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

Titelei 001-006 2015_ Titelei 001-006 07.09.17 09:10 Seite 5

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