In diesem Band wird der EinfluA von Verfahrensparametern bei den DurchdrA1/4ckverfahren Voll-VorwArts-FlieApressen und VerjA1/4ngen auf das ErmA1/4dungsverhalten von WerkstA1/4cken untersucht. Die hergestellten bauteilAhnlichen Proben werden durch Berechnung des lokalen Umformgrades, experimentelle Ermittlung der Umformeigenspannungen und der mechanischen Kennwerte, Messung des HArteprofils und der OberflAchenbeschaffenheit sowie begleitende metallographische Untersuchungen nAher charakterisiert. Das ErmA1/4dungsverhalten des Werkstoffes Ck15G vor und nach der Umformung wird diskutiert, der EinfluA verschiedener VersuchsfA1/4hrungen und der Versuchsfrequenz untersucht. FA1/4r die ermA1/4deten Schwingproben wird eine mikroskopische Betrachtung der Feinstruktur durchgefA1/4hrt.

Der Autor stellt sich die Aufgabe, den Programmieraufwand bei bahngesteuerten Industrierobotern zu reduzieren. Sein Ziel ist es, durch den Einsatz von Sensoren weitgehend automatische Programmiervorgange zu erreichen. Dabei legt er auf eine moeglichst breite Anwendbarkeit der Verfahren fur unterschiedlichste Bearbeitungsroboter wert. Folgende Themenbereiche sind Schwerpunkte der Arbeit: - UEbersicht uber Industrieroboter-Programmierverfahren; - Anforderungsanalyse bei sensorgefuhrter Programmierung; - Geometriesensoren und Sensorregelkreise fur das nachfuhrende Abtasten von Werkstuckgeometrien (bis zu 6 Koordinaten); - Erzeugung der Bewegungsvorgabe fur automatische Programmiervorgange; - automatische Generierung von Bewegungsprogrammen durch Bahnspeicherung und Datenreduktion; - handgefuhrte, servogesteuerte Roboterprogrammierung. Anhand mehrerer Anwendungsbeispiele wird nachgewiesen, dass mit Hilfe der entwickelten und in eine Robotersteuerung integrierten Algorithmen Industrieroboter automatisch programmiert werden koennen und somit eine wesentliche Erhoehung der Wirtschaftlichkeit erreichbar ist.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Dem Institutsleiter, Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Pritschow danke ich fur die wohlwollende Unterstutzung und die Anregungen wah- rend des Entstehens der Arbeit. Mein herzlicher Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Storr fur die stetige Forderung und die eingehende Durchsicht dieser Arbeit. Herrn Prof. DTech. h;c, Dipl. -Ing. K. Tuffentsammer danke ich fur die Erstellung des Mitberichtes. Ferner gilt mein Dank allen Mitarbeitern und Studenten des Institutes, die durch kritische Hinweise und durch Diskussionen zum Gelingen meiner Arbeit beigetragen haben. Insbesondere bedanke ich mich hierfur bei den Herren Dipl. -Ing. B. Walker, Dipl. -Ing. R. Viefhaus, Dipl. -Ing. H. Edenhofer und Dipl. -Ing. Lei Wei TaL Eberhard Wagner - 7 - Seite Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkurzungen 10 14 Einleitung 2 Aufbau einer KoordinatenmeBanlage 16 2. 1 Komponenten einer KoordinatenmeBanlage 16 2. 2 Verarbeitung der Steuerdaten in einer Koordinat- meBanlage 18 2. 2. 1 Betriebsarten einer KoordinatenmeBanlage 18 2. 2. 2 Steuerdaten fur ein KoordinatenmeBgerat 19 2. 2. 3 Struktur der Steuerdatenverarbeitung 21 2. 2. 3. 1 Prinzip der Steuerdatenverarbeitung 21 2. 2. 3. 2 Funktionsblocke der Steuerdatenverarbeitung 22 3 Zielsetzung und Vorgehen 24 4 Verfahren zur FuhrungsgroBenerzeugung und Lage- regelung 25 4. 1 Verfahren zur Bahnerzeugung bei Werkzeugmaschinen 26 4. 1. 1 Konventionelle Verfahren 26 4. 1. 2 Bahnregelung 27 4.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. A. Storr gilt mein besonderer Dank fur das Interesse an meiner Arbeit und die wohlwollende Unterstutzung bei ihrer Entstehung. Seine intensive Durch- sicht und die damit verbundenen wertvollen Hinweise haben ganz wesentlich zu ihrem Gelingen beigetragen. Ebenso danke ich Herrn Professor Dr. -Ing. G. Pritschow fur weiterfuhrende hilfreiche Anregungen. Mein Dank gilt auch Herrn Professor Dr. -Ing. H. -J. Warnecke fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Daruber hinaus moechte ich mich bei allen Mitarbeiterinnnen und Mitarbeitern des Instituts bedanken, die meiner Arbeit durch anregende Kritik und Diskussionen zusatzliche Impulse verliehen haben. Dieser Dank gilt insbesondere den Herren Dr. -Ing. W. Renn, Dipl. -Ing. M. Hardtner, Dipl. -Ing. W. Grimm und Dipl. -Ing. J. Schneider. Jurgen Fleckenstein - 7 - Inhaltsverzeichnis Seite Abkurzungen, Bezeichnungen, Symbole 10 Einleitung 13 2 Analyse der Beschreibungsform 'Zustandsgraph' fur die Darstellung von Steuerungsaufgaben 16 2. 1 Begriffsdefinitionen 16 2 . 1. 1 Begriffe in Verbindung mit Zustandsgraphen 18 2 . 1. 2 Begriffe im Zusammenhang mit der Verarbeitung von Daten 21 2. 2 Beschreibung von Steuerungsaufgaben mit Zustandsgraphen als Grundlage zur Erstellung von Steuerprogrammen 23 2. 2. 1 Anforderungen an das Beschreibungsverfahren 24 2. 2. 2 Einfuhrung eines Initialisierungszustandes 27 2. 2. 3 Einfuhrung eines Fehlerzustandes 29 2. 2. 4 Auswirkung von Fehlererkennung und Verkettung auf die Obergangsbedingungen 32 2. 2. 4.

Aufgabe der staatlIehen Foerderung der Umsetzung im Rahmen des Pro- grammes "Humanisierung des Arbeitslebens (HdA)" ist es unter anderem, den Prozess der Vermittlung von Erkenntnissen zur menschengerechten Gestaltung von automatisierten Systemen zu beschleunigen. Die Huma- nisierung des Arbeitslebens muss mit den technischen und organisato- rischen Entwicklungen und den Anspruchen der arbeitenden Menschen an die Gestaltung von Arbeit und Technik Schritt halten. Dies geschieht wirkungsvol I dadurch, - dass Informationen handlungsorientiert fur die einzelnen Planun- und Entscheidungstrager aufbereitet, vermittelt und verbreitet werden und - dass schliesslich Anstoesse gegeben werden, bei den Tragern der Umset- zung solche eigenstandigen Formen und Wege zu entwickeln. Um dies effektiv und schnell im Bereich der flexiblen Automatisierung erreichen zu koennen, wurde ab 1982 das "Beratungszentrum Industriero- boter (BZI)" vom Bundesminister fur Forschung und Technologie (BMFT) im Rahmen des Programms "Humanisierung des Arbeitslebens (HdA)" ge- foerdert. Da wahrend der Tatigkeiten des Zentrums erkannt wurde, dass am Markt vorhandene Planungsunterlagen sich fast ausschliesslich mit der reinen technischen Planung beschaftigen, wurde die vorliegende Planungsvorgehensweise erstellt. Diese Vorgehensweise soll Planern einen Leitfaden geben, um flexible Automatisierung nicht nur rein technisch zu planen, sondern bei diesen Planungstatigkeiten auch die menschengerechte Gestaltung der Systeme zu berucksichtigen. Damit kann ein direkter Beitrag zur Humanisierung und somit zur Verbesse- rung der Arbeitszufriedenheit geleistet werden.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaft- licher Mitarbeiter am Institut fUr Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. lng. K. Lange danke ich herzlich fUr sein Vertrauen, seine groBUgige UnterstUtzung und Anregung zu dieser Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. M. Geiger danke ich fUr sein Interesse an der Arbeit und fUr die eingehende Durchsicht. Mein Dank gilt ferner allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter des lnstituts fUr Umformtechnik der Universitat Stuttgart, die zum Gelingen der Arbeit beigetragen haben. Die DurchfUhrung der Untersuchungen wurde vom Verein Deutscher Werkzeug- maschinenfabriken e. V. und von der Arbeitsgemeinschaft Industrieller For- schungsvereinigungen e. V. gefordert, wofUr ich ebenfalls zu Dank verpflich- tet bin. Garching, Oktober 1986 Vu The Cuong Inhaltsverzeichnis 12 Verzeichnis der wichtigsten AbkUrzungen 17 Einleitung 17 l. l Aufgabenstellung 18 1. 2 Stand der Erkenntnisse 22 1. 3 Zielsetzung 26 2 Verwendete Berechnungsmethoden 26 Fin ite-E 1 emente-Methode ( FE l) 2. 1 26 2. 1. 1 EinfUhrung 26 2. l. 2 Theoretische Grundlagen der Verschiebungsmethode 28 2 . l. 3 Das Programmsystem ASKA 29 2. 2 Boundary-Elemente-Methode (BEM) 29 2. 2. 1 EinfUhrung 31 2. 2. 2 Theoretische Grundlagen der direkten Boundary-Elemente- -Methode 38 2. 2. 3 Das Programmsystem BETSY Axial vorgespannte Matrizen 39 3 Untersuchungsplan, Belastungsannahmen und Rechenmo- delle fUr axial vorgespannte Matrizen 3. l Untersuchungsplan 39 3. 2 Vorspannungsschaubild 39 3. 2. 1 Bestehende Vorspannkraft nach Wegnahme der Druckkraft 42 3. 2. 2 Verminderung der Vorspannkraft be{ Belastung 44 3.

Beim Kaltfliesspressen hangt je nach Verfahren und Umformbedingungen die Werkzeuglebensdauer vom Verschleiss oder dem Bruch von Werkzeug-Aktivelementen ab. Von besonderer Bedeutung fur das wenig erforschte Bruchverhalten eines Werkzeugs ist neben der beanspruchungsgerechten konstruktiven Auslegung eine anforderungsorientierte Warmebehandlung. In diesem Band wird deshalb der Einfluss ausgewahlter Warmebehandlungen auf den Werkzeugbruch untersucht. In einem ersten Schritt wurden die im Bereich der Sekundarharte gefugebedingt eingestellten mechanischen Eigenschaften in Laborversuchen (quasistatische Biege- und Stauchversuche, Umlaufbiegeversuche und Bruchmechanikversuche) ermittelt und Bruchmerkmale rasterelektronenmikroskopisch beurteilt. Diese Ergebnisse wurden mit betriebsnahen Standmengenversuchen beim Voll-Vorwarts-Fliesspressen unter Fertigungsbedingungen verknupft, in denen Werkzeuge bis zum vollstandigen Versagen durch Ermudungsquerbruch beansprucht wurden. Die Rissausbreitung konnte mit zerstorungsfreien Prufverfahren verfolgt werden. Eine bruchmechanische Analyse ermoglicht die Beschreibung der Werkzeuggeschichte und mittels richtiger Ubertragung der Ergebnisse aus dem Labor eine qualitative Lebensdauerabschatzung der Werkzeuge."

Die vorliegende Arbeit entstand wah rend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steue- rungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart. Mein besonderer Dank gilt dem verstorbenen Institutsleiter. Herrn Professor Dr. -Ing. G. Stute. der die Voraussetzungen zu dieser Arbeit schuf. Herrn Professor Dr. -Ing. A. Storr und Herrn Professor Dr. -Ing. G. Pritschow danke i ch fur die Unterstutzung und FOrderung. die zum Entstehen der Arbeit wesentlich war. Herrn Professor Dr. -Ing. H. -J. Warnecke danke ich fur seine Bereitschaft. den Mitbericht zu ubernehmen. Bei allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts bedanke ich mich fur die wertvollen Anregungen und kri- schen Diskussionen zum Gelingen dieser Arbeit. Ein besonde- rer Dank gilt den Herren Dr. -Ing. W. Renn. Dr. -Ing. A. Herrscher und Dipl. -Inform. H. Schumacher. Heinz Fink - 7 - Inhaltsverzeichnis AbkUrzungen. Formelzeichen 10 12 Einleitung 14 2 Speicherprogrammierbare Steuerungen - Steuerungstechnik und Informationsverarbeitung 2. 1 Einordnung in die Steuerungsebenen 14 2. 2 Steuerungsprinzipien 16 2. 3 Informationsverarbeitung bei 19 speicherprogrammierbaren Steuerungen 2. 3. 1 Datenverarbeitungsfunktionen 22 2. 3. 2 Grenzen der Anwendungsorientierung 23 Analyse und Bewertung wichtiger Merkmale 3 26 speicherprogrammierbarer Steuerungen 3. 1 Strukturen speicherprogrammierbarer Steuerungen 26 3. 2 Prozessorkonzepte 31 3. 3 Programm- und Datenspeicher 33 3. 4 ProzeBvariable und interne Variable 37 3. 5 Schnittstellen 38 3. 6 Aufbautechnik 39 3. 7 Befehlsvorrat und Programmierung 41 3. 7. 1 Beschreibungsform und Programmdarstellung 42 3. 7. 2 Befehle fUr bin!re Funktionen 43 3. 7.

Die vorliegende Dissertation entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universitat Mun- chen. Mein besonderer Dank gi lt Herrn Prof. Dr. -Ing. j. Mi lberg, dem Leiter dieses Instituts, fur die wohlwollende Foerderung und gross- zugige Unterstutzung sowie fur die wertvollen Hinweise zu dieser Arbeit. Des weiteren danke ich Herrn Prof. Dr. -Ing. j. Heinzl fur die auf- merksame Durchsicht der Arbeit und die wertvollen Anregungen zur Gestal tung des Inhal ts. Allen Kollegen und Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterstutzt haben, bin ich zu aufrichtigem Dank verpflichtet. Munchen, 1986 Ulrich Pilland - I I - Inhaltsverzeichnis Sei te 0. 1 Formelzeichen 0. 2 Nfuthematische Operatoren 2 3 1 Einleitung 2 Anforderungsprofil 3 2. 1 Analyse von Kollisionen 4 6 2. 2 Diskussion verschiedener Kollisionsschutzsysteme 2. 2. 1 chanisch wirkende Vorrichtungen oder Systeme mi t Sensoren 2. 2. 2 Steuerungstechnische Loesungen 7 2. 2. 3 Erzeugung kollisionsfreier Teileprogrrunne 8 2. 3 Ansatz fur ein umfassendes Kollisionsschutzsystem 9 2. 3. 1 UEberwachung der geometrischen Eingaben und Funk- tionen der Steuerungen durch die Geometrieub- wachung 14 2. 3. 2 UEberwachung der maschinennahen Steuerungsfunkt- nen durch die Bahnuberwachung 14 2. 4 Beschreibung des Versuchsaufbaus 15 3 Geometrieuberwachung 18 3. 1 Aufgabensteilung fur die Geometrieuberwachung 18 3. 1. 1 Problematik der Kollisionserkennung mittels - chenmodell 18 3. 1. 2 Loesungsansatz fur die Geometrieuberwachung 19 3. 1.

Die nichtrostenden austenitischen Stahle werden in einer Vielzahl von Legierungstypen fur die unterschiedlichsten Betriebsbeanspruchungen in der industriellen Praxis eingesetzt. Neben der Haushaltsgeratetechnik finden diese Werkstoffe insbesondere Anwendung in der chemischen Industrie. Der Grundtyp X5 erNi 18 9 ist durch gute mechanische und physikalische Eigenschaften, chemische Bestandigkeit und eine ausreichende Korrosions- bestandigkeit gekennzeichnet. Die Anwendung dieser Werkstoffe setzt aber die Kenntnis des Werkstoffver- haltens und der Auswirkung verschiedenster Fertigungsverfahren auf die Gebrauchseigenschaften der Werkstucke voraus. Zur Fertigung von Bauteilen werden bei entsprechend hoher Stuckzahl die Verfahren der Umformtechnik wirtschaftlich eingesetzt, wobei in vielen Fallen dunnwandige Napfe aus nichtrostenden austenitischen Stahlen durch Tiefziehen hergestellt werden. Mit der Umformung ist aber eine Eigenschaftsanderung des Werkstoffes ver- bunden, wodurch die Gebrauchsfahigkeit der Werkstucke eingeschrankt werden kann. Daraus resultiert die Forderung, uber die fertigungstechnischen und betriebswirtschaftlichen Gesichtspunkte hinaus eine optimale Gebrauchs- fahigkeit der Werkstucke anzustreben und diese in die gesamtwirtschaft- liche Betrachtung der Fertigung eines Bauteils einzubeziehen. Die in Betracht kommenden Eigenschaftsanderungen sind in Bild 1 darge- stellt. Sie mussen fur die Beeinflussung der Gebrauchsfahigkeit nicht alle zugleich wirksam werden, koennen jedoch bei korrosiver Beanspruchung von entscheidender Bedeutung fur die Lebensdauer des Bauteils sein.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Un;versitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Pritschow danke ich fur die wohl- wollende Unterstutzung und die Anregungen wahrend des Ent- stehens der Arbeit sowie fur die Obernahme des Hauptberichts. Mein herzlicher Dank gilt auch Herrn Prof. Dr. -Ing. A. Starr fur die eingehende Durchsicht der Arbeit und die sich daraus ergebenden Hinweise. Herrn Prof. DTech. h. c. Dipl. -Ing. K. Tuffentsammer danke ich fur seine Bereitschaft, den Mitbericht zu ubernehmen. Weiterhin gilt mein Dank allen Mitarbeitern und Studenten am obenoenannten Institut, die in vielfaltiger Weise zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Insbesondere moechte ich mich hierfur bei den Herren Dipl. -Ing. B. Walker, Dipl. -Ing. G. Haberle, Dipl-Ing. R. Viefhaus, Dipl. -Ing. E. Wagner und cand. -el. U. Haberle bedanken. Heinz Frank - 7 - Inhaltsverzeichnis Seite Abkurzungen, Formelzeichen, Symbole 1U Einleitung 14 1 2 Derzeitiger Stand bei der Programmierung teile- 16 artbezogener NC-Werkzeugmaschinen 2. 1 Programmierverfahren 17 2. 2 Aufgaben bei der Werkstattprogrammierung 19 2. 2. 1 Erstellen von NC-Steuerdaten 19 2. 2. 2 Testen von NC-Steuerdaten 22 2. 2. 3 Korrigieren von NC-Steuerdaten 24 2. 2. 4 Bewertung der Aufgaben 25 3 Teileorientierte Erstellung von NC-Steuerdaten 27 Festlegung der Anforderungen 3. 1 27 3. 2 Ermittlung von maschinenorientierten Daten in 27 einer NC 3. 3 Beschreibungsform fur die NC-Steuerdaten 29 3. 3.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungstech- nik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen der Uni- versitat Stuttgart. Dem Institutsleiter. Herrn Professor Dr. -Ing. G. Pritschow. gilt mein besonderer Dank fur das Interesse an der Arbeit und seine Unterstutzung. die zu ihrem Gelingen wesentlich beigetra- gen haben. Herrn Professor Dr. -Ing. A. Storr. unter dessen kom- missarischer Institutsleitung ich die Arbeit beginnen konnte. gilt ebenso mein Dank fur seine Ratschlage und die intensive Durchsicht der Arbeit. Herrn Professor Dr. -Ing. M. -Weck danke ich fur seine Bereit- sChaft zur ubernahme und das schnelle Anfertigen des Mitberich- tes. Daruber hinaus moechte ich mich bei allen Mitarbeitern des Instituts bedanken. die durch kritische Hinweise und Diskussi- onen wertvolle Anregungen zu meiner Arbeit geliefert haben. Holger Moeller -7- Inhaltsverzeichnis Seite Abkurzungsverzei chni s, Forme 1 zei chen 9 Einleitung 11 2 Aufgaben eines Uberwachungs- und Diagnosesystems 13 in der numerischen Steuerung 2. 1 Begriffe 13 2. 2 Diagnosebereiche 18 2. 3 Steuerungsinterne Fehlerarten 20 2. 4 Anforderungen an ein integriertes Uberwachungs- 24 und Diagnosesystem 3 Untersuchung ausgefuhrter Massnahmen zur Fehlerdia- 30 gnose in numerischen Steuerungen 3. 1 Hardware der numerischen Steuerung 30 3. 2 Steuerungsexterne Funktionseinheiten 31 3. 3 Datenaustausch 32 3. 4 Bewertung der Massnahmen 33 4 Verfahren zur Uberwachung und Fehlerdiagnose in 35 numerischen Steuerungen 4. 1 Allgemeiner Loesungsansatz 35 4. 2 Diagnosemodelle fur numerische Steuerungen 38 4. 2. 1 Betrachtung auf Systemebene 38 4. 2. 1.

Die vorliegende Arbeit enstand wahrend meiner Tatigkeit als wissensehaftlieher Mitarbeiter am Institut fur Umformteehnik der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -Ing. K. Lange moehte ieh sehr herzlieh fur das mir entgegengebraehte Vertrauen und seine Unterstutzung bei der Anfertigung dieser Arbeit danken. Herrn Dr. -Ing. habil. K. Pohlandt danke ieh fur seine Betreu- ung und die Durehsieht der Arbeit. Ebenso gilt mein Dank allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern es Institutes fur Umformteehnik, die dureh ihre Hilfe zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Der Firma Aluminium-Walzwerke Singen GmbH danke ieh fur die Durehfuhrung von ehemisehen Analysen. Die Mittel zur Durehfuhrung dieser Untersuehung wurden von der Deutsehen Forsehungsgemeinsehaft zur Verfugung gestellt. Stuttgart, im Januar 1986 Christian Weist INHALTSVERZEICHNIS Begriffe und Formelzeichen 11 1 Einleitung 13 2 Stand der Forschung 15 2. 1 Korrelation der Kerbzugdehnung mit der Umformeignung und anderen WerkstoffkenngroBen 15 2. 2 EinfluB des Gefliges auf WerkstoffkenngroBen 16 2. 3 Zur Allgemeingliltigkeit des Kerbzugversuchs 19 2. 4 EinfluB der Kerbgeometrie auf die Kerbzugdehnung 20 2. 5 Vorteile der KenngroBe Kerbzugdehnung 23 3 Experimentelle Durchflihrung 25 3. 1 Werkstoffe . - . . . . - - 25 3. 2 Probenform und Versuchsdurchflihrung 26 4 Versuchsergebnisse und Auswertung 29 4. 1 Abhingigkeit der Kerbzugdehnung on der Kerbtiefe und der Probenlage zur Walzrichtung 29 4. 2 Ermittlung der optimalen Kerbgeometrie 33 4. 3 Eigenschaften der KenngroBe Kerbzugdehnung 47 4. 3. 1 EinfluB der Blechdicke auf die Kerbzugdehnung 49 4. 3. 2 Vergleich verschiedener Kerbgeometrien 51 4. 3.

This machine would be a useful addition to any woodwork shop, enabling new products to be made without the use of electricity. It could be the basis for a village industry, and can be built by most small metal workshops and blacksmiths.

Oie vorliegende Arbeit entstand wahrend m einer Tatigkeit als wissenscha- li cher Mitarbeiter am Institut fur Umformtechnik der U niversitat Stuttgart. Herrn Professor Dr.-Ing. K. Lange danke ich herzlich fur das mir entgeg- gebrachte Vertrauen, seine groBzugige F6rderung und stete U nterstutz ung bei der Anfert igung dieser Arbeit. Herrn Professor Dr.-Ing. H. Uetz bin ich fur die eingehende Durchsicht der Arbeit sowie fur die wertvollen Anregungen und Hinweise zu Dank verpfli- tet. Mein Dank gilt ferner Herrn Dr.-Ing. habil. K. P6hlandt fur die Betreuung und Durchsicht der Arbeit sowie fur die kritische Diskussion der Ergebn- se. Ebenso danke ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts fur Umformtechnik, die zumGelingen dieser Arbeit beigetragen haben. W eiterhin m 6chte ich Herrn Professor Dr .rer.nat . G. K. W olf, Herrn Dr.-Ing. J. F6hl und H errn Dipl.- Ing. K. -J. GroB fur die Zusam m enarbeit beim Einsatz ionenimplantierter W erkzeuge, bzw. bei der VerschleiBmessung danken. Die Untersuchung wurde mi t M itteln der D eut schen Forschungsgemeinschaft und des K ernforschungszentrum s K ar lsruhe gef6rdert .

Beim Kaltfliesspressen wird das Fliesspresswerkzeug durch die vorgangsbeding- ten Umformkrafte belastet. Diese Belastung bewirkt eine elastische Federung des Werkzeuges. Durch den Umformvorgang wird dem Werkstuck Arbeit zugefuhrt. Diese Umform- arbeit und die Reibarbeit an der Kontaktflache Werkstuck/Matrize fuhren im Werkzeug zu einer Temperaturerhoehung und damit zu einer Warmeausdehnung der Matrizenbohrung. Die radiale Aufweitung armierter Fliesspressmatrizen mit zylindrischer und abgesetzter Bohrung wurde unter mechanischer Belastung und Temperatureinwir- kung mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode berechnet. Die Belastungssimu- lation erfolgte einerseits durch das Aufbringen eines hydrostatischen Innen- druckes entlang der Bohrungswand der Matrize und andererseits durch das Er- zwingen einer gewunschten Bohrungswandtemperatur. Variiert wurde der Innen- 2 druck zwischen 0

Flexible Fertigungssysteme sind automatisierte Fertigungs- einrichtungen, die fUr den Einsatz im Bereich der Einzel- und Kleinserienfertigung entwickelt wurden. Sie sind gekenn- zeichnet durch ihre Fahigkeit, sich innerhalb eines begrenz- ten Teilespektrums selbsttatig an unterschiedliche Werk- stUcke und Fertigungsaufgaben anzupassen. Wah rend diese Entwicklungen bei spanenden Bearbeitungsver- fahren schon verstarkt Eingang in die Fertigung gefunden ha- ben [1 - 12], sind sie im Bereich umformender Fertigungsver- fahren bislang nur sehr vereinzelt anzutreffen. Wegen der in jUngster Zeit stark angestiegenen Energie- und Rohstoffkosten [13] sind Uberlegungen in Gang gekornrnen, das Konzept des fle- xiblen Fertigungssystems auch auf Technologien anzuwenden, bei denen ein vergleichsweise geringerer Aufwand fUr Material und Energie erforderlich ist, die also bei sparsamem Energie- und Rohstoffverbrauch groBe Teilespektren in kleinen StUck- zahlen und im Rahmen einer gewissen Flexibilitat wirtschaft- lich fertigen konnen. Ausgehend von diesem Sachverhalt untersuchte erstmalig KAISER [14] die Moglichkeiten einer Integration umformender Bearbei- tungsverfahren in flexible Fertigungssysteme. Die Analyse samtlicher Umformverfahren ergab dabei, daB grundsatzlich aIle ungebundenen Umformverfahren, d. h. solche mit kinematischer Gestalterzeugung und ferner einige gebundene Umformverfahren, das sind solche mit Abbildung der WerkstUckgeometrie am Werk- zeug, bei entsprechendem Teilespektrum in flexible Fertigungs- systeme einbezogen werden konnen.

Das Buch hat sich zum Ziel gesetzt, die Fertigungsverfahren der DIN 8580 nach wirt- schaftlichen Punkten zu behandeln. Das muss, wegen der Fulle des Stoffes zwangslaufig dazu fuhren, dass die einzelnen Themenkomplexe oft nur angedeutet werden. Nur viel angewandte Verfahren werden beschrieben, weniger bekannte koennen nur erwahnt und Verfahren, die sich erst im Versuchsstadium befinden, konnten nicht angeftihrt werden. Das wirtschaftliche Fertigungsverfahren steht im Vordergrund. Hierbei ist von Bedeutung Werkstuckwerkstoff, Werkstuckform, Anzahl der Werk tucke, konkurrierende Be- arbeitungsverfahren, Werkzeuge, Schneidstoff, Schmierung, Werkzeugmaschine und Werkzeugmaschineneinstellung. Besonderer Wert wurde dabei auf die exemplarische Darstellung anhand viel benoetigter Teile gelegt. . Die Textftille war nur durch viele Ta ellen, knappe Beschreibung, viele Skizzen, die zusammen mit den Bildunterschriften zum Text nicht redundant sind, zu bewaltigen. Dabei war aber kein reines Tabellenwerk geplant, vielmehr sollte der Sinn der tabellarischen Darstellung in der Kurze der Darbietung liegen. Daher wurde auch z.B. in den einzelnen Kapiteln darauf verzichtet, Werte aus der Zerspantechnik oder Umformtechnik, die reine Maschineneinstellung betrafen, zu tabellieren. Auch hierfur sind Beispiele fur typische Prozesse aufgefuhrt. Gegenuber dem Text wurde im Zweifelsfalle der Skizze und dem Bild der Vorzug gegeben. Das geschah bewusst aus zwei Grunden: Skizzen benoetigen weniger Raum als Text um einen fertigungs-technisch- maschinenbaulichen Zusammenhang darzustellen und Skizzen sind letztlich doch das Ausdrucksmittel des "Maschinenbauers".

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am lnstitut fUr Steuerungs- technik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Die Voraussetzungen und Grundlagen fUr meine Promotion wurden durch den verstorbenen lnstitutsleiter. Herrn Prof. Dr.-lng. G. Stute. geschaffen. dem ich zu besonderem Dank verpflichtet bin. Herrn Prof. Dr.-lng. A. Storr danke ich fUr seine Unter- stUtzung und seine kritischen Anregungen bei der Erstellung dieser Arbeit. Herrn Prof. DTech. h. c. Dipl.-lng. K. Tuffentsammer gilt mein Dank fUr die Obernahme des Mitberichts. Allen Kollegen der Gruppe 5. insbesondere den Herren Dipl.-lng. R. Donn und Dipl.-lng. S. Chmielnicki. sowie allen Mitarbeitern und Studenten des lnstituts. die zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben. danke ich fUr ihre Hinweise. Geleitwort des Herausgebers Das Institut fOr Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrich- tungen der Universitat Stuttgart befaBt sich mit den neuen Entwicklungen der Werkzeugmaschinen und anderen Fertigungseinrichtungen, die insbesondere durch den erhOhten Anteil der Steuerungstechnik an den Gesamtanlagen gekennzeichnet sind. Dabei stehen die numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen in Programmie- rung, Steuerung, Konstruktion und Arbeitseinsatz sowie die vermehrte Verw- dung des Digitalrechners in Konstruktion und Fertigung im Vordergrund des In- teresses. 1m Rahmen dieser Buchreihe sollen in zwangloser Foige drei bis fOnf Berichte pro Jahr erscheinen, in welchen Ober einzelne Forschungsarbeiten berichtet wird. Vor- zugsweise kommen hierbei Forschungsergebnisse, Dissertationen, Vorlesungsmanu- skripte und Seminarausarbeitungen zur VerOffentlichung. Diese Berichte sollen dem in der Praxis stehenden Ingenieur zur Weiterbildung dienen und helfen, Aufgaben auf diesem Gebiet der Steuerungstechnik zu 10sen.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am lnstitut fur Umformtechnik der Universitat Stuttgart. Herrn Professor Dr. -lng. K. Lange danke ich fur sein Vertrauen und seine wohlwollende Unterstutzung bei der Durchfuhrung dieser Arbeit. Fur die eingehende Durchsicht dieser Arbeit bin ich Herrn Pro- fessor Dr. -lng. H. Uetz zu Dank verpflichtet. Mein Dank gilt ferner Herrn Dipl. -lng. E. Dannenmann, der die- se Arbeit durch wertvolle Hinweise und Anregungen unterstutzt hat sowie allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des lnsti- tuts fur Umformtechnik, die durch ihre tatige Hilfe zum Ge- lingen der Arbeit beigetragen haben. Ebenfalls danken mochte ich Herrn Dr. rer. nat. P. Schluter vom Max-Planck-lnstitut fUr Metallforschung in Stuttgart, der in groBzugiger Weise die Erstellung der REM-Aufnahmen und Schliffbilder ubernommen hat. Die Mittel zur Durchfuhrung dieser Arbeit wurden von der Deutschen Forschungsgesellschaft fur Blechbearbeitung e. V. zur Verfugung gestellt. Stuttgart, Juni 1983 Erhard Mossle Inhaltsverzeichnis Seite Verzeichnis der wichtigsten Abktirzungen 11 o Einleitung 13 Problematik des Ziehens von Blechen aus 15 Aluminiumlegierungen 1. 1 Ausgangssituation 15 1. 2 Stand der Kenntnisse 18 1. 2. 1 Beeinflussung von Oberflachen durch Umformen 18 1. 2. 2 EinfluB der Oberflachenbeschaffenheit von 25 Blechen auf den Ziehvorgang 1. 3 Zielsetzung der Arbeit 27 2 Experimentelle untersuchungen mit Blechen 31 aus Aluminiumlegierungen - Versuchsdurch- ftihrung 2. 1 Beschreibung der Oberflachenbeschaffenheit 33 2. 2 Ermittlung der Formanderungen 36 2. 3 Eigenschaften der untersuchten Aluminium- 37 legierungen Oberflachenveranderungen bei Zug- und 43 2. 4 Biegeversuchen 2.

Die vorliegende Arbeit entstand wahrend meiner Tatigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut fur Steuerungstech- nik der Werkzeugmaschinen und Fertigungseinrichtungen (ISW) der Universitat Stuttgart. Herrn Prof. Dr.-Ing. G. Stute, dem viel zu fruh verstorbenen Leiter des Instituts, bin ich fur seine grosszugige Unterstut- zung und die wertvollen Anregungen, die zum Entstehen dieser Arbeit beitrugen, zu besonderem Dank verpflichtet. Herrn Prof. Dr.-Ing. A. Storr danke ich fur seine kritischen Anmerkungen zu Form und Inhalt der Arbeit und die sich daraus ergebenen Hinweise. Mein Dank gilt auch Herrn Prof. Dr.-Ing. H.-J. Warnecke fur die eingehende Durchsicht der Arbeit. Daruber hinaus moechte ich all denen danken, die durch wert- volle Diskussionen und anregende Kritik zum Gelingen dieser Arbeit beigetragen haben, insbesondere den Herren Dr.-Ing. H. Erne, Dipl.-Ing. G. Gruhler, Dipl.-Ing. W. Ruoff und Dipl.-Ing. K.-H. Wurst. Manfred Keppeler 5 - INHALT Seite Formelzeichen und Abkurzungen 8 1 Einfuhrung und Aufgabenstellung 12 2 Beschreibung von Bewegungsablaufen in raum festen 15 oder werkstuckbezogenen kartesischen Koordina- tensystemen 2.1 Definition der Werkzeugorientierung 17 2.2 Interpolation 22 2.2.1 Linearinterpolation 22 2.2.2 Fahren von Kreisbahnen als Sonderfall der Line- 25 arinterpolation 2.2.3 Zirkularinterpolation 27 2.3 Erzeugung komplexer Bewegungsbahnen durch automa- 33 tische Wahl der Interpolationsart Linear- bzw.

Outlines the basic techniques of lost-wax casting and describes the equipment needed to carry out the process successfully. Explains how the equipment can be made, using local labour and natural resources readily available in developing countries.

Mit Hilfe der FEM wurde der EinfluB von DurchbrUchen in Werkzeug- maschinen fUr zwei verschiedene Gestellbauteile untersucht. Zum einen ist dies ein kastenformiger Stander, bei dem der Steifigkeits- abfall infolge eines Durchbruches von Interesse ist. Hierzu wurde eine Vielfalt von Durchbruchsformen und -groBen untersucht. Zum anderen ist das ein O-Gestell einer Umformmaschine. Hierbei interes- siert die Spannungsausbildung im Gestell infolge eines Durchbruches. Die Ergebnisse der Rechnung fUr den Stander mit Kastenquerschnitt zeigen den erheblichen EinfluB, den ein Durchbruch auf die Steifig- keit haben kann. Die Ergebnisse wurden so aufbereitet, so daB der EinfluB von verschiedenen Durchbruchsformen und -groBen aus graphi- schen Darstellungen dem Konstrukteur direkt zuganglich ist. Weiter- hin kann er mit Hilfe von Kurven gleicher Steifigkeit die fUr seinen Fall optimale Durchbruchsform auswahlen. Zur Verminderung des Einflusses des Durchbruches auf die Steifig- keit wurden zwei konstruktive MaBnahmen rechentechnisch untersucht. Die erste MaBnahme ist die Einbringung einer Querschotte direkt ober- und unterhalb des Durchbruches. Diese MaBnahme erwies sich insbesondere bei der Torsion als besonders geeignet, wo eine bis zu 265 % Steigerung der Steifigkeit gegenUber dem Fall ohne Quer- schotte erzielt werden konnte. Die zweite MaBnahme war die Anbrin- gung eines Wulstes urn den Durchbruchsrand. Hierbei ergab sich mit 152 % Steifigkeitssteigerung ebenfalls beim Lastfall Torsion das beste Ergebnis.