1m Rahmen umfangreicher experimenteller Untersuchungen zur Entwicklung neuer Rad- und Schienenwerkstoffe, die den ge- steigerten Betriebsbeanspruchungen der Eisenbahnen infolge neuerlicher Anhebung der Fahrgeschwindigkeiten bis liber 200 kID/h, groBerer Antriebsleistungen, erhohter Achslasten, kleinerer Raddurchmesser usw. gewachsen sein sollen, war neben der Werkstoffestigkeit ein in diesel Form bisher nicht bekannter, deutlicher EinfluB der Sekundargefligeausbildunq der untersuchten, teilweise vergliteten Kohlenstoffstahle auf deren Reibungs- und besonders auf deren VerschleiBverhalten bei technisch trockener Walzreibung festzustellen /1, 2/. Die genannten Untersuchungen wurden mit einer Walzreibungs- prlifmaschine (Bauart Bugarcic /3/) durchgeflihrt. Zwei zylin- drische Stahlscheiben mit einem Durchmesser von ca. 50 mm und einer Breite von 8 mm laufen dabei mit konstanten, aber unterschiedlichen Drehzahlen, also mit Schlupf aufeinander ab, urn in diesem FaIle das Rad/Schiene-System nachzubilden. Der schneller laufende (treibende) Prlifkorper solI unter diesen Bedingungen ein Antriebsrad darstellen, der lang- samere (bremsende) Prlifkorper entsprechend die Schiene. Die Reibungszahl wird liber eine Drehmomentenmessung qewonnen, der VerschleiB 6R (Verringerung des Prlifkorperradius) aus dem Gewichtsverlust der Prlifkorper errechnet (s. auch Punkte 6.1., 6.2.).

Der Faktor "Produktqualitat" gewinnt in zunehmendem Ma8e an Bedeutung fur die Wettbewerbsfahigkeit der Unternehmen. Dies fuhrt zwangslaufig zu der Forderung nach engeren Fertigungstoleranzen und damit auch zu hoheren Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit der produkterzeugenden Fer- tigungsmittel. Die Fertigungsunsicherheit - definiert als MaB fur die Fertigungsgenauigkeit des Herstellprozesses - wird einer- seits durch maschinenbedingte Einflu3groBen, wie beispiels- weise G. eometrie und Kinematik der werkzeugmaschine und an- dererseits durch nichtmaschinenbedingte EinfluBgroBen, wie beispielsweise Maschinenbedienung und Werkzeug, bestimmt (Bild 1) /1/. Stat. Pro- Ver- FOh- dukt- pr O- halten rungen funq 10--- -- Maschinenbedingte finfluBgrOnen ichtmasch inenspezifische [influBgrOBen J Bild 1: EinfluBgroBen auf die Fertigungsunsicherheit - 2 - Die Auswirkungen maschinenbedingter EinfluBfaktoren auf die Fertigungsunsicherheit werden unter dem Begriff "Arbeits- unsicherheit" zusammengefaBt. Insbesondere bei den heute eingesetzten NC-Werkzeugmaschinen, bei denen der EinfluB der nichtmaschinenspezifischen EinfluBgroBe "Maschinen- bedienung" weitgehend eliminiert ist, muB der Arbeitsun- sicherheit eine zentrale Bedeutung beigemessen werden. Sie kennzeichnet unmittelbar die Relativbewegung zwischen Werk- zeug und Werksttick und somit die auf einer Werkzeugmaschine realisierbaren MaB-, Lage- und Formtoleranzen. Die Bestim- mung der Arbeitsunsicherheit im Rahmen von Abnahmeverfahren und periodischen Uberprtifungen des vorhandenen Maschinenparks ist daher gleichermaBen ftir Konstruktion, Fertigungsplanung und -steuerung von Interesse.

Das Umwandlungsverhalten der Stahle in der WarmeeinfluBzone bedingt beim SchweiBen eine Veranderung der mechanischen Eigenschaften des Grundwerkstoffs. Es wurde das Umwandlungs- verhalten von drei mikrolegierten Feinkornbaustahlen, einem perlitfreien thermomechanisch behandelten MnMoNb-Baustahl, dem Stahl St E 47 und dem Stahl St 52-3 unter schweiBpraxis- nahen Austenitisierungsbedingungen aufgestellt. Dazu war die Kenntnis der thermischen Vorgange in der WEZ n6tig, welche anhand von SchweiBtemperaturzyklen dargestellt werden. Das Umwandlungsverhalten der Stahle wird fUr die Grobkornzone 0 0 (1350 e Spitzentemperatur) und die Feinkornzone (1000 e) in SchweiB-ZTU- und KUhlzeit-Temperatur-Umwandlungsschau- bildern angegeben. Die Umwandlungsfahigkeit der Stahle in 0 0 der gesamten WEZ (Bereich mit 1000 e - l400 e Maximaltem- peratur) wird durch Spitzentemperatur-AbkUhlzeit-Diagramme dargestellt. Die Ergebnisse zeigen, daB alle mikrolegierten Versuchsstah- le in der WEZ beim SchweiBen mit kleinen und mittleren warme- einbringen d.h. kurzen AbkUhlzeiten insbesondere in relativ verformungsfahiges martensitisch-bainitisches GefUge umwan- deln. Das verformungsarmste Glied der WarmeeinfluBzone einer SchweiB- naht bestimmt die Gesamteigenschaften einer SchweiBverbindung. Beim SchweiBeneiner Lage entsteht in der Oberhitzungszone der WEZ grobkBrniges verformungsarmes GefUge. Durch die weiteren Lagen werden die GrobkorngefUge der WEZ umgek6rnt und ange- lassen. Die Abhangigkeit der mechanischen Eigenschaften der Oberhitzungszone von der Lagenzahl wurde deshalb an ein- und mehrlagenschweiBsimulierten Kleinproben der Feinkornbaustahle St E 47, St 52-3, St E 70 und eines thermomechanisch behan- delten perlitfreien MnMoNb-Baustahls untersucht. Die Ergebnisse der Kerbschlagzahigkeitsuntersuchungen zeigen, daB sich die durch die erste Lage stark verminderten Verfor- mungskennwerte mit zunehmender Lagenzahl verbessern und sogar die der Grundwerkstoffe erreichen k6nnen.

7. 101 101 7. 1 Motivierung der durchgeftihrten Dauerfestigkeitsversuche und Er- gebnis 7. 2 Kritischer Ausblick 104 107 8. Literaturzusammenstellung 113 Anhang 114 Abbildungen 141 Tabellen - VIII - Zusammenstellung der verwendeten Zeichen und Symbole AIIgemeines VR Versuchsreihe t Zeitlicher Termin, Stichtag b Breite von Probekorpern oder Fahrbahnplatten d Dicke von Probekorpern oder Fahrbahnplatten D Kantenlange von Betonprobewtirfel L, l Lange von Probekorpern oder Fahrbahnplatten Bereich der Platte bzw. Plattenkette, der durch behinderte Langenanderung infolge Reibung bean- sprucht wird Abstand eines betrachteten Plattenquerschnittes von der Raumfuge; Ix IR F Querschnittsflache von Probekorpern Flachenanteil des aus dem Mortel gelosten Korne tiber 5 mm Ausdehnung in der Zugzone der Probe- korper Flachenanteil des gebrochenen Splittkornes tiber 5 mm Ausdehnung in der Zugzone der Probekorper Resonanzfrequenz der Dehnwelle n (140) D Resonanzfrequenz der Dehnwelle bei einem Alter c Probekorper von 140 Tagen Resonanzfrequenz der Torsionswelle Resonanzfrequenz der Biegewelle - IX - Spannung, Festigkeit, Betonteehno1ogie o Spannung Festigkeit B Sieherheitsfaktor = Festigkeit: Spannung Druekfestigkeit, ermitte1t am WUrfe1 mit D em B (WD) Kanten1ange Biegezugfestigkeit, ermitte1t im Kurzzeitversueh Biegezugfestigkeit = Zeitfestigkeit, ermitte1t im dynamisehen Versueh Dauerfestigkeit (im fo1genden stets fUr Dauer- sehwingfestigkeit) Dauerfestigkeit bei Biegezugbeanspruehung Zugfestigkeit Spaltzugfestigkeit Spannungsanderung, Be1astungsgesehwindigkeit anteiliges Volumen des Zementsteins V m w Wasserzementwert Betonrohdichte desgl., ermittelt im Alter von 1 Tag Durchbiegung von Probebalken Verformung, im allgemeinen 61/1 bleibende Verformung . .

In den letzten zehn Jahren wurde die Weiterentwicklung der Betonfahrbahndecke durch Ergebnisse theoretischer Untersuchun- gen sowie experimenteller Forschungsarbeiten beeinfluBt. So wurde vorgeschlagen, den Fugenabstand auf 5 m zu reduzieren, auf die Anordnung der Raumfugen - auBer vor Bauwerken - und auf eine Flachenbewehrung zu verzichten. Mit Einfuhrung der Tech- nischen Vorschriften und Richtlinien fur den Bau von Fahrbahn- decken aus Beton, TV Beton 72 [1J, wurde der Entwicklung inso- fern Rechnung getragen, daB die raumfugenlose Decke als eine der m6glichen Bauweisen vorgesehen ist. Fur StraBen der Bau- klassen I und II ist die raumfugen- und bewehrunqslose Decke heute als Regelbauweise anzusehen. Mit dero Verzicht auf die Raumfugen bei kurzeren Plattenlangen ergeben sich neben wirtschaftlichen Gesichtspunkten auch Vor- teile fur den Fahrkomfort. Besonders vorteilhaft wirken sich bei der raumfugenlosen Bauweise die Langsdruckspannungen, die in der Betondecke infolge Erwarmung entstehen, auf die Decke aus, da bei hochsommerlichen Temperaturen in den Nachmittags- stunden Biegezugspannungen infolge Verkehr und ungleichmaBiger Erwarmung von oben gar nicht auftreten oder nur gerinq sind. Da im Vergleich zu 7,50 m langen Platten bei 5 m langen Platten auch ein starker Abbau der W6lbspannungen erzielt wird, sind die Voraussetzungen gegeben, daB die Lebensdauer der Betondecken verlangert wird.

Zur Steigerung der Produktivitat und Flexibilitat setzt die In- dustrie in zunehmendem Masse numerisch gesteuerte Frasmaschinen ein. In einzelnen Fallen sind dies Maschinen, die nicht nur entsprechend den kartesischen Koordinaten drei translatorische Bewegungen, sondern zusatzlich zwei rotatorisehe Bewegungen - d. h. funf Achsen - simultan gesteuert besitzen. Damit koen- nen solche Maschinen sowohl die Lage der Fraserspitze als auch die Richtung der Fraserachse numerisch gesteuert verandern. Diese zwei zusatzlichen kinematischen Freiheitsgrade ermoegli- chen es, einerseits komplizierte Werkstuckflachen technologisch und geometrisch gunstiger "funfachsig'' zu frasen, andererseits erfordern sie einen erheblich hoeheren Investitionsaufwand fur Anlagen und Entwicklung. Deshalb wurde diese Frasmethode bisher nur wenig eingesetzt. Durch die zwei zusatzlichen Freiheitsgrade entstehen der Ar- beitsvorbereitung Probleme in der Technologie, der Teilepro- grammierung und Postprozessorverarbeitung. Fur jeden neuen An- wendungsfall mussen die Anwender zugeschnittene Einzelloesungen finden, wobei die Wirtschaftlichkeit aufgrund des hohen Anlage- wertes im Vordergrund steht. Diese Einzelloesungen, von denen sehr wenig veroeffentlicht wurde, sind i. a. Erweiterungen von bereits erprobten dreiachsigen Versionen. Deshalb ist die Zielsetzung dieser Arbeit, die Einzelprobleme der Arbeitsvorbereitung unter allgemeingultigen Gesichtspunkten zu analysieren und Anwendern Anhaltspunkte fur den wirtschaft- lichen Einsatz des funfachsigen Frasens in weiteren Anwendungs- bereichen zu liefern. Fur den praktischen Teil der Untersu- chungen stand eine numerisch gesteuerte Funfachsen-Frasmaschine, Rechenzeit am Grossrechner CD 6600 sowie die Programmiersprachen FORTRAN IV und APT III zur Verfugung.

Das Schutzgasschwei8en mit Bandelektrode entspricht im Prinzip dem Schutzgasschwei8en mit abschmelzender Drahtelektrode. 1m Gegensatz zur Drahtelektrode brennt der Lichtbogen bei der Bandelektrode jedoch nicht an einer Stelle, sondern bewegt sich sowohl am Bandende als auch an der WerksttickoberflHche hin und her. Dieser Effekt entspricht im wesentlichen dem Vorgang einer mechanischen Pendelung, wie er zur Spalttiberbrtickung beim Wurzelschwei8en mit einer Drahtelektrode erforderlich ist. 1m Vergleich zum Schwei8en mit Drahtelektrode bietet das Schwei- 8en mit Bandelektrode eine Reihe von Vorteilen: a) h6here Strombelastbarkeit der Bandelektrode gegentiber Rund- draht vergleichbaren Querschnitts; b) h6here Abschmelzleistung und dadurch bedingt ktirzere Schwe- zeiten; c) gleichma8igere und geringere Grundwerkstofferwarmung durch weniger konzentrierte Warmezufuhr aufgrund der Bewegungs- charakteristik des Lichtbogens; d) geringere und gleichma8igere Einbrandtiefe als beim Schwei- 8en mit Runddraht vergleichbaren Querschnitts; dieses bewirkt eine geringere Aufmischung durch den Grundwerkstoff; e) innerhalb bestimmter Grenzen vorwahlbare, gr08e Schwei8rau- penbreite, wodurch eine gesteuerte Pendelbewegung des Licht- bogens tiberfltissig wird. Gegentiber dem UP-Schwei8en bietet das Schutzgasschwei8en dort Vorteile, wo die Zuftihrung des Schwei8pulvers, das Halten der fllissigen und das Entfernen der festen Schlacke Schwierigkeiten bereitet. Au8erdem ist die Anwendung des UP-Auftragschwei8ens auf nur wenig gekrtimmte Flachen beschrankt, da hier, wie auch allge- mein beim Schwei8en in Zwangslage, die gr08en Metall- und Schlackebader nicht zu halten sind. Durch den Wegfall der Pulverbeschaffung, -trocknung, -absau- gung und -wiederaufbereitung sowie der Schlackenentfernung entsteht ein wesentlich vereinfachter Arbeitsablauf gegentiber dem UP-Auftragschwei8en.

Die industrielle Fertigung ist einem standigen Rationalisie- rungsprozeB unterworfen, um die Forderung nach wirtschaftlicher Erzeugung von Produkten zu gewahrleisten. Vorhandene Rationa- lisierungsreserven mussen hierzu aufgespurt und ausgeschopft werden. Besondere Bedeutung kommt dabei fur den Bereich der Fertigung dem Einsatz der Betriebsmittel zu. Zur optimalen Ausnutzung der Betriebsmittel muB versucht wer- den, unabhangig von einem bestimmten Bearbeitungsverfahren und einer bestimmten LosgroBe folgende Forderungen zu realisieren: 1. Der Anteil der Maschinenhauptzeit an der Bereitschafts- zeit muB so groB wie moglich gehalten werden. 2. Die zur Verfugung stehende Maschinenhauptzeit muB den Zielsetzungen des Unternehmens entsprechend optimal aus- genutzt werden. Die erste Forderung zielt in erster Linie auf organisatorische MaBnahmen zur Verringerung der Maschinenbrachzeit ab sowie auf MaBnahmen zur Verringerung der Nutzungsnebenzeiten, wie sie z. B. durch die Automatisierung des Bearbeitungsablaufes sowie automatische Werkzeug- und Werkstuckwechseleinrichtungen erzielt werden. Die Realisierung der zweiten Forderung bedingt eine optimale Gestaltung des Bearbeitungsablaufes und des Werkzeugeinsatzes sowie eine optimale Festlegung der Bearbei- tungsbedingungen allgemein und der Schnittbedingungen im Bereich der spanenden Fert1gung. Eine schon seit langem gebrauchliche Methode zur verbesserten Nutzung der verfugbaren Maschinenhauptzeit und damit zur Produktivitatssteigerung der Werkzeugmaschinen ist der simul- tane Einsatz von mehreren Werkzeugen. - 2 - "Unter dem simul tanen Mebrwerkzeugeinsa tz wird dabei die Bearbeitung eines Werkstuekes oder mebrerer - mebreren meinsam aufgespannter Werkstueke mit Werkzeugen auf e i n e r Masebine verstanden, wobei die Sebnittzeiten der beteiligten Werkzeuge beliebig zeitlieb uberdeekt und/oder beliebig aufein- anderfolgend sein konnen".

Die Foerderung von Beton durch Rohrleitungen hat bereits seit Jahrzehnten Probleme aufgegeben. Dass diese Foerderung seit einigen Jahren fester Be- standteil der Praxis beim Bau ist, besagt nicht, diese Probleme seien in- zwischen geloest; dies zeigt sich an den allgemeinen Einschrankungen und an immer wieder auftretenden Schwierigkeiten bei der Foerderung von Normal- beton sowie an den noch nicht geloesten Problemen der Foerderung von Leicht- beton. Es hat deshalb auch nicht an Versuchen gefehlt, Zusammenhange einzelner, fur die Foerderung bedeutsamer Komponenten zu erforschen und hieraus Foer- derbedingungen zu entwickeln. Im Bereich des Normalbetons haben sich so eine Reihe von praxisgerechten Regeln ergeben, die verbunden mit der im Umgang mit Betonpumpen erworbenen Erfahrung eine entsprechend zufrieden- stellende Foerderung dieses Betons gestatten. Die vorliegende Arbeit hatte die Entwicklung einer umfassenden Beschrei- bung des Foerdermechanismus und der diesen Prozess tragenden Groessen zum Ziel; denn nur eine Loesung der Gesetzmassigkeiten im allgemeinen kann er- warten lassen, dass die speziellen Bedingungen, wie sie etwa von der Art des Betons oder von'den Anforderungen durch die Abmessungen der Rohrlei- tungen gestellt werden, uneingeschrankt erkennbar sind. In dieser Weise bietet die Arbeit eine theoretische, im Versuch erprobte und bestatigte Beschreibung des Foerdervorganges, so dass sich sowohl die Konstruktion, als auch die Anwendung von Betonpumpen systematisch ausrichten kann.

Die unterschiedlichen Aufgaben der Werkzeuge fUr die spanende Metallbearbeitung bestimmen deren Werkstoff, die auBere Form sowie die erforderliche Genauigkeit. Zur Herstellung von Werk- stUcken einfacher geometrischer Gestalt genUgen in der Regel Werkzeuge, deren Geometrie allein von VerschleiBkriterien be- stimmt wird; die Genauigkeit des WerkstUcks hangt dann vor al- lem von der Genauigkeit der Relativbewegung zwischen Werkzeug- schneide und WerkstUck abo Formfehler des WerkstUckes werden insbesondere durch Positions- fehler von Werkzeug und WerkstUck hervorgerufen. Diese entste- hen durch Verformungen von Werkzeugmaschine, Werkzeug und Werk- stUck unter statischen und dynamischen Kraften sowie durch ther- mische EinflUsse. Bei der Herstellung von WerkstUcken komplizierterer Geometrie konnen weitere Fehler dadurch entstehen, daB die Form der Werk- zeugschneide von ihrer Sollform abweicht. Dies trifft insbeson- dere fUr Verzahnwerkzeuge zu. Die Gestalt und Genauigkeit des Walzfrasers wird durch die rela- tiv komplizierte Geometrie der Zahnrader, die hohen Anforderun- gen an deren Genauigkeit sowie das Prinzip des Walzfrasverfah- rens bestimmt. Walzfrasen ist ein kontinuierlich arbeitendes Verfahren, bei dem Walzfraser und Werkrad wie Schnecke und Schneckenrad miteinan- der abwalzen; aIle ZahnlUcken werden dabei in etwa gleichzeitig fertiggestellt. In Abb. 1 ist ein \valzfraser und ein \verkrad wahrend des Verzah- nens skizziert. Die Drehrichtungen beider Elemente sowie die Vorschubrichtung des Walzfrasers wurden durch pfeile angedeutet. Es ist zu erkennen, daB die Werkradzahne auf der Radunterseite bereits fertig ausgebildet sind. In Radmitte werden die Zahne bearbeitet, wah rend oben noch der volle Radkorper zu sehen ist. An einem Werkradzahn sind die verfahrensbedingten Vorschub- und HUIIschniottmarkierungen dargestell t.

Das pulvermetallurgische Formgebungsverfahren wird in steigendem Ma13e zur Herstellung von Metallteilen hoher Form- und Ma13genauigkeit mit ei nem Gewicht bis zu etwa 1000 g benutzt. Die pulvermetallurgische Indu strie, die sich seiner bedient, ist zu einem wichtigen Zweig der Zuliefer industrie geworden, der zahlreiche Bereiche der verarbeitenden Industrie, insbesondere die Kraftfahrzeugindustrie, mit seinen Erzeugnissen belie fert. 1m Jahre 1970 wurden in der Bundesrepublik Deutschland ca. 12.000 t Sinterformteile und verwandte Erzeugnisse von der pulvermetallurgischen Industrie hergestellt, die damit in der Weltproduktion nach den USA und Ja pan an dritter Stelle steht. Die Erzeugung umfa13t zu 10 - 14 % Teile aus NE-Metallen, der Rest sind Teile aus Sintereisen und Sinterstahl. Die Festigkeit des unlegierten Sin tereisens ist verhaltnisma13ig niedrig. Sie erreicht im giinstigsten Fall 2 28 - 30 kp/mm und ist von der Dichte im gesinterten Zustand und dem Reinheitsgrad und den Sintereigenschaften der verwendeten Eisenpulver ab hangig. In Abb. 1 a und 1 b sind Ubersichten iiber Zugfestigkeit und Bruch dehnung von unlegiertem Sintereisen gegeben, das aus drei verschiedenen Eisenpulvern unter technischen Sinterbedingungen hergestellt ist. Die Wer te sind iiber der Dichte im gesinterten Zustand aufgetragen. Einzelheiten iiber die Beziehungen zwischen Dichte und physikalische Kennwerte von Sintereisen sind aus dem Forschungsbericht 1403 (1) des Landes Nordrhein Westfalen, S. 13 - 18, zu entnehmen. Wegen der iiberragenden Bedeutung, die die Sinterwerkstoffe auf Eisenba sis fUr die pulvermetallurgische Industrie besitzen, hat dieser Industrie zweig ein gro13es Interesse daran, die Pulvermetallurgie binarer, ternarer und komplexer Systeme des Eisens zu kennen."

Eine moderne Massenproduktion ist heutzutage ohne die Herstellungsver- fahren der bildsamen Formgebung nicht denkbar. Grosse Mengen von Halb- zeug und Fertigprodukte werden durch Warm-Walzen erzeugt: Der Um- formvorgang bewirkt eine Verringerung des Querschnittes und erhoeht die mechanischen und technologischen Eigenschaften des Walzgutes gegenuber jenen des gegossenen Ausgangsmaterials. Langgestreckte Vollquerschnitte aus Stahl, wie Stabstahl und Draht, sowie die zugehoerigen Halbzeuge wer- den technisch-wirtschaftlich meist nur in Kalibern gewalzt. Neben Fertig- kalibern, die in Form und Groesse dem zu erzeugenden Walzgut entsprechen, werden sogenannte Streckkaliber verwendet. Diese Kaliber sind solche mit einfacher Geometrie, die eine grosse Streckwirkung auf das Walz gut aus- uben. Sie gestatten, einen grossen Ausgangsquerschnitt in relativ wenigen Arbeitsvorgangen (Stichen) auf einen kleinen Endquerschnitt zu reduzieren. Die Technologie des Kaliberwalzens beruht i. w. auf den in der Praxis gesammelten Erfahrungen; aufgrund dieser Erfahrungen sind allgemeine Kalibrierungsregeln aufgestellt worden. Danach kann qualitativ die Streck- wirkung in Abhangigkeit von der Kalibergeometrie, dem Walzendurchmes- ser und der Walzgeschwindigkeit abgeschatzt werden. Wissenschaftliche Untersuchungen uber das Walzen in Streckkalibern sind meist mit der Zielsetzung durchgefuhrt worden, die Gesamtformanderun- gen festzustellen und den Kraft- und Arbeitsbedarf zu ermitteln. Diese Daten dienen als Unterlage fur die Auslegung der Walzgeruste und Antriebe.

Urn 1885 wurden zum ersten Male LochstUcke im Schragwalzverfahren nach Mannesmann hergestellt. Kurze Zeit spater gelang Ehrhardt die Erzeugung von Luppen aus Blacken mit quadratischem Querschnitt durch seitliches Lochen auf einer Presse. Dieses Verfahren wurde durch den Bau starkerer Pressen dahingehend verbessert, daB man das seitliche Lochen weitgehend durch steigendes Lochen von Rund blacken ersetzte, wodurch die Lange der Luppen vergraBert werden konnte. Beim Lochen von Blacken auf einer Presse bedarf es zu ihrem Ein fUhren in den Aufnehmer einer Differenz zwischen BlockauBen- und Aufnehmer-Innendurchmesser. Diese rouB vor dem Lochen beseitigt werden, da der Lochdorn anderenfalls verlaufen und damit die Wand starke der Luppe ungleichmaBig werden kann. Dem eigentlichen Lochvorgang geht also ein Anstauchvorgang vor aus, der dem Verformen in einem Gesenk ohne Gratbahn gleicht. tiber die fUr diesen Anstauchvorgang benotigte Kraft und Uber die bei einer bestiwmten Kraft zu erreichende FormfUllung ist nur we nig bekannt. Es erscheint daher notwendig, die Vorgange beim An stauchen in einem Aufnehmer systematisch zu untersuchen, urn den Kraftbedarf und die FormfUllung beim Pressen zu ermitteln und zu optimieren. 1m Rahmen dieser Arbeit werden erstmalig fUr Stahlbolzen die An stauchkrafte beim Lochvorgang gemessen. Dabei wird der Kraftbe darfsverlauf bis zum vollstandigen Anlegen des Blockes an die Aufnehmer-Innenwand unter BerUcksichtigung verschiedener Parame ter erfaBt. Die Untersuchungsergebnisse sollen die Moglichkeit geben, Loch- und Rohrstrang-Pressen hinsichtlich des K aftbedar fes zu dimensionieren bzw. in der Fertigung Pressen optimal ein zusetzen."

Eine genaue Kenntnis des zeitlichen VerschleiBverhaltens von Hartmetall- drehwerkzeugen ist fUr die Wirtschaftlichkeit des Zerspanprazesses ins- bes. in Produktionsbetrieben mit kapitalintensiven Fertigungsanlagen von groBer Bedeutung. Eine Mijglichkeit, das VerschleiBverhalten von Dzehwerk- zeugen wahrend des Schnittes zu UberprUfen, scheint Uber eine gleichzeitige Messung der Schnittkrafte wahrend des Zerspanvorganges mijglich zu sein. Uber den EinfluB des WerkzeugverschleiBes auf die Schnittkrafte und die Mijglichkeiten einer Uberwachung des Zerspanprazesses mit Hilfe von Schnitt- kraftmessungen wahrend des Bearbeitungsvorganges liegen bisher jedoch noch keine geschlossenen Darstellungen vor. 1m Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden deshalb die grundlegenden Zusammenhange ermittelt, die zwischen den verschiedenen VerschleiBformen am Werkzeug sowie den statischen und dynamischen Schnittkraften bestehen. Bei der Zerspanung ist durch den VerschleiBangriff auf Span-, Fzei- und Nebenfrei flache ein Ansteigen der statischen und dynamischen Schnitt- krafte zu verzeichnen. Die im zeitlichen VerschleiBverlauf nach einer gewissen Schnittzeit auftretende Anderung der VerschleiBcharakteristik, die sowohl eine degressive als auch progressive Zunahme der VerschleiB- markenbreite beinhalten kann, hat gleichfalls eine Veranderung des Schnitt- kraftverlaufes zur Folge. Dabei konnte gezeigt werden, daB ein linearer Zusammenhang zwischen Schnittkraftanderung und VerschleiBmarkenbreitenzu- nahme besteht. Mit zunehmender Werkstoffharte sowie geringerem VerschleiB- widerstand des Hartmetalls ergab sich entsprechend eine starkere Zunahme der Schnittkrafte als Funktion der VerschleiBmarkenbreite. Durch das An- schleifen von definierten VerschleiBformen auf Span- und Fzei flache konnte nachgewiesen werden, daB der Fzei flachenverschleiB einen starkeren EinfluB auf die Schnittkraftzunahme als der KolkverschleiB ausubt.

Der Bericht schlieBt an den Forschungsbericht Nr. 2143 "Numeri- sche Optimierung der Bearbeitungsbedingungen wahrend des Dreh- vorganges" des Landes Nordrhein-Westfalen an und enthalt weiter- reichende Ergebnisse, die bei der Untersuchung des Drehens mit erhohten Schnittbedingungen gewonnen wurden. Einige der im For- schungsbericht Nr. 2143 bereits vorgestellten Ergebnisse sind aus GrUnden der Obersicht und Vollstandigkeit in diesem Bericht in gekUrzter Form enthalten. Die industrielle Fertigung ist einem standigen Rationalisierungs- prozeB unterworfen, um trotz steigender allgemeiner Kosten die Forderung nach wirtschaftlicher Fertigung erfUllen zu konnen. Dp.r Einsatz numerisch gesteuerter Werkzeugmaschinen hat zu einer be- achtlichen Reduzierung der RUst- und Nebenzeiten gefUhrt und eine teilweise Verlagerung dieser Zeitanteile so ermoglicht, daB sie wahrend der Hauptzeiten der Maschinen anfallen (11. Dem relativ groBen Hauptzeitanteil der Fertigungszeit muB nun durch die Er- mittlung optimaLer Schnittbedingungen besondere Bedeutung beige- messen werden, um die relativ teuren NC-gesteuerten Maschinen in weiten Bereichen der Fertigung wirtschaftlich einsetzen zu konnen. Ausgehend von der mathematischen Beziehung fUr die Fertigungsko- sten pro StUck bzw. Fertigungszeit pro StUck und der Bestimmungs- gleichung fUr die Standzeit als Funktion der Schnittgeschwindig- keit (Taylor-Standzeitgleichung) lassen sich die optimalen Stand- zeitwerte entsprechend der betriebspolitischen Zielsetzung nach den in Abb. 1 angegebenen Gleichungen berechnen. Diese beiden Gleichungen lassen unter anderem erkennen, welchen EinfluB die mit zunehmender Automatisierung ansteigenden Maschi- nenkosten, die durch Werkzeugschnellwechseleinrichtungen sinken- den Werkzeugwechselzeiten und die durch den zunehmenden Einsatz von Wendeschneidplatten gUnstige Entwicklung der Werkzeugkosten auf die optimalen Standzeitwerte ausUben.

2. 1 33 Aufbau von Walzfrasmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. 2 34 2. 3 Schwingungserregung an Walzfrasmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2. 4 Drehschwingungsverhalten des Walzgetriebezuges . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2. 4. 1 Statisches und dynamisches Verhalten des Teilgetriebes . . . . . . . . . . . 36 2. 4. 2 Ergebnisse der Torsionsschwingungsrechnung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Folgerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. 4. 3 38 Statisches und dynamisches Verhalten des Maschinengestells . . . . . . . 2. 5 39 2. 5. 1. 1 Statisches und dynamisches Verhalten iny-Richtung . . . . . . . . . . . . . . 39 2. 5. 1. 2 Ergebnisse der statischen und dynamischen Untersuchungen des Maschinengestells in y-Richtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 2. 5. 1. 3 Diskussion der MeBergebnisse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 2. 5. 2. 1 Statisches und dynamisches Verhalten in x-Richtung . . . . . . . . . . . . . . 41 2. 5. 2. 2 Ergebnisse der statischen und dynamischen Untersuchungen des Maschinengestells in x-Richtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Ergebnisse der statischen und dynamischen Untersuchungen von 2. 6 Gestell und Walzgetriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2. 7 Auswirkungen von Relativbewegungen zwischen Werkzeug und Werkstuck auf die Werkstuckgeometrie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2. 8 Auswirkungen von Schwingungen auf den WerkzeugverschleiB . . . . 43 2. 9 Zusammenfassung 44 Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 Anhang . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Das Einlauflappen von Stirn-und Kegelradgetrieben wird in der 1ndustrie seit Jahren als ein Feinbearbeitungsverfahren zur Steigerung der Verzahnungsqualitat von Zahn- radgetrieben eingesetzt. 1m Gegensatz zu anderen Nachbearbeitungsverfahren, wie zum Beispiel Schleifen oder Schaben, hat es den V orteil, daB es auch an fertig montierten Getrieben angewendet werden kann. Auf Grund dieser Sonderstellung ist es geeignet, sowohl Verzahnungs-als auch Montagefehler zu reduzieren. Unter Last konnen Verformungen des Getriebegehauses, der Lager und der Getriebe- elemente einen wirksamen Flankenrichtungsfehler und damit eine ungleichmaBige Lastverteilung langs der Verzahnungsbreite hervorrufen. UngleichmaBige Lastvertei- lungen haben Lastspitzen an den Zahnkanten zur Folge, die die Tragfahigkeit des Getriebes erheblich vermindern [8, 9]. Urn die ungunstigen Auswirkungen dieser Lastspitzen, wie zum Beispiel Zahneck- bruche, zu vermindern, werden in zunehmendem MaBe Stirnrader mit einer balligen Breitenkorrektur gefertigt [5, 7, 9J. Kegelrader werden seit langem breitenballig aus- gefUhrt, da auf Grund ihrer zumeist fliegenden Lagerung die Gefahr des Zahneck- tragens groB ist [1, 4J. Vor allem in der Automobilindustrie gilt die Verlagerungs- fahigkeit von Kegelradern als wichtiges Gutekriterium [8, 10J. Zahnbreitenkorrekturen an Stirnradern konnen zwar mit Hilfe von Zusatzeinrichtungen an den Verzahnungsmaschinen sowohl beim Walzfrasen als auch beim Walzschleifen und Schaben erzeugt werden, diese Zusatzeinrichtungen sind jedoch zum Teil auf- wendig und teuer. Fur die Zahnradfertigung stehen aus diesem Grunde nur in wenigen Fallen diese Sondereinrichtungen zur Verfugung. Mit Hilfe einer neu entwickelten, einfachen Vorrichtung, die unter Umstanden auf eine vorhandene Werkzeugmaschine, zum Beispiel eine Drehmaschine, aufgesetzt werden kann, besteht jetzt die Moglichkeit, Stirnradgetriebe wahrend der Feinbearbeitung Einlauflappen breitenballig auszubilden.

Seit mehreren Jahrzehnten werden Besteckteile aus rostbestandigem Stahl hergestellt. Zur Anwendung kommen dabei Chromstahle, Chrom-Nickel-Stahle und Chrom- Mangan-Stahle. Bei den nicht schneidenden Besteckteilen betragt der Kohlenstoffgehalt der genannten Stahle im allgemeinen 0,1% und weniger. Die Messerklingen werden dagegen in uberwiegender Mehrheit aus hartbaren Chromstahlen mit einem hoeheren Kohlenstoffgehalt von ca. 0,4% und einem Chromgehalt von ca. 14% hergestellt. Gelegentlich werden zur Messerklingenfertigung auch Chromstahle mit noch hoeherem Kohlenstoff- und Chromgehalt sowie auch Chrom-Molybdan-Stahle, Chrom-Molyb- dan-Vanadium-Stahle und Chrom-Nickel-Stahle verwandt. Die chemische Beanspruchung der Besteckteile aus rostbestandigem Stahl entsteht in der Hauptsache durch die Einwirkung von aggressiven Stoffen, die sowohl in den Speisen als auch im Spulwasser vorhanden sind. Wenn ein rostbestandiger Stahl vor- liegt, der auf Grund seiner Zusammensetzung und seiner Warmebehandlung eine all- gemein ausreichende Korrosionsbestandigkeit erwarten lasst, so ist bei einem geringen Gehalt z. B. an Chloriden in den Speisen bzw. im Spulwasser kaum mit einem Korro- sionsangriff der Bestecke zu rechnen. Eine Prufung der Korrosionsbestandigkeit rost- bestandiger Stahle kann im allgemeinen nach dem Potentialdifferenz-Messverfahren [1] oder nach der Tupfelreaktion mit Kupfersulfat [2] erfolgen. Sobald jedoch korrosionsfoerdernde Bedingungen auftreten, fuhrt erfahrungsgemass die Reinigung im Spulautomaten gegenuber der Reinigung von Hand bei Bestecken zu ver- starkten Korrosionserscheinungen. So treten beispielsweise bei der Reinigung im Spul- automaten bisweilen punktfoermige, stark eingefressene Korrosionsstellen (Lochfrass) auf (Abb. 1 *).