VDI DGQ 3443-1977 Statistical examination of exactly working of milling machines.pdf

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1、DK 519.241 ; 311.214 : 62-187 :621.914.3(083.132) VDI/DGQ-RICHTNIEN Mrz 1977Ql.oE01Verein DeutscherIngenieureDeutsche Gesellschaftfr QualittStatistische Prfung der Arbeitsgenauigkeitvon Frsmaschinen VDI/DGQ 3443Statistical examination of exactiyworking of milling machinesInhalt SeiteVorwort 2Vorbeme

2、rkung 21. Geltungsbereich 22. Arbeitsgenauigkeit von Frsmaschinen 33. Prfverfahren 34. Durchfhren der Prfung . 44.1. Zustand der Maschine 44.2. Werkzeug 44.3. Prfwerkstcke und Aufspannstcke 44.4. Schnittbedingungen 54.5. Befestigung der Aufspann- und Prfwerkstcke auf dem Maschinentisch und Bearbeitu

3、ngsablauf 54.6. Messen der Prfwerkstcke 65. Prfprotokoll 65.1. Messungen mit Trendeinflu 86. Beispiel fr die Ermittlung der Arbeitsstreubreite einer SenkrechtFrsmaschine 87. Vergleich der Positionsstreubreite mit der Arbeitsstreubreite 88. Zusammenstellung der Formelzeichen 8VDI-Gesellschaft Produkt

4、ionstechnik (ADB)Fachbereich ProduktionsanlagenVDI Handbuch BetriebstechnikB974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-112 VDI/DGQ 3443VorwortSeit Anfang der sechziger Jahre haben sich zwei voneinander unabhng

5、ige Arbeitsgruppen mit statistischen Prfverfahren fr Werkzeugmaschinen beschftigt. Whrend sichdie eine Gruppe der Deutschen Gesellschaft fr Qualitt(DGQ) schwerpunktmig mit der statistischen Prfunganhand von Prfwerkstcken befate, bearbeitete derAusschu Informationsverarbeitung der VDI-GesellschaftPro

6、duktionstechnik (ADB) vorwiegend die Probleme derPrfung der Positionsgenauigkeit von NC-Maschinen. DieArbeit beider Gruppen fand in folgenden Schriften ihrenNiedersclag:ASQ/AWF 12 Statistische Prfung der Arbeitsgenauigkeit von WerkzeugmaschinenASQ/AWF 121 Statistische Prfung der Arbeitsgenauigkeit v

7、on DrehmaschinenVDI 3254 Blatt 1 Numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen; Genauigkeitsangaben;Begriffe und statistische KenngrenBlatt 2 ; ; Messen statistischer KenngrenBlatt 3 ; ; Prfen durch ProbewerkstckeIm Jahre 1970 haben sich die beiden Gruppen zusammengeschlossen zu der von VDI und DGQ gemeins

8、am getragenen VDI/DGQ-Fachgruppe Statistische Prfung der Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen, die darberhinaus vom Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V.(VDW) im VDMA und dem Fachnormenausschu Werkzeugmaschinen (FWM) tatkrftig untersttzt und gefrdertwild. Es wurde vereinbart, da die Fe

9、derfhrung bei derDGQ liegt und die Arbeitsergebrsse als VDI/DGQ-Richt-linien verffentlicht werden. Die frheren Verffentlichungen wurden grundlegend berarbeitet und durch weitereergnzt.Die einzelnen Richtlinien tragen folgende Titel:VDI/DGQ 3441 Statistische Prfung der Arbeitsund Positionsgenauigkeit

10、 von Werkzeugmaschinen; GrundlagenVDI/DGQ 3442 Statisitische Prfung der Arbeitsgenauigkeit von DrehmaschinenVDI/DGQ 3443 Statistische Prfung der Arbeitsgenauigkeit von FrsmaschinenVDI/DGQ 3444 Statistische Prfung der Arbeitsgenauigkeit von BohrmaschinenVDI/DGQ 3445 Statistische Prfung der Arbeits-Bl

11、. 1 bis 5 genauigkeit von SchleifmaschinenDie statistischen Prfverfahren lassen sich selbstverstndlich auch fr andere, in den oben genannten Richtliniennicht behandelte Maschinengattungen anwenden. DieArbeits- und Prfbedingungen sind dann von Fall zu Fallfestzulegen bzw. zu vereinbaren.Die Arbeiten

12、standen unter der Leitung von Dr. rer. nat.Klaus G. Mller, Stuttgart (Obmann der VDI/DGQ-Fachgruppe). Die einzelnen Richtlinien entstanden in Arbeitsgruppen, in denen Herren aus den Hersteller- und Anwenderfirmen sowie den Verbnden zusammenarbeiteten.Allen Obleuten, Mitarbeitern und den Mitarbeiter-

13、Firmensei an dieser Stelle fr ihre bereitwillige Mitarbeit undUntersttzung gedankt.An der Ausarbeitung der Richtlinie VDI/DGQ 3443 habenmitgewirkt:Dr. Ing. Buml, Nrtingen (Leitung)Dipl.-Ing. Engel, RheydtDr. Ing. Hartz, MnchenDr. Ing. Korner, FrankfurtDipl.-Ing. Neubrand, LudwigsburgDipl.-Ing. Ruthm

14、ann, BielefeldDipl.-Ing. Schfer, StuttgartDr. Ing. Schmid, NrtingenIng. Schrder, BielefeldVorbemerkungDie Genauigkeit einer Werkzeugmaschine wird im allgemeinen nach den Normen des DIN-Deutsches Institutfr Normung e.V.) beurteilt.Die Prfung nach diesen Abnahmebedingungen dientvorwiegend dem Nachweis

15、 der geometrischen Genauigkeitseigenschaften der Werkzeugmaschinen, die in der Regel inunbelastetem Zustand der Maschine erfat werden. Die Einflsse, wie z.B. Schnittkrfte, Lagerspiele, Unwuchten, diebeim Bearbeiten von Werkstcken auftreten, sind dabei nurteilweise erfat.Allgemeine Bestimmungen fr di

16、e Abnahmebedingungenvon Werkzeugmaschinen enthlt DIN 8601.Neben den in den Normen beschriebenen Prfungen sindfr die Beurteung der Qualitt einer Werkzeugmaschineweitere Kenngren von Bedeutung.Fr die Prfung dei Arbeitsgenauigkeit einer Maschine istletztlich die Qualitt der Tee, die auf der Maschine be

17、arbeitet werden, ausschlaggebend. Eine zuverlssige Aussagehierber ist nur mit statistischen Methoden mglich. Darber hinaus ist die Bestimmung der Positionsgenauigkeit,besonders bei numerisch gesteuerten Maschinen, von groerBedeutung. Auch hierbei werden statistische Methodenangewandt.Die Abnahme nac

18、h den Normen der DIN DeutschesInstitut fr Normung e.V. wird durch die Anwendungdieser Verfahren nicht berflssig, sondern sollte in jedemFall der statistischen Prfung vorausgegangen sein.1. GeltungsbereichDiese Richtlinie gt fr Frsmaschinen. Das Prfverfahrenist nicht auf bestimmte Maschinengren begre

19、nzt, sondern kann sinngem in den meisten Fllen angewandtwerden. Die Richtlinie gilt fr handbettigte und automatische gesteuerte Frsmaschinen.0 Auskunft ber vorhandene deutsche und internationale Normengibt der Fachnormenausschu Werkzeugmaschinen (FWM),Frankfurt/M.B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C8

20、8DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI/DGQ 3443 3Fr die nichtwerkstckgebundenen Maschinen werdeneinheitliche Prfwerkstcke und Bearbeitungsbedingungenfr die statistische Prfung festgelegt.Bei werkstckgebundenen Frsmaschinen stellen die

21、 vorgesehenen Werkstcke gleichzeitig die Prfwerkstcke dar.Die Richtlinie ist eine Empfehlung. Soll sie bei Abnahmeneuer Maschinen zugrunde gelegt werden, so ist dies zwischen Hersteller und Besteller zu vereinbaren. Die Prfergebnisse derartiger Untersuchungen sind ferner fr dieArbeitsvorbereitung ei

22、ne gute Unterlage zur Planung derFertigungssicherheit. Die beschriebenen Prfverfahrensind in gleicher Weise geeignet zur berprfung von Maschinen nach lngerem Einsatz oder gezielt zur Schwachstellenanalyse beim Auftreten von fehlerhaften Teilen.2. Arbeitsgenauigkeit von FrsmaschinenIn Anlehnung an di

23、e Richtlinie VDI/DGQ 3441 wird alsMa fr die Arbeitsgenauigkeit die Arbeitsunsicherheitdefiniert. Diese enthlt nur maschinenbedingte Abweichungen sowohl systematischer als auch zuflliger Art.Eine Auswahl dieser Einflugren ist in Bild 1 dargestellt. Fr die Prfung von Frsmaschinen sind folgendemaschine

24、nbedingte Einflugren von groer Bedeutung:Geometrische AbweichungenDie geometrischen Abweichungen werden durch dievorausgehenden Prfungen nach den entsprechendenDIN-Normen erfat.Positionsunsicherheit PDie Positionsunsicherheit ist nach der RichtlinieVDI/DGQ 3441 zu ermitteln.Arbeitsstreubreite ADie E

25、rmittlung der Arbeitsstreubreite wird in dieserRichtlinie beschrieben. Sie enthlt alle maschinenbedingten zuflligen Fehleranteile.TrendEin maschinenbedingter Trendeinflu auf die Maschwankung kann beispielsweise durch einen Temperaturgang der Maschine verursacht werden.Bei der Ermittlung der Arbeitsu

26、nsicherheit ist zu beachten,da auch nichtmaschinenbedingte Einflsse wie beispielsweise Maschinenbedienung, Fertigungsverfahren, Werkzeugverschlei wirksam werden knnen. Diese Einflssesind durch Anwendung statistischer Methoden und Festlegung definierter Bearbeitungsbedingungen zu eliminieren.Auf die

27、folgenden Einflsse ist besonders zu achten:Meunsicherheit - Aufspannunsicherheit,die vor jeder Prfung ermittelt werden mssen;Trend durch Werkzeugverschlei,chargenbedingte Werkstoffunterschiede.Ein Teil der systematischen Abweichungen, z.B. Positionsabweichungen, Umkehrspanne oder geometrische Abweic

28、hungen, kann in Anlehnung an die Richtlinie VDI/DGQ3441 oder DIN 8601 ff bestimmt werden. Eine vollstndige Bestimmung aller systematischen Abweichungen istin der Regel jedoch wirtschaftlich nicht vertretbar.In der vorliegenden Richtlinie wird daher ein Prfverfahrenzur Ermittlung der Arbeitsstreubrei

29、te mit Hilfe von Prfwerkstcken beschrieben.Bei handbedienten Maschinen ist die berlagerung derEinflsse von Maschinenstreuung und Einstellunsicherheitdurch den Bedienungsmann kennzeichnend fr die Arbeitsstreubreite.Bei automatisch einzustellenden Maschinen entfllt derEinflu der Einstellunsicherheit d

30、urch den Bedienenden.3. PrfverfahrenDie normale Prfung (s. Richtlinie VDI/DGQ 3441)ist fr nichtwerkstckgebundene Maschinen meist zu aufwendig. Daher wird die anschlieend beschriebene Kurzprfung empfohlen. Die statistische Aussage wird zwarunsicherer (s. Richtlinie VDI/DGQ 3441, Abschn. 6.3),aber bei

31、 richtiger Durchfhrung erlaubt die Kurzprfungim allgemeinen eine ausreichende Beurteilung.Die statistische Prfung erstreckt sich auf die Bestimmungder Arbeitsstreubreite der Maschine beim Stirn- undWalzenfrsen im Schlichtschnitt in x-, y-, z-Richtung.Die Bearbeitungsbedingungen werden so gewhlt, da

32、diedynamische Beanspruchung der Maschine mglichst gering-SteifigkeitArbeitsunsicherheitSystematischeAbweichungr1Geometrie111PositionsabweichungZufllige AbweichungA rbeitss treu bre iten1111 Belastungen(Lastwechsel) Sch wingungenBild 1. Arbeitsunsicherheit der Maschine EinflugrenB974908A824A6748CAAAA

33、99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-114 VDI/DGQ 3443fgig ist. Geeignete Prfverfahren, die das dynamische Verhalten der Frsmaschine mit ausreichender Sicherheit beschreiben, liegen zur Zeit noch nicht vor, wenn auch an ihre

34、rErstellung an verschiedenen Stellen gearbeitet wird.Die Prfwerkstcke sowie die Aufspannstcke knnen frdie Prfung der meisten Frsmaschinen verwendet werden.Da in der Regel gleiche Frserdurchmesser eingesetzt werden krmen, sind die Prfwerkstcke von der Maschinengre unabhngig.Die Zahl der Spannstellen

35、fr die Prfwerkstcke auf demMaschinentisch bedarf einer besonderen Vereinbarung.Empfohlen werden, je nach Tischgre und Hben, wenigstens 2 Spannstellen, entsprechend den Bildern 3 und 4.Es ist jedoch zur statistischen Auswertung notwendig,da an jeder Spannstelle wenigstens 5 Prfwerkstckebearbeitet wer

36、den. Die Lage der Spannstellen ist im Prfprotokoll anzugeben, da sich die ermittelte Arbeitsstreubreite exakt nur auf diese Spannstellen bezieht, jedochbei zweckmiger Wahl mit ausreichender Genauigkeitauf den gesamten Arbeitsbereich bertragen werden kann.Wenn im Ausnahmefall nur an einer Spannstelle

37、 bearbeitetwird, mssen dort mindestens 10 Werkstcke bearbeitetwerden. Die jeweiligen Positionen werden von Hand nachSkala, Programm- oder numerisch gesteuert, entsprechendAbschn. 4.5.1 und 4.5.2, angefahren. Die ermittelten Mewerte werden, fr die x-, y-, z-Richtung getrennt, nachder Spannweiten-Meth

38、ode (s. Richtlinie VDI/DGQ 3441,Abschn. 6.2.2) ausgewertet. Man erhlt aus der Maschwankung an den Prfwerkstcken die Arbeitsstreubreite derMaschine. Die Angabe erfolgt fr einen Zufallstreubereichvon 99,7%Us = 6-Sr).4. Durchfhren der Prfung4.1. Zustand der MaschineDie Genauigkeit der Werkzeugmaschine

39、soll unter Bedingungen geprft werden, die in bezug auf Schmierung undErwrmung mglichst dem normalen Betrieb entsprechen.Bei der Durchfhrung von Bearbeitungstests mit Prfwerkstcken sollen die Maschinenteile, die der Erwrmung undmithin einer Vernderung ihrer Lage und ihrer Form ausgesetzt sind, durch

40、Leerlauf der Maschine auf eine denArbeitsbedingungen und Herstelleranweisungen entsprechende Temperatur gebracht werden (vgl. DIN 8601).4.2. WerkzeugFr die Prfung werden Hartmetall-Walzenstirnfrser oderHartmetall-Ecken-Messerkpfe (K = 90) eingesetzt. DerFrserdurchmesser d ist fr das Prfergebnis nich

41、t vonBedeutung, er soll maximal dem Frsspindel-Durchmesserim vorderen Lager entsprechen. Zhnezahl und Schneidengeometrie werden nicht vorgeschrieben. Sie sind im Prfprotokoll einzutragen, um gegebenenfalls vergleichendePrfungen durchfhren zu knnen. Als Schneidstoff wirdfr das Frsen von Stahl Hartmet

42、all der Anwendungsgruppen P 25 nach DIN 4990, fr das Frsen von Graugu Hartmetall K 10 nach DIN 4990 vorgeschlagen. UmRauhtiefe und Welligkeit der Meflche klein zu halten,soll der Radial- und Planschlag des Frsers auf der Frsspindel nicht grer als 10 /xm sein.Wichtiger Hinweis: Ein hoher Anfangsversc

43、hlei an derWerkzeugschneide kann das Prfergebnis stark verflschen. Deshalbsollen bei Einsatz von neu geschrftenWerkzeugen vor der Prfung einigeSchnitte durchgefhrt werden.4.3. Prfwerkstcke und AufspannstckeDie Prfwerkstcke sind im Bild 2a dargestellt. Ihre Abmessungen sind in Abhngigkeit vom Frserdu

44、rchmesser dangegeben. Die in diesem Bild markierten Bezugsflchensind mit einer Ebenheit von 5 jum vorzubearbeiten.0,25dLl1V5* ii ! j!l!I 1 : 11-0J5d-! 1 !-4-a75d-Blld 2a. Prfwerkstcke 0,75LLJ-1,25d-1,25d 1 fAll 1i 12d0,75 d -r-Auf lageflche frBearbeitung und MessungBild 2b. AufspannstckeDie Abweichu

45、ng von der Winkligkeit dieser drei Flchenuntereinander soll 5 /xm/lOO nicht berschreiten.Fr die zur Prfung vorgesehene Schlichtbearbeitung ist eineSchnittzugabe in x-, y-, z-Richtung von 0,5 mm erforderlich. Durch die geringe Schnittzugabe knnen die Prfwerkstcke fr mehrere Prfungen eingesetzt werden

46、. DiePrfwerkstcke sind entweder aus GG 25, DIN 1691, oderStahl C 45, DIN 17200, herzustellen. Die Prfwerkstckesind vor der Bearbeitung entsprechend Bearbeitungsreihenfolge und Spannstelle zu bezeichnen.Die Aufspannstcke sind in Bild 2b dargestellt. Sie dienenzur Lagefixierung der Prfwerkstcke auf de

47、m Maschinentisch. Die Aufspannstcke sind fr viele Maschinentypenund -gren sowie fr Waagerecht- und Senkrecht-Frs-B974908A824A6748CAAAA99BAB349F63B2C88DD9B0D2BF8368C461B1CCB65CD15BE74F0686BD19CFC1FA2DEF1929BEST BeuthStandardsCollection - Stand 2016-11VDI/DGQ 3443 5maschinell verwendbar und sollen dah

48、er mit gehrtetenAnlagepunkten ausgefhrt werden, um eine einwandfreie,lagegetreue Aufspannung der Prfwerkstcke zu gewhrleisten.9. Schritt Zustellen X3 nachx4 und2 nach 510. Schritt Frsen von X4 nach1 1 . Schritt Rcklauf Z2 nach z nachnach4.4. SchnittbedingungenAls Schnittbedingungen gelten nachstehende Werte:4.5. Befestigung der Auf spann- und Prf Werkstcke aufdem Maschinentisch und BearbeitungsablaufDie Aufspannstcke sind, entsprechend Bild 3 oder 4, aufdem Maschinen