsetzung
411
10.2 Verku?rzung der Ru?stzeit
411
10.3 Verku?rzen der Hauptnutzungszeit
414
10.4 Verku?rzung der Nebenzeit
417
10.4.1 Verku?rzung der Werkstu?ckwechselzeit
417
10.4.2 Verku?rzung der Werkzeugwechselzeit
420
10.5 Verku?rzung der Durchlaufzeit
421
10.6 Verlängerung der Maschinennutzung
423
11 Energieeffizienz in der Produktion
425
11.1 Definitionen
425
11.2 Volkswirtschaftliche Aspekte
425
11.3 Technische Umsetzungsbeispiele
428
12 Formelsammlung
432
12.1 Massivumformen
432
12.2 Blech- und Profilumformen
436
12.3 Schneiden
442
12.4 Zerspanungstechnik
444
13 Übungsaufgaben
451
13.1 Spanende Fertigungsverfahren
451
13.2 Spanlose Fertigungsverfahren
460
13.3 Werkzeugmaschinen
463
14 Kontrollfragen
464
14.1 Grundlagen
464
14.2 Urformende Fertigungsverfahren – Gießen
465
14.3 Umformende Fertigungsverfahren
467
14.4 Spanende Fertigungsverfahren und Zerspanungstechnik
469
14.5 Fu?gende Fertigungsverfahren
472
14.6 Beschichten
473
14.7 Werkzeugmaschinen
474
14.8 CNC-Steuerung
475
14.9 Verfahrensvergleiche
476
Literatur
478
Sachwortverzeichnis
482
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