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1. Wie grenzen sich WZM gegenüber anderen Maschinenarten ab

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1. Wie grenzen sich WZM gegenüber anderen Maschinenarten ab?
Relativbewegung zwischen WZ und WS ----- Formänderung
WZM – Umformen und Trennen
2.Nach welchen Kriterien lassen sich WZM einteilen?
nach Fertigungshauptgruppen
Automatisierungsgrad
Mehrmaschine- und Einzelmaschine
3. Wie lassen sich WZM nach ihrem Automatisierungsgrad klassifizieren? (Folie7)
Fertigungsysteme flexibel:
FSS
autom. WS- und WZ-fluß für gesamtes
FS
Starr
„
Mehrmaschinensysteme:
Zelle
autom. WS Wechsel mit WS Speicher
Zentrum „
Einzelmaschine
NC-Masch. Autom.Ablaufsteuerung aller Bearb.Zyklen
Zyklenm. „
Maschine Erzeugung von Schnitt und Vorschubbew.
Erzeugung von Prozeßkräften
4. Welche Nebenfunktionen von WZM sind für eine automatisierte Fertigung erforderlich?
WZ und WS- Wechselfunktionen
Transport- & Messeinrichtungen
Datenübertragung
5. Aus welchen Komponenten sind WZM grundsätzlich aufgebaut?(Folie 4)
Gestell
- Ständer/ Fundament/Schlitten/Supporte
Führung - Geradführungen/Lagerungen
Antrieb
- Hauptsantrieb/Nebenantrieb
Steuerung - Leistungssteuerung/Informationssteuerung
6. Nennen sie Hauptfunktionen eines Gestells.
Aufnahme von Kräften und Momenten
Aufnahme von Wärme
Führung bewegter Teile
7. Welche Nebenfunktionen müssen vom Gestell realisiert werden?
Aufnahme von Funktionsbaugruppen und Gehäusefunktionen
Ableiten von Spänen und Kühlschmierstoffen
8. Durch welche Einflüsse können Gestellteile verformt werden?
Kräfte (statisch und dynamisch)
Momente (statisch und dynamisch)
Wärme
innere Spannungen
9. Welche Ursachen haben diese Einflüsse? (Folie 33)
Einflüsse
Ursachen
statische Kräfte:
Gewichtskräfte/Wirkkräfte/Spannkräfte/Klemmkräfte/Reibungskräfte
dynamische Kräfte:
Unwuchten/Wirkkräfte/Getriebe/Trägheitskräfte
thermische Einflüsse: Lagererwärmung/Hydraulikerwärmung/Wärme in
Spänen/Getriebeverluste/ext. Wärmequellen
Aufllösen Eigenspann.:
Schweiß-/Guß-/Bearbeitungs-/Härtespannung
10. Bedeutung der Auslegung der Gestelle nach dem Kriterium Festigkeit?
statische Steifigkeit; Aufnahme von Zug/Druck/Biege/ Torsions- und Schubspannungen
ohne plastische Verformung
11. Welches Auslegungskriterium muss noch unbedingt mit angewandt werden?
dynamische Steifigkeit, thermische Steifigkeit
12. Durch welche Kräfte werden Gestellbauteile belastet?(Folie 58)
Biegung/Querkraftschub/Torsion
Spann-; Klemm-; Reibungs-; Gewichts-; Umwucht-; Trägheitskräfte
13.Wodurch unterscheiden sich statische und dynamische Kräfte?
statische Kräfte sind zeitlich konstant
dynamische Kräfte verändern sich
14.Wie sind Steifigkeit und Nachgiebigkeit definiert?( Folie 44/45)
Steifigkeit
K=F/X
Nachgiebigkeit
N=X/F
15. Durch welche Werkstoffkenngrößen wird die Steifigkeit besonders beeinflusst?
E-Modul, Festigkeit -> stat.
spez. Gewicht
Dämpfungsgrad D –>Lehrsches D-Maß
Ausschwingzeit
16. Welchen Einfluss nimmt Steifigkeit auf Maschinenverhalten von spanenden &umformenden WZM?
bei hoher Steifigkeit geringe elastische Verformung während des Prozesses
geometrisch – kinematische Genauigkeit
Bahngenauigkeit auf Zeit, Genauigkeit der Maschine
17. Erläutern sie beispielhaft Zusammenhang zw. Dimensionierung, Steifigkeit, Materialaufwand.
um WZM steif zu dimensionieren benötigt man große geschlossene Querschnitte
Nachteil: hoher Materialaufwand
18. Was sind Ursachen für Kraftänderungen bei spanenden WZM?(Folie 41)
Bildung von Aufbauschneiden
ungleichmäßig zu bearbeitende Oberflächen
Umwuchten, Regerativeffekt
19. Welche Auswirkungen können Kraftänderungen auf Werkstückgenauigkeit haben?
Oberflächenfehler
Formungenauigkeit
maßliche Abweichungen
20. Durch welche Maßnahmen kann statische Steifigkeit von Gestellen beeinflusst werden?
Querschnittsfläche muss kompakt sein aber nicht zu lang
wenig Fügestellen, viele Verrippungen
21. Warum werden Gestelle verippt?(Folie 65)
Verrippungen erhöhen Biege- und Torsionssteifigkeit
22. Welchen Einfluss nehmen Fugen und Öffnungen auf die Gestellsteifigkeit?
statische Steifigkeit sinkt, da Kraftfluss verschoben wird
23. Wie wirken sich Fugen auf die Dämpfungseigenschaften aus?
positiv
„
„
„
24. Welche Arten von mechanischen Schwingungen können in WZM auftreten?(Folie 39)
Starrkörperschwingungen(Relativverlagerung in den Führungen und Fügestellen) Kippen/Heben/Schieben/Drehen
Biege- und Torsionsschwingungen ( Eigenverformung von Gestellbauteilen)
Biegen/Tordieren
25. Welche Wirkungen haben Schwingungen in arbeitenden WZM?(Folie Umformkräfte beim
Pressen/unterbrochene Zerspanungskraft / MessereingriffStöße/Zahneingriffstöße(Getriebe))
- selbsterregt:
(Aufbauschneiden/Lagekopplung/Regenerativeffekt(Rattern))
(schwingt mit Eigenfrequenzen)
29. Wie kann das Eigenschwingverhalten einer WZM experimentell bestimmt werden?
FEM oder Modalanalyse
30. Wie lässt sich dynamische Steifigkeit von Gestellen beeinflussen?
Werkstoffwahl mit großer Dämpfung
Masse- und Massenverteilung
Einsatz von Hilfsmassendämpfern
Fügestellen – Gestaltung + Bedeutung
Lage der Fügestellen zur Eigenschwingungsrichtung, Scheuerleisten
31. Was versteht man unter Schwanenhalsprinzip?
gezielte Schwächung
Unsymmetrie zur Entkopplung der Eigenfrequenzen
32. Wann wird eine WZM unterkritisch bzw. überkritisch betrieben?
GG- überkritisch da Wo niedrig
Stahl/ unterkritisch da Wo hoch
33. Wie lässt sich das Lehrsche Dämpfungsmaß ermitteln?(Folie 42/43)
34. Welche Wst. Werden für die Gestellfertigung verwendet?(Folie 56)
Grauguss/Stahlguss/Stahl/Beton
35. Welche Werkstoffeigenschaften sind von besonderer Bedeutung?(Folie55/57)
Festigkeit(Streckgrenze, Dauerfestigkeit)
spezifisches Gewicht
Elastizitätsmodul, Gleitmodul
Materialdämpfung
Reibwert, Härte
Abbau von Eigenspannungen, Kriechen, Relaxation
thermischer Ausdehnungskoeffizient, spez. Wärme, Wärmeübergangszahl
36. Welche Wärmequellen wirken von außen auf die WZM ein?(Folie52)
innere Wärmequellen: Lager, Motoren, Getriebe, Hydrauliksystem, Kühlwasserkreislauf,
Prozesswärme, Reibungsverluste in Führungen, Kugelrollspindel
thermische Umgebungseinflüsse:
a) Hallenklima
(vertikale, horizontale Temperaturverteilung; Temperaturschwankungen, Luftströmungen)
b) direkter Strahleneinfluss (Sonne, Heizkörper, benachbarte Anlagen)
c) Wärmesenken (Fundamente, geöffnete Hallentore, Fenster)
37. Wie stellt sich die typische thermische Wirkungskette dar?(Folie53)
38. Skizziere d. typisch thermisch bedingten Verformungsverlauf d. WZM über Betriebszeit. (Folie53)
39. Wie wird die aufgenommene elektr. Leistung bei WZM umgesetzt? (Folie87)
40. Wie lassen sich Maßnahmen zur Verringerung der thermischen Verformung einteilen? (Folie88)
passive Maßnahmen:
Auslagerung von Wärmequellen, thermosymmetrische Konstruktion,
Kompensation der Zusatzelemente
aktive Maßnahmen:
Kühlung, Erwärmung, Steuerung
41.Wie lassen sich die Maßnahmen realisieren?
Isolierung durch Einsatz von Keramikbuchsen/Keramikscheiben
Kompensation Längenänderungen durch Zusatzelemente
Spindelkühlung
Steuerungskompensation
42.Was versteht man unter thermosymmetrischer Konstruktion?
thermische Ausdehnung ungehindert in beide Richtungen zur Symmetrielinie
43.Beschreiben sie die thermische Wirkungskette und geben sie die Eingriffsmöglichkeiten an.
Wärmequelle
-> Wärmestrom ->Temperaturverbreitung
-> thermische Verformung
44.Welche thermische Eigenschaft des Polymerbeton ist aus Sicht der thermischen Wirkungskette von besonderer Bedeutung?
geringe Wärmeleitfähigkeit
45. Wie lassen sich Führungen einteilen und unterscheiden?(Folie105)
a)
Führungen:
-translatorisch(Geradführungen)
-rotatorisch (Lager)
Führungen:
-Bewegungsführungen
-Vorstellführungen
b)
Führungen:
-Gleitführungen(hydrodynamisch/hydrostatisch/aerostatisch)
-Wälzführungen
-Magnetführungen
46.Welche Anforderungen werden an Führungen gestellt?
hohe Arbeitsgenauigkeit, hohes Leistungsvermögen
geringe Reibung, Stick-Slip Freiheit
hohe Verschleißfestigkeit
hohe Steifigkeit, geringes Führungsspiel
gute Dämpfungseigenschaften
47. Welche Grundformen sind für Führungsbahnquerschnitte typisch?(Folie116)
Flachführung mit Umgriff
Schwalbenschwanzführung
Prismenführung (V-Führung)
Kombination Flach- Prismenführung
Rundführung
48.Welche Werkstoffkombinationen kommen bei Gleitführungen zur Anwendung?
Grauguss/ Grauguss, Grauguss Kunststoff, Stahl/Stahl, Stahl/Grauguss, Stahl/Kunststoff, Stahl/Bronze
49.Wie wirkt sich die maximale Flächenpressung bei Gleitführung in Abhängigkeit von der Werkstoffpaarung aus?
-
Bei ungünstigen WST.Paarungen z.B. Stahl/Stahl setzt bei vergleichsweise geringen Flächenpressungen fressen ein,bei besser
geeigneten WST.Paarungen z.B. Guss / Kunststoff erst bei viel höheren
50. Welche Führungsarten kennen sie?(Folie106)
-
hydrodynamische Gleitführung
hydrostatische Gleitführung
aerostatische Gleitführung
Wälzführung
51.Skizzieren und erläutern sie die Stribeck-Kurve .(Folie109)
52.Wie entsteht der Slip-Stick Effekt?
Im Bereich Mischreibung kommt es durch stark negativen Anstieg S-Kurve zu rückgleiten, hervorgerufen durch elastische komp. Des
Antriebes+negativ steilen Anstieg der S-Kurve
53.Durch welche Maßnahmen kann der Slip-Stick Effekt gemindert bzw. verhindert werden
günstige WST.Paarungenz.B. Guß/Guß oder Guß/KST-flacher Verlauf der S- Kurve im Bereich Mischreibung
Erhöhung Steifigkeit, geringere Massen, Wahl anderer Führungsarten
54.Durch welche Vorteile ergeben sich aus dem Kunststoffeinsatz bei Gleitführungen?
hohe Flächenpressung und damit hohe Führungssteifigkeit möglich
flacher Verlauf Stibeckkurve- vermindeter Slipstickeffekt
55.Warum könne hydrodynamische Führungen mit Kunststoffbahnen u. U. kritisch sein?
KST sind u. U. nicht resistent gegenüber Gleitbahnölen, Kühlschmierstoffe können KST zu quellen bringen, höherer Verscheiß
56.Skizzieren und erläutern sie das Grundprinzip der hydrostatischen Führungen.
57.Welche Ölversorgungssysteme können bei hydrostatischen Systemen zur Anwendung kommen?
Pumpe für alle Taschen und Vordrosseln, für jede Tasche eine Ölpumpe,eine Pumpe für alle Taschen und regelbare Vordrosseln
58.Welche Variante erbringt die größte Fugensteifigkeit?
eine Pumpe für alle Taschen und regelbare Vordrosseln
59.Warum können bei Führungen Umgriffe erforderlich sein?
Aufnahme von Kippmomenten
60.Welchen Einfluss hat die Spalthöhe H auf die Steifigkeit, Dämpfung und Verlustleistung?
konstante kleine Spalthöhe=hohe Führungsteifgkeit
großer Ölspalt H= sehr gut Dämpfung
61. Was sind die Vor- und Nachteile von aerostatischen Führungen und Lagerungen?(Folie 127)
- Vorteile: sehr geringe Reibung, kein Stick-Slip, praktisch kein Verschleiß, geringe
Wiederholgenauigkeit, niedrige Geräuschentwicklung,
chemische Stabilität des Schmiermediums,keine Verschmutzung durch
Schmiermedium, keine Abdichtungen notwendig
- Nachteile:
grössere Bauteilabmessung erforderlich, pneumatische Instabilitäten möglich,
schlechte Notlaufeigenschaften, erhöhter Aufwand für Fertigung und Luftaufbereitung
Wärmeentwicklung, sehr hohe
62.Worauf beruht der Effekt des Airhammers?
selbsterregte Schwingungen/pneumatsiche Instabilität= Kompressibilität der Luft, Ausbildung eines Schwingungs f.Systems
63.Warum muss der Spalt bei den Luftlagern kleiner sein als bei hydrostatischen Lagern?
um Effekt des Air Hammers zu vermeiden
64.Nennen sie Vor und Nachteile die sich bei der Anwendung von Wälzführungen in Wzm ergeben.
Vorteile: -reine Rollreibung
-kein Slip-Stick Effekt
-preiswert, hohe statische Steifigkeit
Nachteile: -geringe D.- dyn. Steif.
-Geräuschpegel
-genaue Fertigung der Elemente
-hohe Flächenpressung
65.Welche Schmierungsartwird Wälzlagern besonders häufig angewendet und warum?
Fettschmierung, da:
-keine Schmieranlage
-einfacher konstruktiver Aufbau
-optimaler Schmierfilm
66. Welche Antriebsarten an WZM unterscheidet man?(Folie 150)
Hauptantriebe:
Spindeldrehung,Pressenstößel, Hobeltisch
Nebenantriebe:
Vorschub, Zustellbewegung
Zusatzantriebe:
Versorgungssysteme
67.Welche Anforderungen werden an WZM Antriebe gestellt?
- Drehzahlbereich, Drehzahlverstellbereich
- Leistung, Drehmoment, Dynamik
68.Welcher Zusammenhang besteht zwischen Wst Durchmesser und WZ Durchmesser, Schnittgeschwindigkeit und Drehzahlbereich?
Bn = Bd x Bv
Bn Drehzahlbereich nmax/nmin
Bd Durchmesserbereich dmax / dmin
Bv Geschwindigkeitsbreich vcmax/vcmin
69. Stellen sie den typischen Verlauf der Leistungs- und Momentenkennlinie von Antrieben dar?
70.Welche Antriebsmotoren kommen in WZM zur Anwendung und welche Unterschiede,Vor- und Nachteile ergeben sich?
GSM - Vorteile: hohes Bn, relativ gute Dynamik, gute Drehsteifigkeit
- Nachteile: Verschleiß > Wartung, begrenzt belastbar, Aufwand d. Gleichtrichtung
AC Synchro – Vorteil: hohe Dynamik,wartungsfrei, geringes J
- Nachteile: hoher Regelungsaufwand, geringes Bn
AC Asynchro – Vorteile: einfacher Aufbau, wartungsfrei, hohes Bn, hoch belastbar, hohe Dynamik
- Nachteile: komplexe n-Regelung, komplexe Sensor-Signalverarbeitung
71.Was versteht man unter Antriebssteifigkeit?
72. Welche Getriebearten kommen in WZM zum Einsatz?(Folie 160)
gleichförmig übersetzende Getriebe:
-gestuft
-stufenlos
ungleichförmig übersetzende Getriebe
73. Was sind gleichförmig übersetzende Getriebe?(Folie161)
Stufengetriebe :
Zahnradgetriebe(Stirnrad- ,Kegelrad- ,Schneckengetriebe)
Zugmittelgetriebe(Riemengetriebe, Kettengetriebe)
stufenlose Getriebe
:
mechanisch(Umschlingungs-, Kugelscheibengetriebe)
elektrisch (Leonardsatz)
hydraulisch (Hydropumpen, Hydromotor)
74.Erläutern sie die Funktionsweise des Umschlingungsprinzipes.
grundsätzlich aus 2 achsparallel angeordneten Kegelscheibenpaaren (1.fest,2.axial verschiebbar)
Drehmoment wird von einem Scheibenpaar zum anderen durch Keile übertragen
stufenlose Drehzahländerung durch gegenläufiges axiales Versetzen der verstellbaren Scheiben
75.Wie lassen sich Drehzahlen stufen und welche Stufung ist für WZM von Bedeutung und warum?
arithmetisch > ni + 1= n + dn
dn=konst
geometrisch > ni + 1 = ni * φ
76.Wie verhält sich der Drehzahlabfall bei einer geometrischen Drehzahlstufung?
ni + 1/ ni = const
77.Welche Bedeutung haben die Normzahlen für gestufte Antriebe
entsprechen φ
78.Welche Aussagen lassen sich aus Aufbaunetz und Drehzahlbild zur Getriebeberechnung ableiten?
Aufbaunetz: - jede Verbindungsstufe entspricht Übersetzungsstufe
- Anzahl Wellen, Stufen, Stufensprung
Drehzahlbild – Drehzahl jeder Welle, Übersetzungsverhältnisse
79.In welchem Zusammenhang stehen Drehzahlstufung, Teildurchmesser, und Zähnezahl bei Zahnradgetrieben?
nan/nab = i
Zab/Zan = i
doab/doan= i
80.In welchen Maschinen werden ungleichförmig übersetzende Getriebe eingesetzt?
Pressen, Stanzen, Stoßmaschinen, Scheren, Zustell- Vorschubbewegung
81.Wozu werden Kupplungen benötigt?
Einleiten von Momenten, Verbindung von Wellen zur Momentübertragung
Ausgleich von Radial- und Winkelversatz, Schutz vor Überlastung
Dämpfung von Schw. Und Drehmomentstößen
82.Wie sind Vorschubantriebe aufgebaut? Welche Forderungen müssen sie erfüllen?
hohes Bn, hohe Dynamik, hohe Gleichlaufeigenschaft, geringes J
83. Welche elektrischen Antriebsmotoren kommen zum Einsatz?(Folie 150)
lineare elektr. Motoren:
asynchron Linearmotor
rotatorische elektr. Motoren: Gleichstrommotor, Synchronmotor, Asynchronmotor
84. Welche Kriterien spielen bei der Auswahl der Motoren eine Rolle?
Lastmoment ML, Spindelmoment
Vorschubkraft, Gewichtskraft Reibungskräfte, Spindelsteigung hg
85. Erläutern sie das Prinzip des Schrittmotors.
Aufbau: Rotor als Polrad, Stator mit Statorspulen
Funktion: Statorwicklungen werden mit Gleichstromimpulsen mit einer Schubfrequenz 1s ange.
Entstehung eines Drehfeldes - Moment
86. Wie wirkt ein rotatorisches, hydraulisches Getriebe mit Flügelzellenpumpen?
87. Durch welche Parameter werden bei hydraulischen, translatorischen Getriebe die Vorschubgeschwindigkeit und –kraft beeinflusst?
Fördervolumen der Pumpe ändern, Schluckvolumen des Motors
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