Management Summary
Im Rahmen meiner Diplomarbeit habe ich eine Rasterplatte für eine CNC Fräsmaschine konstruiert und hergestellt. Dazu wurde ein Adapter für einen erweiterbaren Spannturm konzipiert. Die Platte ist mit 124 Spannlöcher und zehn Befestigungslöchern versehen. Auf der Rückseite sind zwei Nutensteine und ein Zentrierbolzen zur Ausrichtung montiert. Die Spannlöcher bestehen aus einem M12 Gewinde in Form einer Stufenbohrung. In diese wird eine gehärtete Bohrbuchse eingepresst um nicht nur Schrauben sondern auch Stifte Löcher zu können. Die Stifte werden dann beispielsweise für Anschläge von Platten oder zu deren Ausrichtung verwendet.
Bei der Spannplatte handelt es sich nicht um eine Neuerfindung, sondern um eine Optimierung eines Produktes, das man auch käuflich erwerben kann. Um Kosten zu sparen wurde die Platte selber konstruiert und hergestellt. Da in der Firma eine Umstrukturierung von Einzelteilen auf Serienaufträge im Gange ist, wurde als Ziel gesetzt, jede Maschine mit einer Rasterplatte auszurüsten. Deshalb habe ich mich entschlossen, die Konstruktion und Herstellung im Rahmen einer Diplomarbeit zu beschreiben. Die Rasterplatten helfen, bestehende Aufträge anhand der Auftragsunterlagen einzurichten. Spannmittel können dadurch immer am gleichen Ort platziert werden. Auf diese Weise ist es auch Arbeitern, welche die Programme nicht selbst geschrieben haben, möglich, die Aufträge auszuführen. Ziel ist es, das Einrichtern zu erleichtern und die Einrichtzeit zu minimieren.
Ich habe entschieden, die Platte in gleicher Form wie der bestehende Maschinentisch zu fertigen. Optional wäre eine Runde Variante oder eine mit Verlängerungsmöglichkeit zur Auswahl gestanden. Diese beiden Varianten wären in der Herstellung aber zu aufwändig und das Gewicht zu hoch. Durch die Löcher am Rande bringt Die gewählte Variante, trotz identischer Grösse zum Maschinentisch einen kleinen Platzgewinn.
Bei der Konstruktion der Platte ging es in erster Linie darum, welcher Lochabstand für die Spannlöcher gewählt werden soll. In Zusammenarbeit mit dem Werkstattleiter und der Geschäftsführung habe ich erfahren, dass der Kauf neuer Schraubstöcke in Planung ist, diese werden direkt auf den Tisch verschraubt und haben einen vorgegebenen Lochabstand von 50 Millimeter. Ein weiterer Punkt war, die Löcher optimal zu dimensionieren. Für die Befestigungslöcher habe ich den Normenauszug verwendet und die passende Stufenbohrung für eine M12 Schraube gefunden. Für die Dimension der Spannlöcher habe ich mich für M12 Gewinde entschieden. Dadurch können die bisher verwendeten Schrauben weiterverwendet werden. Bei den Bohrbuchsen habe ich die kurze Variante gewählt um das Gewinde so lange wie möglich zu halten.
Bei dem Konzept für das erweiterbare Spannmittel, ging es darum, eine erste Idee zu konstruieren. Von dieser Variante aus, kann das Produkt perfektioniert und weiterentwickelt werden. Ziel dabei ist es, in der Zukunft, diese Spanntürme selbst zu produzieren.
Entstehung von Rasterplatte und Spannmittelkonzept
1/11
2/11
Fräsen auf der CNC Maschine "Reiden RS15"
3/11
4/11
Platte nach dem Fräsen
5/11
Geschliffene Platte
6/11
Nach dem Nitrieren
7/11
Einpressen der Bohrbuchsen
8/11
Fertige Rasterplatte
9/11
Patte auf dem Maschinentisch montiert
10/11
Spannmittelkonzept
11/11
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Fräsen auf der CNC Maschine "Reiden RS15"
3/11
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Platte nach dem Fräsen
5/11
Geschliffene Platte
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Nach dem Nitrieren
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Einpressen der Bohrbuchsen
8/11
Fertige Rasterplatte
9/11
Patte auf dem Maschinentisch montiert
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Spannmittelkonzept
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Für die Diplomarbeit zum «Techniker HF Maschinenbau» werde ich eine Rasterplatte für eine CNC-Fräsmaschine meines Arbeitgebers «Neuma AG» entwerfen und herstellen. Hierbei handelt es sich um eine Stahlplatte, welche mit Gewinden in Form einer Stufenbohrung versehen ist. Im oberen Durchmesser wird eine gehärtete Hülse eingepresst, die den gleichen Innendurchmesser wie der Nenndurchmesser vom darunterliegenden Gewinde hat. Somit kann die Bohrung als Anschlag in Form eines Stiftes oder zur Befestigung von Spannmitteln verwendet werden. Die Platte wird als Ganzes auf den vorhandenen Maschinentisch montiert.
Im Anschluss wird ein Entwurf für ein erweiterbares Spannmittel erstellt. Die Grundidee basiert auf einem Steckprinzip in Form eines Turmes, welcher durch zufügen von Elementen in der Höhe variiert werden kann.
Maschinenbeschreibung
Bei der Maschine handelt es sich um eine «DMU 50T». Eine Fünf-Achsen CNC Fräsmaschine wobei die vierte (B-Achse) und die fünfte (C-Achse) manuell über eine Kurbel bewegt werden.
Herstellung
- Als erstes wurde der Maschinentisch vermessen. Danach folgten Skizzen, Mindmaps und ein Zeitmanagement.
- Es wurden verschiedene Varianten in Betracht gezogen und das zu verwendende Material festgelegt.
- Die gewählte Variante wurde konstruiert und das theoretische Gewicht berechnet. Die Zeichnung für die Herstellung der Platte wurde erstellt.
- Das Material und die Bohrbuchsen wurden bestellt und alle anfallenden Kosten in einer Exceltabelle zusammengetragen.
- Das CNC Programm wurde mit "Hypermill" erstellt und auf der "Reiden RS 15" ausgeführt. Danach wurde die Rasterplatte geschliffen um eine Ebenheit von fünf hundertstel Millimeter zu erreichen. Nach dem Schleifen und Reinigen der Platte wurde diese zum Nitrieren gebracht.
- Nach dem Nitrieren habe ich alle Bohrbuchsen eingepresst, den Zentrierbolzen hergestellt, die Ebenheit mit einer Messuhr kontrolliert und die Platte auf den Maschinentisch montiert.
- Abschliessend habe ich ein Konzept für ein erweiterbares Spannmittel entwickelt. Dafür konnte ich ein bestehendes Spannmittel als Vorlage verwenden und darauf aufbauen. Am Ende habe ich die "Ist"-Zeit ins Zeitmanagement eingetragen.
