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Als Erganzung zu dem in der Schriftenreihe des Landes
Nordrhein-Westfalen veroeffentlichten Forschungsbericht mit der Nr.
742 uber Schneideigenschaften von schneidenden Zangen und
Prufverfahren befasst sich vorstehende vom Kultus- ministerium des
Landes Nordrhein-Westfalen gefoerderte, aus zwei Teilen be-
stehende Forschungsaufgabe mit weiteren Untersuchungen an
schneidenden Handwerkzeugen. In Teil 1 wird die unterschiedliche
Schneidenabnutzung von Vornschneidern untersucht und gedeutet. In
Teil 2 werden verschiedene Prufmoeglichkeiten fur mehrgelenkige
Zangen, insbesondere fur Bolzenschneider, kritisch betrachtet und
ein Verfahren fur die Funktionsprufung entwickelt. 5 TEIL 1
Untersuchung der unterschiedlichen Schneidenabnutzung bei
schneidenden Zangen insbesondere bei Vornschneidern 7 Inhalt 1.
Stand der Technik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2. Abgrenzung der
Aufgabe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . 12 3. Grundfragen der Verschleissprufung . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 3. 1
Definition des Verschleisses . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 14 3. 2 Die Verschleissmessung . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 4.
Die angewandten Messverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 16 4. 1 Die Verschleissmessung . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
16 4. 2 Die Schneidkraftmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 17 4. 3 Das Messen der
Werkzeugharte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. 18 5. Die Krafte an der Schneide eines Vornschneiders . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . 19 6. Die Versuchs bedingungen . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 21 6. 1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 6. 2 Auswahl der
Werkzeuge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . 21 6. 3 Prufgerat . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 6. 4
Auswahl des Werkstuckstoffes . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . 24 7. Versuchsergebnisse . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . 27 7. 1 Einfluss der Werkzeugharte auf den Verschleiss . . . .
. . . . . . . . . . . 27 7. 2 Einfluss der Art der Warmbehandlung .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 7. 2. 1 Statistische
Grundlagen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . 32 7. 2. 2 Vergleichende Untersuchung induktiv und
gasgeharteter Zangenschneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 7. 2. 2. 1 Der
Harteverlauf langs der Zangenschneide . . . . . . . . . . . . . . .
. . . 34 7. 2. 2. 2 Verlauf der Einhartetiefe . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 7. 2. 2. 3
Unterschied im Verschleissverhalten . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . 48 7. 3 Einfluss der Schneidenversetzung auf den
Verschleiss . . . . . . . . . .
Die technische Entwicklung der letzten Jahrzehnte und die
zunehmende Massen- fertigung haben sich auch auf die Schraube und
das Betatigungswerkzeug aus- gewirkt. Wenn auch die Anforderungen
an die Schraubenverbindung in den ver- schiedenen Sparten der
Technik, beispielsweise im Maschinen- und Fahrzeugbau
(Konstruktionsschraube), im Vergleich zu der Feinwerktechnik
(Heftschraube) grundverschieden sein koennen, so sind doch die
Anforderungen an die Schrauben- verbindung, insbesondere an das
Zusammenwirken von Schraube und Betati- gungswerkzeug, standig
gewachsen. Um diesen Forderungen gerecht zu werden, ergab sich die
Notwendigkeit, eingehende systematische Untersuchungen der
Verhaltnisse beim Anziehen von Schrauben an neutraler Stelle
vorzunehmen, um nicht zuletzt einen durch Ver- suchsergebnisse
fundierten Beitrag zu liefern fur die schon langst fallige UEber-
arbeitung der Normen von Schrauben und Betatigungswerkzeugen, die
inzwi- schen auf internationaler Ebene erfolgt. V orliegende vom
Ministerprasidenten des Landes Nordrhein-Westfalen - Landes- amt
fur Forschung - gefoerderte Arbeit besteht aus zwei sich
erganzenden Teilen. Teil I befasst sich mit dem Zusammenwirken von
handelsublichen Sechskant- schrauben und Schraubenschlusseln im
Hinblick auf die Funktionssicherheit bei UEbertragung der
groesstmoeglichen Anziehmomente. Teil II stellt eine An-
schlussaufgabe zu der abgeschlossenen Arbeit uber das Thema
Untersuchung von Schraubendrehern und Schraubenverbindungen dar,
die in der Schriften- reihe der Forschungsberichte des Landes
Nordrhein-Westfalen unter Nr. 1004 veroeffentlicht wurde. In dieser
Arbeit wurden verschiedene funktionsmassige Nachteile beim Anziehen
von Schlitzschrauben mit Schraubendrehern bisheriger Ausfuhrung
aufgezeigt, wegen der schlechten Anpassung der Kraftubertragungs-
Bachen werden namlich die Schlitze unzulassig stark verformt.
Vorliegende Arbeit besteht aus zwei Teilen, von denen der von dem
Kultus- ministerium des Landes NRW gefoerderte Teil I sich mit
systematisch im Institut fur Werkzeugforschung (IfW) durchgefuhrten
Untersuchungen uber das Arbeits- verhalten von scheibenfoermigen
Werkzeugen befasst. Unter anderem wird nach Auswertung des
einschlagigen Schrifttums zu Ergebnissen anderer Arbeiten kritisch
Stellung genommen. Ferner wurden die Flattereigenschaften von
Kreis- sageblattern, insbesondere unter erschwerten
Versuchsbedingungen (hohe Vorschub-und Schnittgeschwindigkeiten),
untersucht. Eine Erganzung zu Teil I stellt Teil II dar, der vom
Bundesministerium fur Wirtschaft unterstutzt wurde und Ergebnisse
aus Versuchen in holzverarbeitenden und Holzverbundwerkstoffe (wie
Sperrholz, Spanplatten) herstellenden Werken enthalt. Dabei wird u.
a. auch auf Fragen eingegangen, die sich bei Versuchs-
durchfuhrungen von Forschungsarbeiten in der Praxis hinsichtlich
des wirt- schaftlichen Aufwandes und der Aussagefahigkeit bei
Berucksichtigung ein- schrankender betrieblicher Bedingungen
ergeben. Fuhrende Hersteller von Holzbearbeitungswerkzeugen
stellten die Werkzeuge zur Verfugung, die auf Wunsch des IfW keine
typischen Merkmale des be- treffenden Fabrikates aufwiesen, sondern
einheitlich ausgefuhrt wurden. Die Ergebnisse lassen daher
keinesfalls auf Qualitatsunterschiede der Werkzeuge schliessen.
Zweck der Untersuchung war, die fur den jeweiligen Bearbeitungsfall
geeignete Zahnform, Schnitt-und Vorschubgeschwindigkeit etc. zu
ermitteln. Teil II wurde u. a. auch vom Deutschen Verband der
Sperrholz- und Span- plattenindustrie gefoerdert. Groessere, ihm
angehoerige Firmen haben die Durch- fuhrung der Versuche in ihren
Betrieben ermoeglicht. Fur die Ermoeglichung der Untersuchungen und
das bei deren Durchfuhrung erwiesene Entgegenkommen sei allen
Beteiligten hier gedankt.
. . 5 - S. Begriffe und Formelzeichen . . . . . 6 - - S. 1. Stand:
der Technik - - - - . . . . . . - - - - S. 7 2. Die
Schraubverbindung, grundsatzliche Erwagungen -- . . - S. 10 2.1
Krafte und ihre Auswirkungen an der Schraubendreh- schneide
------------------------- S. 11 2.2 Krafte und ihre Auswirkungen im
Schlitz des Schraub- kopf es. . . . . . .-. . . . - . . . . . . . .
. - - - - - S. 14 2.3 Spannungs- und Reibverhaltnisse in der
Schraubverbindung S. 16 3. Abgrenzung der Aufgabe -- - - S. 23 4.
Untersuchung ------- . . - S. 23 4.1 Untersuchung der von Hand auf
verschiedene Grifformen ubertragbaren Drehmomente --------- S. 23
4.2 Gebrauchliche Formen von Schraubendreherklingen und
Schraubenk5pfen -------- ------------ S. 25 4.3 Untersuchung der
Drehmomente und Auswurfkrafte bei han- delsublichen Schrauben und
Schraubendrehern ------- S. 29 4.31 Prufgerat
---------------------- s. 29 4.32 Untersuchung der Schraubendreher
in bezug auf ub- tragbare Drehmomente, Auswurfkrafte und -wege. -
S. 31 Drehmomente -- - - S. 31 Auswurfkrafte -- - - S. 35 4.33
Untersuchung von Schrauben mit Schlitz und Kre- schlitz ----- S. 38
UEbertragbare Drehmomente - - S. 38 Auswurfkrafte ----- 40 - S.
Einfluss der Oberflache von Schraubendreherschneiden auf die
Auswurfkraft - . . . . . . . . . . . . .
Wenn auch die Bedeutung der Feile als Handwerkzeug in
hochindustriali- sierten Landern insbesondere bei der
Massenfertigung durch wirtschaft- lichere Fertigungsverfahren, die
geringe oder keine Nacharbeit erfordern, und durch den wachsenden
Einsatz von Schleifscheiben und -bandern zu- ruckgegangen ist, so
gibt es doch nicht nur Gebiete, auf denen die Feile sich weiter
behaupten wird, zum Beispiel bei Reparaturen, Putz- und
Scharfarbeiten, sondern es sind nicht zuletzt infolge der
zunehmenden Lohnsteigerungen neue Anwendungsgebiete fur den Einsatz
von Feilen ent- standen. Hinzu kommt, dass der Weltbedarf an Feilen
in den letzten Jahren gestie- gen ist und fuhrende Weltfirmen, die
sich alle Moeglichkeiten einer in- dustrienahen Forschung zunutze
machen und daher einen hohen Stand der Gleichmassigkeit von Feilen
und der Fertigungsmechanisierung erreichen koennen, ihre
Feilenfabrikation vergroessert bzw. neue Werke fur die Fei-
lenherstellung errichtet haben. Nach dem derzeitigen Stand der
Technik ist die Feilenherstellung bei den meisten einschlagigen
Firmen noch sehr stark lohnorientiert. Trotz aller Sorgfalt und
Sachkunde in den einzelnen Fertigungsgangen beste- hen erhebliche -
gefuhlsmassig beurteilte - Unterschiede in den Leistun- gen
gleichartiger Feilen nicht nur verschiedener Hersteller, sondern
daruber hinaus auch bei Feilen aus gleicher Charge.
Fur die Qualitat schneidender Zangen, sowohl fur die einfachen als
auch fur die hebelubersetzten, wie Seiten- und Vorschneider, sind
im wesent lichen Schneidfahigkeit und Schneidhaltigkeit massgebend.
Wenn diese auch bei kontrollierter Fertigung innerhalb einer
Losgroesse normaler weise keine nennenswerten Abweichungen
aufweisen, so wurde jedoch auf Grund von Vorversuchen festgestellt,
dass bei schneidenden Zangen gleichen Typs verschiedener
Losgroessen, insbesondere verschiedener Fabrikate, erhebliche
Unterschiede auftreten, die u.a. auch noch von der Zahl der
Trennungen abhangen. Der Grund fur derart grosse Unterschiede ist
in erster Linie in der Form der Schneiden, deren Harte und
Zahigkeit sowie Oberflachengestalt zu suchen. tiber zweckmassige
Schneidengestal tung bestehen allerdings gewisse, von Firma zu
Firma jedoch unterschied liche Vorstellungen. Eine
Grundvoraussetzung fur die Beurteilung der genannten Qualitats
kenngroessen (Schneidfahigkeit, Schneidhaltigkeit) ist die
reproduzier bare Messung bzw. Registrierung des zum Trennen von
Drahten bestimmten Durchmessers und bestimmter technologischer
Eigenschaften erforderli chen Kraftaufwandes sowie der
Verschleisserscheinungen an den Schneiden und in dem Gelenk, dem
sogenannten "Gewerbe". Die in der Praxis gebrauchliche Prufung
schneidender Zangen erfolgte bisher in der Weise, dass nach dem
Durchdrucken der betreffenden Zange von Hand etwaige vom
Drahteindruck hervorgerufene bleibende Eindrucke auf den Schneiden
sowie die bleibende Deformation der ganzen Zange fur die
Beurteilung herangezogen wurden. Diese subjektive Prufung hatte
entscheidende Nachteile: 1. Sie lieferte keine Zahlenangaben fur
den Trennkraftaufwand.
In der vorliegenden Arbeit sind die Ergebnisse von 2 vom
Ministerium fur Wirtschaft und Verkehr des Landes
Nordrhein-Westfalen finanziell gefor derten Forschungsaufgaben
zusammengefasst, und zwar aus der Untersuchung der
Fertigungsverfahren fur Kreissageblatter mit dem Ziel der
Mechanisierung des Richtens und Spannens zwecks Senkung der Herstel
lungskosten und aus der Untersuchung des Arbeitsverhaltens von
Kreissageblattern und des Einflus ses des Richt- und
Spannungszustandes mit dem Ziel der Verbesserung von Schnittgute,
Erhohung der Standzeit und Verminderung des Schnittverlustes. Die
Untersuchungen wurden in Herstellungsbetrieben und im Institut fur
Werkzeugforschung, Remscheid, durchgefuhrt. Zur Bestatigung dieser
Ergebnisse sind im Rahmen einer weiteren, vom ge nannten
Ministerium ebenfalls finanziell geforderten Untersuchung, Reihen
versuche vorgesehen. Diese Forschungsaufgabe befasst sich mit der
Verringerung der Flattererscheinungen zur Konstanthaltung hoher
Schnitt leistung und einwandfreier Schnittgute und wird vorwiegend
in holzverarbeitenden Betrieben durchgefuhrt. Der entsprechende
Forschungsbericht ist die Fortsetzung sowohl dieser Arbeit wie des
Forschungsberichtes Nr. 61: "Schwingungsverhalten von Kreissage
blattern fur Holz Teil I." Fur die Schnittleistung und Schnittgute,
die Standzeit und den Schnitt verlust sind massgebend: die Gute des
Sageblattes, die richtige Abstimmung der Zahnung mit Schrankung
bzw. Stauchung auf das Schnittgut, der zweckmassige Vorschub und
der Zustand der Werkzeugmaschine. Auf die Gute der Kreissageblatter
und ihre Standzeit haben folgende Fak toren besonderen Einfluss:
Werkstoffzusammensetzung, Warmebehandlung (Harten, Anlassen), Seite
5 Forschungsberichte des Wirtschafts- und Verkehrsministeriums
Nordrhein-Westfalen Richt- und Spannungszustand des Blattes,
Schrankung (Stauchung) und Scharfe sowie gleichmassige Blattdicke
und die Behandlung und Instandhaltung."
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