Die Fertigung der Räder
Zeichnung:
FQP-1,
Fräserbahnen im
Querschnitt durch die
Profilrippe
1. Zeichnung
Die
Zeichnung: FQP-1 zeigt einen Querschnitte durch die Profilrippe,
rechts von der Profilrippe wird eine fertig bearbeitet Kontur dargestellt und links von der Profilrippe sieht man die jeweiligen Bearbeitungsschritte. Fräser die sich im Einsatz befinden sind grün dargestellt. Das Aufmaß für den letzten Schlichtarbeitsgang wurde in Magenta eingezeichnet. Das Schlichten als letzter Arbeitsgang hat alle Spuren der vorigen Arbeitsgänge beseitigt deshalb werden hier nur die letzten Fertigungsschritte beschrieben.
Werkzeug: Kugelfräser oder Radiusfräser, Radiuskopf, kugelförmige Spitze d = 4 mm, r = 2 mm.
Wir starten mit dem schlichten zwischen den Profilrippen, nun laufen die Kugelfräserbahnen von links nach rechts und enden einige mm vor der Profilrippe, hier findet der Bahnwechsel statt.
Siehe
Zeichnung: FQP-2.
Beim Bahnwechsel bewegt sich der Kugelfräser, um den Bahnabstand b[SUB]a[/SUB], ins Bild und danach fährt er von rechts nach links um die nächste Bahn zu bearbeiten. Und so pendelt er hin und her bis alle Bahnen zwischen den Profilrippen bearbeitet wurden. Für die Bearbeitung der Profilrippen wird das Werkzeug gewechselt.
Siehe
Zeichnung: FQP-3.
Werkzeug: Torusfräser, Zylindrischer Fräser d = 4 mm mit Eckenradius r = 0,5 mm.
Die Profilrippen wurden mit einem Torusfräser erzeugt. Erkennbar durch die Fräsbahn die parallel zu der Profilrippe verläuft. Der Torusfräser bearbeiten die Flanke der Profilrippe und taucht mit seiner Stirnseite soweit ins Material ein das in diesem Bereich die Kugelfräser Spuren verschwinden. Die Bahn des Torusfräser beendet nun die Fräsbahnen des Kugelfräser und schafft mit seinem Radius einen Übergang zur Profilrippe.
Auswirkungen dieser Fertigung:
Man erkennt das die Fräsbahn, parallel zu den Profilrippen, tiefer ins Material eintaucht als die Täler der Kugelfräserbahnen. Somit ist dies die dünnste Stelle in der Radlauffläche, begrenzt durch den Übergangsradius zur Profilrippe und den endenden Kugelfräserbahnen.
Von oben betrachtet sieht dieser Bereich aus wie eine Perforationslinie, wie eine Abreißkanten die wir aus dem Papier Bereich kennen. Leider sieht dieser Bereich nicht nur so aus sondern funktioniert auch so. Das Material ist hier nicht perforiert aber hier treffen auf engsten Raum viele Störfaktoren aufeinander und addieren ihre Kerbwirkung.
| Problemzonen mit ihren Störfaktoren: |
~ | Wir haben hier einen Übergang von der Stabilen Profilrippe zur dünnen Blechfläche. |
~ | Auf der anderen Seite haben wir die auslaufenden Kugelfräserbahnen. |
~ | Da der Torusfräser tiefer ins Material eintaucht als die Täler der Kugelfräserbahnen haben wir hier die dünnste die schwächste Stelle im Blechmaterial. |
~ | Durch das Tal der das der Torusfräser mit seiner Bahn erzeugt haben wir an dieser Stelle einen weiteren Absatz mit entsprechender Kerbwirkung. |
~ | Auch die Fräserbahn des Torusfräser hat noch eine Rautiefe die die dünnste Stelle auch noch schwächt. |
~ | Um die Kernmaterialstärke zu ermitteln müssen wir alle Rautiefen und sonstigen Vertiefungen von der Sollmaterielstärke abziehen. Die Sollmaße werden immer den Bergspitze gemessen die Rautiefe bleibt bei den Abmessungen unberücksichtigt. |
Riß Beispiele:
Schauen wir uns einmal einige Risse in den Curiosity Rädern an die genau durch diese Schwachstelle ausgelöst wurden. Also Risse die durch die Torusfräserbahn und parallel zu den Profilrippen laufen.
Sol 744 eine Aufnahme der MAHLI Kamera. Zu sehen ist das linke Vorderrad, im Segment 20 gleich neben den Morse-Code ein über 200 mm langer gerader Riß durch das Tal der Torusfräserbahn und parallel zur Profilrippe. An dieser Stelle können sich besonders lange Risse bilden da diese Profilrippe gerade über die volle Radbreite verläuft. Eine im zick-zack verlaufende Profilrippe würde den Riß früher stoppen oder umleiten. Dieser Riß ist ein Klassiker unter den Rissen denn er ist der 1. große Riß in den Curiosityrädern er ist in den Rißspiegeln
Sol 411, Sol 476 und
Sol 758 zu sehen.
Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Sol 744 eine 2. Aufnahme der MAHLI Kamera. Zu sehen ist das linke Mittelrad, im Segment 8 ein langer gerader Riß, er hat sich den am längsten gerade verlaufenden Teil der zick-zack verlaufenden Profilrippe ausgesucht. 8. Segment, vom Morse-Code aus gegen den Uhrzeigersinn gezählt. Der Riß ist nur im Rißspiegel
Sol 758 zu sehen.
Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Sol 744 eine Aufnahme der Mastcam Kamera. Zu sehen ist das rechte Mittelrad, im Segment 6 ein langer gerader Riß. Aufgrund des günstigen Lichteinfalls kann man die Bearbeitungsspuren der Fräser gut erkennen. Der Riß ist im Rißspiegel
Sol 476 und Sol 758 zu sehen.
Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Sol 713 eine Aufnahme der MAHLI Kamera. Zu sehen ist das linke Vorderrad, im Segment 16 ein langer gerader Riß. Der Riß ist nur im Rißspiegel Sol 758 zu sehen.
Außerdem sehen wir nochmal den langen Riß aus Segment 20, hier ist zu sehen das die Befestigungsstege (Versteifungsringe) für die Speichen den Riß beenden.
Bildquelle: NASA/JPL-Caltech/MSSS
Rißverlauf:
Ein langer gerader Rißverlauf zeigt das der Riß einer dominanten Kerbwirkung folgt und sich nicht von Gefügestrukturen ablenken läßt. Normalerweise wird ein Riß, im Gefüge an den Korngrenzen, immer wieder abgelenkt und zeigt einen zick-zack-förmigen Verlauf.
Wie die Kerbwirkung funktioniert wird später im Thema Berechnung der Festigkeit gezeigt.
Fortsetzung folgt.
Grüße
Wotan