Feinwerkmechanik. Schwerpunkt Werkzeugbau Lernfelder 14 bis 16

Transkript

1 Klaus Hengesbach, Jürgen Lehberger, Detlef Müser, Georg Pyzalla, Walter Quadflieg, Werner Schilke Herstellen von Werkzeugen durch Abtragen Feinwerkmechanik Schwerpunkt Werkzeugbau Lernfelder 14 bis 16 Herstellen von Werkzeugen der Stanztechnik 1. Auflage Herstellen von Werkzeugen der Formentechnik Aufgaben zu Lernfeld 14 Aufgaben zu Lernfeld 15 Bestellnummer Aufgaben zu Lernfeld 16

2 Haben Sie Anregungen oder Kritikpunkte zu diesem Buch? Dann senden Sie eine an Autoren und Verlag freuen sich auf Ihre Rückmeldung. Unter dem Dach des Bildungsverlages EINS sind die Verlage Gehlen, Kieser, Stam, Dähmlow, Dümmler, Wolf, Dürr + Kessler, Konkordia und Fortis zusammengeführt. Bildungsverlag EINS Sieglarer Straße 2, Troisdorf ISBN Copyright 2006: Bildungsverlag EINS GmbH, Troisdorf Das Werk und seine Teile sind urheberrechtlich geschützt. Jede Nutzung in anderen als den gesetzlich zugelassenen Fällen bedarf der vorherigen schriftlichen Einwilligung des Verlages. Hinweis zu 52a UrhG: Weder das Werk noch seine Teile dürfen ohne eine solche Einwilligung eingescannt und in ein Netzwerk eingestellt werden. Dies gilt auch für Intranets von Schulen und sonstigen Bildungseinrichtungen. 2

3 Hinweise für den Benutzer Aufbauend auf dem Lernpaket Feinwerkmechanik behandelt das vorliegende Buch die letzten drei Lernfelder für Auszubildende mit dem Schwerpunkt Werkzeugbau. Es enthält Sachinformationen, die notwendig sind, um den Unterrichtsstoff der Lernfelder 14 bis 16 zu bearbeiten. Die Kapitel Herstellen von Werkzeugen durch Abtragen Herstellen von Werkzeugen der Stanztechnik und Herstellen von Werkzeugen der Formentechnik behandeln die im Lehrplan geforderten Inhalte lernfeldorientiert. Alle Kapitel werden durch ein Handlungsfeld eingeleitet, das den Umgang mit dem dargebotenen Lernstoff näher darstellt. In den Kapitel Aufgaben zu Lernfeld 14, Aufgaben zu Lernfeld 15 und Aufgaben zu Lernfeld 16 befinden sich zur Ergänzung, Vertiefung und Übung des Lernstoffs Aufgaben, auf die in den entsprechenden vorangegangenen Kapiteln verwiesen wird. Die überwiegend zur technischen Mathematik zugehörigen Aufgaben sind durch eingerahmte Aufgabennummern gekennzeichnet. Beispiel: Berechnen Sie Das vorliegende Buch baut auf dem Lernpaket Feinwerkmechanik auf, bestehend aus den Bänden Feinwerkmechanik Fachwissen (Bestellnummer 50411) und Feinwerkmechanik Prozesswissen (Bestellnummer 50416) In diesen Bänden wird das Wissen der Lernfelder 1 bis 13 vermittelt. Unterrichtsbegleitmaterial zum vorliegenden Buch erhalten Lehrer unter der Bestellnummer Die CD-ROM enthält: Lösungen zu den Übungsaufgaben Vorlagen für Folien bzw. für den Einsatz mit dem Beamer. 3

4 Inhaltsverzeichnis Herstellen von Werkstücken durch Abtragen LF 14 Handlungsfeld: wird nachgereicht Abtragende Fertigungsverfahren Funkenerosives Senken und Schneiden Physikalische Grundlagen Technologische Grundlagen Prozesskenngrößen Einstellgrößen am Generator Dielektrikum Funkenerosives Senken Elektroden zum funkenerosiven Senken Spülung beim funkenerosiven Senken Offene Spülung Druckspülung Saugspülung Kombinierte Spülung Intervallspülung Einsatzmöglichkeiten des funkenerosiven Senkens Funkenerosives Schneiden Elektroden zum funkenerosiven Schneiden Schneidverfahren Bearbeitungstechniken Spülung beim funkenerosiven Schneiden Arbeitsplanung zum funkenerosiven Abtragen Herstellen von Werkzeugen der Stanztechnik LF 15 Handlungsfeld: Bauen von Werkzeugen Werkzeuge zum Scherschneiden Das Schneidwerkzeug als technisches System Einteilung der Werkzeuge zum Schneiden Schneidwerkzeuge ohne Führung (Freischneidewerkzeuge) Schneidwerkzeuge mit Führung Schneidwerkzeuge mit Plattenführung Schneidwerkzeuge mit Säulenführung Schneidwerkzeuge mit Schneidplattenführung Einverfahrenschneidwerkzeuge Mehrverfahrenschneidwerkzeuge Folgeschneidwerkzeuge Gesamtschneidwerkzeuge Feinschneidwerkzeuge Funktionseinheiten an Schneidwerkzeugen Gestaltung der Funktionseinheiten an Schneidwerkzeugen Schneidsystem Schneidvorgang Schneidkraft Schneidspalt Schneidplatte Schneidstempel Stempelplatte Kopfplatte und Druckplatte Werkzeugoberteil System zum Entfernen des Materials Abstreifkraft Abstreifer Ausstoßer Werkzeugführungssystem Führungsplatte Werkzeugunterteil Säulengestelle als Normalien System zur Materialführung Schnittstreifenabmessungen Streifenführung Vorschubbegrenzung Spannsystem Einspannzapfen Kupplungszapfen mit Aufnahmefutter Spannplatte Grundplatte Schutzmaßnahmen im Schneidwerkzeugbau Werkzeuge zum Biegeumformen Das Biegewerkzeug als technisches System Einteilung der Werkzeuge zum Biegeumformen Funktionseinheiten an Biegewerkzeugen Gestaltung der Funktionseinheiten an Biegewerkzeugen Biegesystem Werkstoffverhalten beim Biegen Rückfederung beim Biegen Mindestbiegeradius Berechnungsbeispiel zum Biegesystem Biegestempel Biegegesenk Schwenkbiegewange mit Werkzeugeinsatz Rollbiegesystem Biegesystem für das Biegen in elastischen Kissen Materialflusssystem Walzrichtung Werkstückgestaltung Ermittlung der gestreckten Länge Werkstückaufnahmen Gegenhalter Werkzeugführungssystem mit Spannsystemen Werkzeuge zum Tiefziehen Das Tiefziehwerkzeug als technisches System Einteilung der Werkzeuge zum Tiefziehen Funktionseinheiten an Tiefziehwerkzeugen Gestaltung der Funktionseinheiten an Tiefziehwerkzeugen Tiefziehsystem Formänderungen und Spannungen beim Tiefziehen Tiefziehring Tiefziehstempel Tiefziehspalt Niederhalter

5 Berechnungsbeispiel zum Tiefziehsystem Materialflusssystem Berechnung des Blechzuschnittes Tiefziehverhältnis und Ziehstufen Kräfte beim Tiefziehen Auswerfer und Abstreifer Spannsystem und Werkzeugführungssystem Schmierstoffe und Werkstoffe für Bauteile von Tiefziehwerkzeugen Tiefziehfehler Spezielle Stähle für die Werkzeugtechnik Kaltarbeitsstähle Einteilung der Kaltarbeitsstähle Wärmebehandlung der Kaltarbeitsstähle Schnellarbeitsstähle Einteilung der Schnellarbeitsstähle Wärmebehandlung der Schnellarbeitsstähle 101 Herstellen von Werkzeugen der Formentechnik LF 16 Handlungsfeld: Spritzgießwerkzeuge planen und herstellen Werkzeuge zum Spritzgießen Das Spritzgießwerkzeug als technisches System Einteilung der Spritzgießwerkzeuge Funktionseinheiten an Spritzgießwerkzeugen System zur Formgebung (Formnester) Formteilung Anzahl und Anordnung der Formnester Formeinsätze und Einsatz-Baukastensystem Entlüftung des Formhohlraumes Formnestoberflächen Schwindung Verzug Toleranzen Ausformschräge Kräfte im Formhohlraum Angusssystem Angießbuchse Anguss- und Verteilerkanäle Anschnitte Ausführungsformen von erstarrenden Angusssystemen Ausführungsformen von Heißkanalsystemen Ausführungsformen von Kaltkanalsystemen Temperiersystem Wärmeenergie und Wärmeleitung Technologische Grundlagen zur Temperierung Elemente für Temperiersysteme Entformungssystem Entformung im Standardwerkzeug Entformung im Abstreiferwerkzeug Entformung im Schieberwerkzeug Entformung im Backenwerkzeug Entformung über hydraulisch betätigte Kerne, Schieber und Backen Entformung im Schraubwerkzeug Entformung durch besondere Maßnahmen System zur Führung und Zentrierung Führen und Zentrieren im Werkzeug Führen und Zentrieren des Werkzeuges in der Maschine Elemente zum Führen und Zentrieren Spannsystem Mechanisches Spannen Hydraulisches Spannen Prozesskenngrößen und Formteilgestaltung beim Spritzgießen Lösungskonzept zur Gestaltung von Spritzgießteilen Werkstoffgerechte Gestaltung von Spritzgießteilen Werkstoffauswahl Regeln für werkstoffgerechte Gestaltung Funktionsgerechte Gestaltung von Spritzgießteilen Schnappverbindung Filmgelenk (Filmscharnier) Verbundbauteile Fertigungsgerechte Gestaltung von Spritzgießteilen Formfüllung Werkzeugsteifigkeit Werkzeugtemperierung Entformung Werkzeuge zum Druckgießen Das Druckgießwerkzeug als technisches System System zur Formgebung Angusssystem Temperiersystem Aufbau und Funktion eines Druckgießwerkzeuges Spezielle Stähle für die Formentechnik Warmarbeitsstähle Einteilung der Warmarbeitsstähle Wärmebehandlung der Warmarbeitsstähle Rapid-Prototyping Erzeugung von Funktions-, Anschauungsund Gießmodellen LOM-Verfahren Weitere Verfahren Formenherstellung durch Rapid-Prototyping Herstellung verlorener Formen Herstellung von Formeneinsätzen (Rapid Tooling) Aufgaben Aufgaben zu Lernfeld Aufgaben zu Lernfeld Aufgaben zu Lernfeld Sachwortverzeichnis Bildquellenverzeichnis

6 Herstellen von Werkzeugen durch Abtragen LF 14 Handlungsfeld: Fertigen durch funkenerosives Schneiden Auftrag Auftrag Die Schneidplattendurchbrüche (Schneidplattenwerkstoff: 90MCrV8) zur Herstellung des nebenstehenden Tischbeinverbinders (Schnittteil) aus S235JR mithilfe eines Schneidewerkzeuges sind zu fertigen. Problemstellung Schnittteil- und Schneidplattenzeichnung Auftrag und Zeichnungen analysieren hinsichtlich Werkstück (Form, Maße, Toleranzen und Oberflächengüte) Werkstoff Stückzahl Liefertermin Analysieren Vollschneiden mit Schnittüberlagerung zur Fertigung des konischen Durchbruchs, Rohteil: Platte (Normalie) Ergebnisse Verfahrensvariante und Bearbeitungstechnik Rohteil (Form und Maße) Entscheidungen hinsichtlich Verfahrwegen und Angaben zu Bahnkorrekturen, Mindestradien u. ä.) Prozesskenngrößen (Impulsdauer und -pause ) in Abhängigkeit von Werkstückwerkstoff und -dicke, Drahtwerkstoff und -durchmesser sowie den Fertigungsbedingungen. Planen Ergebnisse NC-Programme mit Verfahrwegen und Angaben zu Bahnkorreturen, Mindestradien u. ä.) Prozesskenngrößen (Richtwerte) Einstellen nicht gespeicherter Prozesskenngrößen Einrichten der Werkstücke (Positionieren, Spannen u. ä.) Einrichten der Drahtelektrode Bereitstellen von Hilfsstoffen (Dielektrikum) Schneiden Vorbereiten der Spüleinrichtungen Schneidprozess starten Zwischenkontrolle durchführen Sicherheitsvorschriften beachten Qualitätskontrolle durchführen Kontrolle der Maße Form Oberfläche Entscheidungen über Verwendung (gut, Nacharbeit, Ausschuss) ggf. Fehleranalyse (Formfehler, Konturfehler u. ä.) 7

7 Einrichten und Spannen von Elektroden Die beim funkenerosiven Senken erreichbare Formund Maßgenauigkeit hängt sowohl von der Genauigkeit der gefertigten Elektrode als auch von ihrer lagegenauen Positionierung beim Einricht- und Spannvorgang ab. Die Elektrodensposition muss zum Koordinatensystem der Funkenerosionsanlage eindeutig festgelegt werden, zu diesem Zweck sind spezielle Spannsysteme entwickelt worden. Die Spannsysteme bieten die Möglichkeit, das Einrichten und Spannen außerhalb der Anlage vorzunehmen und damit die Maschinennutzungszeiten erheblich zu steigern. Wichtiger Bestandteil des Spannsystems ist das Verbindungselement zwischen Elektrode und Spannfutter. Als Verbindungselemente werden bei Drehbares Elektrodenfutter Spannsystem mit Elektrode und Halter kleinen Elektroden Halter und bei größeren Elektroden Paletten eingesetzt. Sowohl die Halter als auch die Paletten werden bereits mit dem Elektrodenrohling durch Kleben, Löten, Schrauben o. Ä. verbunden und dienen im gesamten Herstellungsprozess als Verbindungselement zwischen Maschine und Elektrode. Einige Spannsysteme sind mit Bohrungen für den Durchfluss des Dielektrikums versehen. Halter Dichtring Bohrung für Spülflüssigkeit Maschinenspindel Schnellspannfutter Elektrode Zum Positionieren und Spannen von Elektroden bei der Fertigung und im Einsatz in der Funkenerosionsanlage werden Spannsysteme eingesetzt. Fertigen von Elektroden Für die Elektrodenherstellung können eine Reihe von Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Die Auswahl richtet sich nach dem Elektrodenwerkstoff und der Elektrodengröße. Fertigen von Kupferelektroden Kleine bis mittlere Elektroden aus Kupfer werden hauptsächlich durch Zerspanen oder funkenerosives Schneiden hergestellt. Bei der Herstellung großer Elektroden wird nur die äußere Schicht aus Kupfer gefertigt, der Rest besteht aus unterschiedlichen Trägermaterialien. Durch Gesenkbiegen werden z. B. Hohlkörper aus Kupferblech hergestellt, die die äußere Schicht der Elektrode bilden. Durch Galvanoformen werden Kupferschichten mit bestimmter Dicke auf einem Modell aus Kunststoff oder Metall erzeugt. Beispiele für die Elektrodenherstellung durch unterschiedliche Verfahren Elektrodenrohling Kupferschicht Elektrodenrohling Gussgestell Drehen Funkenerosives Schneiden Galvanoformen Laminat Kleine bis mittlere Elektroden aus Kupfer werden hauptsächlich durch Zerspanen oder funkenerosives Schneiden hergestellt. Große Elektroden fertigt man durch Gesenkbiegen oder Galvanoformen. 18 Übungsaufgaben bis 14-32

8 Schneidstempel Der Schneidstempel ist ein säulenförmiges Bauelement, das zum Ausschneiden des Werkstückes eingesetzt wird. Die Kontur im Schneidbereich entspricht der Form des Schnittteils. Schneidwerkzeuge bestehen aus verschiedenartigen Schneidstempeln wie z. B. Lochstempel, Ausschneidstempel oder Seitenschneider. Lochstempel dienen zur Herstellung von Innenformen am Schnittteil. Ausschneidstempel werden zur Herstellung von Außenformen aus Blechstreifen oder -bändern eingesetzt. Ausschneidstempel und Lochstempel schneiden allseitig. Sie haben einen geschlossenen Schneidenverlauf. Mit dem Seitenschneider klinkt man auf einer Seite oder auf beiden Seiten des Blechstreifens schmale Ränder aus. Der Seitenschneider wird zur Vorschubbegrenzung eingesetzt und schneidet zweiseitig. Verschiedenartige Schneidstempel Die Schneidstempel werden im Werkzeug von der Stempelplatte gehalten. Je nach Befestigung besitzen sie unterschiedliche Kopfformen. Die Ausführung des Stempelschaftes wird wesentlich von der Führung der Stempel bestimmt. Durch bestimmte Gestaltungsmaßnahmen an der Stempelstirnseite kann die Beseitigung des Abfallbutzens nach dem Schneiden erleichtert werden. Folgende Merkmale müssen bei der Konstruktion der Schneidstempel bzw. bei der Auswahl der Stempel als Normalien beachtet werden: Schaftform der Schneidstempel, Schneidform und Stempelabmessungen, Kopfform der Schneidstempel Gestaltung der Stempelstirnseite, Werkstoffe für Schneidstempel. Begriffe am Schneidstempel Schaftform der Schneidstempel Grundsätzlich unterscheidet man Stempel mit durchgehendem Schaft und Stempel mit abgesetztem Schaft. Stempel mit durchgehendem Schaft werden überwiegend in Schneidwerkzeugen mit Plattenführungen eingebaut. Schneidstempel mit durchgehendem Schaft nach DIN Übungsaufgabe 15-24

9 Konstruktive Merkmale der Biegegesenke Die Biegekante des Biegegesenkes sollte mit einer Einlaufrundung oder Einlaufschrägen versehen werden. Hierdurch wird die Oberflächenbeschaffenheit des Biegeteils verbessert. Auch lassen sich Biegefehler wie Risse im Bereich des Biegeradius oder Querschnittsänderungen vermeiden. Bei U-förmigen Biegewerkzeugen wird bei dünnen Blechen mit einer Blechdicke von t < 2,75 mm eine Einlaufrundung und bei dickeren Blechen eine Einlaufschräge angearbeitet. Die Schenkel des Biegeteiles sollten bis zu einer Schenkelhöhe von 25 mm vollständig in das Gesenk eintauchen. Dadurch kann ein gerader Schenkel gewährleistet werden. Der Abstand zwischen dem eingetauchten Schenkel des Biegeteiles und dem Einlaufende sollte a > 2 t betragen. Bei V-förmigen Biegewerkzeugen ist eine Einlaufrundung vorzusehen, die etwa der Blechdicke des Biegeteils entspricht. Um Oberflächenbeschädigungen, wie z. B. Druckstellen am Biegeteil, zu vermeiden, sollte die Gesenkweite w etwa (6 bis 10) t betragen. Richtwerte für die Rundungen im Gesenk R G und die Breite des Biegespaltes Z lassen sich für beide Gesenkformen wie folgt ermitteln: Hinweise U-Biegen zur Gestaltung der Gesenke t < 2,75 mm Einlaufrundungen t > 2,75 mm Einlaufschrägen bis h = 25 mm sollen die Schenkel des Biegeteils vollständig eintauchen a > 2 t V-Biegen r G = t w = (6 bis 10) t t t R G = 0,7 (R + t) R G R t Rundungen im Gesenk in mm Biegestempelradius in mm Werkstückdicke in mm Z = t max + 0,1 t Z Breite des Biegespaltes in mm t max Nennmaß der Blechdicke + oberes Grenzmaß in mm Biegefehler beim Biegen im Gesenk vermeidet man, indem man folgende Konstruktionshinweise berücksichtigt: Einlaufrundungen oder Einlaufschrägen an den Biegekanten anbringen, Rundungen innerhalb des Gesenkes vorsehen, die Breite des Biegespaltes ausreichend bemessen. Beispiel für die Gestaltung eines U-Gesenkes Aufgabe Eine Blechabdeckung aus S 235 JR soll in einem U-Gesenk gebogen werden. Bestimmen Sie: a) die Rundungen R G im Gesenk, b) die Spaltbreite Z, c) den Abstand a vom Blechende bis zur Einlaufschrägen. Gegeben: h = 20 mm; t = 3 mm; t max = 3,1 mm; R = 3 mm (Mindestbiegeradius) Gesucht: a) R G ; b) Z; c) a Lösung a) R G = 0,7 (R + t) b) Z = t max + 0,1 t c) a > 2 t = 2 3 mm R G = 0,7 (3 mm + 3 mm) Z = 3,1 mm + 0,1 3 mm a > 6 mm (gewählt 8 mm) R G = 4,2 mm Z = 3,4 mm Übungsaufgaben 15-55,

10 Angießdüsen Die Angießdüse stellt die Verbindung zwischen dem Verteilerkanal und dem Formhohlraum dar. In der Angießdüse muss der Kunststoff bis an das vordere Ende der Düse schmelzflüssig bleiben, das gilt auch für den Entformungsvorgang. Die thermische Trennung zwischen heißem Kanal und kälterem Werkzeug geschieht an der Anschnittstelle und ist technisch unterschiedlich gelöst. Angießdüse und Verteilerkanal Je nach Qualitätsanforderung und verwendetem Kunststoff setzt man offene oder verschlossene Düsen ein. Düsen können außen oder innen beheizt sein. Bleiben während des Entformungsvorganges die Düsen geöffnet, dann benutzt man offene Düsen. Geschlossene Düsen trennen mit Nadelventilen die Schmelze vom erstarrenden Spritzling ab. Außen beheizte Düsen In außen beheizten Düsen wird die schmelzflüssige Formmasse vom Heißkanalblock zentral durch eine Düse, die mit einer Heizwendel umgeben ist, zu dem Anschnitt geleitet. Über einen Thermofühler wird die Temperatur gemessen. Ein angeschlossenes Regelsystem sorgt dafür, dass die Heizwendel die notwendige Temperatur hat. Für die austauschbare Düsenspitze benutzt man Material mit guter Wärmeleitfähigkeit. Die Spitze ist vernickelt und besteht z. B. aus einer Kupfer-Beryllium-Legierung. Innen beheizte Düsen Von innen beheizte Düsen arbeiten mit Heizpatronen. Die Heizpatrone befindet sich im Zentrum der Düse. Die Wärmeabgabe erfolgt von innen nach außen. Um den Heizleiter befindet sich jeweils die Kunststoffschmelze, welche um die Patrone herum flüssig ist und zur Werkzeugwandung hin erstarrt. Von innen beheizte Düsen sind nach außen thermisch isoliert und dichten sich selbst ab. Außen beheizte Düse Innen beheizte Düse Die Angießdüsen bilden den Abschluss des Heißkanales zu den Formnestern hin. Man unterscheidet innen beheizte und außen beheizte Düsen. Der Kunststoff bleibt bis zum vorderen Ende der jeweiligen Düse schmelzflüssig Ausführungsformen von Kaltkanalsystemen Für die Verarbeitung von duroplastischen Kunststoffen oder von Elastomeren verwendet man Werkzeuge, bei denen der Formhohlraum besonders beheizt wird, damit der Kunststoff aushärten kann. Das Angusssystem dagegen muss gekühlt werden. Da in diesen Werkzeugen im Angussbereich die Temperatur niedriger ist als im Formhohlraum, bezeichnet man solche Systeme als Kaltkanalsysteme. Die Betriebstemperatur im Formhohlraum beträgt beispielsweise 170 C, während die Temperatur im Kaltkanalsystem unter 100 C liegt. 126 Übungsaufgaben bis 16-79

11 4 Rapid-Prototyping Mit Rapid-Prototyping werden alle Urformverfahren bezeichnet, durch die unmittelbar aus 3D-CAD-Daten Anschauungsteile, Funktionsmodelle, Modelle für Feinguss oder Formen erzeugt werden. Alle Verfahren erfordern zunächst eine Konstruktion in einem 3D-CAD-System. In der Rapid-Prototyping-Anlage wird die 3D-CAD-Konstruktion in aufeinander folgende dünne Schichten zerlegt, die nach Erzeugung und Stapelung das Werkstück ergeben. 3D-CAD- Konstruktion Zerlegung in Schichten Herstellen und Verbinden der Schichten Werkstück oder Form (Prototyp) 4.1 Erzeugung von Funktions-, Anschauungs- und Gießmodellen LOM-Verfahren (Laminated-Objekt-Manufacturing) Bei diesem Verfahren werden aus einseitig mit Heißschmelzkleber beschichteten Bahnen wie zum Beipiel Papier- oder Kunststofffolien Werkstücke erzeugt. Eine heiße Laminierrolle klebt dabei die erste Lage auf die Basis. Danach werden mit einem Laserstrahl die Umrisse der entsprechenden Schicht ausgeschnitten. Sodann wird die nächste Lage aufgelegt, geklebt und geschnitten. Sind alle Lagen gefertigt, erhält man einen Block, in dem das gewünschte Teil enthalten ist. Damit das Werkstück nach dem Ende des Laminiervorganges leicht gelöst werden kann, wird das nicht zum Werkstück gehörende Material durch kreuzförmige Schnitte zerlegt. Beispiel für die Arbeitsweise einer LOM-Anlage Bauteile, die nach dem LOM-Verfahren erzeugt werden, haben etwa die Festigkeit von Weichholz. Sie können durch Beschichten in der Oberfläche optimiert werden. Die Maßgenauigkeit liegt bei etwa ± 0,15 mm. 172

12 Herstellen von Werkzeugen der Stanztechnik LF 15 1 Werkzeuge zum Scherschneiden Einteilung der Werkzeuge zum Schneiden 15-1 a) Skizzieren Sie das nebenstehende Schneidwerkzeug ab, und ergänzen Sie die fehlenden Positionen 1 und 4. b) Wodurch wird der Schneidstempel bei diesem Werkzeug geführt? c) Teilen Sie das Werkzeug hinsichtlich des konstruktiven Aufbaus und des Fertigungsablaufes ein Projekt Ausschneidwerkzeug Plattenführung Mit dem dargestellten Plattenführungswerkzeug sollen Laschen (mittlere Stückzahl) auf S 235 JR mit möglichst geringer Schneidarbeit ausgeschnitten werden. Schnittstreifen Schnittteil Lasche Stückliste 12 Zylinderschraube DIN Ausschneidwerkzeug 11 Grundplatte C 45 10? DIN 6325 St 9 Zylinderschraube DIN 912 8? X 210 CrW 12 7 Führungsleiste 90 MnCrV 8 6 Führungsplatte/ Abstreifer 90MnCrV 8 5? X 210 CrW 12 4 Stempelhalteplatte C 45 3 Druckplatte 90 MnCrV 8 2 C 45 W 1 Einspannzapfen Normalie E 295 Pos. Benennung Norm Werkstoff a) Übernehmen Sie die Stückliste, und ergänzen Sie die vier fehlenden Benennungen. b) Beschreiben Sie die Funktion der Bauteile 1, 3 und 4. c) Nennen Sie Vor- und Nachteile des Schneidwerkzeuges mit Plattenführung. 182

13 15-24 In einem Fachaufsatz über die Gestaltung von Schneidelementen für Schneidwerkzeuge finden Sie folgende Formel zur Nachprüfung der Knicksicherheit von Rundstempeln. d Stempeldurchmesser N d ν = l Stempellänge mm 2 l 2 t τ B t Werkstoffdicke Für geführte Stempel wird mit einfacher Sicherheit (ν = 1) gerechnet. a) Überprüfen Sie, ob für einen Schneidstempel (l = 50 mm, d = 2,5 mm), der zum Lochen von 1 mm dicken Blechen aus S 235 JR (R m = 340 N/mm 2 bis 470 N/mm 2 ) eingesetzt werden soll, die Knicksicherheit gegeben ist. b) Ermitteln Sie mithilfe der Formel die maximale Stempellänge (Knicklänge), wenn der Schneidstempel im Werkzeug geführt wird Das dargestellte Werkzeug wurde beim Einrichten unter der Presse am Schneidplattendurchbruch beschädigt. a) Wodurch konnte es zu dieser Beschädigung kommen? b) Was muss geändert werden, damit eine solche Beschädigung nicht mehr auftreten kann? Zur Bestellung von Schneidstempeln für ein Schneidwerkzeug muss u. a. die Kopfform und Schaftform der Stempel genau bezeichnet werden. Bei den Schaftformen unterscheidet man den durchgehenden und abgesetzten Schaft. Die Köpfe von Schneidstempeln können zylindrisch oder konisch geformt sein oder mit Nuten für ein Schnellwechselsystem ausgestattet sein. Skizzieren Sie die dargestellten Schneidstempel, und benennen Sie die Schaft- und Kopfform der Schneidstempel. a) b) c) d) 191

14 16-5 Skizzieren Sie die gezeichneten Formteile ab und schlagen Sie mögliche Formteilungen vor. Diskutieren Sie die Vor- und Nachteile Ihrer Entscheidungen in der Klasse Nennen Sie mehrere Kriterien, die man bei der Anordnung von Formnestern in Mehrfachwerkzeugen berücksichtigen sollte. Begründen Sie Ihre Vorschläge In einem alten Werkzeug ist die skizzierte Formnestanordnung gegeben. Es traten immer wieder Ausschussspritzungen auf. In einem neuen Werkzeug will man das Angusssystem so ändern, dass das Prinzip der gleich langen Fließwege eingehalten wird. Schlagen Sie eine Lösung für das Angusssystem vor Vergleichen Sie die beiden skizzierten Formnestanordnungen A und B hinsichtlich ihrer Anfälligkeit gegenüber Ausschuss In Mehrfachwerkzeugen sind manchmal Schieber, Backen oder Gewindespindeln notwendig. Welche Anordnung der Formnester ist jeweils möglich? Übernehmen Sie dazu die Tabelle und kreuzen Sie die zutreffenden Felder an. Schieberwerkzeug Backenwerkzeug Schraubwerkzeug Ringverteilung??? Reihenverteilung??? Symmetrieverteilung??? Sternverteilung??? Die Tastenführungen für eine Bedienertafel sollen aus Kunststoff durch Spritzgießen gefertigt werden. Das Tastenfeld besteht aus 32 Tasten. a) Schlagen Sie ein entsprechendes Werkzeug vor, mit dem große Stückzahlen wirtschaftlich hergestellt werden können. b) Welche Entformungsmöglichkeiten sind möglich, wenn keine Hinterschneidungen vorliegen? 212