Projektdokumentation Fertigung unterschiedlicher Gewindearten

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1 Technische Universität Berlin Fakultät I - Geisteswissenschaften Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre Modul AL-P4: Projekte im Modul Produkte und Produktion SS2016 Verantwortlicher: Prof. Hans-Liudger Dienel Projektdokumentation Fertigung unterschiedlicher Gewindearten Verfasserinnen: Mareike Rüße Anna Schumacher Lisa Leonhardt Berlin, 17. Juli 2016

2 Inhaltsverzeichnis 1. Einleitung Theoretischer Abriss Gewinde allgemein Innen- und Außengewinde Steigung Einteilung nach dem Gewindeprofil Trapezgewinde Metrisches Iso-Gewinde Whitworth- Rohrgewinde Rundgewinde Einteilung nach dem Verwendungszweck Befestigungsgewinde Bewegungsgewinde Einteilung nach Gangrichtung und Gangzahl Gewindeherstellung Herstellung eines Meißels an der Stichelschleifmaschine Herstellung eines Innengewindes mit dem Windeisen Herstellung eines Bewegungsgewindes an der Drehmaschine Filmskript Integration und Herstellung im WAT-Unterricht Fazit des P4 Projektes Quellenverzeichnis Seite 2

3 1. Einleitung Wie oft am Tag drehen wir Dosen auf und wieder zu, lassen uns durch Rolltreppen in eine andere Etage bringen, erleichtern Förderschnecken den Personen auf dem Bau die Arbeit und hoffen, dass das zu voll gepackte Regal an der Wand hängen bleibt. Über 2300 Jahre Technikgeschichte tragen Schrauben und Muttern mit sich und finden wahrscheinlich hier und da zu wenig Anerkennung in unserer Gesellschaft. Erste Ansätze in der Antike sind für diesen Meilenstein zu finden und werden im Laufe der Zeit verfeinert und verbessert (vgl. page0300.htm). Zur Würdigung dieser Bauteile hat sich unsere Projektgruppe entschlossen, sich im Rahmen des Moduls Produkte und Produktion tiefer in die Windungen und Passungen einzuarbeiten. Wir sind der sich stellenden Frage nachgegangen, worin der Unterschied in der Herstellung eines Bewegungs- und Befestigungsgewinde besteht. Welche Parameter müssen verändert werden, damit unterschiedlich zu verwendende Gewinde produziert werden können? Diese Dokumentation spiegelt Überlegungen wider, zeigt im theoretischen Diskurs unterschiedliche Formen und Verwendungszwecke und formuliert die unterschiedlichen Fertigungstechniken in der Gewindeherstellung. Ein weiteres Ziel dieses Projekts war die Erstellung eines Schülerinnen-Films. Es sollte ein Film entstehen, indem eben genau diese Unterscheidungen und die zwei am häufigsten verwendeten Verfahren gezeigt werden, welche in der Schule nachvollzogen werden können. Als Grundlage erstellten wir ein Filmskript mit allen notwendigen Informationen zu Bildaufbau, Ton und Kameraperspektive. Dieses Skript bildet eine Grundlage für eventuelle Filme der Schülerschaft. Somit ist ein optimaler Einstieg des Themas in den WAT- Unterricht gegeben, welcher kreativ und individuell gestaltet werden kann. Seite 3

4 2. Theoretischer Abriss Bei näherer Betrachtung sind Gewinde nicht gleich Gewinde. Man findet sie an Schrauben, Gewindemuttern, Förderschnecken und anderen technischen Bauteilen. Um einen Überblick und eine Ordnung zu erhalten, ist es notwendig, diese in bestimmte Kategorien einzuteilen. In der Technik werden Gewinde in Gewindeprofil, Verwendungszweck, Drehsinn und Gangzahl eingeteilt (vgl. Fachkunde Metall, 2003:345). Für das durchgeführte Projekt der Gewindeherstellung sind zwei Einteilungen von besonderer Bedeutung und werden im Folgenden näher erläutert: Gewindeprofil, Verwendungszweck. Ergänzend werden die Unterschiede eines Innen- und Außengewindes beschrieben Gewinde allgemein Ein Gewinde zeichnet sich durch eine Nut aus, die gleichmäßig um einen Zylinder gewunden ist. Ein besonderes Merkmal zu anderen Verbindungen ist, dass es eine wieder lösbare Verbindung ist, es ist also ein Auf- und Abschrauben möglich. Durch die geometrisch herzuleitende Form und durch ein festes Maß- und Toleranzsystem, ist die Passgenauigkeit gewährleistet. Dies ist unabhängig von Faktoren wie z.b. den Schraubenköpfen einer Schraube, solange die gleiche Gewindegröße genutzt wird (vgl. Ein Gewinde wird mit folgenden Bezeichnungen beschrieben: Quelle: Seite 4

5 2.1.1.Innen- und Außengewinde Gewinde werden unter anderem in die Kategorien Innengewinde und Außengewinde unterschieden. Quelle: _pages-techdat/img/techdat_html_me9c1e02.png Ein Innengewinde liegt im Inneren eines Werkstücks, wie z.b. einer Mutter. Wenn ein Meißel für die Herstellung benutzt wird, wird er in das Bohrloch eingeführt und trägt das Material von der Innenseite des Werkstücks ab. Damit dies möglich ist, ist der Meißel entsprechend geformt. Das Innengewinde bildet das Gegenstück zum Außengewinde. Das Außengewinde befindet sich außerhalb des Werkstücks, wie z.b. am Bolzen einer Schraube. Hier trägt der Meißel das Material von außen ab. Innengewinde und Außengewinde können bei gleicher Gewindegröße miteinan- Beispiel eines Meißels für ein Innengewinde Quelle: images_di/photo-g/ jpg der verschraubt werden. Damit die Gewinde nicht miteinander verkeilen sind die Flanken an den Enden jeweils abgeflacht Steigung Die Schraubenlinie ist eine Linie, welche die Führung der Flanken darstellt. Wird diese abgewickelt, kann ein rechtwinkliges Dreieck gezeichnet werden. Dies stellt den Umfang des Zylinders bzw. der Schraube dar, die abgewickelte Schraubenlinie und den daraus resultierenden Steigungswinkel und letz- Quelle: files.wordpress.com/2015/03/ schraubenlinie.png Seite 5

6 tendlich auch die Steigung der Flanken. Die Steigung der Flanken ist somit die horizontale Strecke, welche die Schraubenlinie bei einer Umdrehung zurücklegt. Die Steigung wird mit P bezeichnet (vgl. Fachkunde Metall, 2003:345) Einteilung nach dem Gewindeprofil Zur weiteren Unterscheidung der Gewindearten, werden die Unterschiede der Flankenwinkel und -formen betrachtet. Anhand dessen lassen sich verschieden Gewindeprofile erkennen Trapezgewinde Ein metrisches Trapezgewinde hat einen Flankenwinkel von 30. Das Gewindeprofil und somit die Form der Flanken ist trapezförmig. Trapezgewinde werden Beispielsweise in Spindelpressen, Leitspindeln von Drehmaschinen oder Schraubzwingen verwendet. Hierbei müssen drehende Bewegungen ausgeführt werden. Somit liegen sie in der Regel als Bewegungsgewinde (s.u.) vor (vgl. Fachkunde Metall, 2003:346). Die Kenngrößen sind in der DIN geregelt. Das hergestellte Trapezgewinde hat die Kenngröße Tr 40x8. Dabei beschreibt Tr das Gewindeprofil, 40mm ist der Nenndurchmesser und 8mm die Steigung der Flanken. Quelle: Seite 6

7 2.2.2.Metrisches Iso-Gewinde Dieses Gewindeprofil ist weltweit genormt und wird in Regel- und Feingewinde unterteilt. Das Gewindeprofil und somit die Form der Flanken ist außen abgeflacht und innen abgerundet. Das Regelgewinde besitzt einen Flankenwinkel von 60. Jedes Regelgewinde weist eine genormte Steigung entsprechend des Nenndurchmessers auf. Diese Steigungen können dem Tabellenbuch Metall entnommen werden. So hat ein Regelgewinde M10 ein Gewindedurchmesser von 10 mm und eine Steigung von 1,5mm. Ein metrisches ISO-Feingewinde hat ebenfalls einen Flankenwinkel von 60, jedoch besitzt es eine kleinere Gewindetiefe. Des Weiteren haben Feingewinde gegenüber eines Regelgewindes eine kleinere Steigung. Sie sind deshalb selbsthemmender und benötigen keine Schraubensicherung. (s. Fachkunde Metall, 2003:346). Ein M16x1,5 Feingewinde hat somit einen Gewindedurchmesser von 16mm und eine Steigung von 1,5 mm. Metrisches Iso-Gewinde: Quelle: Whitworth- Rohrgewinde Ein Whitworth- Rohrgewinde hat einen Flankenwinkel von 55. Das Außen- und Innengewinde ist zylindrisch. Bei einem Whitworth-Gewinde werden die Maße in inch Seite 7

8 angegeben, da es hauptsächlich im amerikanischen und britischen Raum und selten in Europa Anwendung findet. Es ist in keiner DIN-Norm geregelt. Whitworth-Rohrgewinde: Quelle: Rundgewinde Rundgewinde haben einen Flankenwinkel von 30. Das Gewindeprofil ist bei Innenund Außengewinden abgerundet. Besondere Verwendung finden sie bei Kupplungsspindeln, Ventilen und Schiebern. Aufgrund ihrer Geometrie sind sie unempfindlich gegenüber Schmutz und Beschädigungen. Die Kenngrößen sind in der DIN-405 geregelt. Rundgewinde: Quelle: Seite 8

9 2.3. Einteilung nach dem Verwendungszweck Gewinde können je nach Verwendungszweck eingeteilt werden. Dabei wird zwischen Bewegungs- und Befestigungsgewinde unterschieden. In der Literatur sind Begrifflichkeiten, wie Nicht selbsthemmendes und selbsthemmendes Gewinde zu finden Befestigungsgewinde Im folgenden Bild sind die Kraftwirkungen der Normalkraft FN und der Hangabtriebskraft FH dargestellt. Beide wirken senkrecht bzw. parallel zur schiefen Ebene, in Abhängigkeit zur Steigung P. Kleinere Hangabtriebskräfte FH wirken bei geringem Steigungswinkel. Dabei steigt die Normalkraft FN sowie die Reibungskraft FR an. Daraus resultiert eine statische Selbsthemmung des Gewindes. Befestigungsgewinde haben einen kleinen Steigungswinkel und einen großen Flankenwinkel. Daraus resultiert eine große Reibungskraft. Verwendet werden zum Bespiel als Schrauben, Muttern und bei Gegenständen mit Befestigungsfunktion (vgl. Fachkunde Metall, 2003:345). Selbsthemmendes Gewinde (Befestigungsgewinde) Winkel kleiner Steigungswinkel P Kräfte Verringerung der Hangabtriebskraft FH, Vergrößerung der Normalkraft FN Vergrößerung der Reibung FR großer Flankenwinkel Vergrößerung der Reibung FR Seite 9

10 2.3.2.Bewegungsgewinde Bewegungsgewinde besitzen einen großen Steigungswinkel P und einen kleinen Flankenwinkel. Meist sind es nicht-selbsthemmende Gewindetypen. A u f g r u n d d e s g r o ß e n S t e i- gungswinkels P vergrößert sich die Hangabtriebskraft FH, die Reibungskraft FR verringert sich immense (vgl. Fachkunde Metall, 2003:345). Nicht selbsthemmendes Gewinde (Bewegungsgewinde) Winkel großer Steigungswinkel P Kräfte Vergrößerung der Hangabtriebskraft FH, Verringerung der Normalkraft FN Verringerung der Reibung FR kleiner Flankenwinkel Verringerung der Reibung FR 2.4. Einteilung nach Gangrichtung und Gangzahl Bei der Gangrichtung, auch Drehsinn genannt, wird in Rechts- und Linksgewinde differenziert. Wenn die Schraube senkrecht gehalten wird und die Flanken nach rechts steigen, so ist das vorliegende Gewinde ein Rechtsgewinde. Linksgewinde liegen vor, wenn die Flanken nach links steigen. Diese Art von Gewinden wird jedoch nur dann benutzt, wenn ein Rechtsgewinde sich lösen würde. So zum Beispiel bei einigen Tischkreissägen oder bei Fahrradpedalen (Vgl. Fachkunde Metall, 2003:346). Die Unterscheidung nach der Gangzahl nutzt die Begriffe eingängig und mehrgängig. Mehrgängige Gewinde werden genutzt, wenn eine lange axiale Strecke Seite 10

11 zurückgelegt werden soll, mit möglichst wenig Drehaufwand. Ein sehr gutes Beispiel hierfür ist die Spindelpresse (Vgl. Fachkunde Metall, 2003:346). Spindelpresse: Quelle: Seite 11

12 3. Gewindeherstellung Gewinde werden in der Metallbearbeitung sowohl handwerklich, als auch industriell hergestellt. Es wird in spanende und spanlose Verfahren unterschieden. Die gängigsten spanenden Verfahren sind das Drehen und Fräsen von Gewinden. Außerdem sind Bohren, Wirbeln, Schleifen und Rollen mögliche spanende Verfahren. Spanlose Verfahren sind Kaltformung oder Warmformung. Das Gewindedrehen ist ein Schraubdrehverfahren, bei dem mit Gewindemeißeln Außen- und Innengewinde hergestellt werden können. Auf diese Weise lassen sich mit einfachen Werkzeugen, fast alle Gewindearten herstellen. Das Schneidwerkzeug ist ein Meißel. Das Profil des Meißels bestimmt hier die Gewindeform. Jede Universaldrehmaschine ist mit einer Leitspindel ausgestattet, die Gewindedrehen: Quelle: %7Cen/item/gewindedrehen/ für die Vorschubbewegung sorgt. Die Geschwindigkeit des Vorschubs entspricht der Gewindesteigung (vgl. ( Beim Gewindefräsen rotiert im Gegensatz zum Gewindedrehen das Werkzeug, anstatt dem Werkstück. Es ist ebenfalls das Fräsen von Innen- und Außengewinden möglich. Beim Fräsen von Innengewinden wird das rotierende Werkzeug in eine Vorbohrung eingetaucht und in der Bohrung rundherum geführt. Die Steigung wird hier durch die Seitenbewegung des Werkzeugs erzeugt. Die Gewindefräsen: Quelle: Zerspanung/Produktgruppen/Gewinden/ Gewindefraesen/1573.php Vorteile des Gewindefräsens sind Möglichkeit der Bearbeitung asymmetrischer und nicht rotierender oder auch dünnwandiger Werkstücke. Außerdem können zähe Werk- Seite 12

13 stoffe, bei denen hohe Schnittkräfte entstehen, und solche mit problematischem Spanabbruch bearbeitet werden. Das Gewindeschneiden, auch Gewindebohren genannt, ist ein handwerkliches Verfahren zur Herstellung von Innen- und Außengewinden. Zur Herstellung von Innengewinden wird das Windeisen mit einem entsprechend eingespannten Gewindeschneider verwendet. (Anm.: Dieses Verfahren wird in unserem P4 Projektvideo genau dargestellt.) Außerdem gibt es Gewindebohrmaschinen, sowie Gewindeschneidköpfe zum Einspannen zum Einspannen in die Standbohrmaschine. Das entsprechende Werkzeug zur Herstellung von Außengewinden ist das Schneideisen. Eine weitere Variante des Gewindeschneidens ist das Schneiden an der Drehmaschine. Hier wird das entsprechende Werkzeug, der Schneideisenhalter, mit dem Reitstock gegen das rotierende Werkstück gedrückt (vgl. ( referate/02/6039.htm)). Gewindeschneide und Windeisen: Quelle: Weitere spanende Verfahren zur Gewindeherstellung sind das Gewindeschleifen und wirbeln. Das Gewindeschleifen findet seine Anwendung meist in der Herstellung von Werkzeugen (z.b. Gewindeschneidern). Beim Gewindewirbeln wird der Rohling durch ein mit mehreren Meißeln ausgestattetes Werkzeug geschoben. Das Wirbeln ist ein äußerst schnelles und präzises Verfahren der Gewindeherstellung. In der heutigen Massenfertigung werden Schrauben und Muttern durch Kaltverformung oder Warmformung hergestellt. Der Rohling wird Gewindewalzen: Quelle: hier durch Rollen oder Flachbacken in Form gepresst. Die Vorteile des Gewindewalzens/Gewinderollens liegen in der hohen Festigkeit Seite 13

14 des Gewindes, da der Faserverlauf des Materials nicht unterbrochen wird (vgl. Das Gießen von Gewinden findet seine Anwendung häufig in der Herstellung von Sonderanfertigungen oder in der Kunststoffverarbeitung. Hierbei wird, beim sogenannten Spritzgießverfahren, der Kunststoff verflüssigt und unter Druck in eine Form gepresst. Dieses Verfahren eignet sich gut zur Massenfertigung, da sich in kurzer Zeit eine hohe Stückzahl, sofort einsetzbarer Teile herstellen lässt (vgl. wiki/spritzgie%c3%9fen) Herstellung eines Meißels an der Stichelschleifmaschine Stichelschleifmaschine: Foto privat Arbeitsschritt Bemerkungen - das Werkstück (Rohteil) in die - Im Voraus wurde das Rohteil bereits an Stichelschleifmaschine einspannen - obere Schnittkante schleifen der Stelle, wo später die Schnittkanten des Meißels entstehen, auf die Hälfte geschliffen. - Das Rohteil muss hierfür so zum Schleifkörper stehen, dass an der oberen Kante ein leichter Spitzwinkel entsteht. Seite 14

15 Arbeitsschritt Bemerkungen - den errechneten Winkel einstellen - Der errechnete Winkel (in unserem Fall 30 ) muss halbiert werden. Da der Meißel so in das Werkstück eintaucht, dass jeweils eine Seite der vorderen und hinteren Flanke des Gewindes geschnitten wird, ergibt sich dadurch der gesamte Flankenwinkel. - das Rohteil nach Einschalten der Maschine behutsam dem rotierenden Schleifstein annähern dabei drehen, sodass eine Außenrundung entsteht - zwischendurch nachmessen und den Schleifvorgang so oft wiederholen, bis der gewünschte Winkel erreicht ist - Die Stichelschleifmaschine besitzt zwei Achsen. Der eingespannte Meißel kann radial und axial zum Schleifköper bewegt werden. Der zu schleifende Winkel wird eingestellt und festgestellt. Während des Schleifvorgangs muss das Werkstück regelmäßig Wasser gekühlt werden. Hierfür nach jeder Umdrehung, mit einem Pinsel, reichlich Wasser auftragen. - Gemessen wird die Länge der oberen Schnittkante Herstellung eines Innengewindes mit dem Windeisen Arbeitsschritt Bemerkungen - Vorbohrung an der Bohrmaschine - das Werkstück wird fest in den Tischschraubstock eingespannt - vorgebohrtes Loch mit dem Handentgrater entgraten - den 1. Gewindeschneider in das Windeisen einsetzen und festspannen - So wird die Verletzungsgefahr minimiert. - Es gibt drei Größen von Gewindeschneidern, gekennzeichnet durch Ringe. Diese müssen alle nacheinander in der richtigen Reihenfolge verwendet werden. Die Reihenfolge ist: 1.) ein Ring, 2.) zwei Ringe und 3.) kein Ring. Seite 15

16 Arbeitsschritt - den Gewindeschneider senkrecht auf das vorgebohrte Loch setzen - Schneidöl auf den Gewindeschneider träufeln - das Windeisen mit Kraft, aber ohne Druck, nach links drehen bis der Gewindeschneider die gewünschte Gewindetiefe erreicht hat - den Schneidvorgang nun mit dem 2. und 3. Gewindeschneider wiederholen Bemerkungen - Wichtig ist die regelmäßige Kontrolle des rechten Winkels, um einen senkrechten Schnitt zu gewährleisten. Kontrolliert wird mit dem Winkelmesser. - Das Schneidöl dient dem reibungslosen Spanabtrag und somit einem sauberen Gewindeschnitt. - Der Gewindeschneider schneidet sich nun in die Vorbohrung. Nach mehreren Umdrehungen muss das Windeisen, zum Spanabtrag, ca. ½ Umdrehung zurückgedreht werden. - zwischendurch den Span mit einem Pinsel entfernen - das Werkstück mit Druckluft und Wolle oder einem Tuch säubern 3.3. Herstellung eines Bewegungsgewindes an der Drehmaschine Arbeitsschritte Bemerkungen - Dreh- und Vorschubgeschwindigkeit an der Drehmaschine einstellen - Die Vorschubgeschwindigkeit definiert die Steigung des Gewindes. Die einzustellenden Parameter sind in der Bedienungsanleitung der Drehmaschine, bzw. an den Tabellen auf der Drehmaschine abzulesen. - Werkstück einspannen - Das Werkstück wird an beiden Enden befestigt, einmal mit dem Dreibackenfutter und mit dem Zentrierspitze des Reitstocks. - Meißel einspannen - Es ist ratsam, sich im Voraus die Mitte des Werkstücks zu markieren. Hierfür kann das Werkstück mit einem mittig eingestellten Meißel leicht angeritzt werden. Seite 16

17 Arbeitsschritte - Werkzeug und Werkstück zueinander antasten Bemerkungen - Mit Hilfe manueller Hebeldrehung wird der Meißel vorsichtig dem Werkstück genähert. So wird die Anfangsposition eingestellt. - Gewindeschnitt durchführen - Durch Einschalten des Vorschubs wird die Schlossmutter mit der Leitspindel der Drehmaschine verbunden. - Werkzeug leicht zurückstellen und das Werkzeug zurücklaufen lassen - Meißel 0,5mm zustellen, weiteren Gewindeschnitt durchführen - regelmäßig Petroleum (oder je nach Material, Kühlschmierstoff) auftragen - Während des Rücklaufs wird nicht geschnitten, sodass hier die Geschwindigkeit erhöht werden kann. Der Vorschub bleibt in seiner Einstellung. - Der Schneidevorgang und Rücklauf wird so häufig wiederholt, bis die errechnete Gewindetiefe erreicht ist. Achtung! Unbedingt auf den Auslauf achten. Das Werkzeug läuft nach ausschalten des Vorschubs einige mm bis cm weiter, d.h. Der Vorschub muss vorzeitig ausgeschaltet werden, damit der Meißel nicht am Backenfutter bricht. - Das Petroleum sorgt für einen sauberen Spanabtrag. Wenn Metalle geschnitten werden, sorgt der Kühlschmierstoff ebenfalls für einen sauberen Spanabtrag und verhindert zu schnellen Verschleiß des Werkzeugs. - Fertiges Werkstück ausspannen und mit Druckluft und Wolle säubern Seite 17

18 4. Filmskript Im Rahmen des P4-Projektes ist es Aufgabe die Herstellung eines Produktes, genauer zu durchleuchten. In diesem Fall wird die handwerkliche Herstellung von Gewinden in einem kurzen Lehrfilm gezeigt. Zum Film wurde vorerst ein ausführliches Skript geschrieben, welches sich, zu Zwecken der guten Übersicht, in drei Teile gliedert. Im Teil Bild ist festgelegt, was gezeigt werden soll, der Teil Text/Sprecher beinhaltet, was zum Bild gesagt werden soll und der Teil Anmerkungen bestimmt die Kameraeinstellung, bzw. -einstellungen der jeweiligen Szene. Das Skript dient als Leitfaden bei den Dreharbeiten und bietet eine enorme Erleichterung während der Schnitt- und Vertonungsarbeiten. Dennoch sind häufige Änderungen und Anpassungen des Skripts während des Arbeitsprozesses nicht ausgeschlossen. Im folgenden kann Einblick in unser selbst aufgestelltes Filmskript genommen werden. Bild Sprecher / Text Anmerkungen Flasche wird aufgedreht Kugelschreiber wird aufgedreht Gewindemutter wird auf Schraube gedreht Linke Hand hält Schraube, rechte Hand hält Mutter Im alltäglichen Gebrauch finden sich, wenn wir genauer hinschauen, viele Gewinde. Zum Beispiel bei einer Flasche (Pause Bild abwarten), bei einem Kugelschreiber (Pause Bild abwarten) und einer Schraube mit der passenden Gewindemutter. Verschiedene Alltagsgegenstände haben ein Außengewinde.. Text Außengewinde Linke Hand Schraube...wie diese Schraube Vergrößerter Zoom auf Schraube Linke Hand hält Schraube, rechte Hand hält Mutter Andere haben ein Innengewinde.. Text Innengewinde Rechte Hand Mutter...wie diese Gewindemutter Vergrößerter Zoom auf Mutter Seite 18

19 Bild Sprecher / Text Anmerkungen Linke Hand hält Schraube, rechte Hand schraubt Mutter. Leerer Tisch Linke Hand von links ins Bild mit Befestigungsgewinde Rechte Hand von rechts ins Bild mit Bewegungsgewinde Gewindestangen liegen auf dem Tisch Rechte Hand nimmt das Bewegungsgewinde aus dem Bild. Werktisch mit Befestigungsgewinde auf der linken Seite Fakten werden eingeblendet Werktisch mit Befestigungsgewinde auf der linken Seite Innen- und Außengewinde sind passend zueinander. Man unterscheidet zwischen einem Befestigungsgewinde und einem Bewegungsgewinde. Auf den ersten Blick sehen sie gleich aus. Schauen wir uns die Gewinde jedoch genauer an, können wir Unterschiede erkennen. Wir beginnen mit dem Befestigungsgewinde. Ein Befestigungsgewinde hat: Kamera auf Tisch Text Befestigungsgewinde Text Bewegungsgewinde Ein Befestigungsgewinde hat: Fakten werden ausgeblendet Von rechts kommen Windeisen und Bohraufsätze ins Bild Szenenwechsel- WINDEISEN Jetzt zeigen wir euch die Herstellung eines Befestigungsgewindes mit dem Windeisen. In diesem Fall handelt es sich um ein Innengewinde. Markiertes WS im blauen Schraubstock eingespannt In dieses Werkstück wollen wir ein Innengewinde schneiden. Seite 19

20 Bild Sprecher / Text Anmerkungen Bohrer wird am WS angesetzt und eine Vorbohrung durchgeführt. Späne werden mit Pinsel entfernt. WS wird in den Tischschraubstock eingespannt. Mit einem Handentgrater die Vorbohrung von beiden Seiten entgratet. Gewindebohrer werden der Größe nach auf die Werkbank gelegt. Nahaufnahme der Gewindebohrer Windeisen mit geringer Öffnung zum Einspannen. Hände öffnen das Windeisen. Gewindebohrer #1 wird eingesetzt und Finger schließen die Öffnung des Windeisens. Da wir später das Windeisen verwenden, muss zunächst mit einem 5mm Bohrer vorgebohrt werden. Für einen sicheren Halt muss das Werkstück in den Tischschraubstock eingespannt werden. Um die Verletzungsgefahr zu minimieren, wir die Vorbohrung mit dem Handentgrater entgratet. Hierfür könnt ihr auch den Senker an der Bohrmaschine benutzen. An den Ringen erkennen wir die Größe der Gewindebohrer. Man schneidet in drei Durchgängen, bis die richtige Tiefe des Gewindes erreicht ist. Hierfür sind die Schneideaufsätze mit Ringen gekennzeichnet. Die Reihenfolge ist 1 Ring, 2 Ringe, 0 Ringe. Der erste Schneidaufsatz wird in das Windeisen eingespannt. Schriftzugeinblendung ins Bild: Bohrerdurchmesser muss 1mm kleiner gewählt werden Neue Szene/ Kameraeinblendung auf das Windeisen. Fokussierung/ Nahaufnahme auf die Markierung der Bohrer Kamera von oben Kamera von oben Seite 20

21 Bild Sprecher / Text Anmerkungen Neue Szene, Tischschraubstock mit WS, oben/links seitlich Gewindeschneider senkrecht auf Vorbohrung aufsetzten und 2x umdrehen Schneidöl um den Gewindebohrer aufträufeln Bild freeze, unscharf Freeze ausblenden, Bild wird dynamisch Winkeleisen an den Gewindebohrer Gewindebohrer schneidet, 1x Rückdrehung zur Spanbrechung, Kontrolle mit Winkeleisen Beim Ansetzen des Gewindeschneiders muss auf den rechten Winkel zum Werkstück geachtet werden. Wir starten mit zwei Umdrehungen. Jetzt kommt Schneidöl hinzu. Dieses sorgt für einen guten Spanabtrag und einen sauberen Gewindeschnitt und für Rostschutz und somit die Haltbarkeit des Gewindes. Mit dem Winkelmesser kontrollieren wir den rechten Winkel, damit das Gewinde gerade geschnitten wird. Dies wiederholen wir mehrmals. Damit der Span das Gewinde nicht durch Verkeilen zerstört, wird er gebrochen. Hierfür das Windeisen kurz zurückdrehen. K. oben/links seitlich K. oben/links seitlich Texteinblendung: Schneidöl dient zum: - guten Spanabtrag - sauberen Gewindeschnitt - schützt vor Rost Nach einer Umdrehung wird das Bild schnell abgespielt Gewindebohrer ablegen Mit den Aufsätzen 2 und 3 wiederholen wir diesen Vorgang. Gewindebohrer #2 nehmen Gewindebohrer #2 dreht sich durch, Schneidöl aufträufeln, Kontrolle mit Winkeleisen Kamera auf Hand mit Gewindebohrer #2 Bildschnelllauf Seite 21

22 Bild Sprecher / Text Anmerkungen Gewindebohrer ablegen Gewindebohrer #3 nehmen Gewindebohrer #3 dreht sich durch, Schneidöl aufträufeln Pinsel entfernt Span Druckluft entfernt Span Wolle entfernt Schneidöl WS mit Innengewinde, eingespannt auf Tischschraubstock Der Span wird mit einem Pinsel entfernt Mit Druckluft kann der Span im Gewinde entfernt werden. Wir entfernen das Schneidöl und fertig ist unser Befestigungsgewinde. Kamera auf Hand mit Gewindebohrer #3 Bildschnelllauf Nahaufnahme Gewinde mit Pinselanfang Nahaufnahme Gewinde und Druckluftpistole Nahaufnahme Gewinde mit Wolle Kamera von weit weg, zoom auf Gewinde Szenenwechsel WERKBANK Werktisch mit Befestigungsgewinde auf der linken Seite Linke Hand nimmt das Befestigungsgewinde aus dem Bild, rechte Hand bringt das Bewegungsgewinde auf den Tisch Fakten werden eingeblendet Jetzt schauen wir uns das Bewegungsgewinde näher an. s. Dokumentation Fakten werden per PC auf den Tisch geschrieben Szenenwechsel DREHMASCHINE Drehmaschine Das Bewegungsgewinde stellen wir an einer Universaldrehmaschine her. Kamera von weiter, fokussiert auf die Drehbank Seite 22

23 Bild Sprecher / Text Anmerkungen Tabelle mit den Geschwindigkeiten, Indexfinger an ausgewählte Geschwindigkeit Tabelle mit Vorschubgeschwindigkeit, Indexfinger Meißel wird eingespannt WZ und WS zueinander antasten, manuelle Hebeldrehung WZ wieder zurück drehen Gewindeschnitt beginnen und durchführen Zuerst müssen die Parameter, Dreh- und Vorschulgeschwindigkeit eingestellt werden. Wir haben uns für eine Steigung 8 entschieden, das heißt, dass sich das Werkzeug während einer Umdrehung des Werkstücks, 8mm vor oder zurück bewegt. Der Geschwindigkeit des Vorschubs muss eingestellt werden. An unserer Drehbank machen wir das mit diesen Rädern. Für unser Bewegungsgewinde haben wir einen speziellen Meißel hergestellt. Dieser muss exakt mittig zum WS eingespannt werden. Der Meißel wird dem eingespannten Werkstück, in unserem Fall ein PMO- Kunststoff zugestellt, um die Anfangsposition einzustellen. Beim ersten Schnitt dringt der Meißel 0,5mm in das WS ein. Zum sauberen Gewindeschnitt wird Petroleum aufgetragen. Jetzt ist alles eingestellt und wir können mit dem ersten Schneidvorgang starten. Umdrehung graph. einkreisen Kamera filmt Einstellungen der Hebel Fokus auf Meißel Kamerafokus auf WS und WS, sowie Hebel, Schnelllauf der Bilder bis Ende Kamerafokus auf WS und WS, sowie Hebel, Schnelllauf der Bilder bis Ende Seite 23

24 Bild Sprecher / Text Anmerkungen WZ leicht zurück stellen und zurück laufen lassen WZ 0,5-1mm zustellen Beim Rücklauf wird nicht geschnitten, daher nehmen wir das Werkzeug heraus und fahren zum Anfang. Der Vorschub bleibt dabei in seiner Einstellung. Dieser Prozess wird so lange wiederholt, bis das Gewinde die berechnete Tiefe hat. Je nach Material wird bei jedem neuen Arbeitsgang 0,5 bis 1 mm tiefer geschnitten. Fertig ist unser Bewegungsgewinde. Bild Schnelllauf Szenenwechsel WERKBANK Leerer Werktisch Schraubenmutter und Schraube werden in die Mitte des Bilds gelegt. Fassen wir noch mal zusammen Es gibt Außen- und Innengewinde. Schraubenmutter und Schraube werden in die linke Bildecke gelegt. Befestigungs- und Bewegungsgewinde werden simultan auf den Tisch gelegt. Es gibt unterschiedliche Gewindearten. Wir haben heute das Bewegungs- und Befestigungsgewinde näher angeschaut. Befestigungs- und Bewegungsgewinde werden in die rechte Bildecke gelegt Hintergrund verschwimmt Seite 24

25 Bild Sprecher / Text Anmerkungen Bilder von Alltagsgegenständen kommen ins Bild. Langsames Ausblenden Mit diesem Wissen werden uns im Alltag bestimmt die ein oder anderen Gegenstände mit Gewinden auffallen und wir sind in der Lage diese zuzuorndnen. Bilder überlappend einblenden. Verschwimmung und Abspann mit Namen, Projekt, Mitwirkende Personen Seite 25

26 5. Integration und Herstellung im WAT-Unterricht Unser Projekt lässt sich sehr gut in den Wirtschaft-Arbeit-Technik Unterricht einbinden. Durch das selbst erstellte Video, als Anleitung zum Gewinde schneiden, ist bereits eine wunderbare Einleitung in das Thema gegeben. Durch die dargestellten Handlungsabläufe kann jeder Schritt nachvollzogen werden, sowohl praktisch als auch theoretisch. Die Lehrkraft kann im Anschluss mit den Schülern weitere Gewinde suchen. Dies kann in den Werkstätten, in den Klassenzimmern, Draußen oder auch im Alltag Zuhause geschehen. Eine anschließende Einteilung in die jeweiligen Kategorien kann durchgeführt werden. Das Herstellen von Gewinden können die Schülerinnen an eigenen Projekten üben. Eine sehr anschauliche Vorlage ist zum Beispiel das Stövchen, welches im Einführungskurs der Metallwerkstatt hergestellt wird. Durch das selbstständige Herstellen eines Gewindes wird den Schülern vermittelt, welcher Aufwand dahinter steckt und welche Faktoren für ein gelungenes Gewinde von Bedeutung sind. Das Videoprojekt selbst kann ebenso mit Schülerinnen verwirklicht werden. Heutzutage kann mit den Smartphone-Kameras eine recht gute Bildqualität produziert werden. Den Schülerinnen ist es möglich, selbst ein eigenes kleines Lehrvideo zu gestalten. Hierfür ist eine gute Vorbereitung und eine gute Einarbeitung in das Thema Voraussetzung. Das Ziel, Schülerinnen beschäftigen sich im Vergleich zum normalen Schulalltag tiefgründiger mit einem Thema, kann mit Spaß und alternativer Methode erreicht werden. Seite 26

27 6. Fazit des P4 Projektes Das Projekt im Modul P4 Produkte und Produktion ist eine Art Abschlussprojekt unseres Bachelorstudiums im Zweitfach Arbeitslehre. Aufgabe ist es, ein Produkt in seiner Herstellung nachzuvollziehen. Unsere Projektgruppe entschied sich sehr schnell für das Thema Gewinde schneiden. Die Darstellung dieses Themas gestaltete sich schnell. Es sollte eine Art Anleitungsvideo für Schülerinnen, für Lehrerinnen, für Studentinnen und natürlich für Interessierte als Endprodukt entstehen. Unsere ersten Impulse führten uns nicht in die Weiten des Internets, um bereits bestehende Videos zu studieren. Wir wollten unvoreingenommen an unser Projekt gehen. Unser gesetztes Ziel war, das Thema von Grund auf selbst zu erschließen und auf unser vorheriges Wissen aufzubauen. Mit der hervorragenden Unterstützung des Metallwerkstattleiters Volker Klohe begannen wir mit der theoretischen Erarbeitung, worauf die praktische Umsetzung folgte. Das Thema Gewinde, die Unterscheidung und Herstellung, war im Arbeitsumfang selbst ein eigenständiges Projekt. Daraus einen Lehrfilm zu erstellen war ein weiteres Projekt, denn niemandem von uns war dieses Arbeitsumfeld auch nur annähernd bekannt. Auch hier mussten wir uns das gesamte Wissen aneignen, was mit der professionellen Unterstützung von Theo Sakatis gelang. Insgesamt waren wir sehr überrascht, wie viel wir während des Projektes gelernt haben, in Bereichen, die so in unserem Studium keinen Platz fanden. Wir haben die Unterschiede von Gewindeformen im theoretischen und praktischen Teil erfahren. Durch die Erstellung des Films und die Schritt-für-Schritt Anleitung in Form eines Skripts, haben wir didaktisch erforderliche Schritte aufgestellt. Diese werden uns in der zukünftigen Lehrertätigkeit helfen, um Schülerinnen das zunächst ferne Themenfeld verständlich zu erklären. Als Projektgruppe können wir das Projekt im Sinne eines Modulabschlusses nur unterstützen und befürworten. Es bildet einen selbständig arbeitenden Rahmen und wiederholende Handlungsabläufe, welche in besonderen Maße verinnerlicht werden können. An dieser Stelle seien im besonderen Maße die Handlungsabläufe an der Drehmaschine zu nennen. Seite 27

28 Quellenverzeichnis Internetquellen: - Geschichte: [ ]. - Gewinde allgemein: vgl. [ ]. - Beschriftungen: [Stand: ]. [ ]. [ ]. ages/produkte/spindelpresse_sp_3700_600px.jpg [ ]. [ ]. [ ]. [ ]. - Gewindeherstellung: sar.item24.com/de/start/view/glossary/ll/de %7Cen/item/gewindedrehen/ [Stand: ]. [ ]. referate/02/6039.html [ ]. [ ]. iche/zerspanung/produktgruppen/ Gewinden/Gewindefraesen/1573.php [ ]. [ ]. wiki/spritzgie%c3%9fen [ ]. Literatur: - Dobler, Hans-Dieter (Hrsg.) (2003): Fachkunde Metall. Haan-Gruiten:Verlag Europa-Lehrmittel. - Fischer, Ulrich (Hrsg.) (2011): Tabellenbuch Metall: Haan-Gruiten:Verlag Europa-Lehrmittel. Seite 28