Heinz Frisch, Erwin Lösch, Erich Renner. Metalltechnik. Fachstufe 1. Technologie Arbeitsheft. 8. Auflage. Bestellnummer 0424

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1 Heinz Frisch, Erwin Lösch, Erich Renner Metalltechnik Fachstufe 1 Technologie Arbeitsheft 8. Auflage Bestellnummer 0424

2 Quellenverzeichnis Den nachfolgend aufgeführten Firmen danken wir für die Zusendung von Informationsmaterial, Fotos und fachlicher Beratung: Bildungsverlag EINS GmbH (S. 104) Maschinenfabrik Bertold Hermle AG, Gosbeim (S. 120) LMT Fette Werkzeugtechnik GmbH & Co. KG, Schwarzenbek (S. 46) KNUTH Werkzeugmaschinen GmbH, Wasbek (S. 53) KUNZMANN Maschinenbau GmbH, Remchingen-Nöttingen (S. 42) Mahr GmbH, Göttingen (S. 6, 7 8, 9, 10, 11, 41, 118) Optimum Maschinen Germany GmbH, Hallstadt (S. 35, 36) Wanzl Metallwarenfabrik GmbH, Leipheim (S. 43, 44) Zwick GmbH & Co. KG, Ulm (S. 85, 86) service@bv-1.de Bildungsverlag EINS GmbH Ettore-Bugatti-Straße 6-14, KÖln ISBN Copyright 2016: Bildungsverlag EINS GmbH, Köln 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.

3 Bemerkungen zu den Arbeitsblättern 1. Zum Inhalt der Arbeitsblätter: Die Arbeitsblätter behandeln grundlegende Themen der Metalltechnik. 2. Zur Absicht der Arbeitsblätter: Die Arbeitsblätter wollen das Wichtige und Wesentliche der einzelnen Lehreinheiten in übersichtlicher und deshalb einprägsamer Weise festhalten. Sie wollen nicht das Lehrbuch ersetzen. Sehr wohl dagegen eignen sie sich zur Arbeit mit dem Lehrbuch. Die Arbeitsblätter können grundsätzlich zusammen mit allen gängigen Fachkundebüchern verwendet werden. 3. Zum Einsatz der Arbeitsblätter: Es bieten sich drei grundsätzliche Möglichkeiten an: a) Einsatz als vorbereitende Hausaufgabe: Der Schüler arbeitet zu Hause unter Verwendung des Fachkundebuchs ein bestimmtes Thema durch. Es empfiehlt sich dabei, mit Bleistift zu schreiben, damit in der Schule noch Korrekturen vorgenommen werden können. b) Einsatz als nachbereitende Hausaufgabe: Nach der Besprechung einer Lehreinheit im Unterricht arbeitet der Schüler zu Hause das entsprechende Arbeitsblatt durch. c) Einsatz während des Unterrichts: Jeder Einzelabschnitt einer Lehreinheit (A, B usw.) dient dabei als Teilziel im Unterricht. Ist dieses Teilziel erarbeitet, wird anschließend sofort der entsprechende Abschnitt ausgefüllt. Bildungsverlag EINS GmbH 3

4 Inhaltsverzeichnis 1 Fertigungs- und Prüftechnik Feinmessen Prüfen mit Endmaßen Prüfung und Kennzeichnung von Oberflächen Toleranzen und Passungen Spanungsverfahren Fertigungsverfahren: Drehen (Teil 2) Aufbau der Drehmaschine Allgemeine Dreharbeiten Kegeldrehen Gewindedrehen Fertigungsverfahren: Fräsen (mit Teilen) Fräsen Teilen Fertigungsverfahren: Schleifen Funktionszusammenhänge beim Zerspanen auf Werkzeugmaschinen Fertigungsplanung Werkstofftechnik Wärmebehandlung der Stähle Grundsätzliches zu Gefüge und Gefügeumwandlung Glühen Abschreckhärten Härten der Randzone Vergüten Schneidstoffe Korrosion und Korrosionsschutz Korrosion Korrosionsschutz Werkstoffprüfung Maschinen- und Gerätetechnik Umschlingungsgetriebe Riementrieb Kettentrieb Zahnradtrieb Bauformen von Getrieben Kupplungen Lager und Führungen Lager Führungen Verbindungen zwischen Wellen und Naben Steuerungstechnik NC-Technik Grundlagen der NC-Technik CNC-Fräsen CNC-Drehen Bildungsverlag EINS GmbH

5 1 Fertigungs- u. Prüftechnik 1.1 Feinmessen Der Bereich, der vom Zeiger auf der Skale angezeigt werden kann. Bei der abgebildeten Messuhr: 100 Teilstriche 100 mm 1 mm 100 Die größte mit einem Messgerät erfassbare Messgröße (bei Messuhren: die größte erfassbare Maßabweichung). Bei der abgebildeten Messuhr: 10 x der Anzeigebereich 10 x 1 mm 10 mm 2 Stellen Sie an den abgebildeten Messgeräten die angegebenen Kennwerte fest. Skalenteilungswert: Anzeigebereich: Messbereich: S.t.w. A.b. M.b. B Signalverarbeitung Welche grundsätzlichen Arten der Signalverarbeitung zeigen die Abbildungen? Signalverarbeitung Signalverarbeitung 6 Bildungsverlag EINS GmbH

6 1 Fertigungs- u. Prüftechnik 1.3 Prüfung und Kennzeichnung von Oberflächen Name: Klasse: Datum: Problemstellung: Welche Eigenschaften werden von den Laufbahnen und Wälzkörpern eines Wälzlagers verlangt? Laufbahnen Stellen Sie Vermutungen an, mit welchen Produktionsverfahren diese Eigenschaften erreicht werden können und wie man kontrollieren könnte, dass die Wälzlagerteile die geforderten Eigenschaften aufweisen. innerer Laufring Wälzkörper äußerer Laufring A Gestaltabweichung 1 Welche grundsätzlichen Arten der Gestaltabweichung unterscheidet man? ideale Gestalt tatsächliche Gestalt Bezeichnung der Gestaltabweichung Ursachen der Gestaltabweichung oder oder 2 Das Oberflächenprofil, das von Prüfgeräten ermittelt wird ( Ist-Profil oder P-Profil), enthält zunächst alle Arten der Gestaltabweichung: Formabweichung, Welligkeit, Rauheit. Ist-Profil (P-Profil Primärprofil) Übertragen Sie frei Hand nur die Welligkeit aus dem Ist-Profil. Welligkeitsprofil (W-Profil) Welche Formabweichung deutet dieses Welligkeitsprofil an? Bildungsverlag EINS GmbH 13

7 1 Fertigungs- u. Prüftechnik 1.7 Fertigungsverfahren: Fräsen (mit Teilen) Name: Klasse: Datum: F Fräser 1 Wie nennt man die abgebildeten Fräser? a b c d e f g h i k l m 2 Welche Fräser (a m) werden zu den folgenden Fräsarbeiten verwendet? (Die Abfräsung ist durch Strich- Punkt-Linien gekennzeichnet.) Bildungsverlag EINS GmbH 45

8 2 Werkstofftechnik 2.1 Wärmebehandlung der Stähle Name: Klasse: Datum: Problemstellung: Die Lagerzapfen dieser Zahnradwelle laufen in Gleitlagern, die in Bohrungen des Maschinengehäuses stecken. Lagerzapfen sollen möglichst verschleißfest (abriebfest) sein. Wie könnte dies erreicht werden? Grundsätzliches zu Gefüge und Gefügeumwandlung A Zweck der Wärmebehandlung Welchen Zweck hat die Wärmebehandlung von Stählen? Wärmebehandlung bestimmte Eigenschaften, z. B. gesteigerte Härte, höhere Festigkeit B Gefügezustände des Stahls Eisen-Kohlenstoff-Schaubild (unlegierter Stahl) Austenit-Gefüge 100-fach vergrößert Ferrit-Gefüge 200-fach vergr. Ferrit-Perlit-Gefüge 500-fach vergr. Perlit-Gefüge 500-fach vergr. Perlit-Zementit-Gefüge 500-fach vergr. Bildungsverlag EINS GmbH 63

9 2 Werkstofftechnik 2.4 Werkstoffprüfung Name: Klasse: Datum: 5 Die Abbildung zeigt Spannungs-Dehnungs-Diagramme verschiedener Werkstoffe. a) Überlegen Sie, welche Kurve zu welchem der unten aufgeführten Werkstoffe gehört, und tragen Sie die Nummern in die Kreise ein. b) Welcher Werkstoffgruppe gehören die Werkstoffe aufgrund der gegebenen Kurzzeichen an? Nr. Kurzzeichen 1 S235JR Werkstoffgruppe 2 C MnCrV8 4 CuSn3 5 EN-GJL AlMg5 7 Polystyrol 6 Was bedeuten beim Zugversuch die Formelzeichen L 0, L u und ΔL? Universal-Prüfmaschine Probestab vor dem Versuch L 0 = L u = ΔL = Probestab nach dem Versuch Bildungsverlag EINS GmbH 85

10 3 Maschinen- und Gerätetechnik 3.2 Zahnradtrieb Name: Klasse: Datum: E Schraubenradtrieb Welchen Vor- und Nachteil haben Schraubenradtriebe? Vorteil: Nachteil: F Schneckentrieb In welchen Fällen verwendet man Schneckentriebe? Schneckentriebe für G Zahnradabmessungen Der Teilkreisdurchmesser ist das Ausgangsmaß zur Berechnung aller übrigen Maße am Zahnrad. Für die Fertigung ist es deshalb wichtig, dass dieses Ausgangsmaß eine möglichst glatte Zahl ist. 1 Wie kommt man zu einer solchen glatten Zahl für das Maß des Teilkreisdurchmessers? Der Umfang des Teilkreises errechnet sich aus Teilung Zähnezahl, also U =. Da die normale Kreisformel U = d π lautet, können wir auch schreiben: =. Um den Teilkreisdurchmesser d zu errechnen, muss der Umfang durch geteilt werden, also d = U π, oder anders geschrieben: d =. Das Ergebnis wäre in der Regel ein Dezimalbruch (z. B. d = 10 mm 18 π = 57,29578 mm). Solche Maße müssten bei der Fertigung aufgerundet oder abgerundet werden, was bei Zahnradtrieben zu im Eingriff der Räder führen würde. Um dies zu vermeiden, wählt man für die Bildungsverlag EINS GmbH 93

11 4 Steuerungstechnik 4 Steuerungstechnik Name: Klasse: Datum: A Schaltplan Aufgabenstellung: Bei einer Bohrvorrichtung sollen pneumatisch 1. Werkstücke aus einem Stapelmagazin zugeführt und gespannt werden (1 Zylinder), 2. die Vorschubbewegung des Bohrkopfs gesteuert werden (1 Zylinder), 3. die gebohrten Werkstücke ausgeworfen werden (1 Zylinder). Die pneumatische Anlage soll zunächst manuell (mit Knopfdruck) arbeiten. Vorschubzylinder automatische Zuführeinrichtung Spannzylinder Auswerfzylinder Aus der obigen Beschreibung mit Skizze ergibt sich folgender Schaltplan: Spannen Vorschub Auswerfen Antriebsglieder Steuerglieder Stellglieder Signalglieder Druckluftversorgung Erläuterungen: Steuerleitung Arbeitsleitung Die Kennzeichnung der Bauteile entspricht der neuen Norm ISO : Eine andere Möglichkeit der Kennzeichnung ist in der Norm EN niedergelegt. Bildungsverlag EINS GmbH 107

12 5 NC-Technik 5.1 Grundlagen NC-Technik D Koordinatensysteme ① Tragen Sie die Haupt- und Drehachsen des rechtshändigen Koordinatensystems in die Tabelle ein. Hauptachsen Drehachsen ② Tragen Sie die Drehachsen A, B und C in das gegebene Koordinatensystem ein. Die positive Drehrichtung ist vom Nullpunkt aus in positiver Achsrichtung gesehen im Uhrzeigersinn. ③ Benennen Sie die Hauptachsen sowie die Drehachsen von Rundtisch und Schwenktisch der abgebildeten CNC-Fräsmaschine. E Übungen mit Koordinatensystemen Bei CNC-Werkzeugmaschinen gibt es verschiedene Koordinatensysteme bezogen auf die Maschinenart. Die Hauptspindel ist die Z-Achse. Der Programmierer geht immer davon aus, dass sich das Werkzeug bewegt. ① Um welche Werkzeugmaschinen handelt es sich bei den abgebildeten Koordinatensystemen? (Blickrichtung vor der Maschine stehend auf das Werkstück) L_004_00_063_132.indd 120 Bildungsverlag EINS GmbH 1/27/16 2:57 PM