Einführung in den Maschinenbau

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1 Einführung in den Maschinenbau 1.Kapitel: Welche Erfindung hat die Industrialisierung und in der Folge den wissenschaftlichen Maschinenbau wesentlich gefördert? Die Dampfmaschine. Was ist eine Maschine? Eine Gesamtheit von miteinander verbunden Teilen oder Vorrichtungen, von denen mindestens eine beweglich ist, sowie ggf. von Antriebselementen, Steuer- und Energiekreisen usw., die für eine bestimmte Anwendung, wie die Verarbeitung, Behandlung Fortbewegung und Aufbereitung eines Werkstoffes zusammengefügt sind. Es wird darunter auch eine Gesamtheit von Maschinen verstanden, die so angeordnet bzw. gesteuert werden, daß sie als Ganzes zur Erreichung ein und desselben Zieles zusammenarbeiten. (EN 292 T1) Sind die nachfolgend genannten technischen Produkte Maschinen? Fahrrad; PKW; Motorrad; Elektrisch betriebene Küchenmesser; Landwirtschaftliches Gerät, daß am Traktoren angebaut wird, und von diesem aus über die Zapfenwelle oder ölhydraulisch angetrieben wird; Kaplanturbine; Elektromotor; Pumpe; Dampfturbine; Kopierer. Ja Welches funktionale Element muß in jedem mechtronischen System vorhanden sein? Eine elektronisch arbeitende Automatisierungseinrichtung (Regelung, Steuerung). Was kennzeichnet mechatronsiches Arbeiten? Interdisziplinäres Herangehen beim Entwurf von hochautomatisierten Geräten, Maschinen oder Anlagen. Es sollten mechanische, elektrische und elektronische Komponenten beim Entwurf von Beginn an als gleichwertig betrachtet werden, um den Anforderungen, die an das zu entwerfende System gestellt werden, möglichst gut gerecht zu werden. Beschreiben sie die maschinenbaulichen Grundprobleme! Ein wirtschaftlich gesellschaftliches Problem soll durch einen technischen Prozeß gestillt werden ein Verfahren (bestehend oder neu ) wird gesucht (entwickelt), daß den Prozeß dem Prinzip nach realisiert das Verfahren wird konkret maschinell umgesetzt, Bau von Maschinen, Anlagen, Geräten, die das Verfahren realisieren, inklusive der dazu nötigen Automaisierung Wodurch wird der Wert eines Produktes festgelegt? Der Wert eines Produktes entspricht dem Kundennutzten, der durch die Erfüllung von Kundenwünschen und -bedürfnissen mit dieser Einrichtung entsteht. Der wirtschaftliche Wert ist gewissermaßen die geldmäßige Quantifizierung des Kundennutzens bzw. gesellschaftlichen Nutzens, beziffert also einen Gegenwert, welcher der Erfüllung von Kundenwünschen und bedürfnissen entspricht. Kein Gut hat diesen Geldewert von sich aus. Diesen legen Marktmechanismen des jeweiligen Wirtschaftssytems fest. Einen hohen Geldwert (Erlös) werden solche Produkte erzielen, die ein vielen Kunden aktuell wichtiges Beürfnis befriedigen eine möglichst geringe Konkurrenz haben, wobei ein Konkurrenzvorteil sowohl durch besondere technische

2 Vorzüge, als auch durch besondere Lieferfähigkeit, Image, Marke, Monopole, etc. entstehen kann. Erklären sie den Produktlebenszyklus! Er entspricht Qualitativ der biologischen Wachstumskurve. Bei der Einführung eines neuen Produktes verhält sich der Markt oft vorsichtig (geringe Anzahl verkaufter Produkte, geringer Absatz ), mit steigender Anzahl der verkauften Produkte steigt allmählich der Absatz: Ist eine gewisse Anzahl von Produkten verkauft, ist der Markt gesättigt, die Nachfrage und damit der Absatz sinken wieder. Das Produkt wird dann häufig durch ein neueres besseres abgelöst. In dieser Endphase in die Verbesserung einer überholter Technologien zu investierten ist oft sinnlos. Welche zwei groben Kategorien von Randbedingungen für marktfähige, technische Produkte gibt es? Physikalische bzw. technische Möglichkeiten und Grenzen. Anforderungen des Marktes, also des Kunden. 2.Kapitel Definieren sie eine Maschine! Eine Gesamtheit von miteinander verbunden Teilen oder Vorrichtungen, von denen mindestens eine beweglich ist, sowie ggf. von Antriebselementen, Steuer- und Energiekreisen usw., die für eine bestimmte Anwendung, wie die Verarbeitung, Behandlung Fortbewegung und Aufbereitung eines Werkstoffes zusammengefügt sind. Es wird darunter auch eine Gesamtheit von Maschinen verstanden, die so angeordnet bzw. gesteuert werden, daß sie als Ganzes zur Erreichung ein und desselben Zieles zusammenarbeiten. (EN 292 T1) Nennen Sie fünf Arten von Maschinen! Elektromotor, Turbine, Pumpe, Verbrennungsmotor, Getriebe, Verbrennungsmotor,... Warum ist die mechanische Leistungsübertragung die gebräuchlichste? Diese Art der Leistungsübertragung bietet viele Vorteile: Leistungsübertragung ohne Ortsveränderung(Änderung der Schwerpunktlage) möglich. Gleichmäßige Leistungsübertragung ohne Totpunkt. Erschütterungsfrei Leistungsübertragung ohne Massenkräft möglich (Wuchten). Zeichnen Sie eine Welle mit einer Paßfedernut auf der einen und einem Ritzel auf der anderen Seite Normgerechte Werkzeichnung II, Seite 212 Wie lauten die Leistungsbeziehungen für die 1-achsige Drehbewegung und die ebene, translatorische Bewegung? Rotation: Translation: P=M*ω P=F*v

3 Wie lautet die Beziehung zwischen Leistung Trumkräften und Riemengeschwindigkeit bei Riemengetrieben? P=(F2-F1)*v= F*v Wie gliedert sich eine im wirtschaftlichen Einsatz befindliche Maschine? Geben Sie die Aufgaben der Teilkomponenten an; erklären sie diese Teilkomponenten anhand konkreter Beispiele! Kraftmaschine: Stellt Leistung aus hydraulischen, termischen, elektrischen, chemischen... Energieformen zur Verfügung. z.b.: Elektromotor, Verbrennungsmotor, Turbine,... Getriebe: Paßt die Form der mechanischen Ausgangsleistung der Kraftmaschine an die Bedürfnisse des Arbeitsprozesses an. z.b.: Schaltgetriebe in einem PKW, Riemengetriebe eines Mopeds,... Arbeitsprozeß: Technischer Prozeß realisiert die Zustandsänderung. z.b.: Ortsänderung eines Fahrzeugs, Verformung eines Werkstoffes (z.b. Walzen), Transport (z.b. Förderband),... Wie gliedert sich grob eine im allgemeine automatisierte technische Anlage? Im Zentrum einer technischen Anlage steht ein Verfahren bzw. ein technischer Prozeß. Dieser wird durch eine Automationseinrichtung gesteuert. Dazu werden oft Informationen über den Prozeß benötigt, welche Sensoren liefern. Die Informationen werden durch nachgeschaltete Auswertungseinrichtungen verarbeitet. Die Regelung des Prozesses erfolgt durch Aktoren. Mit welchen Methoden verschafft man sich das Verständnis für komplizierte technische Prozesse? Laborexperimente Sammeln von Daten im regulären Betrieb (Erfahrung) theoretische, auf mathematische Beschreibungen basierende Analyse ( rechnerische Simulation ) Was sind die drei grundlegenden Anforderungen an einen Bauteil? Erklären Sie diese an einem Beispiel! Er sollte seinen verfahrenstechnischen Zweck erfüllen. z.b. sollte eine Zahnradgetriebestufe in einem Pkw einen hohen Wirkungsgrad aufweisen (98 %), und eine gewünschte Übersetzung (Drehzahl, Moment ) liefern. Er sollte ausreichende Haltbarkeit aufweisen. z.b. sollten bei einer Getriebestufe Durchmesser, Breite, Werkstoffe und dessen Behandlung (Härten), sowie die Oberflächenbeschaffenheit (gefräst oder auch geschliffen) so gewählt werden, daß sie im Zusammenspiel eine ausreichende Haltbarkeit (geplante Einsatzdauer) ergeben. Die Kosten für den Bauteil sollten möglichst gering sein. Diese ergeben sich aus der Größe und damit den Material- und Fertigungskosten, der Art des Materials und der Art der Fertigung in Zusammenhang mit der Stückzahl. 3.Kapitel Was versteht man unter einer Baureihe, was unter einem Baukastensystem?

4 Baureihen sind technische Gebilde (Maschinen, Baugruppen, Einzelteile usw.), mit gleicher Lösung für eine bestimmte Funktion, aber mit unterschiedlichen Größenstufen. Durch die Größenstufung soll die Funktion für einen möglichst weiten Anwendungsbereich erfüllt werden. Die Fertigung, also auch der Werkstoff dieser Gebilde, soll möglichst gleich sein. Für die Entwicklung von Baureihen müssen die entsprechenden Ähnlichkeitsgesetze unbedingt beachtet werden. Bsp.: Baureihen für Elektromotoren, Kupplungen, Getriebe. Baukastensysteme sind technische Gebilde, die (abgesehen von der Größenstufung) auch unterschiedliche Funktionen oder Gruppen von Funktionen erfüllen. Bei größeren Stückzahlen empfiehlt sich eine Modularbauweise (modularer Aufbau) als Baukastensystem. Bsp.: PKW mit unterschielichen Motorisierungen oder Ausstattungsvarianten. Leiten sie die sich aus den Ähnlichkeitsbeziehungen ergebenden Maßstäbe für unten angeführte physikalische Größen her, wenn einen konstante Belastung in Form von äußeren mechanischen Spannungen an der Oberfläche von Bauteilen gleicher geometrischer Form und gleichen Werkstoffes, aber unterschiedlicher Größe wirkt, und die Beanspruchung der verschieden großen Bauteile gleich groß sein soll. Mechanische Spannung, Drehzahl, Dehnung, Kräfte, Leistung.? Was sind Zweck und Ziele der Normung? Die Vereinheitlichung von materiellen und immateriellen Gegenständen zum Nutzen der Allgemeinheit, wie z.b. die Rationalisierung in Wirtschaft, Technik, Wissenschaft, Verwaltung..., Sicherheit von Menschen und Gegenständen, Schutz der Umwelt, Qualitätssicherung, sinnvolle Ordnung und Umfassende Information auf dem entsprechenden Sachgebiet, gemeinsame Sprache,... Was wird durch Normen festgelegt? Merkmale von Bauteilen, Form von Arbeitsergebnissen (Dokumentation), Durchführung von Arbeiten (Berechnungsvorschriften, Prüfvorschriften) Worin besteht die wirtschaftliche Bedeutung der Normung? Reduktion der Variantenvielfalt zur Kostenreduktion bei Konstruktionsarbeit (Normteilen müssen nicht gezeichnet werden), Lager, Verwaltung, Fertigung, Zukaufteile (Mengenrabatte), Entwicklung (Zeitersparnis) Welche Arten (Stufen, Ebenen ) von Normen kennen sie? Innerbetriebliche Normen (Werksnormen), nationale Normen, internationale Normen, weltweite Normen Nennen sie mindestens 3 nationale und zwei internationale Normen Nationale Normen: ÖNORM, DIN-Norm, ASTM, ANSI, ASME, BS-Norm, GOST-Norm,... Internationale Normen: EN, ISO, EURONORM, CENELEC, IEC, Was bedeuten die Ausdrücke ÖNORM ISO xxxx, DIN EN xxxx, ISO xxxx (xxxx...normnummer)? ÖNORM ISO xxxx...übersetzung einer ISO-Norm, die als ÖNORM herausgegeben wurde. DIN EN xxxx...deutsche Fassung einer europäischen Norm, hat den Status einer DIN-Norm. ISO xxxx...iso-norm (internationale Norm) Sind Normen verpflichtend anzuwenden? Wenn ja bzw. nein, immer bzw. nie, oder unter bestimmten Bedingungen? Falls weder immer noch nie, unter welchen Bedingungen? Normen haben primär den Charakter einer Empfehlung und es besteht i.a. keine Verpflichtung, die betreffenden Normen anzuwenden. Eine Verpflichtung besteht dann, wenn ein Gesetz die Anwendung

5 einer gewissen Norm verlangt (in Österreich durch Bundesgesetzblätter, Landesgesetzblätter, Verordnungen usw.) oder eine vertragliche Verpflichtung dazu besteht. Erläutern Sie den Aufbau der dezimalgeometrischen Normzahlreihen. Was bedeutet die Bezeichnung der Reihe R20/3 (20,0...) und wie sieht die Reihe aus ( berechnen Sie, ohne zu runden)? Wie der Name schon sagt handelt es sich dabei um eine geometrische Reihe. Dabei wird der Maßstabsfaktor so gewählt, daß sich der Maßstab nach jeweils n Stufensprüngen verzehnfacht, daher dezimalgeometrisch. Aus diesen Bedingungen folgt die Formel für den Faktor f der n dezimalgeometrischen Reihe mit n Stufen: f = 10 R20/3 (20,0...) bezeichnet die dezimalgeometrische Normzahlreihe mit 20 Stufen, wobei nur jedes dritte Glied dieser Reihe verwendet wird. Diese Reihe beginnt mit dem Wert 20 und lautet: 20,0 28, , , , *10^ (3n / 20)... Warum sind geometrische Reihen für Baureihen sinnvoll? Mit den Ähnlichkeitsbeziehungen kann man durch einsetzten des Vergrößerungsmaßstabes leicht die Eigenschaften eines Baureihenelements berechnen. 4.Kapitel Was heißt vereinfacht gesagt, fertigen im Maschinenbau? Es bedeutet, den Bauteil in eine gewünschte Form zu bringen. Dabei ist aber nicht nur die Geometrie des Bauteils gemeint, sondern auch die Oberflächenbeschaffenheit und die Stoffeigenschaften des Bauteils, die bei der Fertigung gezielt verändert werden. Wie werden die Fertigungsverfahren zur Herstellung von Bauteilen eingeteilt? Urformen: die Herstellung eines festen Körpers durch schaffen des zusammenhalts (Gießen, Sintern, Aufschweißen, Aufspritzen). Umformen: die geometrische Form wird unter Beibehaltung des Zusammenhalts und der Masse plastisch geändert (Kaltumformung, Warmumformung). Dabei werden i.a. auch die Stoffeigenschaften geändert(walzen, Gesenkschmieden, Ziehen, Biegen, Strangpressen). Trennen: der Zusammenhalt wird örtlich aufgehoben, Material wird dabei vom Werkstück abgetrennt. Beim Spanen (spanende bzw spanabhebende Verfahren) werden nur relativ kleine, spanartige, Teile vom Werkstück abgetrennt. Weitere Trennverfahren: Zerteilen (Scherschneiden, Nibbeln, Stanzen), Abtragen ( Erodieren); Fügen: der örtliche Zusammenhalt zwischen zwei oder mehr Werkstücken wird geschaffen. Die entstehende Verbindung kann lösbar (z.b.: Zusammensetzen) oder unlösbar ( z.b.: Löten, Schweißen) sein. Beschichten: das Aufbringen einer fest haftenden Schicht aus formlosem Stoff auf ein Werkstück (z.b.: Lackieren, Verzinken).

6 Stoffeigenschaften ändern: die Eigenschaften eines Werkstoffs werden gezielt verändert (z.b.: Wärmebehandlungen wie Glühen, Härten, Vergüten). Nennen Sie fünf spanabhebende Fertigungsverfahren und skizzieren und beschreiben Sie diese kurz! Drehen: Spandendes Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide. Dient zum Fertigen rotationssymmetrischer Werkstücke. Das Werkstück rotiert um seine eigene Achse, der Drehmeißel wird nur translatorisch bewegt und hebt den Span ab Fräsen: Spandendes Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide. Ein Fräser mit bestimmter Form rotiert um seine eigene Achse und bewegt sich relativ zum Werkstück. Die am Fräser angebrachten Schneiden heben Späne vom Werkstück ab. Bohren: Spandendes Verfahren mit geometrisch bestimmter Schneide. Der Bohrer rotiert um die eigene Achse und bewegt sich dabei achsial relativ zum Werkstück. Die Schneiden an der Spitze des Bohrers heben dabei Späne ab. Schleifen: Spandendes Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide. Die Schleifscheibe rotiert um ihre Achse und bewegt sich dabei relativ zum Werkstück. An den Berührungspunkten zwischen Scheibe und Werkstück werden Späne abgetragen Honen: Spandendes Verfahren mit geometrisch unbestimmter Schneide. Eine Honahle rotiert und bewegt sich dabei relativ zum Werkstück periodisch hin und her. Dadurch ist eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit erzielbar. Was bedeutet die Abkürzung CNC? Erklären sie anhand des Drehens die grundlegenden Vorzüge der CNC Technick! CNC steht für Computer-Numerically-Controlled und bedeutet, daß die Maschine numerisch, also digital gesteuert wird. Bei einer Drehmaschine werden z.b. der Vorschub, die Schnittgeschwindigkeit, der Support, Werkzeugwechsel usw. werden digital gesteuert. Die digitale Steuerung ermöglicht eine hohe Fertigungs- und Wiederholgenauigkeit, hohe Stückzahlen und sehr komplexe Formen, da eine CNC-Maschine schneller und genauer arbeitet als ein Mensch. Erklären sie das Walzen (Skizze)! Das Walzen ist ein Druckumformungsverfahren. Dabei werden Werkstück mit oder ohne vorherige Erwärmung durch Walzen umgeformt (man spricht vom Warm- bzw. Kaltwalzen). Dadurch entstehen Bleche, Profile, Drähte oder Bänder verschiedenster Querschnittsform, oder auch nahtlose Rohre. Sonderformen stellen das Walzen von Keilwellen, Zahnrädern und Gewinden dar. Wie können Gewinde umformtechnisch hergestellt werden? Zeichnen sie eine Skizze des Verfahrens! Durch Walzen bzw. Rollen. Wie wird beim Gesenkschmieden vorgegangen? Erklären sie anhand einer Skizze? Beim Gesenkschmieden werden Werkstücke durch Schlagartigen Druck plötzlich umgeformt. Dabei entspricht das Werkzeug zumindest teilweise der Negativform des zu formenden Werkstücks. Zeichnen Sie eine Skizze, wie durch Tiefziehen eine Halbkugelschale erzeugt werden kann!

7 Erklären sie anhand einer einfachen Skizze das Biegen mittels einer Abkantpresse! Welches andere Biegeverfahren kennen Sie noch? Bei einer Abkanntpresse wird das Werkstück an einem Ende eingespannt und am anderen Ende durch eine Druckschiene umgebogen. Ein weiteres Verfahren ist das Gesenktbiegen. Erklären sie das Gießen nach dem Sandgießverfahren anhand eines einfachen Beispiels! Zum Gießen nach dem Sandgießverfahren ist zunächst ein Modell (meist geteilt) aus Holz bzw. Schaumstoff nötig. Bei diesem Modell sind Übermaße für die Schwindung, ggf. Bearbeitungszugaben, Gußschrägen für das Ausformen sowie ggf. Kernmarken, welche die Lage von Kernen, die beim Gießen von Hohlräumen erforderlich sind, festlegen, zu berücksichtigen. Weiters sind noch Modelle für Anläufe, Querläufe, Einläufe und Steiger, die für das Einfüllen des flüssigen Metalls und das entweichen der Luft benötigt werden sowie der Kern (z.b. aus Gußsand) zu fertigen. Der Gußsand wird in zumindest zweiteiligen Kästen aus Stahl gehalten. Beim Einformen wird zuerst ein Teil des Models auf die Modellplatte gelegt, eine Gießkastenhälfte daraufgelegt und der Gießsand eingepreßt. Dann wird die Gießkastenhälft gewendet, eine Trennschicht aufgebracht, die zweite Modellhälfte über Paßstifte in der Trennebene fixiert, Modelle für Steiger, Anläufe, Querläufe und Einläufe eingelegt und die zweite Gießkastenhälfte eingeformt. Danach werden die Gießkastenhälften getrennt, die eingelegten Modelle entnommen, die Kerne eingelegt und die Kastenhälften wieder zusammengefügt. Nun wird die Form mit flüssigem Metall gefüllt. Nach dem Erstarren und Auskühlen des Gußstücks wird es ausgeformt, die Anschnitte, Steiger usw. abgeschlagen und das Werkstück entgratete (Trennebene) und gereinigt. Was ist sintern? Beim Sintern wird pulverförmiges Ausgangsmaterial in eine gewünschte Form gepreßt und erhitzt Dabei verschmelzen die Körner des Pulvers Partiell miteinander. Oft sind Pressen und Erhitzen des Werkstücks voneinander getrennt. In welche sechs Hauptgruppen werden die Fertigungsverfahren nach DIN 8580 eingeteilt? Urformen, Umformen, Trennen, Fügen, Beschichten, Stoffeigenschaften ändern; Geben sie vier Fügeverfahren mit je einem Beispiel an: Zusammensetzen: Zusammenhalt durch Schwerkraft, Reibung, Formschluß oder Federkraft; Bsp.: Paßfeder, Keil, Nutring, Zahnwelle, Stift Füllen: Zusammenhalt durch Einschluß; Bsp.: Gasflasche Anpressen, Einpressen: Zusammenhalt durch Kraftschluß; Bsp.: Schrumpfsitz, Nasenkeil, Schraube; Fügen durch Urfromen: Zusammenhalt durch Formschluß, hervorgerufen durch Urformen; Bsp.: Vergießen, Ausgießen eines Hohlraums; Fügen durch Umformen: Zusammenhalt durch Formschluß, hervorgerufen durch Umformen; Bsp.: Drahtflechten, Falzen, Verpressen, Quetschen; Fügen durch Schweißen: Zusammenhalt durch Stoffverbindung; Bsp.: E-Lichtbogenschweißen, Gaßschmelzschweißen;

8 Fügen durch Löten: Zusammenhalt durch Stoffverbindung; Bsp.: Weichlöten, Hartlöten; Kleben: Zusammenhalt durch Adhäsion; Bsp.: Kleben von Kunststoffen, Metallen; Textiles Fügen: Zusammenhalt durch Formschluß und/oder Kraftschluß bei textilen Werkstoffen; Bsp.: Binden, Flechten, Wickeln; Wie heißen die drei Hauptgruppen von Fertigungsverfahren, mit denen die geometrische Form von Einzelteilen hergestellt werden kann? Nennen Sie zu jeder Gruppe mindestens drei Verfahren: Urformen: Sandguß, Spritzguß, Druckguß, Strangguß, Sintern; Umformen: Walzen, Biegen, Schmieden, Tiefziehen Trennen: Bohren, Fräsen, Schleifen, Drehen, Stanzen, Nibbeln, Scherschneiden; Was versteht man unter Stahl, was unter Gußeisen? Worin bestehen zwischen diesen beiden Werkstoffen Unterschiede bezüglich der Herstellung durch Gießen und bezüglich der Eigenschaften der gießtechnisch hergestellten Produkte? Stahl: Ist eine Legierung aus Eisen und Kohlenstoff mit weniger als 2% Kohlenstoffanteil. Der Kohlenstoff ist als Zementit (Eisenkarbid, Fe³C) gebunden und liegt nicht in freier Form vor. Formgebung des Stahlguß ist nur mehr durch Trennen möglich. Die Schmelztemperatur ( C) ist vom C-Gehalt abhängig und höher als bei Gußeisen. Die Schwindung (ca. 2%) ist höher, die Vergießbarkeit schlechter und die Festigkeit i.a.besser als bei Gußeisen. E-Modul: N/mm² Gußeisen: Legierung aus Eisen und Kohlenstoff mit mehr als 2% Kohlenstoffanteil (meist unter 5%). Kohlenstoff liegt in freier Form (Graphit) oder bei rascher Abkühlung als Zementit vor. Schmletemperatur ( C) vom C-Gehalt abhängig. Schwindung (0,5-1,6%) geringer, Vergießbarkeit besser und Festigkeit und Zähigkeit i.a. geringer als bei Stahlguß. E-Modul: N/mm² Was sind die Vor- und Nachteile der Umformverfahren? Es lassen sich hohe Produktionsleistungen erzielen, Materialausnutzung ist hoch, Formgenauigkeit relativ gut, die Festigkeitseigenschaften werden positiv beeinflußt ( Verspannung der Metallkörner). Dem gegenüber stehen hohe Investitionskosten ( beim Umformen treten hohe Kräfte auf) und hohe Werkzeugkosten (z.b. Walzen) Wie werden die Umformverfahren entsprechender der wirksamen Beanspruchungsart eingeteilt? Nennen Sie zu jeder Gruppe ein Beispiel. Druckumformen: Walzen, Gesenkschmieden, Einrücken, Strangpressen; Zugumformen: Längen, Weiten, Tiefen; Zugdruckumformen: Tiefziehen, Durchziehen; Was versteht man unter Warmwalzen, was unter Kaltwalzen? Wird das Werkstück vor dem Walzen erwärmt, spricht man vom Warmwalzen, ansonsten vom Kaltwalzen. Welche Verfahren des Trennens kennen Sie?

9 Zerteilen: Trennen durch mechanische Einwirkung eines Werkzeuges, wobei keine (formlosen) Späne entstehen. z.b.: Scherschneiden, Stanzen, Spalten, Brechen, Nibbeln; Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden: Trennen durch mechanische Einwirkung eines Werkzeuges auf ein Werkstück, wobei Späne entstehen. z.b.: Drehen, Fräsen, Bohren, Hobeln, Stoßen, Räumen; Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden: z.b.: Schleifen, Honen, Läppen; Abtragen: Abtrennen von Stoffteilchen auf nicht mechanischem Weg. z.b.: thermisch durch Brennschneiden, Laserschneiden, Funkenerosion; chemische durch ätzen; Zerlegen: Trennen ursprünglich gefügter Körper, auch Entleeren und Evakuieren. Reinigen Welche Verfahren des Spanens mit geometrisch bestimmter Schneide kennen Sie? Skizzieren sie diese und zeichnen Sie Schnittrichtung, Vorschubrichtung, Wirkrichtung, sowie relevante Winkel ein! Drehen, Fräsenen, Bohren, Hobeln, Stoßen, Räumen; Welche Verfahren des Drehens und Fräsens sind ihnen bekannt? Quer-Plandrehen, Längs-Plandrehen, Quer-Abstechdrehen, Längs-Runddrehen, Quer-Einstechdrehen, Schäldrehen, Quer-Runddrehen, Gewindedrehen, Gewindestrehlen, Nachformdrehen; Umfangfräsen (Gleichlauffräsen, Gegenlauffräsen), Stirnfräsen; Nennen, skizzieren und beschreiben sie zumindest 3 Verfahren des Spanens mit geometrisch unbestimmten Schneiden! Schleifen: Das Schleifwerkzeug rotiert um seine Achse (meist Schleifscheibe) und bewegt sich translatorisch relativ zum Werkstück. Durch die rauhe Oberfläche des Schleifwerkzeugs werden Späne aus der Oberfläche des Werkstücks abgetrennt. z.b.: Umfangsplanschleifen, Stirnplanschleifen, Profilschleifen, Außenrund-Längsschleifen, Innenrund- Schleifen, Gewindeschleifen mit Einprofilscheibe, Bandschleifen Honen: Eine Honahle rotiert und bewegt sich dabei relativ zum Werkstück periodisch hin und her. Dadurch ist eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit erzielbar (bis IT 3). Läppen: Das Werkstück wird zwischen zwei Werkzeughälften in einem Läppgemisch hin- und herbewegt. Dabei werden durch das Läppgemisch feinste Späne von der Oberfläche des Werkstücks abghoben. Sehr genau (bis IT1) Welche Flächen, Schneiden und Winkel an einem Drehmeißel kennen sie? Erklären sie die Größen anhand einer Skizze! Erklären Sie die Begriffe Zerspankraft, Aktivkraft, Passivkraft, Schnittkraft, und Vorschubkraft anhand des Längsdrehens! Welche Schneidstoffe kennen Sie?

10 Unlegierte und legierte Werkzeugstähle für niedrige Schnittgeschwindigkeiten (ca. 15m/min), Schnellarbeitsstähle (HSS) mit W, V, Cr, Mo, Co (Legierungsanteil > 5%) für höhere Schnittgeschwindigkeiten (- 60 m/min), Hartmetalle (eisenfreie Sinterwerkstoffe aus metallischem Bindemittel und Karbiden oder Nitriden als Hartstoff) mit hoher Härte für hohe Schnittgeschwindigkeiten (- 350 m/min), Schneidekeramiken (meist auf Basis Korund oder Quarz durch Sintern hergestellt) für Schnittgeschwindigkeiten bis 1100 m/min, Bornitrid und Diamant. Welche Funktion haben Kühlschmierstoffe beim Spanen? Kühlung, Schmierung, Reinigung, Korrosionsschutz; Nennen und beschreiben Sie kurz die wichtigsten Bestandteile einer konventionellen Spitzendrehmaschine mit Leitspindel und Zugspindel! Bett: Trägt alle angebauten Teile, muß auftretende Kräfte aufnehmen, trägt die Führungen für Bettschlitten und Reitstock. Spindelstock: Dient zur Lagerung der Hauptspindel, welche die Drehbewegung auf das Werkstück überträgt, und nimmt das Hauptgetriebe auf, welches die Hauptspindel antreibt. Hauptgetriebe: Treibt die Hauptspindel (Arbeitsspindel) an und ist als Stufengetriebe mit Stufen ausgeführt, mit denen die erforderliche Schnittgeschwindigkeit eingestellt werden kann. Werkzeugschlitten (Support): Trägt das Werkzeug und überträgt die Vorschub- und Zustellbewegung auf dieses. Der Support ist als Kreuzschlitten ausgeführt und besteht wiederum aus 3 Schlitten: Dem Bettschlitten, der am Bett geführt wird und ist und die Längsbewegung (Axialbewegung) überträgt, der Planschlitten, welcher am Bettschlitten geführt ist und die Querbewegung (Radialbewegung) ausführt, und der Oberschlitten, welcher den Meißelhalter trägt, und dessen Achse drehbar ist (Kegel drehen). Zugspindel: Wird vom Vorschubgetriebe angetrieben und treibt ihrerseits den Suttport an, der die Drehbewegung der Spindel in eine Längs- oder Querbewegung umwandelt. Leitspindel: Wird ebenfalls vom Vorschubgetriebe angetrieben und treibt ihrerseits den Suttport an, der die Drehbewegung in eine Längsbewegung umsetzt. Dient zum Drehen von Gewinden. Zug- und Leitspindel sind immer gegeneinander verriegelt. Vorschubgetriebe: Erzeugt die Drehbewegung von Zug- oder Leitspindel, im gewünschten, fixen Drehzahlverhältnis zur Arbeitsspindel und wird selbst vom Hauptgetriebe angetrieben. Reitstock: Dient beim Drehen zwischen Spitzten zur Lagerung und Zentrierung des Werkstückes, und ist im Bett axial verschieb- und fixierbar. In einer axialen Bohrung wird die Pinole geführt, welche beim Drehen zwischen Spitzen die Körnerspitze trägt und beim Fliegenddrehen ein Bohrwerkzeug aufnehmen kann. Setzstock (Lünette): Bildet eine zusätzliche Lagerung für das drehende Werkstück, um ein Durchbiegen von langen oder schlanken Werkstücken zu vermindern. Kann ähnlich wie der

11 Reitstock in der Bettführung fixiert oder mit dem Reitstock mitgeführt werden. Spannmittel: Beim Drehen zwischen Spitzten wird das Werkstück zwischen Spitzen geklemmt. Die Drehbewegung wird über Drehherz, Mitnehmerscheibe oder Stirnseitenmitnehmer übertragen. Beim Fliegendrehen ist das wichtigste Futter das Dreibackenfutter, welches selbstzentrierend ist und das Werkstück hält sowie die Drehbewegung überträgt. Was versteht man unter Fügen? Nennen Sie die für den Maschienenbau wichtigsten Fügeverfahren und beschreiben Sie diese kurz! Fügen ist das auf Dauer angelegte Verbinden oder sonstige Zusammenbringen von zwei oder mehreren Werkstücken. Dabei wird der Zusammenhalt örtlich geschaffen oder insgesamt vermehr. Preßschweißen: Unter Kraft mit oder ohne Verwendung von Schweißzusatz meist unter Verwendung von Wärme. Schmelzschweißen: Bei örtlich begrenztem Schmelzfluß mit oder ohne Schweißzusatz ohne Anwendung von Kraft Gasschmelzschweißen: Schweißstelle wird durch örtlich begrenzte Einwirkung einer Brenngas/ Sauerstoff- oder Brenngas/Luftflamme erwärmt. Lichtbogenschmelzschweißen: Wärme entsteht durch einen Lichtbogen zwischen Werkstück / Elektrode, Elektrode / Elektrode oder Werkstück / Werkstück. Schutzgasschweißen: Lichtbogenschweißverfahren, wobei die Schweißstelle durch Zuführung von inerten oder aktiven Schutzgases gegen die Atmosphäre abgeschirmt wird. Löten: Stoffschlüssiges Fügen oder Beschichten von Werkstücken unter Zuführung von Wärme, wobei ein geschmolzenes Zusatzmetall (Lot) unter Verwendung von Flußmittel und/oder Schutzgasen zu Hilfe genommen wird. Die Schmelztemperatur des Lotes liegt unter der des Werkstoffes, welcher nur benetzt, nicht aber geschmolzen wird. Worin besteht der Unterschied zwischen Löten und Schweißen? Beschreiben Sie zumindest drei Schweißverfahren! Beim Schmelzscheißen werden die Verbindungszonen der Werkstücke lokal aufgeschmolzen und verbinden sich miteineander, beim Löten werden die Verbindungszonen nicht aufgeschmolzen, die Verbindung entsteht durch Benetzen der Verbindungszonen mit einem Hilfsmetall mit niedrigerem Schmelzpunkt. Preßschweißen: Unter Kraft mit oder ohne Verwendung von Schweißzusatz meist unter Verwendung von Wärme. Schmelzschweißen: Bei örtlich begrenztem Schmelzfluß mit oder ohne Schweißzusatz ohne Anwendung von Kraft Gasschmelzschweißen: Schweißstelle wird durch örtlich begrenzte Einwirkung einer Brenngas/ Sauerstoff- oder Brenngas/Luftflamme erwärmt.

12 Lichtbogenschmelzschweißen: Wärme entsteht durch einen Lichtbogen zwischen Werkstück / Elektrode, Elektrode / Elektrode oder Werkstück / Werkstück. Schutzgasschweißen: Lichtbogenschweißverfahren, wobei die Schweißstelle durch Zuführung von inerten oder aktiven Schutzgases gegen die Atmosphäre abgeschirmt wird. 5.Kapitel Welche Fertigungsgenauigkeiten sind heute mit den besten Fräs-, Dreh- und Schleifmaschinen erreichbar? Fräsen: 10µm-1µm Drehen: 10µm-1µm Schleifen: 2µm-0,5µm Wie ist das Kostenverhältnis von IT11 zu IT5? IT6 ist ungefähr doppelt so teuer. Wie wird bei Lagerung dem Problem der axialen Fertigungsgenauigkeit konstruktiv begegnet? Fest-Loslager-Konstruktion Welcher Prozentsatz der Fertigungskosten ist durch die Konstruktion bereits festgelegt? 60-80% Erläutern sie die Begriffe Wirkliche Oberfläche, Istoberfläche, Geometrische Oberfläche und Gestaltabweichung! Wirkliche Oberfläche: Oberfläche, die das Werkstück zu seiner Umgebung abgrenzt (bis zur Atomstruktur). Istoberfläche: Meßtechnisch erfaßte Oberfläche (meßtechnisches Abbild der wirklichen Oberfläche) Geometrische Oberfläche: Ideale Oberfläche gemäß Zeichnung Gestaltabweichung: Gesamtheit aller Abweichungen der Istoberfläche von der geometrischen Oberfläche Erläutern Sie für technische Oberflächen die 6 Ordnungen der Gestaltabweichung! Welche Ordnungen bestimmen die Istoberfläche? 1.Ordnung: Formabweichung; Geradheits-, Ebenheits,- Rundheitsabweichung,...; entsteht durch Durchbiegen der Maschine, Verschleiß, Fehler in der Führung der Maschine,... 2.Ordnung: Welligkeit; Wellen, Rattermarken,...; entsteht durch exzentrisches Einspannen des Fräsers, Form und Laufabweichung des Fräsers, Schwingungen deswerkzeugs, der Maschine,...

13 3.Ordnung: Rauheit in Form von Rillen; Rillen durch Längsrunddrehen, Fräsen,...; entstehen durch Form der Werkzeugschneide, Vorschub oder Zustellbewegung,...; 4.Ordnung: Rauheit in Form von Riefen, Schuppen, Kuppen; Rauheit durch Sandstrahlen,...; entsteht durch denvorgang der Spanbildung, Werkstoffverformung beim Sandstrahlen,... Für die Istoberfläche spielen 1.-4.Ordnung eine Rolle. 5.Ordnung: Rauheit in Größenordnung der Gefügestruktur; Gefügekörner (Kristallite) mit einer Korngröße im µm-bereich; entstehen durch den Kristallisationsvorgang, Veränderung der Oberfl. Durch chem. Einwirkung, Korrosionsvorgänge,... 6.Ordnung: Rauheit in der Größernordnung des Atomgitters; Gitteraufbau des Werkstoffes Definieren Sie die Rauheitsmaße Mittelrauhwert, Gemittelte Rauhtiefe, Maximale Rauhtiefe! 1 l Mittelrauhwert: R = * y( x) dx 5 1 Gemittelte Rauhtiefe: R = * 5 a m l m 0 z Z i i= 1 Maximale Rauhtiefe: R = max( Z ) Welche minimalen Werte der Rauheit sind beim Längsdrehen, Fräsen, Kurzhubhonen und Flachläppen erreichbar? Längsdrehen: 1µm, Fräsen: 1,6µm, Kurzhubhonen: 0,04µm, Flachläppen: 0,04µm (in Rz) Geben Sie symbolisch eine Oberflächenqualitätsanforderung für geschliffen, Ra=1,6µm, Bezugslänge 10mm an. Erläutern Sie (mit Skizze) den Zusammenhang zwischen Funktion, konstruktiver Lösung, Fertigung und Kosten! Erläutern sie die Zahlenmäßige Toleranzangabe! max i i

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