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."