月: 2023年4月

Was ist eine Spiralreibahle?

Eine Spiralreibahle ist ein Schneidwerkzeug, das zum Bohren verwendet wird.

Sie besteht aus einem konischen Körper und einer spiralförmigen Schneide, die bei ihrer Drehung in einem Winkel zur Bohrungswand schneidet. Spiralreibahlen sind Werkzeuge, mit denen der Durchmesser eines Lochs eingestellt werden kann.

Die beim Schneiden anfallenden Späne können reibungslos abgeführt werden, während die Spiralklingen einen konstanten Lochdurchmesser für Präzisionsschnitte gewährleisten. Spiralreibahlen werden in der Regel manuell eingesetzt, können aber auch auf CNC-Maschinen verwendet werden.

Anwendungen für Spiralreibahlen

Im Folgenden sind einige typische Anwendungen für Spiralreibahlen aufgeführt:

• Bohren
  Bohren von Kfz-Motorteilen, Flugzeugrahmen usw.
• Hochpräzises Bohren
  Herstellung von Präzisionsmaschinenteilen und medizinischen Geräten
• Schneiden von Nuten
  Bearbeitung von Nuten in Zahnrädern und Lagern usw.
• Zerspanungsbearbeitung je nach Art des Materials
  Bearbeitung von Metallen, Kunststoffen, Holz usw.
• Bearbeitung von Langlöchern
  Bearbeitung von Automobilrahmen, Schiffskonstruktionsteile usw.

Funktionsweise der Spiralreibahlen

Das Verfahren, mit dem eine Spiralreibahle ein Loch vergrößert, läuft wie folgt ab:

1. Einsetzen der Spiralreibahle

Der Schaftteil der Spiralreibahle wird auf ein geeignetes Werkzeug (z.B. Handgriff oder Bohrfutter) aufgesteckt und dann der Schneidenteil der Spiralreibahle in die Ausgangslage des Loches eingeführt. Die Schneide muss genau auf die Mittelachse des Lochs ausgerichtet sein.

2. Drehung und Vorschub

Die Vergrößerung der Bohrung erfolgt durch Rotation des Werkzeugs bei fixierter Spiralreibahle. Durch die Drehung berührt die Schneide die Bohrungswand und beginnt zu schneiden, während gleichzeitig die Spiralreibahle in die Bohrung vorgeschoben wird. Die Vorschubgeschwindigkeit muss entsprechend dem Werkstückmaterial und den Schnittbedingungen angepasst werden.

3. Schneiden und Spanabfuhr

Die Schneide der Spiralreibahle schneidet bei ihrer Drehung in die Bohrungswand. Die Struktur der Spiralreibahlen sorgt jedoch dafür, dass die Späne nicht an der Schneide haften bleiben und reibungslos abgeführt werden, so dass die Schneide das Loch gleichmäßig und mit konstanter Kraft aufweitet und die kreisförmige Form des Lochs beim Schneiden beibehält.

4. Lochvergrößerung und Endbearbeitung

Das Loch wird vergrößert, während die Spiralreibahle gedreht wird. Der Schnitt ist gleichmäßig und glatt und das Loch kann mit hoher Präzision vergrößert werden. Je nach Situation müssen die Schnittbedingungen während des Prozesses angepasst werden oder es sind Kühlung und Spanabfuhr erforderlich.

5. Inspektion und Nachbearbeitung

Nachdem das Loch auf den gewünschten Durchmesser vergrößert wurde, werden die Abmessungen und die Form des Lochs gemessen, um die Qualität der Bearbeitung zu überprüfen. Stellen Sie sicher, dass die Messergebnisse den Konstruktionsanforderungen und -zielen entsprechen.

Aufbau der Spiralreibahle

Die Spiralreibahlen sind im Wesentlichen wie folgt aufgebaut:

1. Schneidenteil

Der Schneidenteil einer Spiralreibahle ist durch eine spiralförmige Anordnung von zylindrischen Schneiden gekennzeichnet. Die spiralförmige Anordnung der Schneidkante ermöglicht der Reibahle ein effizientes Schneiden im Inneren des Lochs für eine gleichmäßige Aufweitung, während die Spiralstruktur das Anhaften von Spänen an der Schneidkante verringert und den Verschleiß der Schneidkante reduziert.

2. Schaftteil

Der Schaftteil der Spiralreibahle ist der Bereich, in dem sie mit dem Griff, dem Bohrfutter oder einem anderen Werkzeug verbunden ist. Er ist für die Drehung des Schneidenteils verantwortlich.

3. Klingenteil

Der Klingenteil der Spiralreibahle ist der Bereich zwischen dem Schneidenteil und dem Schaftteil. Der Schneidenteil ist zylindrisch, ebenso wie der Spiralspitzenteil und schneidet das Innere des Lochs.

Arten von Spiralreibahlen

Es gibt verschiedene Arten von Spiralreibahlen, von denen einige im Folgenden aufgeführt sind. Die Bezeichnungen können von Hersteller zu Hersteller variieren:

1. Geradschaftiger Typ

Spiralreibahlen haben einen geraden Schaft und der schneidende Teil ist spiralförmig. Zylinderschaftreibahlen werden mit Bohrfuttern mit Zylinderschaft oder Spannzangenfuttern verwendet.

2. Kegelschaft-Typ

Spiralreibahlen haben einen kegelförmigen Schaft und werden mit Kegelschaft-Bohrfuttern verwendet. Spiralreibahlen mit Kegelschaft eignen sich besonders für Bearbeitungen auf Drehbänken und anderen Maschinen.

3. Kurze Reibahle

Kurzreibahlen haben einen kurzen Schneidenabschnitt und werden im Allgemeinen für die Bearbeitung kurzer Bohrungen verwendet. Kurze Reibahlen sind leicht zu handhaben und eignen sich für den Einsatz bei beengten Platzverhältnissen.

4. Lange Reibahle

Wird für die Bearbeitung von tiefen Löchern mit langen Schneidabschnitten verwendet. Lange Reibahlen zeichnen sich durch ihre Länge aus, die es ihnen ermöglicht, tiefe Löcher im Werkstück zu erreichen.

5. Handreibahle

Dies sind Reibahlen für den Handbetrieb und werden hauptsächlich für die manuelle Bearbeitung eingesetzt. Handreibahlen haben den Vorteil, dass sie für feine Arbeiten geeignet sind, bei denen es auf Präzision und Finish ankommt.

6. Maschinenreibahle

Dies sind Reibahlen, die in automatisierten Bearbeitungsprozessen verwendet werden. Maschinenreibahlen werden an Maschinen wie Dreh- und Fräsmaschinen angebracht und ermöglichen eine effiziente und präzise Bearbeitung.

7. Kugelkopffräser-Reibahle

Diese Reibahlen kombinieren die Eigenschaften von Kugelkopffräsern und Reibahlen. Der schneidende Teil hat eine kugelförmige Form wie ein Kugelkopffräser und eignet sich besonders für die Bearbeitung von gekrümmten Oberflächen und kreisförmigen Löchern.

Weitere Informationen zu Spiralreibahlen

1. Vorteile von Spiralreibahlen

Schnittleistung
Der Vorteil der Spiralreibahle ist ihre hohe Schnittleistung. Die spezielle Spiralstruktur der Schneiden verringert den Schneidewiderstand und erhöht die Schnittgeschwindigkeit, außerdem erleichtert sie den Abtransport der Späne.

Steifigkeit und Stabilität
Spiralreibahlen sind starke und steife Werkzeuge. Selbst bei hohen Schnittbelastungen werden Vibrationen und Verformungen auf ein Minimum reduziert, was ein hochpräzises Bohren ermöglicht.

Oberflächenqualität
Ein weiterer Vorteil der Spiralreibahle ist die hohe Oberflächengüte der Bohrungen. Die gute Genauigkeit des Bohrungsdurchmessers und die gleichmäßige Oberflächengüte gewährleisten, dass die geforderten Bohrungsabmessungen und Oberflächenbedingungen eingehalten werden können.

Lange Lebensdauer
Spiralreibahlen sind langlebig und haben eine hohe Standzeit. Besonders wenn sie mit hochwertigem Hartmetall oder Beschichtungen versehen sind, werden Verschleiß und Verschlechterung der Schneidfähigkeit reduziert. So behalten sie ihre hohe Leistung auch bei langem Dauerbetrieb oder bei der Bearbeitung harter Materialien.

Breites Anwendungsspektrum
Spiralreibahlen werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt, zum Beispiel zum Bohren von Löchern in Metallen und Kunststoffen, zum Bohren von Präzisionsbohrungen und zum Bohren spezieller Lochgeometrien. Aufgrund ihrer Vielseitigkeit und Flexibilität können sie in einer Vielzahl von Branchen und Fertigungsverfahren eingesetzt werden.

2. Nachteile von Spiralreibahlen

Hohe Kosten
Spiralreibahlen sind relativ teuer, da sie hochwertige Materialien und spezielle Konstruktionen erfordern. Die anfänglichen Investitions- und Ersatzkosten können höher sein als bei anderen Reibahlen, insbesondere bei größeren Abmessungen und speziellen Spezifikationen, da sie teurer sind.

Einschränkungen bei der Verwendung
Spiralreibahlen sind für einen bestimmten Werkstoff oder Lochgrößenbereich optimiert, so dass es schwierig sein kann, optimale Schnittbedingungen und Leistungen zu erzielen, wenn sie für andere Werkstoffe oder Lochgrößen verwendet werden. Darüber hinaus erfordert die Bearbeitung spezieller Lochgeometrien und tiefer Löcher besonderen Einfallsreichtum und besondere Ausrüstung.

Spankontrolle
Spiralreibahlen erzeugen beim Schneiden große Mengen an Spänen. Wenn die Späne nicht ordnungsgemäß entsorgt werden, können sie sich negativ auf die Arbeitsumgebung und die Schnittleistung der Maschine auswirken. Die Späne sollten durch regelmäßiges Reinigen und die Verwendung geeigneter Schneidflüssigkeiten kontrolliert werden.

3. Verbesserte Schneidleistung

Die Schneidleistung von Spiralreibahlen kann durch die Form und Beschichtung der Schneide und die Einstellung des Spiralwinkels verbessert werden. Optimale Schnittbedingungen, insbesondere bei harten Werkstoffen und beim Tieflochbohren, können zu einer hohen Schnittleistung führen.

4. Spezielle Anwendungen von Spiralreibahlen

Spiralreibahlen werden als Werkzeuge für spezielle Anwendungen eingesetzt, indem die Form, die Beschichtung usw. verändert wird. Zum Beispiel kann eine Kugelkopfreibahle für die Bearbeitung von Kugeln verwendet werden, indem die Spitze der spiralförmigen Reibahlen eine kugelförmige Form erhält.

5. In Kombination mit automatischen Bearbeitungsmaschinen verwendbar

Spiralreibahlen können in Kombination mit automatischen Bearbeitungszentren verwendet werden. Automatische Bearbeitungszentren sind mit Präzisionswerkzeugen wie Spiralreibahlen kompatibel, da sie die Bearbeitungsmaße und -position präzise steuern können. Durch die Kombination dieser Maschinen können die Bearbeitungsgenauigkeit und die Arbeitseffizienz verbessert werden.

Was ist ein Diamant-Schaftfräser?

Ein Diamant-Schaftfräser ist ein Schaftfräser mit diamantbeschichteten Schneidkanten. Die Diamantbeschichtung verbindet Diamantpartikel mit höchster Härte und hervorragender Wärmeleitfähigkeit mit dem Grundmaterial, was zu einer hohen Schnittleistung und Verschleißfestigkeit führt.
Diamant-Schaftfräser werden hauptsächlich für die Bearbeitung von harten und spröden Werkstoffen eingesetzt und zeichnen sich durch hohe Schnittgeschwindigkeiten und Langlebigkeit aus, was zu einer verbesserten Schnittgenauigkeit führt. Sie werden in der Regel für die Zerspanung harter Werkstoffe wie Metalle, Keramik, Stein und Siliziumkarbid verwendet.

Anwendungen für Diamant-Schaftfräser

Die wichtigsten Anwendungsgebiete für Diamant-Schaftfräser sind:

1. Bearbeitung harter Materialien
Schneiden von hochtemperaturbeständigen Werkstoffen wie Titanlegierungen und Inconel, Bearbeitung von Keramik und Siliziumkarbid

2. Präzisionsbearbeitung
Schmuckgravur und Schmuckbearbeitung, Herstellung optischer Komponenten, Schneiden von Linsen, Bearbeitung von Uhrrädern und Maschinenteilen

3. Hochgeschwindigkeitsbearbeitung
Großserienfertigung und Hochgeschwindigkeitsbearbeitung, Hochgeschwindigkeitsbearbeitung von harten Werkstoffen

4. Bearbeitung von Hartlegierungen
Bearbeitung von Wolframkarbid und Titankarbid

5. Bearbeitung von Verbundwerkstoffen
Zerspanung von kohlenstofffaserverstärkten Kunststoffen (CFRP) und Verbundwerkstoffen, einschließlich Graphit und Keramiken. 

Arten von Diamant-Schaftfräsern

Typisch sind:

1. Kugelkopffräser
Mit diamantbeschichteten oder diamantgeschliffenen kugelförmigen Schneiden, geeignet für die Bearbeitung von Kurven und unebenen Oberflächen.

2. Flachfräser (Flachschneidenfräser)
Mit flachen Schneiden mit Diamantbeschichtung oder Diamantschneiden, eingesetzt für die Bearbeitung von geraden Flächen und Nuten

3. Radius-Schaftfräser
Mit diamantbeschichteten oder diamantbestückten Rundschneiden, geeignet für die Bearbeitung von Kurven und komplexen Formen.

4. Kegelige Schaftfräser
Schaftfräser mit einer konischen Spitze, die diamantbeschichtet oder mit Diamantschneiden versehen sein kann. Verwendet für die Herstellung spezifischer Geometrien, z. B. zur Vergrößerung von Bohrungen oder zum Anfasen.

Funktionsweise von Diamant-Schaftfräsern

Der Schneidprozess eines Diamant-Schaftfräsers läuft wie folgt ab:

1. Einstellung der Schnittbedingungen
Je nach dem zu schneidenden Material und dem Zweck des Schnitts werden die entsprechenden Schnittbedingungen (z. B. Drehzahl, Vorschubgeschwindigkeit, Schnitttiefe, Schnittrichtung, etc.) eingestellt.

2. Aufstellen
Montieren Sie den Diamant-Schaftfräser auf der Werkzeugmaschine. Die Position des Diamant-Schaftfräsers wird durch die Werkzeugspindel oder den Werkzeughalter der Werkzeugmaschine gesichert.

3. Beginn des Schneidens
Das Schneidwerkzeug berührt das Werkstück, während es sich dreht. Der Schnitt wird eingeleitet, wenn die Schneide des Diamant-Schaftfräsers das Material berührt.

4. Erzeugung der Schnittkraft
Wenn die Schneide in das Material schneidet, wird eine Schnittkraft erzeugt und das Material abgetragen. Die Größe der Schnittkraft hängt von den Schnittbedingungen und den Eigenschaften des zu bearbeitenden Materials ab.

5. Schneiden von Material
Die Schneiden des Diamant-Schaftfräsers schneiden bei ihrer Rotation das Material ab. Die Form und Größe des abzutragenden Materials variiert je nach Form der Schneide.

6. Kühlung und Schmierung
Da beim Schneiden Wärme erzeugt wird, ist es üblich, die Schneidstelle mit einer Kühl- oder Schneidflüssigkeit zu kühlen. Dadurch wird die Lebensdauer des Schneidwerkzeugs und des Materials verlängert und die Schnittgenauigkeit beibehalten.

7. Ende des Schneidens
Das Schneiden wird beendet, wenn der Arbeitsbereich geschnitten ist. Der Schnittbereich wird mit Kühl- oder Schneidflüssigkeit gereinigt und die bearbeitete Oberfläche gesäubert.

Merkmale von Diamant-Schaftfräsern

Vorteile

Die wichtigsten Vorteile von Diamant-Schaftfräsern sind hohe Zerspanungsleistung, Verschleißfestigkeit, hohe Wärmeleitfähigkeit, gute Oberflächengüte und Anwendbarkeit auf eine breite Palette von Werkstoffen. Diese werden im Folgenden erläutert:

Hohe Zerspanungsleistung
Aufgrund der Diamantbeschichtung sind Diamant-Schaftfräser extrem hart und verfügen daher über eine hervorragende Schnittleistung beim Schneiden von harten und spröden Materialien. Sie ermöglichen eine schnelle und effiziente Zerspanung und verkürzen die Bearbeitungszeiten.

Verschleißfestigkeit
Diamant ist extrem verschleißfest und minimiert den Verschleiß beim Schneiden. Diamant-Schaftfräser haben daher auch bei langen Zerspanungsvorgängen eine hohe Standzeit, was die Häufigkeit des Werkzeugwechsels reduziert.

Hohe Wärmeleitfähigkeit
Dank der ausgezeichneten Wärmeleitfähigkeit von Diamant wird die beim Schneiden entstehende Wärme effektiv abgeleitet. Dadurch wird der Temperaturanstieg an der Schneidstelle reduziert und die durch die Hitze beim Schneiden verursachten Schäden und Verformungen minimiert.

Gute Oberflächengüte
Die scharfen Schneidkanten von Diamant-Schaftfräsern erzeugen eine glatte Schnittfläche, so dass sie sich für die Herstellung von Teilen eignen, die eine hohe Bearbeitungsqualität und eine glatte Oberflächengüte erfordern. Ein weiterer Vorteil ist die Verringerung von Vibrationen und Graten beim Schneiden, wodurch sich die Anzahl der Nachbearbeitungsschritte verringert.

Anwendbar für eine Vielzahl von Werkstoffen
Diamant-Schaftfräser werden in einer Vielzahl von Industriezweigen eingesetzt. Sie können zum Schneiden einer breiten Palette von Werkstoffen eingesetzt werden, einschließlich der Metall-, Keramik- und Kunststoffbearbeitung.

Nachteile

Die Hauptnachteile von Diamant-Schaftfräsern sind der hohe Preis, die begrenzten Schneidstoffe, die Sprödigkeit, das Schneidgeräusch und die Vibrationen. Diese werden im Folgenden erläutert:

Hoher Preis
Aufgrund ihrer hohen Leistung und Verschleißfestigkeit sind Diamant-Schaftfräser teurer als normale Schaftfräser. Dies ist auf die höheren Herstellungskosten aufgrund der Diamantbeschichtung und die Verwendung hochwertigerer Materialien zurückzuführen.

Beschränkungen bei den Schneidstoffen
Diamant-Schaftfräser werden hauptsächlich für die Zerspanung von harten oder spröden Werkstoffen eingesetzt, eignen sich aber nicht für die Zerspanung von weichen oder zähen Werkstoffen. Aufgrund der begrenzten Eigenschaften von Schneidkanten und Beschichtungsmaterialien sind andere Schneidwerkzeuge für bestimmte Werkstoffe und Bearbeitungsbedingungen besser geeignet.

Sprödigkeit
Diamant-Schaftfräser sind sehr harte und spröde Werkstoffe und erfordern entsprechende Sorgfalt und Handhabung. Übermäßige Vibrationen oder Stöße können die Schneidkante beschädigen. Außerdem kann es zu Hitzeschäden und zum Verschleiß der Schneidkante kommen, wenn nicht für ausreichende Kühlung und Schmierung gesorgt wird.

Schneidgeräusche und Vibrationen
Aufgrund der hohen Geschwindigkeit und Effizienz von Diamant-Schaftfräsern können Schneidgeräusche und Vibrationen relativ hoch sein.

Weitere Informationen zu Diamant-Schaftfräsern

Einige Diamant-Schaftfräser haben eine zweischneidige Ausführung mit auswechselbaren Schneiden. Diese Art von Schaftfräser hat eine auswechselbare Schneide, so dass bei Beschädigung oder Abnutzung der Schneide diese ersetzt und die Bearbeitung fortgesetzt werden kann.

Was ist eine Blechhalterung?

Halterungen sind Stützen und Beschläge, die zur Befestigung von Maschinenteilen usw. verwendet werden. Durch Blechbearbeitung hergestellte Halterungen werden als Blechhalterungen bezeichnet.

Blechhalterungen werden häufig durch Biegen, Bohren und Gewindeschneiden sowie durch C-Fasen und R-Bearbeitung bearbeitet, um Verletzungen zu vermeiden.

Um schwere Lasten zu halten, werden Rippenstrukturen geschweißt, um die Festigkeit zu erhöhen, und es werden auch Biege- und Pressverfahren (Dreiecksrippenverarbeitung) eingesetzt.

Für schwere Gegenstände werden häufig Bleche auf Eisenbasis und für leichte Gegenstände auf Aluminium- oder Eisenbasis verwendet.

Anwendungen von Blechhalterungen

Sie werden zur Befestigung von mechanischen und elektrischen Bauteilen, die eine relativ geringe Festigkeit erfordern, in einer Vielzahl von Geräten verwendet, z. B. in Industriemaschinen, optischen Geräten, Messgeräten, Kraftfahrzeugen und Haushaltsgeräten.

Neben der Befestigung von Bauteilen werden Befestigungslöcher manchmal nicht einfach gebohrt, sondern zu langen runden Löchern oder ähnlichem gemacht, um einen Mechanismus zur Einstellung der Position des befestigten Bauteils zu schaffen.

Maschinell bearbeitete Teile werden häufig verwendet, wenn Festigkeit erforderlich ist. Da Blech jedoch wesentlich billiger ist, wird es auch zur Befestigung schwerer Gegenstände verwendet, indem Rippenstrukturen zur Erhöhung der Festigkeit geschweißt werden.

Funktionsweise der Blechhalterungen

Seit kurzem sind Hochleistungslaser zu geringen Kosten erhältlich und die Bearbeitungsleistung von Laserbearbeitungsmaschinen hat sich verbessert. Es ist nun möglich, dicke Bleche zu schneiden, die früher nur schwer zu bearbeiten waren und Blechhalterungen mit einer Dicke von 9 mm, also genauso dick wie bearbeitete Bleche, zu relativ geringen Kosten herzustellen.

Wenn eine große Anzahl von Klammern hergestellt werden soll, können diese mit Hilfe einer Revolverstanzmaschine oder durch die Herstellung von Matrizen und die Durchführung von Pressarbeiten zu erheblich niedrigeren Kosten hergestellt werden.

Selbst bei einer Blechdicke von 1 mm oder weniger können Gewindebohrer mit ausreichender Festigkeit durch ein Ziehverfahren, das Entgraten und Gewindeschneiden genannt wird, hergestellt werden.

Schweißmuttern und Schweißabstandshalter sind für Bleche leicht erhältlich, so dass es relativ einfach ist, zusätzliche Funktionen hinzuzufügen und Blechhalterungen mit mehreren Funktionen herzustellen.

Normale Blechhalterungen werden gebogen, wobei jedoch Vorsicht geboten ist, da dies die Form der Halterung beeinträchtigen kann, z. B. durch Dehnung von Löchern im Biegebereich.

Was ist eine CAE-Software?

Eine CAE-Software ist eine Software, die einen PC oder Supercomputer verwendet, um Luftströmungen, Wärmeübertragung und Spannungen in Strukturen zu berechnen.

Die meisten CAE-Software-Programme sind kostenpflichtig, aber es gibt auch eine Reihe kostenloser Programme z. B. OpenFAOM für die Flüssigkeitsanalyse und Abaqus für die Spannungsanalyse. CAE-Software-Programme werden oft als Alternative zum Bau und zur Prüfung von Versuchsanlagen und Strukturen eingesetzt.

Kostengünstige CAE-Software wird verwendet, weil es schwierig sein kann, Versuchsanlagen und große Strukturen als Prototypen zu bauen.

Anwendungen von CAE-Software

CAE-Software wird hauptsächlich im Produktentwicklungsprozess eingesetzt und ist in der verarbeitenden Industrie weit verbreitet, z. B. in der Automobilindustrie. Mit CAE-Software können Prototypen gebaut und die Leistung des Produkts ohne Tests bewertet werden.

Dies hat den Vorteil, dass die Entwicklungszeiten verkürzt und die Kosten für Prototypen gesenkt werden. CAE-Software wird auch in der Luft- und Raumfahrt und anderen Bereichen als Alternative zu Experimenten an großen Strukturen und in speziellen Umgebungen eingesetzt. Wenn beispielsweise die Luftströmung um einen Flugzeugflügel untersucht werden soll, müssen ein verkleinertes Modell gebaut und Experimente durchgeführt werden, was kostspielig und zeitaufwendig ist.

Mit CAE-Software ist es jedoch möglich, am Computer detailliertere Windgeschwindigkeits- und Druckverteilungen zu erhalten als mit Experimenten. Diese detaillierteren Daten können zur Klärung der Ursachen von Defekten beitragen und sind sehr praktisch.

Funktionsweise der CAE-Software

CAE-Software kann verschiedene physikalische Phänomene auf einem Computer durch Lösen von Gleichungen auf einem PC oder einer Workstation nachbilden. Die Simulationen von RIKEN zum Beispiel sind das Ergebnis der Reproduktion des Phänomens der spritzenden Tröpfchen.

Die Simulation beginnt mit der Erstellung von CAD-Daten. Nach einer vorbereitenden Phase (Pre-Processing) wie z. B. der Partitionierung der Elemente und der Festlegung der Randbedingungen und physikalischen Eigenschaften wird die Simulation durchgeführt (Post-Processing), bei der die Gleichungen berechnet werden. Nach der Simulation werden die Ergebnisse visualisiert und ausgewertet.

Manche Software ist auf das Pre-Processing spezialisiert, z. B. auf die Partitionierung der Elemente, während andere auf die Visualisierung der Ergebnisse nach dem Post-Processing spezialisiert sind. Die meisten CAE-Programme kombinieren Pre-Processing und Post-Processing, während CAE-Programme im Allgemeinen Programme sind, die Gleichungen berechnen, d. h. Programme, die nur das Post-Processing durchführen.

CAE-Software verwendet eine Technik, die Diskretisierung genannt wird und bei der die Elemente so unterteilt werden, dass die Gleichungen des betrachteten Fluids oder der betrachteten Struktur leicht zu lösen sind. In den meisten Fällen handelt es sich bei den von CAE-Software gelösten Gleichungen um partielle Differentialgleichungen. Partielle Differentialgleichungen sind oft nicht lösbar, so dass Berechnungen am Computer durchgeführt werden, um Näherungslösungen zu finden. Nach der Diskretisierung besteht die Hauptaufgabe von CAE-Software darin, Näherungslösungen mit dem Computer zu finden.

Weitere Informationen zu CAE-Software

1. Diskretisierung von CAE-Software

Zur Diskretisierung von Räumen und Strukturen werden bekannte Diskretisierungsmethoden wie die Differenzmethode und die Methode der finiten Elemente verwendet. Für die Simulation von zeitlich veränderlichen Phänomenen werden implizite und explizite Methoden verwendet.

Die große Vielfalt der Methoden in der CAE-Software bedeutet, dass für jede Simulation je nach dem zu simulierenden Phänomen die am besten geeignete Methode und die entsprechenden Bedingungen festgelegt werden müssen.

2. Simulationssoftware in CAE-Software

CAE-Software umfasst eine große Vielfalt an Simulationssoftware. Typische Beispiele sind Software für die Thermo-Fluid-Analyse, Software für die Strukturanalyse und Software für die Analyse elektromagnetischer Felder.

Thermo-Fluid-Analyse-Software
Thermofluid-Analysesoftware ist eine Software, die thermische Flüssigkeiten analysieren kann, indem sie einen Computer verwendet, um Gleichungen zu lösen, die die Flüssigkeitsströmung und die Wärmeübertragung modellieren, und diese durch Simulation ausdrückt.

Software für die Strukturanalyse
Strukturanalysesoftware ist eine Software, die Simulationen verwendet, um physikalische Größen zu analysieren, die sich ändern, wenn Lasten auf das Analyseobjekt einwirken. Die Finite-Elemente-Methode und andere Methoden werden häufig in Strukturanalysesoftware verwendet.

Software zur Analyse elektromagnetischer Felder
Software für die Analyse elektromagnetischer Felder wird verwendet, um zu untersuchen, wie elektromagnetische Wellen und magnetische Kräfte auf Objekte wirken. Sie wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, u. a. in der Automobilindustrie, der Raumfahrt und der Verteidigung.

Was ist eine CNC-Drehmaschine?

Eine CNC-Drehmaschine ist ein Bearbeitungsgerät, das es ermöglicht, Zerspanungsarbeiten unter automatischer Kontrolle auszuführen, indem ein computergesteuertes Gerät an eine gewöhnliche Drehbank angeschlossen wird.

CNC steht für Computerised Numerical Control und bezieht sich auf die computergesteuerte Bearbeitung auf einer Drehmaschine.

Der Werkzeugwechsel erfolgt ebenfalls automatisch, wenn ein ATC-Gerät (Automatic Tool Changer) eingebaut ist oder als Option gewählt wurde.

Anwendungen von CNC-Drehmaschinen

CNC-Drehmaschinen, die auch als unbemannte Bearbeitungszentren bezeichnet werden, werden für die Bearbeitung gleichförmiger Teile in großen Mengen eingesetzt.

Sie werden hauptsächlich für die Bearbeitung von Stangen (Stangenarbeit) und blankem Metall (Futterarbeit) eingesetzt.

Typische Bearbeitungsmethoden sind:

• Bearbeitung des Außendurchmessers
• Bearbeitung des Innendurchmessers
• Gewindeschneiden
• Bohren
• Stumpfes Schneiden

CNC-Drehmaschinen werden für die Bearbeitung eines breiten Spektrums von Teilen eingesetzt, von Präzisionsteilen wie Automobilteilen und Flugzeugkomponenten bis hin zu alltäglichen Gegenständen wie Kochgeschirr und Werkzeugen.

Funktionsweise von CNC-Drehmaschinen

In diesem Abschnitt wird die Funktionsweise von CNC-Drehmaschinen beschrieben.

CNC-Drehmaschinen sind computergesteuert und nicht wie normale Drehmaschinen für den manuellen Einsatz vorgesehen.
Um die Bearbeitung ordnungsgemäß durchführen zu können, wird daher anhand der Zeichnung des zu fertigenden Teils ein Programm erstellt,
Es müssen verschiedene Definitionen und Befehle wie z. B. der Bearbeitungsinhalt und die Werkzeugauswahl vorgenommen werden.
Zu den Befehlen gehören solche für die Werkzeugbewegung, die Spindeldrehzahl usw.

CAM kann auch zur Erstellung von Bearbeitungsprogrammen für automatische Maschinen verwendet werden.
CAM kann als unterstützende Software verwendet werden, um Daten für automatische Maschinen einfach auszugeben.
Das Programm kann erstellt werden, indem man die Geometrie, die hauptsächlich in 3D-CAD entworfen wurde, einrichtet und die Informationen für die Werkzeugbewegung erstellt.

Der Mechanismus besteht aus einer hinteren Spindel, einem Vorschubmechanismus, einem Revolver, einer Führungsbuchsenvorrichtung, einer Spindel (Spannfutter, Spindelständer), einem Bedienpult, einer Materialzuführungsvorrichtung, einem Bett.

CNC-Drehmaschinen und Bearbeitungszentren

Bei Bearbeitungszentren handelt es sich um Bearbeitungsmaschinen, bei denen das Werkstück auf einer Unterlage liegt und das Schneidwerkzeug zur Durchführung des Schneidvorgangs gedreht wird. Sie können auch zusammen mit CNC-Drehmaschinen numerisch gesteuert werden, aber die Bearbeitungsmethoden sind unterschiedlich.

Derzeit gibt es auch kombinierte Maschinen, die die Eigenschaften von CNC-Drehmaschinen und Bearbeitungszentren vereinen.

Was ist ein EDA-Werkzeug?

EDA-Werkzeuge (Electric Design Automation) sind Software- und Hardware-Werkzeuge, die den elektrischen Konstruktionsprozess unterstützen, um die Effizienz und Automatisierung zu erhöhen.

Sie können als die elektrische Designversion der CAD- und CAM-Werkzeuge verstanden werden, die im Bereich des mechanischen Designs verwendet werden.

Am Beispiel von Haushaltsgeräten beginnt der Entwurfsprozess für diese Produkte mit dem (konzeptionellen) Systementwurf, gefolgt von der Schaltungsentwicklung, der Montage, dem wiederholten Prototyping und der Fertigstellung der Prototypen zum Endprodukt. In diesem Prozess spielen EDA-Werkzeuge eine wichtige Rolle bei der Produktentwicklung.

Anwendungen von EDA-Werkzeugen

EDA-Werkzeuge gibt es für verschiedene Entwurfsprozesse. Zu den Werkzeugen für den Produktentwurf, z. B. für die Unterhaltungselektronik, gehören Werkzeuge für den (konzeptionellen) Systementwurf und seine Simulation, die den vorgelagerten Entwurfsprozess darstellen, Werkzeuge für den Schaltungsentwurf und seine Simulation, Werkzeuge für das Layout von Leiterplatten und Werkzeuge für den Entwurf gegen unerwünschte Emissionen.

Im Bereich des Halbleiterentwurfs gibt es außerdem Werkzeuge für den Entwurf von Halbleiterbauelementen und deren Simulation, Werkzeuge für den Entwurf von Logik und Zeitsteuerung und deren Simulation sowie Werkzeuge für den Entwurf des Layouts und die Simulation von Halbleitern.

Funktionsweise von EDA-Werkzeugen

Es ist möglich, mit dem Entwurf fortzufahren, ohne EDA-Werkzeuge zu verwenden. Es ist auch möglich, einige der vorgenannten Werkzeuge zu verwenden.

Allerdings konkurrieren Hersteller, die verschiedene Produkte wie Haushaltsgeräte und Halbleiterbauelemente entwickeln, heute mit Unternehmen aus der ganzen Welt.

Leider sind die guten alten Zeiten, in denen man einfach ein Produkt herstellen und es verkaufen konnte, längst vorbei, und das Spiel wird jetzt dadurch entschieden, wie schnell und billig man hochfunktionale und leistungsstarke Produkte anbieten kann. Um dies zu erreichen, werden die Schaltkreise immer dichter, kleiner, leichter und energieeffizienter.

Um einen Wettbewerbsvorteil gegenüber den Konkurrenten aufrechtzuerhalten, ist in diesem Umfeld eine überwältigende Entwicklungsleistung und -geschwindigkeit erforderlich, und die EDA-Werkzeuge bieten hierfür eine leistungsstarke Unterstützung.

Das Produktdesign beginnt mit der Frage: Was für ein Produkt wollen wir herstellen? Welche Funktionen sollen enthalten sein? Der erste Schritt besteht darin, sich Gedanken über die Systemkonfiguration zu machen, um dies zu realisieren.

Systementwurfswerkzeuge sind bei diesem Prozess hilfreich. Die Simulationsfunktion des Systementwurfswerkzeugs dient dazu, zu überprüfen, ob die auf dem Computer erstellte virtuelle Systemkonfiguration optimal ist. Dabei wird überprüft, ob die Leistung, die Funktionen und die Kosten den erwarteten Werten entsprechen.

Wenn die Simulationsergebnisse zeigen, dass das System nicht zufriedenstellend ist, wird das System neu aufgebaut und erneut simuliert, wobei der Versuch-und-Irrtum-Prozess wiederholt wird, um das optimale System zu erreichen. Würde dieser Prozess durch den tatsächlichen Bau des Systems erfolgen, würde er viel Zeit in Anspruch nehmen, aber durch den Einsatz von EDA-Werkzeugen kann dies auf einem Computer erreicht werden, so dass das System in kurzer Zeit verifiziert werden kann.

Derselbe Ansatz kann auch für den nachfolgenden Entwurfsprozess verwendet werden, um die Gesamtentwurfszeit zu verkürzen.