Das Gleitstauchen von Schneidzähnen an Sägen für Holz

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1 FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Herausgegeben im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Franz Meyers von Staatssekretär Professor Dr. h.c. Dr. E.h. Leo Brandt DK : Nr.1028 Dr.-Ing. Siegfried Stendorf Verein zur Förderung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der Werkzeugindustrie e. V" Remscheid Das Gleitstauchen von Schneidzähnen an Sägen für Holz Als Manuskript gedruckt WESTDEUTSCHER VERLAG I KOLN UND OPLADEN 1961

2 ISBN ISBN (ebook) DOI /

3 Vor w 0 r t Der vorliegende Forschungsbericht schließt an Untersuchungen an, die als "Forschungsberichte des Landes Nordrhein-Westfalen" in den Arbeiten "Untersuchungen an Kreissägeblättern für Holz" (Heft 51) "Schwingungs- und Arbeitsverhalten von Kreissägeblättern für Holz" (Heft 61) "Fertigungsverfahren und Spannungsverlauf bei Kreissägeblättern für Holz" (Heft 360) veröffentlicht worden sind. Die Forschungsaufgabe wurde vom Bundeswirtschaftsministerium finanziert und wie die anderen aufgeführten Arbeiten am Institut für Werkzeugforschung des "Vereins zur Förderung von Forschungs- und Entwicklungsarbeiten in der Werkzeugindustrie e.v., Remscheid" durchgeführt. An dieser Stelle möchte ich nicht versäumen, Herrn Dr.-Ing. E. BARZ, dem wissenschaftlichen Leiter des Instituts für Werkzeugforschung meinen Dank auszusprechen für die Ermöglichung der Forschungsarbeit und ebenso Herrn Dipl.-Ing. R. LEVERINGHAUS, dem Leiter der Versuchsanstalt der Werkzeugindustrie, Remscheid, ferner den Vollmer-Werken Maschinenfabrik GmbH., Biberach/Riss, den maßgeblichen Firmen der Remscheider Sägenindustrie und allen anderen Personen und Firmen, die die Untersuchungen gefördert haben. Mein ganz besonderer Dank gilt Herrn Prof. Dr.-Ing. Dr.-Ing. E.h. otto KIENZLE, dem wissenschaftlichen Betreuer meiner Arbeit, für seine wertvollen Anregungen und die hilfreiche Beratung zur Durchführung der Versuche.

4 Formelzeichen und Begriffe. Einleitung..... G I i e der u n g Die Aufgabe und ihre Durchführung Umformverfahren und Umformvorrichtungen für Sägenzähne 1.1 Ausgangsform des umzuformenden Sägenzahnes 1.2 Umformvorgang - Gleitstauchen. 1.3 Seitliche Formgebung des Sägenzahnes Seitliches Flachpressen Seitliches Schleifen 1.4 Sägenzahnumformung nach E. KIVIMAA 2. Zustand und Kaltumformbarkeit des umzuformenden Werkstoffes 2.1 Zusammensetzung und Vorbehandlung der untersuchten Sägenstähle. 2.2 Ermittlung der Kaltfließkurven Kaltfließkurvenbestimmung im Druckversuch. Kaltfließkurvenbestimmung im Zugversuch Kaltfließkurven im doppellogarithmischen System. 2.3 Kaltfließkurve und Kaltverfestigung. 3. Idealisierte Vergleichsversuche am Blechstreifen 3.1 Versuchsaufbau und Umformbedingungen 3.2 Kraftrichtungen beim Bolzen-Eindrücken 3.3 Ermittlung des Formänderungswiderstandes 3.4 Verdrängtes Volumen, Breitung und Eindringtiefe in ihrer Abhängigkeit von der Umformkraft. 3.5 Die Breitung in bezug auf die Eindringtiefe des Umformbolzens und ihre Verteilung im Umformbereich 3.6 Formfaktor und Steifheitsfaktor für die seitliche Auswölbung 3.7 Logarithmische Formänderung oder Umformgrad 3.71 Bestimmung des Umformgrades durch Markierung kleiner Strecken im Werkstoff 3.72 Festlegung eines angenäherten Umformgrades zur Betrachtung verschiedener Umformfälle 3.8 Beziehung zwischen Formänderungswiderstand und Umformgrad 4. Modellversuche 4.1 Modellversuche mit thermoplastischen Kunststoffen und Wachs.... Sei te

5 4.2 Modellversuche an Sägenzahn-Modellen mit Al umini 1l.m Versuchsbedingungen und Umformvorrichtung 4.22 Kenntlichmachung der Umformung durch eingesetzte Kupferstifte 5. Geometrische Formä!J.derung der Sägenzähne beim Gleitstauchen und seitlichen Flachpressen 5.1 Entstehung des Umformbildes beim Gleitstauchen 5.2 Betrachtung der Umformung am Zahnrücken, im Querschnitt durch die Umformzone und nach dem seitlichen Flachpressen. 5.3 Auswirkung eines Schmiermittels Schnitt-Darstellung eines umgeformten Sägenzahnes 6. Gefügeänderung, Kaltverfestigung und logarithmische Formänderung am umgeformten Sägenzahn 6.1 Gefügeumwandlung durch die Kaltumformung 6.2 Kaltverfestigung in der Umformzone 6.21 Härteverteilung nach dem Gleitstauchen 6.22 Härteverteilung nach dem seitlichen Flachpressen Härteverteilung bei der Umformung nach KIVlMAA 6.3 Logarithmische Formänderung oder Umformgrad am Sägenzahn 7. Umformkräfte und Umformdrücke beim Gleitstauchen 7.1 Kraftrichtungen beim Gleitstauchen 7.2 Ermittlung der Kräfte beim Gleitstauchen bei Einsatz verschiedener Schmiermittel. 7.3 Berechnung der Druckbeanspruchung beim Gleitstauchen aus den ermittelten Kräften. 7.4 Einfluß der Schmierung auf die Kräfte beim Gleitstauchen. 8. Auswertung der Untersuchungen 8.1 Gegenüberstellung der idealisierten Vergleichsversuche zum Gleitstauchen am Sägenzahn 8.2 Erkenntnisse für die praktische Durchführung des Gleitstauchens von Sägenzähnen 8.21 Allgemeine Ergebnisse und Hinweise 8.22 Kaltverfestigung in der Schneidenzone und Folgerung zur Verbesserung des Umformverfahrens Seite 4

6 8.23 Seitliche Bearbeitung nach dem Geli t- stauchen Zusammenfassung.. 73 Literaturverzeichnis Anhang mit Abbildungen.. 79 Seite 5

7 Formelzeichen und Begriffe (Die in der Arbeit nur einmal vorkommenden Formelzeichen und Begriffe sind an der betreffenden Stelle im Text erklärt.) b o Ausgangsdicke des Werkstückes Dicke des Werkstückes im umgeformten Bereich Breitung des Werkstückes durch die Umformung Elastizitätsmodul f f' F h HRe HV K f k w 1 N p p Formfaktor der seitlichen Auswölbung Steifheitsfaktor der seitlichen Auswölbung Berührfläche zwischen Werkstück und Werkzeug Eindringtiefe des Umformwerkzeuges Härteeinheit nach Rockwell (Diamantkegel-Eindruck) Härteeinheit nach Vickers Formänderungsfestigkeit (werkstoffbedingt) Formänderungswiderstand (verfahrenbedingt) Sehnenlänge der Umformmulde Normalkraft senkrecht zur Umformfläche Umformdruck Umformkraft Keilkraft (tangential zur Umformdrehung) Tangentialkraft (tangential zum Umformwerkzeug) v Einwirktiefe der Umformung vom Umformwerkzeug verdrängtes Werkstückvolumen Keilwinkel des wirksamen Umformkeiles E bezogene Maßänderung ( Eh ~F Formänderungswirkungsgrad ~ Reibwert an der Berührfläche zwischen Werkstück und Umformwerkzeu~ Seite 6

8 g Reibwinkel am Umformkeil örtlioh gemessene logarithmische Formänderung ( 4>b = In b1/bo ) summarisch gemessene logarithmische Formänderung ( 4>b' = In bt/bo ) Seite 7