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EUROPA-FACHBUCHREIHEfür Metallberufe
Heiner Dolmetsch Eberhard KellerDetlev Holznagel Wolfgang KleinRoland Ihwe
METALLTECHNIK FACHBILDUNG
Der Werkzeugbau1 Stanztechnik 5 Bearbeitungsverfahren im Werkzeugbau
2 Formenbau 6 Werkstoffe und Wärmebehandlungsverfahren
3 Vorrichtungsbau 7 Beispielsammlung
4 Messgeräte und Lehren 8 Lernfelder
16. Auflage
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KGDüsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten
Europa-Nr.: 10889
Titelei 001-006 2015_ Titelei 001-006 07.09.17 09:10 Seite 1
AutorenDolmetsch, Heiner Dipl.-Gwl., Dipl.-Ing. (FH), Studiendirektor Metzingen
Holznagel, Detlev Dipl.-Ing., Studiendirektor Emmendingen
Keller, Eberhard Dipl.-Ing. (FH), Oberstudienrat Ulm
Klein, Wolfgang Studiendirektor Pforzheim
Ihwe, Roland Oberstudienrat Pforzheim
Lektorat und Leitung des Arbeitskreises:
Wolfgang Klein
Bildbearbeitung:
Zeichenbüro des Verlags Europa-Lehrmittel GmbH & Co., Ostfildern
Diesem Buch wurden die neuesten Ausgaben der DIN-Blätter und der VDI-Richtlinien zugrunde gelegt. Verbindlich sind jedoch nur die DIN-Blätter und die VDI-Richtlinien selbst.Verlag für die DIN-Blätter: Beuth-Verlag GmbH, Burggrafenstraße 6, 10787 Berlin.
16. Auflage 2013, korrigierter Nachdruck 2017
Druck 5 4 (keine Änderung gegenüber der 3. Druckquote)
Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druck fehlernuntereinander unverändert sind.
ISBN 978-3-8085-1199-2
Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.
© 2013 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruitenhttp://www.europa-lehrmittel.deSatz: rkt, 42799 Leichlingen, www.rktypo.comUmschlag: braunwerbeagentur, 42477 RadevormwaldUmschlagfotos: Männer GmbH, BahlingenDruck: Konrad Triltsch, Print und digitale Medien GmbH, 97199 Ochsenfurt-Hohestadt
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1 Stanztechnik
Seite 7 … 117
2 Formenbau
Seite 118 … 199
3 Vorrichtungsbau
Seite 200 … 248
4 Messgeräte und Lehren
Seite 249 … 278
5 Bearbeitungs -verfahren imWerkzeugbau
Seite 279 … 306
6 Werkstoffe undWärmebehand-lungsverfahren
Seite 307 … 331
8 Lernfelder mitLernsituationen
Seite 348 … 367
7 Beispielsammlungmit Analysen
Seite 332 … 347
Vorwort 3
Vorwort
Dieses Fachbuch wendet sich vor allem an die Auszubildenden der Berufe Werkzeugmechanikerin und Werkzeugmechaniker bzw. Fein-werkmechanikerin und Feinwerkmechaniker Schwerpunkt Werkzeug-bau. Fort- und weiterbildungswillige Schüler und Studenten die sichauf eine Meister- oder Technikerprüfung vorbereiten möchten, oder an einer Hochschule studieren, werden in diesem Buch viele Anregungenfinden. Insbesonders die Abschnitte 2 und 5 sind auch für die Verfah-rensmechaniker/in für Kunststoff- und Kautschuktechnik interessant.
Die 16. Auflage wurde mit einigen zusätzlichen Kapiteln ergänzt, sorg-fältig durchgesehen und korrigiert.
Ergänzungen sind die Themen „Rechnergestützte Konstruktionen von
Stanzwerkzeugen“, „Instandhaltung im Werkzeugbau“ und „Groß -
werk zeuge in der Stanztechnik“.
Die Kapitel Vorrichtungsbau, Bearbeitungsverfahren im Werkzeugbau
und Werkstoffe und Wärmebehandlungsverfahren im Werkzeugbau
wurden neu gestaltet.
Um die geforderte Handlungskompetenz zu stärken, ist am Schluss derAbschnitte Stanztechnik, Formenbau und Vorrichtungsbau weiterhin jeein Fallbeispiel eingefügt. Diese eignen sich besonders als Lernsitua-tionen für den Unterricht im Lernfeld, weil sie neben den fachlichenAspekten in der Technologie und der Werkstofftechnik auch noch In-halte der Arbeitsplanung und technische Berechnungen enthalten. DieAutoren haben hierbei besonderen Wert auf den Anwendungsbezugund die Problemorientierung gelegt.
Um das Unterrichtskonzept „Lernen im Lernfeld“ zu stärken, werdenam Schluss des Buches die Lernfelder 5 bis 14 für Werkzeugmecha -niker bearbeitet. Für jedes dieser Lernfelder wird ein Vorschlag für einen Lerngegenstand gemacht und das Lernfeld in Lernsituationenaufgeteilt.
Dem Lehrbuch ist eine CD beigelegt, auf der über 700 Bilder und Tabel-len aus diesem Buch gespeichert sind.
Besonders zu empfehlen sind Bilder der CD aus den Abschnitten „Bei-spielsammlung“ und „Lernfelder“. Auf der CD finden die Nutzer auchLösungsvorschläge für die im Buch gestellten Wiederholungsfragensowie Animationen und Präsentationen aus dem FertigungsbereichStanz- und Umformtechnik. Die mit roten Zahlen markierten Wieder -holungsfragen haben einen erhöhten Schwierigkeitsgrad.
Im Sachwortbereich werden die technischen Fachbegriffe sowohl indeutscher als auch in englischer Sprache angeben, um das Textver-ständnis in englischer Fachliteratur zu fördern.
Besonderer Dank gilt den auf Seite 369 aufgeführten Firmen und Organisationen, die den Autoren wertvolle Unterstützung gewährten.
Für Anregungen und kritische Hinweise an die E-Mail-Adresse lektorat@europa-lehrmittel.de, die zu einer weiteren Vervollständi-gung und Verbesserung des Buches beitragen können, sind Autorenund Verlag aufgeschlossen und dankbar.
Eisingen, im Herbst 2013 Autoren und Verlag
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1.13 Großwerkzeuge in der Stanztechnik . . 961.13.1 Aufbau der Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . 961.14 Rechnergestütze Konstruktion von
Stanzwerkzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . 981.14.1 Arbeitsschritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 981.15 Alternative Verfahren zur Stanztechnik 1021.16 Pressen und Hilfseinrichtungen der
Stanztechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1041.16.1 Pressenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1041.16.2 Wirkungsweise der Pressen . . . . . . . . . 1091.16.3 Auswahl von Pressen . . . . . . . . . . . . . . 1121.16.4 Zusatzgeräte an Pressen . . . . . . . . . . . . 1131.16.5 Werkzeugeinbau und
Werkzeugüberwachung . . . . . . . . . . . . . 1141.16.6 Sicherheitseinrichtungen an Pressen . . 1141.17 Instandhaltung im Werkzeugbau . . . . . 1151.17.1 Instandhaltungsstrategien . . . . . . . . . . 1151.17.2 Vorgehensweise im Werkzeugbau . . . . 1161.17.3 Standort der Instandhaltung . . . . . . . . . 117
2 Formenbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118
2.1 Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . 1182.2 Kokillengießen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182.3 Druckgießen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1192.3.1 Warmkammerverfahren . . . . . . . . . . . . 1202.3.2 Kaltkammerverfahren . . . . . . . . . . . . . . 1212.3.3 Druckgießmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . 1222.3.4 Richtlinien für die Gestaltung von
Druckgießteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1222.3.5 Aufbau der Druckgießwerkzeuge . . . . . 1232.3.6 Eingießen von Fremdmetallteilen . . . . 1272.3.7 Kühlen der Form . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1272.4 Form- und Spritzpressen . . . . . . . . . . . 1282.4.1 Formpressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1282.4.2 Spritzpressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1292.4.3 Beheizung von Press- und
Spritzpresswerkzeugen . . . . . . . . . . . . . 1302.5 Spritzgießen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1312.5.1 Vorgänge beim Spritzgießen . . . . . . . . . 1312.5.2 Spritzgießmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . 1352.5.3 Gestaltung von Spritzgießteilen . . . . . . . 1392.5.4 Aufbau von Spritzwerkzeugen . . . . . . . . 1422.5.5 Gießformen aus Normalien . . . . . . . . . . 1572.5.6 Sonderbauarten von Werkzeugen . . . . . 1752.5.7 Sonderverfahren beim Spritzgießen . . . 1772.5.8 Prototypenherstellung . . . . . . . . . . . . . . . 1812.6 Extrudieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1852.6.1 Vollstabwerkzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1862.6.2 Rohrwerkzeug . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1872.6.3 Blasformen von Hohlkörpern . . . . . . . . . 1882.6.4 Warmumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1912.7 Urformen von Sinterwerkstoffen . . . . . 1942.7.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1942.7.2 Aufbau und Wirkungsweise
eines Presswerkzeuges . . . . . . . . . . . . . 1952.8 Kontrolle und Erprobung von
Werkzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1952.9 Instandhaltung und Wartung
von Werkzeugen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1962.9.1 Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1662.9.2 Wartung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197
1 Stanztechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7
1.1 Begriffsbestimmungen . . . . . . . . . . . . . 71.2 Zerteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2.1 Scherschneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71.2.2 Scherschneidverfahren . . . . . . . . . . . . . 81.2.3 Lage der Schneiden beim
Scherschneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91.2.4 Schneidvorgang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101.3 Schneidwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3.1 Einteilung nach dem
Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . 111.3.2 Einteilung nach dem
Fertigungsablauf . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111.3.3 Einteilung nach dem
konstruktiven Aufbau . . . . . . . . . . . . . . 161.3.4 Besondere Schneidwerkzeuge . . . . . . . 191.4 Bauelemente der Schneidwerkzeuge . 241.4.1 Grundplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.4.2 Schneidplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241.4.3 Streifenführungselemente . . . . . . . . . . 261.4.4 Führungsplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.4.5 Spannplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271.4.6 Schneidstempel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 281.4.7 Aufschlagstücke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291.4.8 Stempelplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.4.9 Druckplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.4.10 Kopfplatte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.4.11 Einspannzapfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301.4.12 Säulengestelle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311.4.13 Federelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331.4.14 Vorschubbegrenzung . . . . . . . . . . . . . . 341.4.15 Werkstück- und Abfallentfernung . . . . . 371.5 Werkstoffbeispiele für die Bauteile
eines Schneidwerkzeuges . . . . . . . . . . 401.6 Einflüsse auf die Gestaltung von
Schneidwerkzeugen . . . . . . . . . . . . . . . 421.6.1 Schneidspalt und Spiel . . . . . . . . . . . . . 421.6.2 Schnittgrat . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 441.6.3 Schneidkraft . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 451.6.4 Kräfte am Werkzeug . . . . . . . . . . . . . . . 471.6.5 Werkstoffausnutzung . . . . . . . . . . . . . . . 501.7 Keilschneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571.7.1 Messerschneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . 571.8 Stechen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 581.9 Unfallverhütung an
Schneidwerkzeugen . . . . . . . . . . . . . . . 591.10 Fallbeispiel: Folgeschneidwerkzeug . . 601.10.1 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.10.2 Vorüberlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 601.10.3 Werkzeugaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . 611.11 Verfahren der Umformtechnik . . . . . . . 621.11.1 Druckumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 621.11.2 Zug-Druckumformen . . . . . . . . . . . . . . . 721.11.3 Zugumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821.11.4 Biegeumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 821.11.5 Umformwerkzeuge mit Wirkmedien . . 881.11.6 Innenhochdruckumformen . . . . . . . . . . 891.12 Verbundwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . 911.12.1 Folgeverbundwerkzeuge . . . . . . . . . . . . 911.12.2 Aufbau der Folgeverbundwerkzeuge . . 921.12.3 Gesamtverbundwerkzeuge . . . . . . . . . . 95
4 Inhaltsverzeichnis
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2.10 Fallbeispiel: Spritzgießwerkzeug . . . . . 1982.10.1 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1982.10.2 Vorüberlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1982.10.3 Werkzeugaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199
3 Vorrichtungsbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200
3.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2003.1.1 Begriffsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . 2003.1.2 Verwendungszweck . . . . . . . . . . . . . . . 2003.1.3 Einteilung der Vorrichtungen . . . . . . . . 2003.1.4 Aufbau einer Vorrichtung . . . . . . . . . . . 2013.1.5 Vorgänge bei der Bedienung einer
Vorrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2013.2 Grundlagen des Vorrichtungsbaues . . 2023.2.1 Lagebestimmung . . . . . . . . . . . . . . . . . 2023.2.2 Wahl der Bestimmflächen . . . . . . . . . . 2023.2.3 Bestimmelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . 2023.2.4 Einlegen und Entnehmen des
Werkstückes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2053.2.5 Spannen des Werkstückes . . . . . . . . . . 2073.2.6 Spannkräfte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2073.2.7 Spannelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2073.2.8 Hilfsspannelemente . . . . . . . . . . . . . . . 2123.2.9 Bedienelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2163.2.10 Vorrichtungsverschlüsse . . . . . . . . . . . 2173.2.11 Feststellelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . 2183.2.12 Vorrichtungskörper . . . . . . . . . . . . . . . . 2193.2.13 Aufnahme der Vorrichtung in der
Werkzeugmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . 2203.3 Vorrichtungsarten . . . . . . . . . . . . . . . . 2233.3.1 Bohrvorrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2233.3.2 Fräsvorrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 2293.3.3 Drehvorrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2323.3.4 Fügevorrichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . 2353.4 Werkstückträger . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2373.4.1 Palettierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2373.4.2 Anwendung von Mehrfach-
spannsystemen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2383.4.3 Nullpunktspannsysteme . . . . . . . . . . . . 2393.4.4 Werkstückspanner für
5-Achsbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . 2413.4.5 Werkstückspanner für
komplex geformte Werkstücke . . . . . . . 2423.5 Modulare Vorrichtungssysteme . . . . . . 2433.5.1 Baukastensysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . 2433.5.2 Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2443.5.3 Vorgehensweise bei der Erstellung
einer Vorrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . 2443.5.4 Anwendung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2453.5.5 Sondervorrichtungen . . . . . . . . . . . . . . 2463.6 Fallbeispiel: Fräsvorrichtung . . . . . . . . 2473.6.1 Aufgabenstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . 2473.6.2 Vorüberlegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . 2473.6.3 Vorrichtungsaufbau . . . . . . . . . . . . . . . . 248
4 Messgeräte und Lehren . . . . . . . . . . . . 249
4.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2494.1.1 Begriffsbestimmung . . . . . . . . . . . . . . . 2494.1.2 Prüfmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
4.2 Maßverkörperungen . . . . . . . . . . . . . . . 2504.2.1 Strichmaße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2504.2.2 Parallelendmaße . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2504.3 Anzeigende Messgeräte . . . . . . . . . . . . 2514.3.1 Grundbegriffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2514.3.2 Messverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2514.3.3 Messschrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2524.3.4 Messuhren und Feinzeiger . . . . . . . . . . 2524.4 Optische Messgeräte . . . . . . . . . . . . . . . 2534.4.1 Messmikroskop . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2534.4.2 Profilprojektor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2544.5 Optisch-elektrische Messgeräte . . . . . . 2544.5.1 Inkrementale Messtaster . . . . . . . . . . . . 2544.6 Elektrische Messgeräte . . . . . . . . . . . . . 2554.6.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2554.6.2 Induktive Messtaster . . . . . . . . . . . . . . . 2554.6.3 Induktive Messdorne . . . . . . . . . . . . . . . 2564.6.4 Mehrstellenmessgeräte . . . . . . . . . . . . . 2564.7 Pneumatische Messgeräte . . . . . . . . . . 2574.7.1 Messverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2574.7.2 Messaufnehmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2584.7.3 Messanordnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2584.8 Winkelprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2594.8.1 Winkelendmaße . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2594.8.2 Sinuslineal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2594.9 Koordinaten-Messgeräte . . . . . . . . . . . 2604.9.1 Einkoordinaten-Messgeräte . . . . . . . . . 2604.9.2 Dreikoordinaten-Messgeräte . . . . . . . . 2614.9.3 Messaufnahmesysteme . . . . . . . . . . . . 2634.10 Lehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2644.10.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2644.10.2 Lehrenarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2654.10.3 Überprüfen und Instandsetzen von
Prüfmitteln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2704.10.4 Beschriften der Lehren . . . . . . . . . . . . . 2754.10.5 Bewehren von Messflächen . . . . . . . . . 2754.11 Digitalisieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2764.11.1 Digitalisieren mittels Tastkopf . . . . . . . 2764.11.2 Digitalisieren mittels optischer
Verfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2764.11.3 Digitalisieren mittels Röntgenstrahlen . 2774.11.4 Aufbereiten der Abtastdaten . . . . . . . . . 2774.12 Messraum . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2784.12.1 Gestaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2784.12.2 Ausstattung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
5 Bearbeitungsverfahren im
Werkzeugbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279
5.1 Allgemeine Verfahren . . . . . . . . . . . . . . 2795.1.1 Vorrichten und Anreißen . . . . . . . . . . . . 2795.1.2 Stoßen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2805.1.3 Fräsen mit konventioneller
Fräsmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2805.2 Fräsen mit CNC-Fräsmaschinen . . . . . . 2825.2.1 Anforderungen an die
CNC-Fräsmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . 2825.2.2 Einteilung der CNC-Fräsmaschinen . . . 2825.2.3 Bearbeitungszentrum . . . . . . . . . . . . . . 2835.2.4 Programmieren von CNC-
Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 284
Inhaltsverzeichnis 5
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5.3 Hochgeschwindigkeitsfräsen . . . . . . . . 2895.3.1 HSC in der Elektrodenherstellung . . . . 2915.4 Schleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2925.4.1 Profilschleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2925.4.2 Tiefschleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2935.4.3 Koordinatenschleifen . . . . . . . . . . . . . . . 2935.5 Abtragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2945.5.1 Funkenerosionsverfahren . . . . . . . . . . . 2945.5.2 Funkenerosives Senken . . . . . . . . . . . . . 2965.5.3 Funkenerosives Schneiden . . . . . . . . . . 302
6 Werkstoffe und
Wärmebehandlungsverfahren . . . . . . 307
6.1 Werkstoffe im Vorrichtungs- und
Werkzeugbau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3076.1.1 Einteilung der Stähle . . . . . . . . . . . . . . . 3076.1.2 Baustähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3076.1.3 Werkzeugstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3116.1.4 Sinterwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3126.1.5 Beschichtete Werkstoffe . . . . . . . . . . . . 3136.1.6 Keramische Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . 3146.1.7 Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . 3156.1.8 Kunststoffe im Werkzeugbau . . . . . . . . 3176.2 Allgemeine Beschreibung der
Wärmebehandlungsverfahren . . . . . . . 3196.2.1 Glühen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3196.2.2 Härten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3216.2.3 Anlassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3246.2.4 Maßnahmen beim Härten und
Anlassen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3256.2.5 Altern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3276.3 Wärmebehandlung der
Werkzeugstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3276.3.1 Unlegierte Werkzeugstähle . . . . . . . . . . 3276.3.2 Kaltarbeitsstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3286.3.3 Warmarbeitsstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . 3286.4 Wärmebehandlung der Baustähle . . . . 3296.4.1 Vergüten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3296.4.2 Einsatzhärten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3306.4.3 Nitrieren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
7 Beispielsammlung mit Analysen . . . . 332
7.1 Folgeverbundwerkzeug
(plattengeführt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3327.2 Folgeverbundwerkzeug
(säulengeführt) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3347.3 Zweifach-Spritzgießwerkzeug . . . . . . . 3367.4 Spritzgießwerkzeug
(Backenwerkzeug) . . . . . . . . . . . . . . . . . 3387.5 Fräsvorrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3407.6 Bohrvorrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3427.7 Messvorrichtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3447.8 Baukastenvorrichtung . . . . . . . . . . . . . . 346
8 Lernfelder . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
8.1 Lernfeld 5:
Formgeben von Bauelementen durch spanende Fertigung . . . . . . . . . . . . . . . . . 348
8.2 Lernfeld 6:
Herstellen technischer Teilsysteme des Werkzeugbaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
8.3 Lernfeld 7:
Fertigen mit numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen . . . . . 352
8.4 Lernfeld 8:
Planen und Inbetriebnahme steuerungstechnischer Systeme . . . . . . 354
8.5 Lernfeld 9:
Herstellen von formgebenden Werkzeugoberflächen . . . . . . . . . . . . . . . 356
8.6 Lernfeld 10:
Fertigung von Bauelementen in der rechnergestützten Fertigung . . . . 358
8.7 Lernfeld 11:
Herstellen der technischen Systeme des Werkzeugbaus . . . . . . . . . . 360
8.8 Lernfeld 12:
Inbetriebnahme und Instandhalten von technischen Systemen des Werkzeugbaus . . . . . . . . . . . . . . . . . . 362
8.9 Lernfeld 13:
Planen und Fertigen technischer Systeme des Werkzeugbaus . . . . . . . . . . 364
8.10 Lernfeld 14:
Ändern und Anpassen techischer Systeme des Werkzeugbaus . . . . . . . . . . 366
Normblattverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . 368Quellenverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . 369Sachwortverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . 370
Inhaltsverzeichnis der CD
1 Bilder und Tabellen aus dem
„Werkzeugbau“ interaktiv
2 Wiederholungsfragen und
Beispielsammlung mit Lösungen
3 Lernfelder
4 Sachwortverzeichnis deutsch – englisch
5 Sachwortverzeichnis englisch – deutsch
6 Animation Firma Hasco
7 Präsentation Technikerarbeit
6 Inhaltsverzeichnis
2
4
6
8
1
3
5
7
Titelei 001-006 2015_ Titelei 001-006 07.09.17 09:10 Seite 6
Werkzeug (Schneidstempel)
Schneidspalt
Freifläche
Druckfläche
Schneidkeil
Freifläche
Werkzeug(Schneidplatte)
a) Werkzeug b) Werkstück
Schneid-spalt
Schneide
Schnitt-linie
Schnitt-kanten
Schnitt-teil 1
Schnitt-teil 2
Schnittkanten Schnitt-fläche
a) offener Verlauf b) geschlossener Verlauf
Werkzeug
Spalt
Spalt
Werkstück
geschlossenerVerlauf derSchneiden
Werkzeug
geschlossene Schnittlinieam Werkstückoffene Schnittlinie am Werkstück
offenerVerlauf derSchneiden
Scherschneiden Keilschneiden
z. B. Ausschneiden z. B. Messerschneiden
Biegestempel
Biegen
Biegegesenk
Falzen Nieten
11 Stanztechnik
Begriffsbestimmungen, Zerteilen 7
Das Stanzen gehört zu den spanlosen Fer -tigungsverfahren. Der Begriff fasst mehrereSchneid-, Umform- und Formverfahren zu-sammen (Tabel le 1). Mit einem Stanzwerkzeugkann man beispielsweise zerteilen, umformenoder fügen.
Mit Hilfe der Stanztechnik fertigt man vorwie-gend Werkstücke aus Blechstreifen, Metall -bändern, Platten oder Bahnen aus Kunststoff,Papier, Leder, Textilien und aus Dichtungswerk-stoffen. Die zweiteiligen, formgebundenen Werk-zeuge werden meist in Pressen eingebaut undbesitzen ein Ober- und ein Unterteil.Die eingesetzten Werkzeuge bezeichnet man alsZerteilwerkzeuge, Umformwerkzeuge und Füge-werkzeuge. In Verbundwerkzeugen können dieeinzelnen Verfahren kombiniert werden.
Zerteilen ist nach DIN 8588 ein spanloses Trenn-verfahren. Die hauptsächlich angewendeten Ver-fahren sind das Scherschneiden und das Keil-schneiden.
Durch Umformen (DIN 8582) kann an einemfe sten Körper eine bleibende Formänderung her-beigeführt werden. Die Benennung der Werkzeu-ge erfolgt meist durch die Angabe des Fer ti -gungs verfahrens, z.B. Biegewerkzeug.
Fügen ist nach DIN 8593 das Zusammenbringenzweier oder mehrerer Werkstücke in fester Formdurch Einpressen, Falzen oder Nieten.
1.2.1 Scherschneiden
Scherschneiden ist das Zerteilen von Werk-stoffen durch zwei Schneiden, die sich anein-ander vorbeibewegen.
Der Verlauf der Schneiden am Werkzeug und derVerlauf der Schnittlinien am Werkstück könnendabei sowohl offen als auch geschlossen sein(Bild 1).
Begriffe, die das Werkzeug betreffen, erhaltendie Stammsilbe „Schneid-“, wie z.B. Schneid-stempel, Schneidplatte (Bild 2a). Begriffe, diedas Werkstück betreffen, erhalten die Stamm -silbe „Schnitt-“, wie z.B. Schnittfläche, Schnitt-kante (Bild 2b).
1.2 Zerteilen
1.1 Begriffsbestimmungen Tabelle 1: Verfahren der Stanztechnik
Zerteilen
Umformen
Fügen
Verfahren Werkzeuge und Vorgang
Bild 1: Scherschneiden
Bild 2: Begriffe am Werkzeug und am Werkstück
Kap 1 007-056_ Kap 1 007-055 26.09.13 10:56 Seite 7
Schnittteil
AbfalldurchBeschneiden
z. B. SchmiedeteilAbfall durchAbgratschneiden
Abfall durchAusschneiden Schnittteil
Band oder Streifen
Band oder Streifen
Abfall
SchnittlinieSchneidstempel Schnittteile
ohneAbfall
mitAbfall
SchnittteilAbfall durch LochenZwischenform
SchnittteilAbfall durch AusklinkenZwischenform
SchnittlinieZwischenform
1
1.2.2 Scherschneidverfahren
Die Fertigungsverfahren beim Scherschneiden können unter anderem nach der Lage der Schnittlinieeingeteilt werden. Die einzelnen Verfahren heißen:
➜ Ausschneiden ➜ Einschneiden ➜ Trennschneiden
➜ Abschneiden ➜ Beschneiden mit ➜ Knabberschneiden
➜ Lochen Abgratschneiden ➜ Feinschneiden
➜ Ausklinken ➜ Nachschneiden
8 Stanztechnik
Verfahren Ausgangsform Fertigungsablauf Endform Anwendung
Tabelle 1: Scherschneidverfahren
Ausschneiden ist das Werkstücke mitSchneiden längs einer genauenin sich geschlossenen AußenformenSchnittlinie zur Her- stellung der Außenformeines Werkstückes.
Abschneiden ist das Einfache Werkstücke,Schneiden entlang einer Außenform wird nuroffenen Schnittlinie. teilweise geschnittenDas Abschneiden kann ohne oder mit Abfall erfolgen.
Lochen ist das Schneiden Werkstücke mitdes Werkstoffes längs genaueneiner in sich geschlosse- Innenformennen Schnittlinie zur Herstellung beliebiger Innenformen.
Ausklinken ist das An Werkstücken,Herausschneiden von die nicht in einemFlächenteilen an der ArbeitsgangAußen- oder Innenform bearbeitbar sindlängs einer offenenSchnittlinie.
Einschneiden ist das teil- Vorbereitung fürweise Trennen am oder Biege- undim Werkstück entlang Zieharbeiteneiner offenen Schnittlinie.
Beschneiden ist das Form- und maßgenaueTrennen von Rändern Teileoder Bearbeitungszu-gaben an Werkstücken Abgraten von Rändernlängs einer offenenoder geschlossenen Schnittlinie.
Abgratschneiden ist das ÜberstehenderEntfernen der Grate an Werkstoff an Guss- undGuss-, Schmiede- oder Schmiedeteilen, derFormpressteilen. scharfe Kanten erzeugt
Kap 1 007-056_ Kap 1 007-055 26.09.13 10:56 Seite 8
einhubiges Scherschneiden
mehrhubiges, fortschreitendes Scherschneiden
Schermesser
einhubiges odermehrhubigesScherschneiden
kontinuierliches Scherschneiden
Schermesser
1. Schnittteil
2. Schnittteil
zwei EndformenSchnittlinie
X(mit Schneidstempel dargestellt)
Abfall durchFeinschneiden
SchnittteilStreifen
Vorschublinie
X
Schneidstempel
Abfall jeSchnitt
SchnittteilAbfall durchNachschneiden
vorgeschnittenesTeil
1
1.2.3 Lage der Schneiden beim Scherschneiden
Scherschneiden lässt sich auch nach der Lage der Schneiden zueinander und nach dem Arbeits-vorgang unterscheiden und bezeichnen (Tabelle 2).
Zerteilen 9
Verfahren Ausgangsform Fertigungsablauf Endform Anwendung
Tabelle 1: Scherschneidverfahren (Fortsetzung)
Nachschneiden ist das VorgeschnitteneAbtrennen schmaler Werkstücke, die eineRänder entlang offener glatte, senkrechteoder in sich geschlossener SchnittflächeSchnittlinien an vorge- benötigenschnittenen Werkstücken.
Trennschneiden ist das Endformen, die ausSchneiden längs einer demselben Ausgangs-offenen oder in sich ge- teil bestehen sollenschlossenen Schnittlinie,wobei aus der Ausgangs-form mehrere Werk-stücke hergestellt werden.
Knabberschneiden ist Werkstücke, die vondas stückweise Abtrennen Hand oder mit einervon Werkstoffteilchen Maschine bearbeitetentlang einer offenen werden und eineSchnittlinie bei einer freie Kontur besitzen.beliebig verlaufenden Vorschublinie.
Feinschneiden ist das Dicke Werkstücke,Schneiden eines Werk- die eine genaue, recht-stoffes zur Herstellung winklige und glattevon Innen- und Außen- Schnittfläche benötigenformen, die rechtwinklig zur Planfläche des Werk-stückes liegen und eine geringe Oberflächenrau- heit aufweisen.
Tabelle 2: Einteilung des Scherschneidens
Ziehende Schneiden
DrückendeSchneiden
Vollkantig Schneiden Kreuzend Schneiden
Kap 1 007-056_ Kap 1 007-055 26.09.13 10:56 Seite 9
FWerkstoff
Schneid-platte
1. Stufe
Beginn desAbscherensund derRissbildung
3. Stufe
Abstreifer5. Stufe F F
Fe Fe
2. StufeEinzieh-rundung
Rück-federung
6. Stufe
Fe Fe
Einzieh-rundung
Bruchfläche
Schnittflächeverursacht durch Schneidplatte
Rückfederung
GratFe
Schnittfläche verur-sacht durch Stempel
Bruch4. Stufe
F
F
F
1
1.2.4 Schneidvorgang
Beim Scherschneiden mit Schneidwerkzeugenwird der Werkstoff mit dem Schneidstempelund der Schneidplatte zerteilt. Der Schneid -vorgang läuft in mehreren Stufen ab (Bild 1).
1. Stufe: Elastische Verformung
Der Werkstoff wird durch den eindringendenStem pel zunächst elastisch verformt.
2. Stufe: Bleibende Verformung
Beim weiteren Eindringen des Stempels in denWerkstoff werden die Werkstofffasern noch wei-ter gedehnt. Die Elastizitätsgrenze des Werkstof-fes wird überschritten, so dass eine bleibendeVerformung eintritt. Der Werkstoff wird vonaußen nach innen zur Schneide des Stempelsgezogen. Dadurch bilden sich am Schnittteil Ein-ziehrundungen.
3. Stufe: Abscherung
Dringt der Stempel noch weiter ein, wird dieScherfestigkeit des Werkstoffes überschritten.Der Werkstoff wird an der Schneidekante derSchneidplatte und des Schneidstempels abge-schert und bildet Schnittflächen. Im weiterenVerlauf entstehen von den Schneidkanten ausRisse, die aufeinander zulaufen.
4. Stufe: Bruch
Die Festigkeit des Restquerschnittes ist jetzt sogering, dass sich die Rissbildung beim weiterenEindringen des Stempels fortsetzt, bis der Bruchdes Werkstoffes eintritt. Die Bruchfläche verläuftjedoch nicht senkrecht, sondern schräg zurSchnittstreifen- bzw. Schnittteiloberfläche.
5. Stufe: Glättung der Schnittflächen
Nach dem Trennen des Werkstoffes wird derzurückgleitende Stempel an den Seitenflächendurch den Werkstoff stark beansprucht. BeimRückhub drücken die Rückverformungskräfte Fe
(Elastizität des Werkstoffes) auf den Stempel.Dadurch entsteht eine weitere Glättung derSchnittfläche. Durch einen Abstreifer muss deranhaftende Streifen abgestreift werden, wennder Stempel zurückgeht.
6. Stufe: Rückfederung
Nach dem Rückhub des Stempels federt derWerkstoff zurück. Diese Rückfederung führt da-zu, dass Lochungen etwas kleiner und ausge-schnittene Teile etwas größer als der Stempel-durchmesser bzw. der Schneidplattendurch-bruch werden.
10 Stanztechnik
Bild 1: Schneidvorgang
Kap 1 007-056_ Kap 1 007-055 26.09.13 10:56 Seite 10
Abstreiferplatte Ausschneidstempel
Zwischenlage
Schnitt-streifen
Anlage-winkel
SchneidplatteGrundplatte
Schnittteil (Platine Zwischenform)
Einspannzapfen
Aus-schneid-stempel
Schneidplatte Anschlagwinkel
Schnitt-streifen
Stempel-kopf
Zwischenlagen
Abstreifer
Grundplatte
1
1.3.1 Einteilung nach dem
Fertigungsverfahren
Die Fertigungsverfahren des Scherschneidenswerden in der Tabelle 1 auf der Seite 8 aufge-führt und dargestellt. Die zugehörigen Werkzeu-ge werden dementsprechend als Ausschneid-werkzeuge, Abschneidwerkzeuge, Lochwerkzeu-ge usw. bezeichnet.
1.3.2 Einteilung nach dem
Fertigungsablauf
Werden die Schneidwerkzeuge nach dem Ferti-gungsablauf unterteilt, so wird die Anzahl der imSchneidwerkzeug angewendeten Verfahren so-wie deren Reihenfolge zur Bezeichnung heran-gezogen (Bild 1).
1.3.2.1 Einverfahrenschneidwerkzeuge
Beim Einverfahrenwerkzeug kommt immernur ein Verfahren zur Anwendung, z.B. Ab-schneiden oder Lochen oder Beschneiden.
Mit dem Ausschneidwerkzeug können Schnitt-teile mit einer Endform oder mit einer Zwi-schenform, einer so genannten Platine, herge-stellt werden (Bild 2). Das ausgeschnittene Teilkann dann in ein Lochwerkzeug eingelegt undgelocht werden. Für jeden Arbeitsgang ist einHub und ein eigenes Werkzeug erforderlich.
Der Werkstoffstreifen wird eingeschoben und aneinem Anlagewinkel angeschlagen. Der Anlage-winkel dient als Anschlag, so dass damit einegleich bleibende Stegbreite am Schnittstreifenentsteht und der Stempel allseitig schneidenmuss. Bild 2 zeigt das Arbeitsprinzip.
Die Genauigkeit der Lage der Innen- zu der Au -ßen form hängt sowohl von der Güte der Werk-stückaufnahme als auch von der jeweiligenStempelführung ab. Wird nur ein Verfahren an-gewendet, so hängt die Genauigkeit allein vonder Stempelführung ab. Damit das Werkzeug aufden Pressentisch gespannt werden kann, sinddie Werkzeuge mit einer Grundplatte versehen.Weil der Werkstoff beim Zerteilen zurückfedert,nimmt der hochgehende Stempel den Schnitt-streifen mit, der dann an einer Abstreiferplattezurückgehalten wird (Bild 3).
Schneidwerkzeuge 11
Nach DIN 8588 werden Werkzeuge für das Scherschneiden kurz als Schneidwerkzeuge bezeichnet.Die Benennung kann dabei nach folgenden Gesichtspunkten erfolgen: Fertigungsverfahren, Ferti-gungsablauf, konstruktiver Aufbau.
1.3 Schneidwerkzeuge
Schneidwerkzeuge
Bild 3: Ausschneidwerkzeug ohne Führung
Bild 2: Arbeitsprinzip beim Einverfahren-Ausschneidwerkzeug
Bild 1: Einteilung der Schneidwerkzeuge nach dem Fertigungsablauf
Einverfahren-schneid-
werkzeuge
Mehrverfahren-schneid-
werkzeuge
Gesamt-schneid-
werkzeuge
Folge-schneid-
werkzeuge
Kap 1 007-056_ Kap 1 007-055 24.03.15 07:16 Seite 11
Schnittteil
GrundplatteAuswerfer
Blattfeder
vorge-schnittenesWerkstück
Lochstempel Führungsplatteund Abstreifer
Abschrägungzum Heraus-fallen desWerkstückes
Schneidplatte
ZwischenlagegleichzeitigAufnahme
fertigesWerkstück
gefederterAuswerfer
Stempel-kopf
Lochstempel
Führungsplatte
Auswurf-kanal
Schneid-platte
Zwischenlageund Werkstückaufnahme Grundplatte
StempelBefestigungmit Schraube
Spannring Schneidplatte Spannplatte
Befestigungmit Gewinde-ring
10}
Bild 3: Spannplatte
Bild 2: Ausführung eines Lochwerkzeuges
Bild 1: Arbeitsprinzip beim Einverfahren-Lochwerkzeug
1
Das vorgeschnittene Werkstück (Platine) kann ineinem zweiten Werkzeug, z.B. einem Lochwerk-zeug, weiterverarbeitet werden. Für die genaueLagebestimmung der eingelegten Platinen wirdeine Werkstückaufnahme vorgesehen, diegleichzeitig auch als Zwischenlage dient. Diesebestimmt den notwendigen Abstand zwischendem Abstreifer und der Schneidplatte (Bild 1).
Für das Entfernen des gelochten Schnittteilesaus dem Werkzeug wird sowohl ein Abstreifer
vorgesehen, der das Werkstück von den hochge-henden Stempeln abstreift, als auch ein Auswer-
fer, der es aus dem Werkzeug befördert (Bild 1).Ist dies nicht möglich, so werden zum Entfernendie Einlegehilfen, wie Pinzetten, Zangen usw.oder Druckluft verwendet.
Wird aus bestimmten Gründen gefordert, dassdie entstehenden Grate jeweils auf einer Seiteliegen sollen, so wird dies durch ein entspre-chendes Einlegen der Platine erreicht (z.B.Gratseite nach unten oder Gratseite nach oben).
Die Stempel sind, wenn nur kleine Stückzahlengefertigt und geringe Genauigkeitsansprüchegestellt werden, ohne eigene Führung, das heißt, sie werden nur durch den Pressenstößelgeführt, in den das Werkzeugoberteil ein -gespannt ist. Sollen hingegen genaue Schnitt -teile und große Stückzahlen angefertigt werden,so müssen die Stempel zusätzlich geführt wer-den, und die Abstreifer platte erhält die Funktion einer Führungsplatte (Bild 2, vgl. Seite 27).
Damit das Werkzeug besser und leichter auf demPressentisch befestigt werden kann, ist es sinn-voll eine Grundplatte zu verwenden (Bild 2).
Wird zum Beispiel nur ausgeschnitten, so ist eszweckmäßig, die Schneidplatte in eine Spann-platte (Spannfrosch) aus Gusseisen einzusetzen(Bild 3). Dabei erhält die Schneidplatte einenAußen- und der Spannring einen Innenkegel.Der Spannring wird mit einem Feingewinde odermit 4 bis 6 Zylinderschrauben gegen die Spann-platte gezogen. Er zentriert durch den Kegel dieSchneidplatte. Bei dieser Ausführung kann dieSchneidplatte leicht ausgewechselt und eineSpannplatte für viele Werkzeuge ähnlicherGröße verwendet werden.
Einverfahrenwerkzeuge werden überwiegendbei einfachen und großen Schnittteilen ange-wendet.
12 Stanztechnik
Kap 1 007-056_ Kap 1 007-055 26.09.13 10:56 Seite 12
Einspannzapfen
Kopfplatte
Druckplatte
Stempelplatte
Lochstempel
Führungsplatte
Auflage
Grundplatte
Abfall
Schnittteil
Schnitt-streifen
Zwischen-lage
Anlage-stift
Schneid-platte
Ausschneidstempel
Lochstempel
Abfall
Stempelkopf
Schnitt-streifen
Ausschneidstempel
Anlagestift
Lochen AusschneidenSchneidplattendurchbruch
Schneidplatte
VorschubVAnfang des Schnittstreifens
Streifen umden VorschubVvorgeschoben
Schnittteil(Endform)
a) Lochen (1. Stufe) b) Lochen und Ausschneiden (2. Stufe)
Zwischenlage
Bild 1: Arbeitsprinzip beim Folgeschneiden
Bild 2: Folgeschneidwerkzeug mit Plattenführung
1.3.2.2 Mehrverfahrenwerkzeuge
Folgeschneidwerkzeug
Beim Folgeschneiden werden verschiedenartige Schneidverfahren nacheinander und in direkterFolge in einem Werkzeug angewendet (Bild 1).
Soll das Schnittteil Bild 1b hergestellt werden, sowird mit einem Hub der Schnittstreifen sowohlgelocht, als auch der bereits gelochte Teil desSchnittstreifens ausgeschnitten. Anschließendmuss der Streifen exakt um den Vorschub V vor-geschoben werden, damit die Lage der Löcherzum Schneidplattendurchbruch für das Aus-schneiden genau stimmt.
Die Herstellung eines Schnittteiles erfolgt inmehreren Hüben. Die Anzahl ist davon abhän-gig, in wie viel Stufen der Fertigungsablauf auf-geteilt wird. Bei dem Schnittteil Bild 1 sind zweiHübe notwendig: einmal Lochen und einmalAusschneiden.
Durch die Aufteilung der Fertigung in Stufen istes möglich auch schwierige Werkstückformenbei großer Maßgenauigkeit herzustellen. DerAufwand lohnt sich allerdings nur bei größerenStückzahlen.
Besonderheiten bei Folgeschneidwerkzeugen
Die gewählte Aufteilung der Fertigung in mehre-re Stufen führt zu dünnen Stempeln, die dann imWerkzeug durch Platten und Säulen gestütztwerden. Dies erst führt zur notwendigen Lagege-nauigkeit und Stabilität der Stempel (Bild 2).
Schneidwerkzeuge 13
1
Kap 1 007-056_ Kap 1 007-055 26.09.13 10:56 Seite 13
Keil-stempel
Kopfplatte
Stempelplatte
Führungs-platte
Führungs-einsätze
Führungs-säule
Aufschlag-stücke
Keil-schieber
Druckfeder Vorroll-stempel
Führungsstift
Vorrollstempel
Frei-schneid-stempel
Keilstempel-führung
RollstempelFührungs-säule
AbschneidstempelSuchstiftFormloch-stempel
Formseiten-schneider
Aufschlag-stücke
Einschneid-stempel
FührungsleisteSchneidplattemit Einsätzen
Grundplatte
Form-seitenschneiden
Lochen
Formlochen
Einschneiden
Freischneiden
Vorrollen
Rollen
Abschneiden
Abfalltrennen
Werkstücke(Kabelklemmen)
Nieder-halter zumRollen
Abfall-trenner
Bild 1: Folgeverbundwerkzeug mit Streifenbild
Verbundwerkzeuge 91
1Verbundwerkzeuge vereinigen in sich Zerteil- und Umformwerkzeuge. Man unterscheidet Folgever-bund- und Gesamtverbundwerkzeuge.
1.12.1 Folgeverbundwerkzeuge
Mit Folgeverbundwerkzeugen werden Schneid- und Umformvorgänge nacheinander in einemWerkzeug durchgeführt. Sie eignen sich für die Fertigung kleiner und komplizierter Werkstücke.
Folgeverbundwerkzeuge sind meist umfangreich. Sie besitzen häufig mechanische Kraftumlen-kungssysteme, z. B. Keilschieber, um innerhalb der Bearbeitungsstufen Umformungen vornehmenzu können (Bild 1). Der Schnittstreifen wird in diesem Werkzeug mit Formseitenschneidern beschnit-ten, was eine exakte Vorschubbegrenzung und genaue Führung zur Folge hat. In den folgenden Sta-tionen wird gelocht, ein- und freigeschnitten, vorgerollt, gerollt und zum Schluss so abgeschnitten,dass zwei verschiedene Werkstücke entstehen. Am Werkzeugende sorgt ein Stempel für die Abfall -trennung.
1.12 Verbundwerkzeuge
Kap 1 057-117_ Kap 1 056-107 26.09.13 10:58 Seite 91
Werkzeug-oberteil
Werkzeug-unterteil
Werkstück
Niederhalter ZiehstempelZiehmatrize
Führungs-leiste
Führungs-leiste
Ziehrahmen
Gussgestell
Führungssäule
Ziehmatrize
3D-Solid-KonstruktionZiehwerkzeugPkw-Tür außen
Oberteil
Matrize
Blechhalter
Stempel
Unterteil
Großwerkzeuge in der Stanztechnik, mit denenKarosserieteile für die Autoindustrie gefertigtwerden, unterscheiden sich in ihrem Aufbaunicht von Werkzeugen für Kleinteile.
Das Werkzeug besteht aus einem Oberteil, einem Unterteil, der Zieh- oder Schneidmatrize,einem Blechhalter oder Niederhalter und demStempel zum Schneiden oder Umformen (Bild1).
Die Grundlage des Werkzeuges bildet ein Guss-gestell aus Gusseisen mit Lamellengrafit (EN-GJL-300) oft mit Legierungselemente wieChrom, Molybdän, Vanadium und Nickel, oderGusseisen mit Kugelgrafit (EN-GJS-500-7) mitbis zu 25 t Masse. Die großen beweglichen Teile, wie Niederhalteroder Umformstempel sind häufig ebenfalls alsGusskonstruktion ausgeführt. Die Werkzeugesind je nach Ausführung und Aufgabenstellungmit einer Säulenführung oder mit einer Flach-führung ausgestattet.Mit CNC-Maschinen erfolgt eine Komplettbear-beitung nach CAD-Daten. Die Umformflächenkönnen mit Hochgeschwindigkeits-Portalfräsma-schinen wirtschaftlich bearbeitet werden. Auf-grund der HSC-Technologie sind manuelleNach arbeiten kaum notwendig (Bild 2).
1.13.1 Aufbau der Werkzeuge
Großwerkzeuge werden in der Fertigung vonBlechteilen für den Fahrzeugbau oft in Pres-senstraßen nebeneinander eingebaut (siehe Seite 111). Dabei werden die Arbeitsgänge Tief -ziehen, Abkanten, Ausschneiden oder Lochen aneinem Werkstück nacheinander durchgeführtwobei das Werkstück mit Hilfe von Greif undTransportiereinrichtungen von Presse zu Presseweitergegeben wird.
Aufbau Ziehwerkzeug
Einfache Zieharbeiten erfordern stabile Werkzeu-ge mit Säulenführung (Bild 3). Um komplexeZieh arbeiten durchführen zu können sind dieZiehwerkzeuge mehrfach wirkend (Bild 4). Diedazu notwendigen Bewegungen im Werkzeugmüssen von der Presse aufgebracht werden. Über einen beweglichen Niederhalter wird dasBlech auf den Ziehstempel gedrückt. Der Tief-ziehvorgang erfolgt über die Ziehmatrize die mitseitlichen Führungselementen am Ausweichengehindert wird. Die Tiefzieh- bzw. Umformvorgänge entspre-chen den Darstellungen wie im Kapitel 1.11.2Seite 73.
96 Stanztechnik
1
1.13 Großwerkzeuge in der Stanztechnik
Bild 1: Werkzeugaufbau
Bild 2: HSC-Bearbeitung
Bild 3: Einfachwirkendes Ziehwerkzeug
Bild 4: Mehrfachwirkendes Ziehwerkzeug
Kap 1 057-117_ Kap 1 056-107 26.09.13 10:58 Seite 96
3D CAD-Datensatz Stanzteil
Fertigungsanalyse
Werkstoffkennwerte
Abwicklung der Kontur
Streifenbild erstellen
Kräfte- und Kräfteschwerpunktberechnung
Werkzeugaufbau(Platten, Normalien, Module, Führungen, …) festlegen
Aktivelemente(Stempel und Matrizen) ableiten
Systeme für die Stanzprozessüberwachungintegrieren
Zeichnungssätze und Stücklisten erstellen
Die Konstruktion von Stanzwerkzeugen wirdimmer häufiger mit Hilfe von Computern und3D-Konstruktionsprogrammen ausgeführt.
Die Gründe dafür sind:
➜ Kundenvorgaben für die Werkzeugkonstruk -tion
➜ Bearbeitung mit nur einem CAD System➜ Optimierung der Prozesskette, durchgängige
Datenübergabe von der Teilekonstruktion biszur Fertigung (CAD-CAM Fertigung)
➜ verbesserte Kollisionsprüfung ➜ Nutzung der FEM1) für die Optimierung von
Präge und Biegestationen
3D-Programme für die Konstruktion von Stanz-werkzeugen basieren auf einem Parasolid-Kern2)
und stellen Konstruktionsprogramme mit Zu-satzfunktionen für eine effektive Konstruktionder Werkzeuge zur Verfügung.
In Anwendung sind 2 Grundvarianten mit voll -parametrischen und teilparametrischen Pro-grammaufbau. Beide Systeme haben Vor- undNachteile die sich vor allem bei Korrekturen anbestehenden Werkzeugkonstruktionen zeigen. Erfahrungsbasierte Regeln wie:– das konturabhängiges Materialverhalten beim
Schneidvorgang– das unterschiedliche Fließverhalten des Werk-
stoffs in Abhängigkeit von der Position undder Anbindung im Streifen
– die Anordnung der Schnitt- /Prägefolge sind invollparametrischen Systemen nur mit sehrgroßem Aufwand bzw. gar nicht zu integrie-ren.
Nur mit prozessorientierten Werkzeugkonstruk-tionen können eine hohe Flexibilität und kunden -orientierte Lösungen erreicht werden.Die Konstruktionsschritte der Programme sindhäufig der Vorgehensweise bei der Werkzeug-konstruktion angepasst (Bild 1).
1.14.1 Arbeitsschritte
� Analyse der Stanzteilgeometrie (Bild 2)
– Bauteilkontrolle auf stanzgerechte Gestal-tung
– Kontrolle auf geforderte Fertigungstole -ranzen
– Biegungen, Mindestbiegeradien kontrollie-ren
– Modell importieren und Datensatz kontrol-lieren
98 Stanztechnik
1
Bild 1: Arbeitsschritte für die Werkzeugkonstuktion
Bild 2: Stanzteil Steckdoseneinsatz
1.14 Rechnergestützte Konstruktion von Stanzwerkzeugen
1) FEM: Finite-Elemente-Methode, rechnergetütztes Verfah-ren zur Berechnung von Werkstückbeanspruchungen
2) Programm zur Beschreibung von 3D-Flächenmodellenund Volumenmodellen
Kap 1 057-117_ Kap 1 056-107 26.09.13 10:58 Seite 98
2.5.4 Aufbau von Spritzgießwerkzeugen
Spritzgießwerkzeuge (Bild 1) gleichen im Aufbau den Druckgießwerkzeugen (vgl. Bild 1, Seite 114).
2.5.4.1 Einteilung der Spritzgießwerkzeuge
Die Vielzahl der unterschiedlichen Spritzgießanwendungen erfordert verschiedene Werkzeug-arten.
Sie werden nach Anzahl der Formhohlräume, nach Art des Angusssystems, nach Anzahl der Trenn -ebenen und nach Art der Entformung unterschieden.
Die unterschiedlichen Verarbeitungsmöglichkeiten im Spritzgießbereich führen zu einer Vielzahl vonSonderverfahren, welche nicht alle in der Übersicht (Tabelle 1) aufgeführt werden können.
Rückdrückstift
Auswerferstift
Zentrierring (Schließseite)
Auswerferstange
Rückholfeder
Auswerferhalteplatte
Auswerfergrundplatte
Auswerfergehäuse
Aufspannplatte (Schließseite)
Zentrierring (Düsenseite)
Aufspannplatte (Düsenseite)
Führungsbuchse
Führungssäule
Formplatte (Düsenseite)
Formplatte (Schließseite)
Angießbuchse
Spritzgießteil
Formkern
Formeinsatz (Düsenseite)
Formeinsatz (Schließseite)
Druckplatte
Trennebene
(Bewegliche Seite) (Feste Seite)
Bild 1: Spritzgießwerkzeug
142 Formenbau
2
Tabelle 1: Einteilung der Spritzgießwerkzeuge
Unterscheidungsmerkmal Werkzeugart
Anzahl der Formhohlräume Einfachwerkzeuge Mehrfachwerkzeuge
Art des AngusssystemsWerkzeuge mit Werkzeuge mit nicht
erstarrendem Anguss erstarrendem Anguss
Anzahl der Trennebenen 2-Platten-Werkzeug 3-Platten-Werkzeug Etagenwerkzeug
Art der EntformungStandard- Abstreifer- Schieber- Backen- Ausschraub-
Werkzeug Werkzeug Werkzeug Werkzeug Werkzeug
Kap 2 (118-199)_ Kap 2 (108-189) 26.09.13 11:02 Seite 142
Kern
Angießbuchse
Punktanguss
Vorkammer
Düse der Spritzeinheit
StangenangussSpritzgießteil Angießbuchse
Düse der SpritzeinheitKern
D
smax
Abreiß-stelle
0,5...2 mm
0,5...1 m
m
b) Punktangussa) Stangenanguss
s
1...1,5}
DÁ smax + 1,5 mm
Formhöhlungen(Formnester,Kavitäten)
Anschnitt(Anbindung)
Verteiler-kanäle
Angusskegel
Bild 1: Angusssystem
Bild 4: Punktanguss mit Vorkammer
Bild 3: Stangenanguss
Bild 2: Stangen und Punktanguss
Spritzgießen 143
2
2.5.4.2 Angusssysteme
Der Anguss ist ein System von Strömungswe-gen, in denen die fließfähige Formmasse vonder Düse der Spritzeinheit zur Formhöhlung(Kavität) fließt.
Dieses System kann aus dem Angusskegel, denVerteilerkanälen, der sogenannten Anguss -spinne und dem Anschnitt bestehen (Bild 1). BeiEinfachwerkzeugen können sich die Strömungs-wege auf eine kegelige Bohrung beschränken,die direkt in die Formhöhlung mündet. Die Stelle, an der der Anguss in die Formhöhlungeintritt, nennt man den Anschnitt.
Den Zeitpunkt, nach dem der Anschnitt „einge-froren“ (d.h. erstarrt) ist und somit der Nach-druck nicht mehr wirken kann, nennt man Sie-
gelpunkt. Ein längeres Nachdrücken über diesenZeitpunkt hinaus ist unnötig.
Der Zeitpunkt des Erstarrens kann durch eine Innendruckmessung oder durch das Bestimmender Formteilmasse ermittelt werden. Das maxi-male Formteilgewicht ist erreicht, wenn der An-schnitt eingefroren ist.
Der Anguss ist so zu gestalten, dass die flüssi-ge Masse möglichst auf kürzestem Wege, mitgeringstem Wärme- und Druckverlust die Ka-vitäten gleichzeitig füllt. Die Querschnitte derStrömungswege müssen so bemessen sein,dass eine gleichmäßige Füllung des Anguss-systems sowie der Formhöhlungen erreichtwird.
Angussformen
Die Angussform ist so zu wählen, dass für denspeziellen Fall die bereits erwähnten Forderun-gen erfüllt werden können. Außerdem müssennoch folgende Einflussgrößen berücksichtigtwerden:
➜ Formteilgeometrie und Formteilvolumen
➜ Viskosität der Formmasse
➜ Art des Spritzgießwerkzeuges
➜ Fließweglänge
Stangen- oder Kegelanguss
Stangen- oder Kegelangüsse werden vorwie-gend bei rotationssymmetrischen und bei dick-wandigen Spritzgießteilen verwendet. DieserAnguss sollte, da er nachträglich abgeschnittenoder abgefräst wird, nicht an Sichtflächen ange-ordnet werden (Bild 2a und Bild 3). Der Durch-messer D soll so gewählt werden, dass der An-
Kap 2 (118-199)_ Kap 2 (108-189) 26.09.13 11:02 Seite 143
œ12
5
Wanddicke: 2 mm
Gießradien: R= 0,5 mm
Entformungs-schräge: 0,5}
Werkstoff: ABS
R2 8-0,1
R16
25-0,1
Auswerfer-platten
Aufspannplatte,bewegliche Seite
Formplatte,bewegliche Seite
Angussplatte
Zwischenleiste
Führungssäule
Aufspannplatte,feste Seite
Formplatte,feste Seite
max. 40
0,7...2
sw DA
20}...50}min. 1,2
45}
d
30}
a) stumpfkegelig DA= 1 bis 1,3 •sw+ 2mm
b) spitzkegelig d= 0,6 bis 0,8 •sw
2}...3}
Bild 3: Abschlussdeckel
Bild 2: Aufbau Dreiplattenwerkzeug
Bild 1: Tunnelanguss
Spritzgießen 159
2
Beim Werkzeug Bild 3 Seite 158 wird die Kavitätdurch die feste Formplatte, die beweglicheForm platte und durch die Formeinsätze gebildet.Da das Formteil keine Hinterschneidungen auf-weist, wurde aus Kostengründen ein Aufbau alsZweiplattenwerkzeug gewählt.Die Formteile werden seitlich über einen Tunne-languss angegossen. Zwei Ausführungsformendes Anschnitts zeigt Bild 1. Die stumpfkegeligeAusführung ergibt einen elliptischen Übergangzum Formhohlraum, die spitzkegelige einen etwas kleineren, punktförmigen. Da das Formteilrecht klein ist, wurde bei diesem Werkzeug derspitz-kegelige Anschnitt gewählt. Die Entfor-mung des Formteils erfolgt durch je zwei Flach-auswerfer. Das Angusssystem wird durch einenzentral angeordneten Auswerferstift entformt.Das Werkzeug arbeitet mit zwei Tem -perierkreisläufen, was bei diesem Formteil sicher ausreichend ist.
Formaufbau für Dreiplattenwerkzeuge
Der Aufbau für Dreiplattenwerkzeuge ist da-durch gekennzeichnet, dass er drei Formplat-ten aufweist.
Die in der feststehenden Werkzeughälfte ange-ordnete erste Formplatte wird meist als Anguss-platte bezeichnet (Bild 2). Da alle drei Formplat-ten zueinander beweglich sein können, ergebensich bis zu drei Trennebenen. Die Steuerung derÖffnungsbewegungen erfolgt über Klinkensyste-me oder mittels Zugbolzen (vergleiche Bild 1,Seite 160). Durch diese Bauweise ist es möglichdas Formteil und den Anguss in der Form auto-matisch zu trennen und über einen eigeneTrenn ebene auszuwerfen. Hierdurch lässt sichdas Angussrecycling direkt an der Maschinedurchführen. Ferner können die Formteile durcheine Handlingseinrichtung leichter entnommenwerden. Der Aufbau ist je nach Entformung mitoder ohne Auswerferplatten gestaltet.
Der Formaufbau für Dreiplattenwerkzeugekommt zur Anwendung, wenn Formteile in einerForm mittig angegossen werden sollen und ausKostengründen ohne Heißkanalsystem gearbei-tet wird. Mittiges Angießen ist bei scheibenför-migen Formteilen wichtig um einen symmetri-schen Füllvorgang zu erreichen.
Der Abschlussdeckel Bild 3 weist z.T. sehr kleineToleranzen auf und soll in größeren Stückzahlenohne Heißkanalsystem gegossen werden. Fernermuss beim Auswerfvorgang eine Trennung zwischen Formteil und Angusssystem erfolgen.Aus diesen Gründen wird ein Aufbau für Drei-plattenwerkzeuge gewählt.
Kap 2 (118-199)_ Kap 2 (108-189) 26.09.13 11:02 Seite 159
Anguss-auswerferhülse
Klinkensystem Blattfeder Steuerkurve Führungssäule
Rückdrückstift
beweglicheAufspannplatte
Zugbolzen Angusshaltestift
2. Formplatte 1. Formplatte Angussplatte
Formeinsatz Formteil Angusssystem
Auswerfersystem
Stützrolle
Auswerfer
a) Werkzeug geschlossen
b) Werkzeug geöffnet
3. 1. 2.
Bild 1: Dreiplattenwerkzeug für Abschlussdeckel
160 Formenbau
Das Dreiplattenwerkzeug für den Abschlussdeckel zeigt Bild 1. Bei dem Zweifachwerkzeug werdendie Teile zentral angegossen und durch die 1. Formplatte und dem Formeinsatz der 2. Formplatte geformt. Nach dem Gießvorgang öffnet das Werkzeug in der Nebentrennebene 1. Durch das Klin-kensystem und den Angusshaltestift bleiben zunächst die Trennebene 3 und 2 geschlossen. Nach-dem der Zugbolzen zur Anlage gekommen ist, öffnet die Ebene 2 und das Angusssystem wird durchdie Auswerferhülse ausgeworfen. Das über eine Kurve gesteuerte Klinkensystem gibt jetzt die Haupt-trennebene 3 frei und die Auswerferstifte können die Formteile auswerfen. Die Temperierung desWerkzeugs erfolgt durch je einen Kreislauf in den Formplatten.
2
Kap 2 (118-199)_ Kap 2 (108-189) 26.09.13 11:02 Seite 160
UntergriffleisteZentrierbuchse
Backengrundplatte
Backenführungsplatte Entriegelungsleiste
Form-kern
Angieß-buchse
BackenschließplatteDruckleisteFormbackenAuswerferführung
Formteil
Wanddicke: 2 mm
Gießradien: R= 0,5 mm
Entformungs-schräge: 0,5}
Werkstoff: PS
30
38-0,2
œ30
œ22
œ30
-0,1
Backenführung
Aufspannplatte,feste Seite
Formbacken Backen-schließplatte
Backen-grundplatte
Schrägbolzen
Bild 3: Backenwerkzeug für Spulenkörper
Bild 2: Spulenkörper
Bild 1: Aufbau Backenwerkzeug
Spritzgießen 161
2
Formaufbau für Backenwerkzeuge
Backenwerkzeuge werden dann eingesetzt,wenn umlaufende Außenhinterschneidungenentformt werden müssen.
Aufbauten für Backenwerkzeuge (Bild 1) beste-hen aus einer prismatisch ausgesparten Backen -schließplatte, die mit der festen Aufspannplatteverschraubt ist. Wichtige Bauteile sind ferner diesenkrecht zur Werkzeugachse beweglich ange-ordneten Backen, die über Flachführungen in derBackengrundplatte genau geführt werden. DieBewegung der Backen kann über in derBackenschließplatte gelagerte Schrägbolzenoder über seitlich an dieser angebrachte Entrie-gelungsleisten geschehen. Die Zuhaltung derBacken erfolgt über die Backenschließplatte. Dieübrigen Platten und Führungselemente entspre-chen denen bei den anderen Aufbauten. Die Vor-
teile von Backenwerkzeugen sind:
➜ große Backenöffnungswege➜ große Backenzuhaltekräfte➜ freier Fall der entformten TeileEin typisches Anwendungsbeispiel für Backen-werkzeuge ist der Spulenkörper Bild 2. Die Rän-der an der Unter- und Oberseite des Formteils er-geben große Hinterschneidungen, die nur überentsprechende Backenbewegungen entformtwerden können. Das entsprechende Werkzeugzeigt Bild 3. Bei diesem Werkzeug handelt es sichum ein Backenwerkzeug, bei dem die Backenbe-wegung über Entriegelungsleisten erfolgt.
Kap 2 (118-199)_ Kap 2 (108-189) 26.09.13 11:02 Seite 161
Funken-erosivesSenken
Vorschub
Werkzeug-elektrode
Drahtbewegung
Werk-stück-kontur
Erodierdraht
Werkstück
Vorschub
Funkenerosives Schneiden
Z-Achse
C-Achse
x-Achsey-Achse
t
Generatormit NC-Steuerung
pulsierenderGleichstrom
Maschinen-einheit
Werkzeug-elektrode
Werkstück
Pumpe
Kühlrippen Vorratsbehälter mit Dielektrikum
Filter
Dielektrikum-behälter
Funkenspalt
1
Funk
ensp
alt
Werkzeug-Elektrode
2
Werkstück-Elektrode
Dielekt
riku
m
U
t¡
t
U
t¡
t
Entionisierung und Spülung
Zündphase U = Spannung ¡ = Stromstärke
Entladephase
3 4U
t¡
t
U
t¡
t
5 6U
t¡
t
U
t¡
t
294 Bearbeitungsverfahren im Werkzeugbau
5.5.1 Funkenerosionsverfahren
Die funkenerosiven Verfahren gehören nachDIN 8580 zu den abtragenden Bearbeitungs-verfahren und damit zur Hauptgruppe Tren-nen. Es können alle elektrisch leitenden Werk-stoffe, auch gehärteter Stahl und Hartmetall,bearbeitet werden. Von den verschiedenenFun kenerosionsverfahren werden überwie-gend das funkenerosive Senken und dasfunkenero sive Schneiden angewandt (Bild 1).
Verfahrensmerkmale
Beim Funkenerodieren trägt die Wirkung elektri-scher Entladungen zwischen der Werkstückelek-trode (Werkstück) und der Werkzeugelektrodekleine Werkstoffmengen ab. Dabei schmilzt derWerkstoff, wird teilweise verdampft und durchmechanische und elektrische Kräfte entfernt.
Die Werkzeug- und Werkstückelektroden befin-den sich während des Erodiervorganges in einernicht leitenden Flüssigkeit, dem Dielektrikum. Esisoliert Elektrode und Werkstück und führt zu einer Verengung des Entladekanales und damitzu hoher Energiedichte an der Wirkstelle.
Mit einer Funkenerosionsanlage erreicht man ei-nen periodischen Funkenüberschlag. Sie bestehtaus einer Maschineneinheit mit Vorschub- undLageregelung sowie Generator und Dielektri-kumbehälter mit Pumpe und Filter (Bild 2).
Zünd-, Entlade- und Abtragvorgänge
Zur Erzeugung eines Funkens in der Zündphase
wird durch den Generator eine pulsierendeSpannung (20 V … 150 V) zwischen den Elektro-den angelegt. In dem mit Dielektrikum gefülltenFunkenspalt bildet sich an der Stelle mit dem ge-ringsten Abstand ein starkes elektrisches Feldaus. Stoffteilchen im Dielektrikum bilden eine lei-tende Brücke und es entsteht ein Entladekanal.Ein Funke springt über (Bild 3/1 und 2).
In der Entladephase herrscht im Entladekanalhoher Druck und es fließt ein großer Strom bis100 A. Dies bewirkt hohe Temperaturen von8000 °C … 12 000 °C und verursacht ein soforti-ges Schmelzen und Verdampfen von Werkstoff -teilchen. Diese Schmelze wird nach dem Ab-schalten des Stromes explosionsartig heraus -geschleudert (Bild 3/3 und 4). Danach verliert derEntladekanal seine Leitfähigkeit. Die im Dielektri-kum entstandene Dampfblase schrumpft undwird mit dem erstarrten Werkstoff weggespült(Bild 3/5 und 6).
5
Bild 1: Funkenerosive Verfahren
Bild 2: Funkenerosionsanlage zum Senken
Bild 3: Zünd-, Entlade- und Abtragvorgänge
5.5 Abtragen
Kap 5 (279-306)_ Kap 5 (265-286) 26.09.13 11:07 Seite 294
8 9 10 11 1
2 4 7 5 6 13
3
12
Werkstück 13-0,1
œ33 20 0,7
27+ -0
,1
œ1,5+
0,1
4,5+0,1
2,5
R1
21,5
0,9
0,8
R0,3
14
Schnitt-streifen
Arbeitsstufen A B C D E
Werkstoff: DC03
17
5a
16 15
18
Mit dem Folgeverbundwerkzeug werden Ab-deckplatten aus Bandmaterial gefertigt. In derArbeitsstufeA wird mit dem Seitenschneider (7)das Vorschubmaß ausgeklinkt. In der Stufe B
erfolgt das Ausschneiden eines Entlastungs-schlitzes für das Biegen. In der Stufe C wird dieVertiefung gebogen, wobei die gefederteFührungsplatte als Niederhalter wirkt. Damitdas Fenster und die Bohrungen eine genaue Lage zueinander erhalten, werden sie zusam-men in der Arbeitsstufe D gefertigt. Das Aus-schneiden der Außenform erfolgt in der Stufe E,
wobei der am Ausschneidstempel (11) ange-brachte Sucher (6) einen Versatz zwischenFens ter und Außenform verhindert.
334 Beispielsammlung (Projekte)
7
7.2 Folgeverbundwerkzeug (säulengeführt)
14 1 Einspannzapfen C45U
13 2 Abdrückstift C80U
12 1 Lochstempel HS6-5-2
11 1 Ausschneidstempel X210CrW12
10 1 Lochstempel X210CrW 12
9 1 Biegestempel X155CrVMo12-1
8 1 Vorschneidstempel X210CrW12
7 2 Seitenschneider X210CrW12
6 2 Sucher X155CrVMo12-1
5 1 Schneideinsatz 90 MnCrV8
4 1 Schneidplatte X 210CrW12
3 1 Führungsplatteneinsatz 90 MnCrV8
2 1 Streifenführung, links C80U
1 1 Säulengestell EN-GJL-250
Pos. Menge Benennung Werkstoff
Kap 7 (332-347)_ Kap 7 (308-323) 26.09.13 11:14 Seite 334
3}
15
33
2
30
138
R16,5
Startbohrung
3 Rz 2,5
1 Bauteilgestaltung
Bei der Gestaltung der Bauteile von Folgever-bundwerkzeugen muss besonders die ferti-gungs-, funktions- und beanspruchungsge-rechte Ausführung beachtet werden.
1.1 Begründen Sie, von welchen Bedingungendie Länge der Schneidstempel abhängt.
1.2 Nennen Sie Gründe, warum die Führungs-säulen bei diesem Folgeverbundwerkzeugüber Eck angeordnet sind.
1.3 Erläutern Sie die Aufgaben der Abdrück -stifte (Pos. 13).
1.4 Beurteilen Sie, unter welchen Bedingungenbei diesem Werkzeug die Verwendung einesVoranschlags sinnvoll ist.
1.5 Nennen Sie Vor- und Nachteile der verwen-deten Führungsbuchsen (Pos. 16).
1.6 Beurteilen Sie die Gestaltung der Seiten-schneider (Pos. 7) bei diesem Werkzeug.
2 Fertigungs- und Montagetechnik
Für die Fertigung und Instandsetzung vonFolgeverbundwerkzeugen sind spezifischeArbeitstechniken notwendig.
2.1 Begründen Sie, warum die Schneidplatte(Pos. 4) geteilt ausgeführt wurde.
2.2 Erläutern Sie, in welcher Reihenfolge Sie beider Demontage des Biegestempels (Pos. 9)vorgehen.
2.3 Beschreiben Sie, wie Sie vorgehen, wenndie Stempel nachgeschliffen werden müs-sen.
2.4 Erstellen Sie einen Arbeitsplan zur Fertigungdes Vorschneidstempels (Pos. 8) (Bild1).
2.5 Erläutern Sie die erforderliche Wärmebe-handlung für die Schneidplatte (Pos. 4).
2.6 Schreiben Sie ein CNC- Unterprogramm fürdie Geometriedaten zum Drahterodierendes Schneidplattendurchbruchs (Bild 2).
2.7 Geben Sie Ursachen an, die zum Bruchschlanker Schneidstempel führen können.
3 Technische Kommunikation
Der Zeichnungssatz für das Folgeverbund-werkzeug besteht aus der Gesamtzeichnung,den Teilzeichnungen und der Stückliste.
3.1 Erläutern Sie den Aufbau einer Stücklisteund ihre Bedeutung als Fertigungsunter -lage.
3.2 Geben Sie die Normkurzbezeichnung fürden Einspannzapfen (Pos. 14, M20x1,5) an.
3.3 Begründen Sie, warum für den Einspann-zapfen ein Feingewinde gewählt wurde.
3.4 Geben Sie das Hauptsymbol und die Klam-mersymbole für die Oberflächenangabenim Bild 1 an.
3.5 Erklären Sie die Werkstoffbezeichnung fürdie Schneidplatte.
4 Prozessgrößen
Um einen sicheren Streifenvorschub zu ge-währleisten, ist die richtige Auslegung derStreifenmaße wichtig.
4.1 Ermitteln Sie für das Folgeverbundwerkzeugdie Streifenbreite und den Vorschub.
4.2 Ermitteln Sie die Querschnittsmaße für denAusschneidstempel (Pos.11).
4.3 Berechnen Sie die Schneidkraft für das Aus-schneiden der Werkstückaußenform.
4.4 Berechnen Sie die Niederhaltekraft der vier Druckfedern (Pos.17), wenn deren Fe-derrate R = 20 N/mm und der Vorspannweg¤s = 20 mm betragen.
Folgeverbundwerkzeug (säulengeführt) 335
7
7.2.1 Analyse des Folgeverbundwerkzeugs (säulengeführt)
70
A
A
x
x= Rz 2,5
x
xx
0,5*45°
60}
0,5 14h6
0,01
4h6
Rz 16
5h6
R3
28
Bild 1: Vorschneidstempel
Bild 2: Schneidplattendurchbruch
Kap 7 (332-347)_ Kap 7 (308-323) 26.09.13 11:14 Seite 335
Lernsituation Ziele und Inhalte Hinweis, Hilfsmittel1)
Tabelle 1: Lernsituationen
Das Lernfeld wird in die in der Tabelle 1 aufgeführten 4 Lernsituationen aufgeteilt:
Gewählter Lerngegenstand: Biegewerkzeug (Bild 1); Zeitrichtwert: 60 h
348 Lernfelder
8
8 Lernfelder
8.1 Lernfeld 5: Formgebung von Bauelementen durch spanende
Fertigung
Bild 1: Biegewerkzeug
5.1
Funktion und
Kenngrößen
bestimmen,
um die
Fertigung
vorzubereiten
● Auftrag analysieren● Informationen über Aufbau und Funktion
des Biegewerzeuges beschaffen● Wirkprinzipien am Werkzeug aufzeigen● Abläufe beim Biegen beschreiben● Zusammenwirken der Bauteile erläutern● Herstellverfahren der Bauteile bestimmen● Montage planen
● Gesamtzeichnung● Normteile● ISO-Toleranzen● Form- und Lagetoleranzen● Oberflächenangaben● Tabellenbuch● Unterlagen zur technischen
Kommunikation
1) Alle Bilder sind auf der beiliegenden CD in größerem Maßstab verfügbar.
Menge
1
1
1
1
2
2
Pos.
1
2
3
4
5
6
Benennung
Grundplatte
Matrize
Gegenhalter
Biegestempel
Aufnahmeplatte
Passschraube
Norm/Werkstoff
E295
90MnCrV8
C60U
90MnCrV8
C80U
C60U
Pos.
7
8
9
10
11
Menge
2
4
2
3
2
Benennung
Zylinderschraube
Senkschraube
Zylinderstift
Zylinderstift
Druckfeder
Norm/Werkstoff
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
Werkstück
10.9
8.8
St
St
Kap 8 (348-367)_ Kap 8 (324-343) 26.09.13 11:14 Seite 348
24
17,5
37M4
6+0,1
45}16F8
1215
,5
19+0
,1
Rz 10
42+-0,0114+ -0
,1 œ4H7
52+-0,168
27+ -0
,01
38
œ6H7M8R2
M4*12tiefRz 25
3*45}Rz 6,3 Rz 10 Rz 25
œ4,5 M6
8
13-0
,1
B
Rz 4
Rz 4
B0,02
A0,02
8,5 38
12 16f6
R6
A
55+-0,05
27,5+-0,05 Rz 4
Rz 25 Rz 4
Rz 4
A0,05
DIN 76-A
SW 4
M6
0,2
R0,4
55}17,5}
0,2
œ13
œ5,2
0,8
4
46,5
5,5 30-0,05
R0,6
X œ2,5
œ8h
6
A
Rz 6,3
Rz 25 Rz 6,3
X
Lernsituation Ziele und Inhalte Hinweis, Hilfsmittel1)
Tabelle 1: Lernsituationen (Fortsetzung)
Lernfeld 5: Formgebung von Bauelementen durch spanende Fertigung 349
8
1) Alle Bilder sind auf der beiliegenden CD in größerem Maßstab verfügbar.
5.2
Fertigung
des Drehteils
(Pos. 6)
planen und
herstellen
5.3
Fertigung
des Frästeils
(Pos. 2)
planen und
herstellen
5.4
Fertigung
des Schleifteils
(Pos. 3)
planen und
herstellen
● Fertigungszeichnung mit Oberflächenzei-chen sowie Form- und Lagetoleranzen er-stellen
● Vorgänge beim Drehen beschreiben● Spannmöglichkeiten ermitteln● Schneidstoff , Werkzeuge und
technologische Daten auswählen● Prüfgeräte bestimmen● Arbeits- und Prüfpläne ausarbeiten● Einflussgrößen auf Oberflächengüte
und Standzeit ermitteln● Herstellung des Drehteils● Arbeitsergebnisse technisch und
wirtschaftlich optimieren● Ergebnisse präsentieren● Zerspankräfte berechnen● Leistungsbedarf der Drehmaschine
ermitteln
● Fertigungszeichnung mit Oberflächen -zeichen sowie Form- und Lagetoleranzenerstellen
● Fräsverfahren, Fräswerkzeuge und Fräsmaschinen anwendungsbezogen auswählen (Wirkprinzipien)
● Technologische Daten bestimmen● Einflussgrößen auf Oberflächengüte und
Standzeit ermitteln● Spannmöglichkeiten ermitteln● Arbeits- und Prüfplan erstellen● Herstellung des Frästeils● Arbeitsergebnisse technisch und wirt-
schaftlich optimieren● Berechung der Hauptnutzungszeit ● Ergebnisse präsentieren
● Fertigungszeichnung mit Oberflächen -zeichen sowie Form- und Lagetoleranzenerstellen
● Schleifverfahren, Schleifmaschine undSchleifscheiben anwendungsbezogenauswählen
● Technologische Daten ermitteln● Spannmöglichkeiten beurteilen● Einflussgrößen auf Oberflächengüte
und Standzeit ermitteln● Einsatz von Kühlschmiermitteln und ihre
Aufbereitung und Entsorgung beurteilen● Arbeits- und Prüfplan erstellen● Herstellung des Schleifteils ● Arbeitsergebnisse technisch und wirt-
schaftlich optimieren● Ergebnisse präsentieren
Bild 1: Drehteil (Pos. 6)
Bild 2: Frästeil (Pos. 2)
Bild 3: Schleifteil (Pos. 3)
Kap 8 (348-367)_ Kap 8 (324-343) 26.09.13 11:14 Seite 349
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