Arbeitsregeln beim Fräsen

Friedrich- Dessauer- Schule

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KooperationArbeitsregeln beim Fräsen Berufliches GymnasiumEine Ausarbeitung von Gabriel Theis

Peter- Paul- Cahensly- Schule

Arbeitsregeln beim Fräsen

Technichwissenschaften Seite: 1 von 13 Datum: 18.12.2012


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Vorwort

In dem Fach „Technikwissenschaften“, Fachrichtung Maschinenbau, an der „Friedrich Dessauer Schule“ in Limburg an der Lahn, ist im Rahmen des Unterrichts eine wissenschaftliche Ausarbeitung zu schreiben.

In der vorliegenden Ausarbeitung geht es um „Arbeitsregeln beim Fräsen“. Es ist dabei zu erwähnen, dass dieses Thema nicht ganz eindeutig definiert ist und verschieden zu interpretieren ist. Zum einen kann man darunter die Regeln verstehen, die beim Arbeiten mit Fräsmaschinen zu beachten sind – also die richtige Vorhergehens Weise und zum anderen die Unfallverhütungsvorschriften (UVV), die beim Arbeiten mit den Maschinen zu beachten sind. Nach Absprache mit einigen Lehrern in der Metalltechnik habe ich mich dazu entschieden beide Ansichtsweisen in die Ausarbeitung einzubringen.

Zur Einführung in die Ausarbeitung werde ich auf Geschichtliche Aspekte eingehen, sowie auf allgemeine grundlegende Informationen über die Werkzeugmaschinen und das Fräsen. Im Anschluss daran werde ich auf die Arbeitsregeln die man beim Fräsen zu beachten hat eingehen und einige Sicherheitsaspekte sowie die UVV.


Abbildung 1: Werkzeugmaschine


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Gliederung

Nr. Beschreibung Seite

1

1.1

1.2

Die Geschichte der modernen Werkzeugmaschinen

Allgemeines über Werkzeugmaschinen

Allgemeines übers Fräsen

4

5

5

2

2.1

Allgemeine Grundlagen

Spannregeln

6

7

3

3.1

3.2

3.3

Ausrüstung des Arbeitsplatzes

Wartung und Inbetriebnahme

Sicherheitsaspekte

Unfallverhütungsvorschriften

8

8-9

9-10

10

4 Anhänge (Abbildungsverzeichnis, Literaturverzeichnis) 11-12



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1. Geschichte der modernen Werkzeugmaschinen

Die Geschichte der modernen Werkzeugmaschinen begann etwa 1775, als der englische Erfinder John Wilkinson eine Horizontalbohrmaschine für die Bearbeitung der Innenflächen von zylindrischen Teilen baute. Etwa 1794 entwickelte Henry Maudslay die erste Leitspindeldrehbank. Später beschleunigte Joseph Whitworth die weitere Verbreitung der Werkzeugmaschinen von Wilkinson und Maudslay dadurch, dass er 1830 Messinstrumente erfand, mit denen man auf einen Millionstel Zoll genau messen konnte. Seine Arbeit war deshalb so wertvoll, weil für die spätere Massenproduktion von Geräten mit austauschbaren Teilen genaue Messverfahren unerlässlich waren.

Die frühesten Versuche, austauschbare Teile herzustellen, fanden fast gleichzeitig in Europa und den USA statt. Für diese Versuche wurden in erster Linie Koordinatenfeilanlagen eingesetzt, mit denen man per Hand Teile mit im Wesentlichen identischen Abmessungen herstellen konnte. Das erste tatsächliche Massenproduktionsverfahren geht aber auf den amerikanischen Erfinder Eli Whitney zurück, der 1798 einen Regierungsauftrag zur Produktion von 10.000 Armeegewehren, deren Teile austauschbar sein mussten, erhielt.

Während des 19. Jahrhunderts erreichte man mit gewöhnlichen Werkzeugmaschinen wie Drehmaschinen, Stoßmaschinen, Hobelmaschinen, Schleifmaschinen und Sägen sowie mit Fräs-, Räum- und Bohrmaschinen bereits eine vergleichsweise hohe Maßgenauigkeit. Anfang des 20. Jahrhunderts wurden größere Werkzeugmaschinen gebaut und zudem ihre Genauigkeit erhöht. Nach 1920 spezialisierte sich der Anwendungsbereich einzelner Werkzeugmaschinen. Von 1930 bis 1950 baute man leistungsfähigere und stabilere Werkzeugmaschinen, um den inzwischen verfügbaren verbesserten Schneidstoffen Rechnung zu tragen. Diese spezialisierten Werkzeugmaschinen ermöglichten eine sehr kostengünstige Herstellung normierter Teile. Allerdings waren diese Maschinen wenig anpassungsfähig, und sie konnten nicht auf die Produktion verschiedenartiger Teile oder auf geänderte Normen umgestellt werden. Daher entwickelte man Werkzeugmaschinen, die äußerst flexibel und genau sind und an eine Steuerung mittels Computer angepasst wurden. Dadurch können auch komplex gestaltete Produkte kostengünstig hergestellt werden. Solche Maschinen sind inzwischen überall in Gebrauch.



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1.1 Allgemeines über Werkzeugmaschinen

Werkzeugmaschinen sind fest installierte Arbeitsmaschinen mit Kraftantrieb, mit denen man Werkstücke aus festen Materialien (z. B. Metall) zu verschiedenen Produkten verarbeitet. Die Formgebung erfolgt, indem mit Hilfe eines auf der Maschine angebrachten Werkzeugs Material vom Werkstück abgetragen (z.B. Fräsen) oder es in die gewünschte Form gepresst wird. Entscheidend bei der Fertigung sind die gegenseitige Führung von Werkstück und Werkzeug( Richtung in der ich fräsen darf), sowie die Geschwindigkeit und die Richtung, mit der beide während der Bearbeitung zueinander bewegt werden (Winkel wie man fräsen darf). Werkzeugmaschinen bilden die Grundlage der modernen Industrie und werden zur Herstellung von Maschinen- oder Werkzeugteilen eingesetzt.

Es gibt verschiedene Arten von Werkzeugmaschinen, wobei man nach den Fertigungsverfahren in umformende, in trennende und in fügende Maschinen unterscheidet. Mit spanenden Werkzeugmaschinen formt man beispielsweise Werkstücke, indem das überschüssige Material in Form von Spänen abgetragen wird (Fräsen). Bei Pressen gibt es eine Reihe unterschiedlicher Formungsverfahren, darunter Schubverformung, Pressen und Ziehen (Dehnen). Neuartige Werkzeugmaschinen verwenden Strahlungs-, elektrische, chemische und Schallenergie, überhitzte Gase und hochenergetische Teilchenstrahlen zur Bearbeitung von ungewöhnlichen Materialien und Legierungen.

1.2 Allgemeines übers Fräsen

Fräsen ist ein Zerspanungsverfahren mit kreisförmiger Schnittbewegung und beliebiger, quer zur Drehachse liegender Vorschubbewegung. Die Drehachse der Schnittbewegung behält ihre Lage zum Werkstück, unabhängig von der Vorschubbewegung, bei. Das Fräsen erfolgt mit mehrschneidigen Werkzeugen, und ist gekennzeichnet durch eine diskontinuierliche Spanabnahme (rhythmisch wiederkehrende Spanunterbrechung und Schnittkraftschwankung). Die rotierende Hauptbewegung wird vom Werkzeug ausgeführt.



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2 Allgemeine Grundlagen

Durch Fräsen können ebene und gekrümmte Flächen wie z.B. Nuten, Zahnräder, und Prismenführungen hergestellt werden. Für jede dieser Aufgaben muss ein entsprechendes Werkzeug, ein „Fräser“ bereitgestellt werden.

An der Schnittstelle können mehrere Schneiden am Spanvorgang beteiligt sein. Die Spanabnahme erfolgt durch eine kreisförmige Schnittbewegung, die durch den Fräser ausgeführt wird.

Beim Fräsen wird das zu bearbeitende Werkstück auf den Fräsmaschinentisch gespannt.Über Verstelleinrichtungen kann der Tisch in verschiedene Richtungen bewegt werden. Bei der Höhenverstellung erfolgt die Veränderung auf der Z-Achse. Die Achsen X (längs) und Y (quer) kennzeichnen die räumliche Lage des Werkstückes in der horizontalen Ebene. Bei der nebenstehend abgebildeten Fräsmaschine erfolgt die Einstellung auf der Y-Achse nicht über den Fräsmaschinentisch sondern über den Fräskopf.Der Fräsmaschinentisch bzw. der Kopf der Fräsmaschine führt damit den Vorschub aus. Der Vorschub (f) entspricht dem Weg des Fräsmaschinentisches bzw. Kopfes bezogen auf eine Umdrehung des Fräsers.


Abbildung 2: Arbeitsschritte beim Fräsen

Abbildung 3: Arbeitsschritte beim Fräsen

Abbildung 4: Drei-Achsige Fräse


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2 Spannregeln


Schraubstock auf dem Frästisch so spannen, dass der Schnittdruck beim Fräsen gegen die feste Backe wirkt.

Schraubstock genau ausrichten.

Nur entgratete und saubere Werkstücke einspannen.

Werkstücke möglichst tief einspannen.

Spannkraft so wählen, dass das eingespannte Werkstück nicht beschädigt wird.

Abbildung 5: Schraubstock

Werkstücke, die sich wegen ihrer Größe und Form nicht in den Schraubstock spannen lassen, direkt auf den Maschinentisch spannen.

Werkstücke entsprechend den Anforderungen ausrichten. Dabei bereits bearbeitete Flächen oder die T-Nuten im Maschinentisch als Ausrichthilfe nutzen.

Möglichst Messuhr verwenden.

Spannelemente so auswählen, dass das Werkstück sicher gespannt ist und die Spannelemente während der Bearbeitung nicht behindern.

Spannschrauben so nah wie möglich an das Werkstück anordnen, damit sich die Spannkraft gut auf das Werkstück überträgt.

Spanneisen stets parallel zur Tischfläche spannen.

Abbildung 6: Schraubstock


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3 Ausrüstung des Arbeitsplatzes

Der Arbeitsplatz muss mit den erforderlichen Arbeitsmitteln, Einrichtungen und Körperschutzmaßnahmen versehen sein.

Werkzeugaufnahmen Fräswerkzeuge Spannmittel Kantentaster Parallelunterlagen Messzeuge Feile Handhammer/Schonhammer Maulschlüssel Ventilölkanne Pinsel Schutzbrille

3.1 Wartung und Inbetriebnahme

Die Qualität von Fräserarbeiten wird u.a. durch den ordnungsgemäßen Zustand der Fräsmaschine bestimmt. Voraussetzung für diesen ordnungsgemäßen Zustand ist eine regelmäßige Wartung. Die Einzelheiten zu dieser Wartung sind in den Vorgaben des Fräsmaschinenherstellers beschrieben.

Schmierstellen der Maschine nach dem Schmierplan des Herstellers schmieren Spannmittel, Werkzeuge und Hilfsmittel, die zu Grundausstattung der Fräsmaschine gehören vor

dem Einsatz auf Funktionsfähigkeit prüfen Innenkegel der Frässpindel reinigen


d)

e)

f)

Abbildung 7: a), b), c), d), e), f)


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Fräsmaschine nach Bedienungsanleitung des Herstellers schalten und auf Unregelmäßigkeiten, wie z.B. Geräusche oder Seitenschlag des Fräsers, prüfen

Aufschwimmendes Öl aus Kühlschmiermittelbehälter abschöpfen

Reinigen der Fräsmaschine und Ölen der Führungsbahnen

Die Regelmäßige Wartung vermindert die Ausfallzeiten der Fräsmaschine und erhöht zudem ihre Lebensdauer.

3.2 Sicherheitsaspekte

1. Organisation

Ein sinnvolles organisatorisches Setting erleichtert den sicherheitsgerechten Umgang mit der Fräse. Ausreichende Beleuchtung des Arbeitsplatzes, ein übersichtliches Ordnungssystem für allen Zubehör (Werkzeug, Hörschutz, Werkstückbefestigung), der Standort der Maschine im Technikraum und klare Regeln für die Arbeit an der Maschine sind unabdingbar. Hinweisschilder zur Sicherheit und ein am Arbeitsplatz angebrachter Ablaufplan der grundlegenden Arbeiten erleichtern das Umgehen mit der Fräse.

2. Lärm

Die Lärmentwicklung ist bei der schnelldrehenden Fräse (27 000 u/min) enorm hoch. Das Tragen eines Hörschutzes ist dementsprechend obligatorisch und wird in Form eines Kopfhörers getragen.


Abbildung 8:Werkzeugkontrolle


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Mit diesem wird eine besondere Bedeutung der Person assoziiert. Ohrstöpsel sind werden verloren und sind eher wenig praktikabel.

3. Staub

Hat man keine gehäuseummantelte Fräse, bei der der Frässtaub sowie Span innerhalb der Ummantelung abgesaugt wird, muss mit Hilfe eines externen Staubsaugers gearbeitet werden. Das Absaugen von Hand ist eine alternative Möglichkeit und muss mit einem Sicherheitsschutz durchgeführt werden. Der an der Fräse angebrachte Schutzschild ist ausreichend. Eine Schutzbrille ermöglicht bessere Handhabung des Staubsaugers und schützt zudem effizienter vor abgesplitterten Werkstückresten.

4. Fräser

Verletzungsgefahr am Fräser besteht in der Regel nur beim Ein- bzw. Ausspannen. Bei diesem Vorgang sollte man besondere Vorsicht und Sorgfalt walten lassen.

5. Werkstück

Ein sicheres Einspannen des Werkstücks kann mittels spezieller Schraubstöcke erfolgen, die nur eine Spannbacke bewegen und somit den Nullpunkt des Werkstücks beim Zudrehen nicht verschieben. Andere Möglichkeiten sind Doppelklebeband oder Exzenterspanner, die je nach Werkstückart für eine sichere Befestigung des Werkstücks auf dem Koordinatentisch sorgen. Man sollte sich bewusst darüber sein, dass mangelnde Werkstückbefestigung eine Gefahr für Person sowie für das Gelingen des Werkstücks ist.

3.3 Unfallverhütungsvorschriften

Betriebsanleitung des Herstellers beachtenDie für das Fräswerkzeug vorgesehene höchste Drehzahlgrenze nicht überschreitenSplitter, Späne und Abfälle nicht mit der bloßen Hand anfassenVor Reinigungs- und Wartungsarbeiten die Maschine abschalten und gegen unbeabsichtigtes wiedereinschalten sichernEng anliegende Kleidung tragenGehörschutz und Sicherheitsschuhe benutzen, Lärmbereiche kennzeichnen



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Arbeitsmedizinische Vorsorgeuntersuchung nach Ergebnis der Gefährdungsbeurteilung veranlassen (Pflichtuntersuchungen)

4 Anhänge

Abbildungsverzeichnis:

Abbildung 1: Werkzeugmaschine

Studienarbeit:Universität Hannover, Wintersemester 2006/2007, Zentrum für Didaktik der Technik„Herstellung eines komplexen Bauteils auf einer CNC – Werkzeugmaschine“ - Seite 9Zugriff am 18.12.2012 unter : http://www.zdt.uni- hannover.de/images/e/e9/Studienarbeit_Andreas_Jacobs.pdf

Abbildung 4: Drei-Achsige Fräse

Maschinelle Werkstoffbearbeitung; Fräsen – Grund-/Fachbildung (von Herrn Edel)

Abbildung 2,3,5,6: Arbeitsschritte beim Fräsen / Schraubstock

Modul Maschinelle Fertigungstechnik – Fräsen konventionell 4. Auflage – Juni 2009; Lehrlingsversion, Art.-Nr. 4123Zugriff am 16.12.2012 unter : http://www.swissmechanic.ch/documents/Maschinelle_Fertigungstechnik_Fraesen_konventionell_2.pdf

Abbildung 7 – a), b), c):


http://www.swissmechanic.ch/documents/Maschinelle_Fertigungstechnik_


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a) : Schutzbrille; Zugriff am 15.12.2012 unter: http://simplifiedsafety.de/store/persoenliche-schutzausruestung-psa/augenschutz.html b) : Feile; Zugriff am 15.12.2012 unter: http://autoersatzteile.vehicle-data-processor.de/img/feile-bremsbelagschacht-reinigung-mwc0gdq.jpgc) : Schonhammer; Zugriff am 15.12.2012 unter:http://www.shop-seltmann.de/PEDDINGHAUS-Rueckschlagsfreier-Schonhammer-50-mm-i25790-0.htm

Abbildung 6 – d), e), f):

Abbildung 7: Werkzeugkontrolle

Zugriff am 15.12.2012 unter: http://www.directindustry.de/industrie-hersteller/fraeser-70625-_18.html

Literaturverzeichnis:


d) : Messschieber; Zugriff am 15.12.2012 unter: http://www.wisel.de/home/Demo1/T001/images/messschieber01.gife) : Maulschlüssel; Zugriff am 15.12.2012 unter:http://www.mechanicalarts.de/media/catalog/product/cache/1/thumbnail/9df78eab33525d08d6e5fb8d27136e95/1/_/1_alter_hazet_maulschl_ssel.jpgf) : Ventilölkanne; Zugriff am 15.12.2012 unter:http://www.raw-international.com/uploads/pics/61.30.020-C_a_Oelkanne_Oil_Container_Dispenser.jpg

http://www.directindustry.de/industrie-hersteller/fraeser-70625-_18.html

http://www.raw-international.com/uploads/pics/61.30.020-C_a_Oelkanne_Oil_Container_Dispenser.jpg

http://www.raw-international.com/uploads/pics/61.30.020-C_a_Oelkanne_Oil_Container_Dispenser.jpg

http://www.mechanicalarts.de/media/catalog/product/cache/1

http://www.wisel.de/home/Demo1/T001/images/messschieber01.gif

http://autoersatzteile.vehicle-data-processor.de/img/feile-bremsbelagschacht-reinigung-mwc0gdq.jpg

http://autoersatzteile.vehicle-data-processor.de/img/feile-bremsbelagschacht-reinigung-mwc0gdq.jpg

http://simplifiedsafety.de/store/persoenliche-schutzausruestung-psa/augenschutz.html


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Internet:


Wikipedia , Die freie Enzyklopädie u.a. für Geschichte der WerkzeugmaschinenZugriff am 16.12.2012 unter :

http://de.wikipedia.org/wiki/Werkzeugmaschine http://de.wikipedia.org/wiki/Fr%C3%A4smaschine

Studienarbeit:Universität Hannover, Wintersemester 2006/2007, Zentrum für Didaktik der Technik„Herstellung eines komplexen Bauteils auf einer CNC – Werkzeugmaschine“ Zugriff am 18.12.2012 unter :

http://www.zdt.uni- hannover.de/images/e/e9/Studienarbeit_Andreas_Jacobs.pdf

VBG – Gesetzliche Unfallversicherung u.a. für die UVVZugriff am 18.12.2012 unter :

http://www.vbg.de/apl/arbhilf/unterw/91_hlz_5.htm#hl_fräsmaschinen

http://de.wikipedia.org/wiki/Werkzeugmaschine

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