Didaktische FWU-DVD. Metalltechnik: Zerspanende Fertigungsprozesse

Transkript

1 Didaktische FWU-DVD Metalltechnik: Zerspanende Fertigungsprozesse

2 Zur Bedienung Die didaktische DVD startet automatisch. Der Vorspann kann mit der Enter- oder der Skip-Taste der Fernbedienung oder durch einen Mausklick am PC übersprungen werden. Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung können Sie die Menüpunkte (z. B. Film, Filmsequenz, Bild, Grafik, Karte etc.) ansteuern und mit Enter starten. Auch die Buttons am unteren Bildschirmrand steuern Sie mit den Pfeiltasten an und rufen diese mit Enter auf: Der Button Hauptmenü führt zurück zum Hauptmenü. Aus dem laufenden Film oder einer laufenden Filmsequenz gelangen Sie mit der Taste Menu oder Title der Fernbedienung wieder in das Ausgangsmenü zurück. Bezug zu Lehrplänen und Bildungsstandards Der Film, die Filmclips und die Arbeitsmaterialien tragen zur Heranbildung von beruflicher Handlungskompetenz bei, indem die nachfolgend genannten Kompetenzbereiche gefördert werden: 1) Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler stellen Bauelemente aus Eisen- und Nichteisenmetallen durch spanende Fertigungsverfahren her. Dazu analysieren und erstellen sie auftragsbezogene Unterlagen. planen auf Basis der theoretischen Grundlagen der anzuwendenden Technologien die Arbeitsschritte mit den erforderlichen Werkzeugen, Werkstoffen, Halbzeugen und Hilfsmitteln. verstehen den grundsätzlichen Aufbau und die Wirkungsweise der Maschinen und wählen diese sowie die entsprechenden Werkzeuge auftragsbezogen aus. untersuchen die Einflüsse des Fertigungsprozesses auf Maße, Oberflächengüte und Form. beachten die Bestimmungen des Arbeits- und Umweltschutzes. 2) Methodenkompetenz Die Schülerinnen und Schüler greifen gezielt auf die im Film gezeigten Informationen zu, um diese in Lernsituationen zu nutzen. werten Daten aus dem Film und anderen Informationsquellen (Fachbücher, Tabellenbuch, Internet) aus und erkennen die Einflüsse des Fertigungsprozesses auf Maße und Oberflächengüte. 3) Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in verschiedenen Sozialformen (Klasse, Gruppe, Team) und unterstützen sich dabei gegenseitig. 2

3 Zum Inhalt Hauptmenü Vom Hauptmenü aus wird der gleichlautende Themenfilm direkt gestartet. Die thematisch differenzierten Sequenzen dieses Films können ebenfalls direkt aus dem Hauptmenü gestartet werden. Ergänzend sind fünf zusätzliche Filmclips, die thematische Vertiefungen und Ergänzungen bieten, in einem Untermenü zu finden. Film Einstellgrößen beim Zerspanen (17:10 min) Der Film ist als Ganzes abgelegt sowie in thematisch benannten Sequenzen. Er steigt mit Bildern zu trennenden und formgebenden Fertigungsverfahren ein und weist kurz auf Grundlagen hin. Zu sehen sind die drei Bearbeitungsverfahren Drehen, Fräsen und Bohren. Alle drei werden im Film behandelt und es wird auf die jeweils zu beachtenden Einstellgrößen (Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Schnitttiefe) eingegangen. Als Grundlage für diese Betrachtungen 3

4 dient ein Kundenauftrag. Eine technische Zeichnung zeigt die genauen Abmessungen und Rauheitszahlen, die das Werkstück (Stahl) nach allen Bearbeitungsvorgängen haben soll. Das Ergebnis wird am Ende des Bearbeitungsprozesses anhand einer Rauheitsmessung auf Qualität und Oberflächengüte hin überprüft. Bilder multifunktionaler Bearbeitungszentren veranschaulichen die vielfältigen Möglichkeiten. Sequenzen Einstellgrößen im Zusammenhang (Sequenz 2:20 min) Diese Sequenz zeigt, dass bei allen Zerspanvorgängen die Einstellgrößen zu berücksichtigen sind. Schnittgeschwindigkeit v c, Vorschub f und Schnitttiefe a p werden vorgestellt und ihre Abhängigkeit voneinander verdeutlicht. Weiterhin wird klar, dass die Einstellgrößen auch von der Wahl des Werkstoffes, des Schneidstoffes und des Bearbeitungsverfahrens abhängen. Drehen (Sequenz 4:30 min) Es wird gezeigt, wie ein Werkstück (Stahl) gedreht wird. Die groben Richtwerte für dieses Bearbeitungsverfahren werden dem Tabellenbuch entnommen und die Einstellgrößen Schnittgeschwindigkeit v c, Vorschub f und Schnitttiefe a p an der Drehmaschine gewählt, um den 4

5 Werkstoff anschließend zu schruppen und zu schlichten. Hierfür werden eine beschichtete Hartmetall-Schneidplatte und anschließend eine Hartmetall- Schlichtplatte benutzt. Am Ende ist die feine Oberfläche des Schlichtvorgangs im Vergleich zur rauen Oberfläche des Schruppvorgangs zu sehen. Fräsen (Sequenz 3:30 min) Die Sequenz zeigt das Bearbeitungsverfahren Fräsen. Dazu dient ein bereits gedrehtes Werkstück (Stahl), in das eine Nut gefräst wird. Dem Tabellenbuch werden die Werte für die Einstellgrößen Schnittgeschwindigkeit v c, Vorschub f und Schnitttiefe a p entnommen und an der Maschine entsprechend gewählt, um das Werkstück anschließend zu schruppen und zu schlichten. Die Oberflächenergebnisse des jeweiligen Vorgangs werden am Ende vergleichend gezeigt. zunächst mit einer Zentrierbohrung versehen, um anschließend mit einem Hartmetallbohrer durchbohrt zu werden. Rauheitsmessung (Sequenz 0:50 min) In dieser Sequenz wird bei einem Werkstück (Stahl), das auf Grundlage eines Kundenauftrags gedreht, gefräst und mit einer Bohrung versehen wurde, die Rauheit aller bearbeiteten Oberflächen überprüft. Die entsprechenden Werte werden mit einem Rauheitsmessgerät ermittelt. Die so festgestellten Rauheitszahlen dienen als Indikator für die Oberflächengüte des Werkstücks. Bohren (Sequenz 2:00 min) Es wird gezeigt, wie ein bereits gedrehtes und gefrästes Werkstück (Stahl) mit einer Bohrung versehen wird. Die Werte für die Einstellgrößen Schnittgeschwindigkeit v c und Vorschub f werden dem Tabellenbuch entnommen und die Schnittdaten entsprechend in die Maschine eingegeben. Das Werkstück wird 5

6 Filmclips Schneidstoffe (Filmclip 2:20 min) Der Filmclip gibt einen Einblick in Schneidstoffe, deren unterschiedliche Härten und Zähigkeiten sowie typische Einsatzbereiche. Als Beispiel werden beschichteter Hartmetall Schneidstoff, unbeschichtetes Hartmetallwerkzeug und Hochleistungsschnellarbeitsstahl (HSS) bei gleichbleibender Geschwindigkeit getestet und verglichen. Auswirkungen falscher Einstellgrößen (Filmclip 2:30 min) Es wird gezeigt, wie sich falsche Einstellgrößen beim Fräsen, Bohren und Drehen auswirken können. Bohren, Senken, Reiben (Filmclip 3:30 min) In einem Versuch werden die spanenden Fertigungsverfahren Bohren, Senken, Reiben und Gewindeschneiden gezeigt. Ein Werkstück aus einer Aluminium- Legierung wird durch Bohren ins Volle durchbohrt. Eine Bearbeitung mit dreischneidigem Kegelsenker und spiralgenuteter Reibahle folgt. Bei einer weiteren Bohrung wird mit einem HSS- Spiralbohrer ins Volle gebohrt. Anschließend kommen Flach- und Kegelsenker zum Einsatz. Kundenauftrag Aluminium-Legierung (Filmclip ohne Kommentar 2:20 min) Der Filmclip zeigt die Bearbeitung des Kundenauftrags aus dem Film Einstellgrößen beim Zerspanen in der Werkstoffvariante Aluminium-Legierung. Die Bearbeitungsvorgänge Drehen, Fräsen und Bohren sowie deren Ergebnisse sind zu sehen. Kundenauftrag Kupfer-Zink-Legierung (Filmclip ohne Kommentar 2:50 min) Der Filmclip zeigt die Bearbeitung des Kundenauftrags aus dem Film Einstellgrößen beim Zerspanen in der Werkstoffvariante Kupfer-Zink-Legierung. Die Bearbeitungsvorgänge Drehen, Fräsen und Bohren sowie deren Ergebnisse sind zu sehen. 6

7 Verwendung im Unterricht Vorkenntnisse Grundkenntnisse der Trennvorgänge Zerteilen und Zerspanen erleichtern den Zugang zu den Inhalten der DVD. Der Film selbst ist so aufbereitet, dass er ohne weitere Hilfsmittel Kenntnisse über die Grundlagen der Einstellgrößen (Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe) sowie Schneidstoffe, Werkstoffe und Bearbeitungsverfahren vermittelt. Einsatz als unterstützendes Medium im Unterricht Der Einsatz der DVD ist vor allem für die metallverarbeitenden Ausbildungsberufe als unterstützendes Medium im Unterricht gedacht. Wenn Bauelemente mit handgeführten Werkzeugen oder mit Maschinen gefertigt werden sollen, ist es notwendig, dass die Schülerinnen und Schüler Kenntnisse über die Grundlagen (Bearbeitungsverfahren, Einstellgrößen, Schneid- und Werkstoffe) einbeziehen können. Film, Sequenzen und Filmclips können hier als Veranschaulichung dienen, die von der Lehrkraft flexibel in jede Form der Unterrichtsgestaltung und -vorbereitung integriert werden können. Die grafischen Darstellungen im Ordner Arbeitsmaterial vertiefen und ergänzen die filmische Information und können auch als Lernerfolgskontrolle eingesetzt werden. Der gesprochene Kommentar des Films ist als Datei abgelegt und kann den Schülerinnen und Schülern zur Verfügung gestellt werden. Darüber hinaus kann die Lehrkraft die zusätzlich abgelegten Grafiken, den Filmkommentar und die Linkliste für ergänzende Aufgaben nutzen. In den beiden Flimclips ( Kundenauftrag Aluminium-Legierung und Kundenauftrag Kupfer-Zink-Legierung ) wird der Kundenauftrag, der im Hauptfilm als roter Faden dient, ohne Kommentar gefertigt mit jeweils einer anderen Werkstoffvariante. Dies bietet der Lehrkraft die Möglichkeit, eigene Beobachtungsaufträge zu stellen. Der Zusammenhang von Werkstoff, Schnittgeschwindigkeit und Vorschub lässt sich dabei im Vergleich sehr gut herausarbeiten. Zudem können die Schülerinnen und Schüler durch Beobachtung des Zerspanungsvorgangs und der zu erkennenden Spanform Rückschlüsse auf die Werkstoffeigenschaften der unterschiedlichen Materialien bilden. 7

8 Nachfolgend sind die Arbeitsblätter bezogen auf die Themen und Inhalte sowie eine methodische Umsetzung der Filmprotokolle im Unterricht kurz beschrieben: AB 1 ( Einstellgrößen beim Zerspanen ), AB 13 ( Schneidstoffe ), AB 14 ( Auswirkungen falscher Einstellgrößen ) und AB 15 ( Bohren, Senken, Reiben ) sind Beobachtungsprotokolle zum Film bzw. zu den Filmclips. Ein möglicher methodischer Einsatz der Beobachtungsprotokolle im Unterricht könnte folgendermaßen gestaltet sein: Die Fragen der Filmprotokolle werden mit den Lernenden vor dem Abspielen des Films bzw. des Filmclips durchgesprochen. Anschließend werden die Schülerinnen und Schüler in Gruppen aufgeteilt (3-5 Schüler) und erhalten den Arbeitsauftrag, stichpunktartig die Antworten auf die Fragen während des Filmes zu protokollieren, diese dann in der Gruppe zu besprechen und gegebenenfalls zu verbessern, um sie schließlich im Plenum vorzustellen. Zu Beginn sollten die Lernenden (ohne Einflussnahme der Lehrkraft) circa fünf Minuten Zeit erhalten, sich zu organisieren. Nach dem Film bzw. Filmclip bereiten die Schülerinnen und Schüler sich in zehn Minuten auf ihren Vortrag im Plenum vor. Als Hilfestellung kann eine Folie des Arbeitsblattes dienen, die die Schüler ausfüllen und am OHP vorstellen. Falls genügend Computerarbeitsplätze zur Verfügung stehen, kann das Arbeitsblatt auch als Datei zur Verfügung gestellt und über Beamer präsentiert werden. Die Ergebnisse werden von den Gruppen präsentiert, wobei die Lösungen nicht kommentiert oder verbessert werden. Nach den Vorträgen kann die Organisationsform der einzelnen Gruppen hinterfragt werden und es kann kurz auf die Vor- und Nachteile eingegangen werden. Abschließend wird von der Lehrkraft moderiert eine gemeinsame Lösung erarbeitet. AB 2 geht der Frage nach, welche Wirkparameter beim Zerspanen zusammenspielen. AB 3 bis AB 7 widmen sich den Einstellwerten beim Drehen und deren Einflüssen. AB 3 betrachtet die Winkel und Einstellwerte am Drehmeißel. AB 4 bietet Aufgaben zu Spanungsquerschnitt A, Schnitttiefe a p, Vorschub f, Schnittkraft FC, Spanungsdicke h, Leistungsbedarf PC und Motorleistung PM. Es dient als Grundlage zu den Berechnungsbeispielen von AB 5. Auf AB 5 können anhand eines Beispiels Berechnungen zur Bestimmung der Motorleistung PM durchgeführt werden. AB 6 gibt nähere Infos zum Einstellwinkel κ beim Drehen. AB 7 bis AB 11 setzen sich thematisch mit dem Bohren auseinander. AB 7 bietet eine Zuordnungsaufgabe, bei der Grafi- 8

9 ken verschiedener Bohrer den richtigen Namen und genauen Anwendungsbereichen zugeordnet werden müssen. AB 8 vertieft Kenntnisse zu verschiedenen Spiralbohrertypen: Deren Spanwinkel, Spitzenwinkel, Werkstoffe und Anwendungen müssen erarbeitet werden. AB 9 zeigt, wie beim Spiralbohrer Winkel, Schneiden und Flächen bestimmt werden. AB 10 hilft durch Definitionen und Berechnungen zur Unterscheidung von Drehzahl und Schnittgeschwindigkeit. AB 11 beinhaltet Berechnungen zu Standzeit und Schnittgeschwindigkeit sowie Überlegungen zur Optimierung der Standzeit, um eine erhöhte Wirtschaftlichkeit zu erzielen. In AB 12 geht es um die Benennung verschiedener Schneidstoffe und deren Beschaffenheit (Verschleißfestigkeit und Zähigkeit). Arbeitsmaterial Im ROM-Teil der DVD stehen Ihnen Hinweise zur Verwendung im Unterricht sowie Arbeitsblätter (mit Lösungen) und weitere Materialien zur Verfügung (s. Tabelle). Um die Arbeitsmaterialien zu sichten und auszudrucken, legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen Sie im Windows- Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Über diese können Sie bequem alle Arbeitsmaterialien aufrufen. Um die PDF-Dateien lesen zu können, benötigen Sie den Adobe Reader. Auf der Startseite des ROM-Teils befindet sich ein Link zum Download des Adobe Readers. Im Ordner Arbeitsmaterial/Lehrer/Word_Dateien finden Sie die Arbeitsblätter und Filmtexte auch als Word-Dokumente. Ordner Verwendung im Unterricht Arbeitsblätter Grafiken Filmtexte Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Materialien Hinweise zum Einsatz der DVD im Unterricht 15 Arbeitsblätter (inkl. Lösungsvorschlag) als PDF- und Word-Dokument 19 Grafiken 4 Filmtexte als PDF- und Word-Dokument Begleitheft zur DVD Übersicht über den Aufbau der DVD Info zu ergänzenden FWU-Medien kommentierte Linksammlung zum Thema 9

10 Programmstruktur Hauptmenü Einstellgrößen beim Zerspanen 17:10 min Sequenzen Einstellgrößen im Zusammenhang 2:20 min Drehen 4:30 min Fräsen 3:30 min Bohren 2:00 min Rauheitsmessung 0:50 min Weitere Wirkparameter beim Zerspanen Filmclips Arbeitsmaterial Arbeitsmaterial (im ROM-Teil der DVD) Legen Sie die DVD in das DVD-Laufwerk Ihres Computers und öffnen Sie im Windows-Explorer den Ordner Arbeitsmaterial. Die Datei Inhaltsverzeichnis öffnet die Startseite. Verwendung im Unterricht 15 Arbeitsblätter 4 Filmtexte 19 Grafiken Begleitheft Programmstruktur Weitere Medien Links Untermenü Weitere Wirkparameter beim Zerspanen Schneidstoffe 2:20 min Auswirkungen falscher Einstellgrößen 2:30 min Bohren, Senken, Reiben 3:30 min Ohne Kommentar Kundenauftrag Aluminium-Legierung 2:20 min Kundenauftrag Kupfer-Zink-Legierung 2:50 min 10

11 Produktionsangaben Metalltechnik: Zerspanende Fertigungsprozesse (DVD) Produktion FWU Institut für Film und Bild, 2011 DVD-Konzept Petra Müller Désirée Sappert DVD-Authoring und Design ModernLearning GmbH Bildung mit neuen Medien im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2011 Grafiken Urs Haase Bildnachweis Tabellenbuch Metall, 44.Auflage, Verlag Europa-Lehrmittel (S. 301 Bohren, S. 303 Drehen, S. 305 Fräsen) Fotolia bobbox # tamarang # Gina Sanders # modul_a # Arbeitsmaterial Andreas Kasper, Ferdinand Kiesel, Herbert Rinner Fachliche Unterstützung ALP Dillingen Akademie für Lehrerfortbildung und Personalführung Referat Gewerblich-technische Bildung Begleitheft Désirée Sappert Pädagogische Referentin im FWU Petra Müller Produktionsangaben zu den Filmen Einstellgrößen beim Zerspanen Schneidstoffe Auswirkungen falscher Einstellgrößen Bohren, Senken Reiben Kundenauftrag Aluminium-Legierung Kundenauftrag Kupfer-Zink-Legierung Produktion medienjargon im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild, 2011 Buch Steve Döschner Regie Michael Fiebrig Schnitt Michael Fiebrig Steve Döschner Sprachaufnahme TV-Werk Fachberatung Werner Gerwin, Ludwig Girstenbrei, Andreas Kasper, Reinhold Oblinger, Herbert Rinner, Matthias Weickl, Dr. Gert Zinke Sprecher Andy Karg Redaktion Petra Müller Dank an Staatliche Berufsschule Lauingen Staatliche Berufsschule I Traunstein TU München, Lehrstuhl für Werkstoffkunde und Werkstoffmechanik Nur Bildstellen/Medienzentren: öv zulässig 2011 FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz 3 D Grünwald Telefon (089) Telefax (089) info@fwu.de vertrieb@fwu.de Internet 11

12 Didaktische FWU-DVD Metalltechnik: Zerspanende Fertigungsprozesse Was geschieht bei den Fertigungsverfahren Drehen, Fräsen, Bohren? An einem Kundenauftrag veranschaulicht das Medium die Zusammenhänge zwischen der geforderten Oberflächengüte, dem auszuwählenden Werkzeug und zwischen den Parametern Schnittgeschwindigkeit, Vorschub und Schnitttiefe. Zusätzliche Filmclips thematisieren Auswirkungen falscher Einstellgrößen sowie die Auswahl von Schneidstoffen und Werkstoffvarianten. Umfangreiches Arbeitsmaterial unterstützt den Einsatz im Unterricht. Erscheinungsjahr: 2011 Laufzeit: 31 min Filmsequenzen: 5 Filmclips: 5 Sprache: Deutsch DVD-ROM-Teil: Unterrichtsmaterialien Arbeitsblätter: 15 Grafiken: 19 Adressaten: Berufsbildende Schule Schlagwörter: Bearbeitungsverfahren, Einstellgrößen, Fertigungsverfahren, Drehen, Fräsen, Bohren, Senken, Reiben, Schnittgeschwindigkeit, Vorschub, Schnitttiefe, Wirkparameter, Schnittdaten, Schlichten, Schruppen, Schneidstoffe, Werkstück, Tabellenbuch, Rauheitsmessung, Oberflächengüte, Trennverfahren, Zerteilen, Zerspanen, Spanen, Spanvorgänge, Werkzeuge Systematik: Berufliche Bildung Metalltechnik Fertigungstechnik Trennen FWU Institut für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht gemeinnützige GmbH Geiselgasteig Bavariafilmplatz Grünwald Telefon +49 (0) Telefax +49 (0) info@fwu.de Lehrprogramm gemäß 14 JuSchG GEMA-FREI Systemvoraussetzungen bei Nutzung am PC: DVD-Laufwerk und DVD- Player-Software, empfohlen für Windows ME/2000/XP/ Vista/Windows Bestell-Hotline: +49 (0) vertrieb@fwu.de