EUROPA-FACHBUCHREIHEfür Metallberufe

Metalltechnik GrundstufeArbeitsblätter – Lösungenunterrichtsbegleitende, fächerübergreifende Aufgaben

Autoren/Lektorat:Bernhard Schellmann Wangen i. A.

Bildbearbeitung:Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel, Ostfildern

7. Auflage 2020

Druck 5 4 3 2 1

Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Behebung von Druckfehlern untereinanderunverändert bleiben.

ISBN 978-3-8085-1730-7

Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich gere-gelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden.

© 2020 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruitenhttp://www.europa-lehrmittel.deSatz: Grafische Produktionen Jürgen Neumann, 97222 RimparUmschlag: MediaCreativ, G. Kuhl, 40724 HildenDruck: RCOM print GmbH, 97222 Rimpar - Würzbug

VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL • Nourney, Vollmer GmbH & Co. KGDüsselberger Straße 23 • 42781 Haan-Gruiten

Europa-Nr.: 17417

MTG - 01 Titelei - L.qxp_MTG - 01 Titelei - L 17.06.20 14:15 Seite 1

Einführung

Für wen ist das Buch? Das Buch ist für alle, die sich mit der Technologie Metall undden Gebieten Technische Mathematik und Arbeitsplanung inder Ausbildung und im Unterricht auseinander setzen odersich auf eine Prüfung im Metallbereich vorbereiten.Das Arbeitsheft ist für die Berufsschule, das Berufsgrundbil-dungsjahr, die Berufsfachschule und das Technische Gymna-sium geeignet.

Was erwartet Sie? Sie finden in den Arbeitsblättern, nach den Themengebietender Metalltechnik Grundstufe geordnet, Fragestellungen, Ar-beitsaufträge und Merksätze. Mit den Arbeitsblättern wirdFachwissen durch praxisnahe Aufgabenstellungen vermitteltund überprüft. Das Buch eignet sich als fachsystematische Er-gänzung zu Projekten der Lernfelder 1 bis 4.

Wie sind die Blätter aufgebaut? Der Schwerpunkt im Arbeitsheft liegt auf der Technologie. DieThemen werden fächerübergreifend mit Aufgaben aus derTechnischen Mathematik und Arbeitsplanung ergänzt.Die einzelnen Fachgebiete sind mit drei verschiedenen Farbenhervorgehoben:

Merksätze und wichtige Formeln sind rot eingerahmt.

Die wichtigsten Formeln und Tabellen zur Lösung der Aufga-ben finden Sie auf der Innenseite des vorderen Umschlags. Alsweitere Lösungshilfe empfehlen wir das Tabellenbuch.

Die Themen schließen mit den weiterführenden Aufgaben ab,die auf einem separaten Blatt zu lösen sind.Die Lösungen dieser Aufgaben finden Sie im Anhang des Leh-rerhefts.

Für den Lehrer und Ausbilder! Alle Lösungsvorschläge sind im Lehrerheft enthalten. Die Auf-gaben und Fragen können teilweise auch abweichend von dervorgegebenen Lösung beantwortet werden.

Die Korrektur zur 7. Auflage wurde auf der Grundlage der 46. Auflage des Tabellenbuches Metalldes Verlages Europa-Lehrmittel durchgeführt.

Ich wünsche Ihnen viel Freude beim Bearbeiten der Themen!

Im Sommer 2020 Bernhard Schellmann

Technologie – blau

Technische Mathematik – grün

Arbeitsplanung – gelb

MTG - 01-03 - Titelei.qxp_MTG - 01-03 - Titelei 17.06.20 13:54 Seite 2

Inhalte

Prüftechnik

Längenprüftechnik, Grundlagen 4

Toleranz 6

Form- und Maßlehren 8

Der Messschieber 10

Die Messschraube 12

Die Messuhr 14

Prüfteil 16

Messabweichungen 17

Trennen

Werkzeugschneide 18

Bohren 20

Reiben, Senken 22

Schneidstoffe 24

Drehen 26

Drehverfahren 28

Gewindeschneiden 29

Werkstofftechnik

Werkstoffeigenschaften 30

Metallaufbau, Reine Metalle 32

Zweistofflegierungen, Legierungselemente 34

Stahlherstellung 36

Eisengusswerkstoffe 38

Stahlnormung 40

Urformen

Gießen 42

Umformen

Biegen 44

Schmieden 46

Fügen

Kleben 48

Löten 50

Schweißen 52

Schraubenverbindungen 54

Elektrotechnik

Elektrischer Stromkreis 56

Ohm´sches Gesetz 58

Reihen- und Parallelschaltung 60

Gefahren des elektrischen Stroms und Sicherheitshinweise 62

Elektronische Bauteile 64

Informationstechnik

Grundlagen der Informationstechnik 66

Bildquellennachweis 68

MTG - 01-03 - Titelei:MTG - 01-03 - Titelei 14.08.2015 7:49 Uhr Seite 3

1 Zur Herstellung von Werkstücken müssen Sie in der Lage sein, diese Werkstücke prüfen zu können.Überdenken Sie die unterschiedlichen Prüfmethoden und vervollständigen Sie die jeweilige

Ergebniszeile.

Geben Sie die Bedeutung der Worte objektiv und subjektiv im Zusammenhang mit Prüfen wieder:

Subjektiv:

Objektiv:

2 Ergänzen Sie die folgende Tabelle mit geeigneten Prüfmitteln und tragen Sie ein, ob es sich im ent-sprechenden Beispiel um ein objektives oder um ein subjektives Prüfverfahren handelt.

3 Vor nicht allzu langer Zeit wurden Maße mit Hilfe naturgegebener »Messgeräte« geprüft. Es kamen»Längenvergleichsgegenstände« wie Handspanne, Elle, Fuß, Schritt … zur Anwendung. Deren Be-deutung ist heute eher gering.

Woran könnte das liegen?

4 In der nachfolgenden Tabelle finden Sie Messgeräte, die heute in der Fertigungstechnik zum Einsatzkommen.Wie genau kann mit folgenden Messgeräten gemessen werden?

Diese waren zu ungenau und wenig vergleichbar.

Längenprüftechnik,Grundlagen

Prüftechnik

Datum:

4

Messgerät

Stahlmaßstab

Messschraube

Messgenauigkeit

ca. 1 mm

ca. 0,01 mm

Messgerät

Messschieber

Messuhr

Messgenauigkeit

ca. 0,1 mm… 0,05 mm

ca. 0,01 mm

Prüfgegenstand

Brett

Bohrer

Zu prüfende Eigenschaft

Länge

Durchmesser

»Prüfmittel«

Gliedermaßstab

Messschieber

Subjektiv o. objektiv?

objektiv

objektiv

Getränk Geschmack Zunge/Gaumen subjektiv

Zündkerze Elektrodenabstand Fühlerlehre objektiv

Personenbezogen; das Ergebnis hängt vom Prüfer ab.

Gegenstandsbezogen; jeder Prüfer muss zum gleichen Ergebnis kommen.

Prüfen heißt feststellen,

ob der Prüfgegenstand die geforderten Merkmale aufweist.

Beschreiben Sie den Begriff Prüfen mit eigenen Worten:

Nacharbeit oder

Gut oder AusschussErgebnis:

MesswertGut oder schlecht

mit Sinnesorganen mit Lehren mit Messgeräten

Objektives PrüfenSubjektives Prüfen

Prüfen

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:42 Uhr Seite 4

5 Um Längenmaße angeben zu können, benötigt man eine Maßeinheit.Geben Sie an, in welcher Maßeinheit bei uns alle Längenmaße ge-

messen werden!Wie für alle Basiseinheiten gibt es auch für die Längeneinheit »Meter« Vorsätze von dezimalen Viel-fachen der Basiseinheit. In der Fertigungstechnik verwendet man fast ausschließlich die Einheit1 mm =�

10100� m; in selteneren Fällen die Einheit 1 µm =�

10100� mm=�

1 0010 000�m.

Berechnen Sie deshalb folgende Aufgaben:

Im englischsprachigen Raum ist es noch nicht üblich, mit dieser Maßeinheit zu arbeiten.Wie lautet die für uns eher ungewohnte englische

Maßeinheit?

6 Häufig wird beim Prüfen kein Zahlenwert benötigt, um die Güte des Werk-stücks zu bestimmen. Als Beispiel dient hier der Elektrodenabstand einerZündkerze.Welches Prüfgerät kommt zumEinsatz?

7 Auch zum Prüfen der Eigenschaften »Ebenheit, Winkligkeit und Radiushaltig-keit« werden keine Messgeräte verwendet.Benennen Sie die skizzierten Prüfgeräte.

Zu welcher Gruppe von Prüfgeräten gehören diePrüfmittel von Aufgabe 6 und 7?

Welches Prinzip steckt hinter dieser Prüfmethode?

8 Die Art des verwendeten Prüfgeräts wird nicht dem Zufall über-lassen. Welche technischen Vorgaben bestimmen die Auswahldes Prüfmittels?

5

In der Fertigungstechnik kommen vorrangig objektive Prüfverfahren zumEinsatz. Bei richtiger Hand-habung der Prüfgeräte hängt das Ergebnis der Prüfung von der Qualität des Werkstücks ab.

1 m (Meter)

1 Zoll = 1 inch (= 25,4 mm)

Fühlerlehre (Spion)

Prüfen mit Lichtspalt

Zu den Lehren

32,526 m = mm 0,268 cm + 17,36 mm + 0,0365 dm = mm

3,20 dm = mm �1200� mm +�

140300�mm – 14 µm = µm

143 cm = mm 20,33 dm + 12,75 cm + �1200�mm = mm

167 µm = mm 1002 mm – 68 µm – �1200� mm + 1 cm = mm

�1400� mm = mm 0,0000657 m – 25,148 dm + 18 cm = mm

7,8 mm = µm 12,562 mm + 0,15784 m – 965,259 cm = mm– 9482,188

– 2334,7343

1011,912

2160,52

49

23,69

0,04

7800

0,167

1430

320

32526

Licht

Blickbereich

10

Haarlineal Haarwinkel Radiusschablone

Prüfeigenschaft

Prüfmittelgenauigkeit

Werkstückform

Werkstückgenauigkeit

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:42 Uhr Seite 5

1 Nebenstehende Abbildung zeigt eine recht-eckige Platte aus Stahl, in der sich eine Boh-rung befindet.

Messen Sie die fehlenden Maße und tragenSie die Maßzahlen in die Zeichnung ein. Run-den Sie auf volle Millimeter.

Welche Bedeutung hat die Angabe t = 10?

2 Tragen Sie die vollständige Bezeichnung und die Zahlenwer-te für das Maß 24 hinter dem jeweiligen Kurzzeichen ein.

Wie lässt sich die Größe der Toleranz berechnen?

Umschreiben Sie den Begriff »Mindestmaß«:

Umschreiben Sie den Begriff »Höchstmaß«:

3 »Die Toleranz ist immer eine positive Zahl!«

4 Vervollständigen Sie folgende Tabelle!

5 Die Kurzzeichen für das obere und untere Grenzabmaß (es und ei) gelten für Außenmaße, auch »Wellen-maße« genannt. Geben Sie das Kurzzeichen für die Grenzabmaße von Innenmaßen (Bohrungsmaße) an.

Oberes Grenzabmaß, Bohrung:

Unteres Grenzabmaß, Bohrung:

6 Geben Sie ein Maß mit Abmaßen an, bei demdas Nennmaß außerhalb der Toleranz liegt:

EI

ES

+ 0,2– 0,2

ToleranzPrüftechnik

Datum:

6

Franz.: Écart supérieurDeutsch: Oberer AbstandFranz.: Écart inférieurDeutsch: Unterer Abstand

t = 10

24¤

0,2œ 8

H7

54

14 17

Maß für die Tiefe (Dicke) des Werkstücks

esei

N

TG

u

Go

Kurzzeichen

N

ei

Vollständige Bezeichnung

Nennmaß

unteres Grenzabmaß

Zahlenwert

24 mm

-0,2 mm

Gu Mindestmaß 23,8 mm

es oberes Grenzabmaß + 0,2 mm

Go Höchstmaß 24,2 mm

T Toleranz 0,4 mm

T = Go – Gu = 24,2 mm – 23,8 mm = 0,4 mm

kleinstzulässiges Maß

größtzulässiges Maß

Es wird von einem größeren Wert (Go)

ein kleinerer Wert (Gu) abgezogen ⇒ positive Zahl

Wieso stimmt diese Aussage?

Zeichnungs-angabe

12 + 0,3– 0,3

Nennmaß

12 mm

Oberes Grenzabmaß

+ 0,3 mm

Höchstmaß

12,3 mm

Unteres Grenzabmaß

– 0,3 mm

Mindest-maß

11,7 mm

Toleranz

0,6 mm

28 + 0,05– 0,03 28 mm + 0,05 mm 28,05 mm – 0,03 mm 27,97 mm 0,08 mm

63 + 0,150 63 mm + 0,15 mm 63,15 mm 0 63,00 mm 0,15 mm

z.B. 30 + 0,5/+ 0,2

MTG - 04-17.qxp_MTG - 04-17 16.06.20 15:05 Seite 6

7 Auch Maße ohne Toleranzangabe haben eine Toleranz! Es gelten die Allgemeintoleranzen. Lösen Siedie folgende Aufgabe mit Hilfe des Tabellenbuchs. Verwenden Sie die in der allgemeinen Ferti-gungstechnik übliche Toleranzklasse m für mittel, um hier vergleichbare Werte zu erhalten.

Tragen Sie die entsprechenden Werte in die Tabelle ein.

8 Die Angabe der Toleranz kann auch mithilfe von Buchstaben und Zahlen erfolgen. Diese Angabensind genormt nach DIN ISO 286. Das Maß 8H7, welches den Durchmesser der Bohrung angibt, dientuns diesmal als Beispiel. Hierbei gibt der Buchstabe die Lage der Toleranz in Bezug auf das Nenn-maß an. Die Zahl sagt etwas über die Größe der Toleranz aus.

Füllen Sie die Tabelle vollständig aus.Vergleichen Sie die einzelnen Ergebnisse und stellen Sie Regeln auf, die etwas über die Lage und

die Größe der Toleranz aussagen.

Regel 1: Je größer die Zahl hinter dem Buchstaben, umso

Regel 2: Je weiter sich der Buchstabe im Alphabet vom Buchstaben H/h entfernt, umso

Weiterführende Aufgaben:

9 Berechnen Sie folgende Aufgaben:

10 Was sind Endmaße?

11 Wozu dienen Endmaße?7

Zeichnungs-angabe

30H8

OberesGrenzabmaß

+ 33 µm

Höchstmaß

30,033 mm

UnteresGrenzabmaß

0

Mindestmaß

30,000 mm

Toleranz

0,033 mm

30H11 + 130 µm 30,130 mm 0 30,000 mm 0,130 mm

22H6 + 13 µm 22,013 mm 0 22,000 mm 0,013 mm

42m6 + 25 µm 42,025 mm + 9 µm 42,009 mm 0,016 mm

68j6 + 12 µm 68,012 mm – 7 µm 67,993 mm 0,019 mm

Zeichnungsangabe

54

Grenzabmaße

± 0,3 mm

Höchstmaß

54,3 mm

Mindestmaß

53,7 mm

Toleranz

0,6 mm

11 ± 0,2 mm 11,2 mm 10,8 mm 0,4 mm

270 ± 0,5 mm 270,5 mm 269,5 mm 1,0 mm

Die Grenzabmaße in der DIN ISO 286-1 (2010-11) werden in µm bzw. mm angegeben.

größer ist die Toleranz des Nennmaßes.

weiter entfernt sich die Lage der Toleranz vom Nennmaß.

Merkregel: Bohrung → Großbuchstaben Welle → Kleinbuchstaben

43 mm + 0,15 mm = mm

71 mm + �1200� mm = mm

58 mm – 0,0035 mm = mm

22 mm – 0,022 mm = mm

12 mm – 0,12 mm = mm

99 mm + 1,015 mm = mm100,015

11,88

21,978

57,9965

71,02

43,15 6 mm + 0,3 mm + 0,06 mm + 0,002 mm = mm

92 mm – 0,25 mm – 0,004 mm = mm

54 mm – 0,5 mm – 0,003 mm – 0,08 mm = mm

149,998 mm – 149,985 mm = mm

2170,025 mm – 2169,975 mm = mm

75 mm + �120� mm + �

1500� mm + �

10700� mm = mm75,257

0,05

0,013

53,417

91,746

6,362

MTG - 04-17.qxp_MTG - 04-17 16.06.20 15:05 Seite 7

1 Alle Unternehmen versuchen, Prüfzeiten einzusparen. EineMessung ist jedoch oft sehr zeitaufwendig.Das Beispiel »Elektrodenabstand einer Zündkerze« zeigt uns den sinnvollen Einsatz von Lehren auf.Überdenken Sie den Prozess, der ablaufenmuss, umden richtigen Elektrodenabstand zu erreichen,

und vervollständigen Sie das Flussdiagramm.

Wieso ist der richtige Elektrodenabstand wichtig?

2 In nachfolgender Tabelle sind weitere Lehren genannt.Geben Sie an, welche Form(en) mit diesen Lehren geprüft werden kann (können):

3 Mit den genannten Lehren kann es durchaus zu Fehlern beim Prüfen von Werkstücken kommen.Nennen Sie mögliche Ursachen für solche Fehler:

Form- und MaßlehrenPrüftechnik

Datum:

8

Es ist notwendig, mit Lehren sorgfältig umzugehen. Im Zweifel ist ihr Zustand zu prüfen.

Es befindet sich ein Grat am Werkstück.

Die Lehre ist verbogen.

Der Haarwinkel hat Scharten.

Schmutz oder Rost auf der Lehre oder dem Werkstück.

optimale Verbrennung

weniger Verbrauch

optimale Leistung

weniger Abgase

Lehre

Flachwinkel

Haarwinkel

Geeignet zur Prüfung von (teilweise Mehrfachnennung möglich):

Ebenheit, Rechtwinkligkeit (eher grob)

Ebenheit, Rechtwinkligkeit (eher fein)

Radiuslehre Formtreue von Radien (innen und außen)

Abstand ist

Elektroden-abstand istzu groß

genau

richtigAbstandverringern

Elektroden-abstand istzu klein

Abstandvergrößern

Lehre passt mitSpiel zwischendie Elektroden

Passt spielfreizwischen dieElektroden

Lehre passtnicht zwischendie Elektroden

Prüfen, ob das entsprechende Fühlerlehrenblattzwischen die Elektroden passt.

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:42 Uhr Seite 8

4 Wenn in einer Serienfertigung Bohrungen auf Toleranzhaltigkeit geprüft werden müssen, kommt derGrenzlehrdorn zum Einsatz.Heben Sie mit roter Farbe die

Kennzeichen der Gut- bzw. Aus-schussseite im Bild hervor undbenennen Sie die jeweilige Seite.Welches Maß muss die Gut-

bzw. die Ausschussseite einesGrenzlehrdorns 30H7 haben?

Maß derGutseite:

Maß derAusschussseite:

5 Wenn inSerieDrehteile aufMaßhaltigkeit geprüftwerdenmüssen, findetmandieGrenzrachenlehre vor.Heben Sie auch hier die Unter-

scheidungsmerkmale von Gut-bzw. Ausschussseite mit roterFarbe hervor und benennen Siedie Seiten.Welches Maß muss die Gut-

bzw. die Ausschussseite einerGrenzrachenlehre 24f7 haben?

Maß derGutseite:

Maß derAusschussseite:

6 Welche Maße verkörpern die entsprechenden Seiten der Maßlehren?

7 Wie hoch müssen die Handkräfte beim Prüfen mit diesen Maßlehren gewählt werden?

Welche Bedeutung hat dies für den Gebrauch der Lehre in senkrechter Lage?

Wie muss in waagrechter Lage gearbeitet werden?

8 Vervollständigen Sie folgende Tabelle:

9

AusschussGut

30,000 mm

30,021 mm

23,980 mm

23,959 mm

AusschussGut

Lehre

Grenzlehrdorn

Grenzrachenlehre

Gutseite

Mindestmaß der Bohrung

Höchstmaß der Welle

Ausschussseite

Höchstmaß der Bohrung

Mindestmaß der Welle

Die Prüfkraft soll ungefähr dem Eigengewicht

der Maßlehre entsprechen.

Die Lehre soll nur geführt werden; ohne Zusatzkraft.

Die Lehre führen und mit dem Lehrengewicht vorwärts schieben.

Zu prüfen:

Bohrung

Bohrung

Gutseite

»passt«

»passt nicht«

Ausschussseite

»passt nicht«

»passt nicht«

Prüfergebnis

Gut

zu klein → Nacharbeit

Welle »passt« »passt« zu klein → Ausschuss

Welle »passt« »schnäbelt an« Gut

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:42 Uhr Seite 9

1 Es gibt Messschieber mit analoger undmit digitaler Anzeige.Zählen Sie sechs Vorteile und zwei Nachteile einer Digi-

talanzeige auf.

2 Ordnen Sie den Zahlen die entsprechenden Begriffe zu.

�

�

�

Der Datenanschluss an einen Computer ist möglich!

3 Warum sind die Schiene und der Schieber gehärtet?

4

5

6 Der Achsabstand von zwei gleich großen Bohrungen muss gemessen werden.Beschreiben Sie die Messung. Nutzen Sie die Vor-

teile des Digitalmessschiebers!

weniger Abnutzung

Der MessschieberPrüftechnik

Datum:

10

1 2 3

4

6

5

d

Achsabstand (= Stichmaß)

Vorteile

einfaches Ablesen

eindeutige Anzeige

Messwertspeicherung

Anzeige beleuchtbar

kein Parallaxfehler

wenig Einarbeitungszeit

Nachteile

feuchtigkeits- und staubempfindlich

Die Nachkommastellen der Anzeigetäuschen eine höhere Genauigkeit vor,

als tatsächlich möglich ist.

Spitzen für Innenmessung

Feststellschraube

Große Ziffernanzeige

Schiene und Schieber, gehärtet

Tiefenmessstange

Funktionstasten

�

�

�

Damit lässt sich die Anzeige

an jeder beliebigen Position auf »null« stellen.

Wozu dient die Schalterfunktion »Null-Stellung«?

Zur Messung an unzugänglichen

Stellen. Sie erhält die Anzeige auch nach Verstellen des Schiebers.

Wozu dient die Schalterfunktion »Werthalten (hold)«?

1. Istdurchmesser einer Bohrung

bestimmen (messen)

2. »Nullstellen« der Anzeige

3. Außenabstand der Bohrungen

messen → Anzeige = Stichmaß

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:42 Uhr Seite 10

7 Die neue Technik kann trotz ihrer vielen Vorzüge nicht an allen Arbeitsplätzen eingesetzt werden. Hit-ze, Staub, Öl, Wasser usw. bereiten der Elektronik Probleme. Deshalb werden auch heute noch sehrhäufig mechanische Messschieber verwendet.Nennen Sie drei Fertigungsbereiche, an denen der Einsatz dieser robusten Messgeräte üblich ist.

8 Ordnen Sie den Teilen des Taschenmessschiebers die richtigen Zahlen zu.

9 Notieren Sie Schritt für Schritt den Ablauf einer Messung an ne-benstehendem Beispiel:

10 LesenSie die ersten drei Beispiele ab und tragenSie die Ergebnisse unter der jeweiligenAbbildung ein.

Ergebnis: Ergebnis: Ergebnis:

11 Ergänzen Sie jeweils die Skalen der Messschieberabbildung.

Messwert: 7,3 mm Messwert: 22,6 mm Messwert: 128,85 mm

12 Die Messflächen des Taschenmessschieberszur Tiefenmessung sind sehr klein. Sie verkan-ten deshalb oft.Wie kann Abhilfe geschaffen werden?

10,5 mm 46,4 mm 109,25 mm

11

Gießereien Schlossereien Nassbearbeitung

1 Fester Messschenkel

2 Beweglicher Messschenkel

3 Feststellschraube

4 Messschneiden

5 Schieber

6 Schiene

7 Tiefenmessstange

2

4 5 6 7

1 3

In den allermeistenFällen finden Siedie metrischeStrichskala miteinem Skalen-teilungswert von1 mm vor.

Beachten Sie:

Die Zahlen daraufmarkieren 10-mm-bzw. 1-cm-Schritte.

1 = 10 mm2 = 20 mm3 = 30 mm

usw.

1. Ablesen der ganzen mm

2. Welcher Nonius-Strich stimmt

mit der mm-Skala überein?

3. Addieren der Werte

73,00 mm

0,65 mm

73,65 mm

7 8 9 10 11

0 4 82 6 10

6 1

10

0

0 20 30 40 50 60

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

20

0

30 40 50 60 70

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

8 120

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

130 140 150

Verwendung von Messbrücke

oder Tiefenmaß.

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:42 Uhr Seite 11

1 In der Fertigungstechnik reicht heute eine Genauigkeit von mm oder auch von mm in vielen Be-reichen nicht mehr aus. Messschrauben sind Messgeräte, die genauer messen als Messschieber.Welches Prinzip liegt der Funktionsweise der Messschrauben zu Grunde?

Wie genau lässt sich miteiner Messschraube messen?

2 Ordnen Sie den Zahlen die entsprechenden Begriffe zu:

�

�

�

�

�

�

�

3 Beschreiben Sie, wie die Ablesung einer Messschraube mit der Steigung P = 0,5 mm erfolgt.

1.

2.

3.

4 Tragen Sie die Messergebnisse jeweils unter der entsprechenden Abbildung ein:

Ergebnis: Ergebnis: Ergebnis:

5 Ergänzen Sie die Skalen der entsprechenden Messschraubenabbildung:

Messwert: 8,26 mm Messwert: 12,02 mm Messwert: 18,97 mm

1,50 mm 5,05 mm 17,46 mm

1�10

5�100

Die MessschraubePrüftechnik

Datum:

12

Die Steigung des Gewindes wird als Maßverkörperung genutzt.

�1100� mm… �

10500� mm = 0,01 … 0,005 mm

1 2

34

6

5

7

Messflächen

Messspindel

Messtrommel

Klemmhebel

Gefühlsratsche

Stahlbügel

Wärmedämmplatten

1

0,5

15 20

30

35

25

Bestimmung der ganzen mm: 21 mm

Ist der nächste �12

� mm überschritten: + 0,5 mm

Bestimmung der �1100� mm: + 0,30 mm

Summe (Messwert) = 21,80 mm

2530

20

0 5

05

45

0 5 10

450

40

0 5 10 15

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:42 Uhr Seite 12

6 Verwenden Sie für die folgende Übung eine Bügelmessschraube für Messbereich Mbevon 0 mm...25 mm.Messen Sie folgende Gegenstände und notieren Sie das Istmaß in µm und in mm.

7 Ihre Bügelmessschraube mit Messbereich von 0 mm...25 mm hat die genormte Bezugstemperatur.

Wie hoch ist diese in ˚C und in K? ˚C v K

Sie messen die Länge Ihres zu prüfenden Werk-stücks. Der Messwert beträgt 16,00 mm. Sie stellenallerdings fest, dass das Werkstück deutlich wärmerist als die Messschraube.

Beschreiben Sie kurz den physikalischen Vor-gang, der die Ursache für dieses Phänomen darstellt.

8 Erklären Sie den praktischen Nutzen der Gefühlsratsche an Messschrauben.

9 Auch bei den Messschrauben gibt es, ähnlich wie bei den Messschiebern, unterschiedliche Typen.Ordnen Sie den nachstehenden Bildern die richtigen Bezeichnungen zu.Geben Sie jeweils ein Beispiel, für welche Art Messung die jeweilige Messschraube geeignet ist.

10 Warum sind die Messflächen aus Hartmetall gefertigt?

11 Warum sind die Griffflächen derMessschrauben wärmeisoliert?

293,1520

weniger Abnutzung

13

Gegenstand

Ø eines Haares

Endmaß 10 mm

Maß in µm

50

10 000

Maß in mm

0,05

10,00

Gegenstand

Alufolie (Dicke)

eigenes Beispiel

Maß in µm

20

Maß in mm

0,02

Papierdicke 100 0,1 eigenes Beispiel

Das Werkstück

wäre bei 20˚ C kleiner als im Augenblick.

Womit ist zu rechnen?

Werkstücke, die man erwärmt, dehnen sich aus. Bei Abkühlung

ziehen sie sich zusammen (Wärmedehnung).

Die Rutschkupplung der Gefühlsratsche stellt sicher, dass die

Messkraft immer gleich groß ist.

4505

510

0

Tiefenmessschraube

Absätzen, Nuttiefen …

Bezeichnung

Zur Messungvon:

digitale Innenmessschraube

Passbohrungsdurchmessern

Die Handwärme würde das Ergebnis verfälschen.

MTG - 04-17.qxp_MTG - 04-17 16.06.20 15:06 Seite 13

1 Ordnen Sie der Abbildung die Zahlen der Bauteilbezeichnung zu.

� Schutz- und Abhebekappe

� Schutzgehäuse, nur nach vorne offen

� Messwerk

� Verstellbare Toleranzmarken

� Drehbares, kontrastreiches Zifferblatt

� Einführungsschräge am Einspann-schaftWelchen Skalenteilungswert Skw hat

die abgebildete Messuhr?

Wie groß ist die Gesamtübersetzungder Messuhr, wenn der Abstand der ein-zelnen Teilstriche auf dem Umfang desZifferblattes 1 mm beträgt?

2 Durch den Einbau vonAusgleichshebelnwird erreicht, dass derMessbolzen über den gesamtenMess-bereich mit konstanter Kraft auf die Unterlage gedrückt wird.Warum ist das so wichtig?

Stellen Sie eine Parallele zur Messschraube her!

3 Sie prüfen das Istmaß einer Reihe von Werkstücken mit Hilfe der Unterschiedsmessung.Vervollständigen Sie die Wertetabelle:

4 Nennen Sie

Fehlerquellen der Messanordnung und deren Vermeidung.

Die MessuhrPrüftechnik

Datum:

14

4

2

56

1

3

0,01 mm = �1100� mm

100 : 1

Fehlerqelle

Die Uhreneinspannung hat Spiel

Die Unterlage ist uneben

Vermeidung des Fehlers

Klemmschraube nachziehen

nur auf dem Prüftisch arbeiten

Es liegt Schmutz auf dem Prüftisch Tisch, Werkstück u. Endmaß säubern

Werkstück0,12

1. Einstellen 2. Messen

Endmaß

l 0 M

90 010

40

60 30

70 20

80

50

90 010

40

60 30

70 20

80

50

Nullstellen derUhr lo in mm

40,00

62,00

Maßunter-schied in �

1100� mm

+ 42

– 16

IstmaßM in mm

40,42

61,84

135,50 – 58 134,92

114,30 + 108 115,38

6,50 – 61 5,89

168,55 – 17 168,38

Zum Ausgleich der größeren Federkraft bei Federverlängerung

Gefühlsratsche sichert konstante Messkraft

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:43 Uhr Seite 14

5 Messuhren lassen sich auch zum Prüfen der Rechtwink-ligkeit von Werkstücken einsetzen, indem Sie die Mess-uhr in einen Vertikal-Längenmesser einsetzen. An dertiefstmöglichen Stelle der Werkstückstirnseite wird dieMessuhr auf null gestellt. Anschließend wird die Ab-weichung über der vertikalen Messstrecke notiert.Bei drei unterschiedlichen Werkstücken zeigen sich

folgende Ergebnisse:

Berechnen Sie anhand dieser Beispiele den »Winkelfehler« k in �mmm� nach folgender Formel:

Winkelabweichung k =

6 Zählen Sie die Vor- und Nachteile der digitalen Messuhren auf:

7 Digitale Messuhren können mit einem PC gekoppelt werden.Welche Vorteile ergeben sich hieraus für die Aufzeichnung von Prüfergebnissen?

Messuhrenabweichung · 1000 mm�����

Messstrecke · 1 m

15

Vertikale Messstreckein mm

235

410

Messuhrenabweichungvon null in �

1100� mm

+ 6

+ 8

180 – 11

Werkstück 1:

Werkstück 2:

Werkstück 3:

k1 = = 0,255

k2 = = 0,195

k3 = = – 0,611mm�m

– 0,11 mm · 1000 mm���

180 mm · 1 m

mm�m

0,08 mm · 1000 mm���410 mm · 1 m

mm�m

0,06 mm · 1000 mm���235 mm · 1 m

Vorteile

eindeutige Anzeige

keine Parallaxe

Nachteile

staubempfindlich

feuchtigkeitsempfindlich

mit PC koppelbar Batterie kann leer sein

beleuchtbar täuscht zu hohe

umschaltbar mm/inch Genauigkeit vor

Die Erstellung eines Messprotokolls erfolgt automatisch.

Die Ergebnisse bleiben gespeichert.

Weiterführende Aufgaben:8 Definieren Sie den Begriff »Messuhr« im Vergleich zu anderen Zeigermessgeräten.

9 Fertigen Sie eine Skizze, anhand deren deutlich wird, wie man mithilfe einer Messuhr die Ebenheiteiner Werkstückoberfläche überprüfen kann!

10 Begründen Sie den Preisunterschied zwischen mechanischen und digitalen Messuhren beiannähernd gleicher Messgenauigkeit.

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:43 Uhr Seite 15

1 Sie haben die Aufgabe, bestimmte Maße von Teilen aus der Produktion zu überprüfen.Wählen Sie Messwerkzeuge aus, die Sie in den vorigen Kapiteln kennen gelernt haben.Liegen die geprüften Maße innerhalb der Toleranz?

2 Die Höhe der Bohrungsmitte, h = 13 mm, lässt sich nicht direkt messen. Sie müssen den Bohrungs-durchmesser, d = 20,01mmbestimmen, einen exakt passenden Bolzen in die Bohrung einbringen unddann den höchsten Punkt des Bolzens messen.Welche der uns bekannten Prüfmittel werden dafür benötigt?

PrüfteilPrüftechnik

Datum:

16

Prüf

maß

xd

h=

13

x = h +

x = (13 ± 0,02 + �12

� · 20,01) mm

x = 23,005 ± 0,02 mm

d�2

Fertigen Sie eine Prinzipskizze der Prüfsitua-tion an:

Berechnen Sie das Prüfmaß (höchster Punktdes Bolzens) und dessen Abmaße!

Innenmessschraube, Messbolzen, Messuhr mit Halterung

Innenmessschraube

20,01 mm

Das Maß liegt in der

Toleranz (0 … + 21 µm)

� AusgewähltesMesswerkzeug:FestgestelltesIstmaß:Ergebnis mitBegründung:

Messschieber (20er)

14,05 mm

Das Maß ist zu klein.

→ Es muss Nacharbeit erfolgen.

� AusgewähltesMesswerkzeug:FestgestelltesIstmaß:Ergebnis mitBegründung:

Bügelmessschraube

14,96 mm

Das Maß ist zu klein.

→ Arbeitsausschuss

� AusgewähltesMesswerkzeug:FestgestelltesIstmaß:Ergebnis mitBegründung:

Messschieber

18,3 mm

Das Maß ist zu groß.

→ Es muss Nacharbeit erfolgen.

� AusgewähltesMesswerkzeug:FestgestelltesIstmaß:Ergebnis mitBegründung:

Messschieber

69,8 mm

Das Maß liegt in

der Toleranz (± 0,3 mm)

� AusgewähltesMesswerkzeug:FestgestelltesIstmaß:Ergebnis mitBegründung:

Messuhr

12,98 mm

Das Maß liegt in der

Toleranz (± 0,02 mm)

� AusgewähltesMesswerkzeug:FestgestelltesIstmaß:Ergebnis mitBegründung:

130,02

150,0

3

18

œ 20H714+0,3/+0,1

70

6

5

1 2

4

3

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:43 Uhr Seite 16

17

Die Messschraube zeigt offensichtlich 0,02 mm

zu wenig an! Das Maß � ist demnach 14,98 mm groß und somit »Gut«.

MessabweichungenPrüftechnik

Datum:

1 Das Maß 15 aus Aufgabe 1 haben Sie als Arbeitsausschuss eingestuft. Der Kollege an der Flach-schleifmaschine behauptet aber, sein Maß sei in Ordnung.Zählen SieUrsachen auf, die zu Abweichungen zwischen Istmaß undMesswert führen können, und

sortieren Sie nach:

2 Bei der Überprüfung Ihrer Bügelmessschraube mit einem Endmaß 15,000 mm fällt Ihnen folgenderSachverhalt auf: Die Bügelmessschraube zeigt den Messwert 14,98 mm.Wählen Sie unter den folgendenmöglichen Lösungen diejenigen aus, die unter logischen Gesichts-

punkten in Frage kommen.Begründen Sie Ihre Ent-

scheidung.

a) Das Endmaß ist zu warm.Möglich/nicht möglich, weil

3 Hatte der Kollege mit seiner Behauptung vielleicht Recht?Überprüfen Sie, ob das Maß 15 der vorigen Seite doch innerhalb der Toleranz liegt, und geben Sie

eine entsprechende Begründung:

Ursachen zufälliger Messabweichungen:

Schmutz auf den Messflächen

Grat am Werkstück

Ursachen systematischer Messabweichungen:

Abweichung der Skala

Abnutzung der Messflächen

Verkanten der Messflächen falsch eingestellte Messkraft

Gefühlsratsche wird nicht benutzt Steigungsfehler des Gewindes

5

das Endmaß bei Erwär-

mung länger würde

→ Es müsste sich ein

Maß > 15,00 mm

ergeben.

sich

dadurch die Spindel weiter eindrehen lässt → Maß < 15,00 mm.

b) Der Bügel der Messschraube wurde auseinander gebogen. Möglich/nicht möglich, weil

dann

die Dicke des Schmutzpartikels zur Endmaßlänge hinzukäme → Maß > 15,00 mm.

c) Es befindet sich Schmutz zwischenWerkstück undMessflächen. Möglich/nicht möglich, weil

dadurch das Endmaß in die

»Lücke« rutscht → Spindel lässt sich weiter eindrehen → Maß < 15,00 mm.

d) Die Messflächen sind abgenutzt. Möglich/nicht möglich, weil

dadurch die Messspindel

weniger weit eingedreht wäre → Maß > 15,00 mm.

e) Die Messkraft ist zu gering. Möglich/nicht möglich, weil

MTG - 04-17:MTG - 04-17 12.08.2015 21:43 Uhr Seite 17

1 Ein Auszubildender will eine Dreharbeit verrichten und geht deshalb zu einer freien Drehmaschine inder Werkstatt seines Betriebes. Da er es eilig hat, fängt er an, sein Rohteil zu überdrehen, ohne deneingespannten Drehmeißel vorher noch einmal zu überprüfen. Schon beim ersten Schnitt nimmt erseltsame Geräusche wahr. Die danach sichtbare Oberfläche des Werkstücks entspricht nicht seinenErwartungen. Es sind deutliche Riefen zu erkennen.Nennen Sie drei mögliche Ursachen für das beschriebene Problem.

2 Bei der Behebung des oben genannten Problemswird unser Auszubildender sinnvollerweise auch dieWerkzeugschneide des eingespannten Drehmeißels überprüfen.Welche Anforderungen werden grundsätzlich an eine solche Werkzeugschneide gestellt?

3 Ordnen Sie in den unten stehenden Zeichnungen die Nummern der aufgeführten Begriffe richtig zu.

� Schneidkeil

� Keilwinkel

� Freiwinkel

� Spanfläche

� Spanwinkel

4 Welche Aufgabe hat der Freiwinkel an einer Werkzeugschneide und wie groß ist er üblicherweise beieinem Drehmeißel aus Schnellarbeitsstahl?

5 Nennen Sie drei Unterschiede zwischen den unten stehend abgebildeten Werkzeugschneiden.

6 Nennen Sie einenwichtigen Vorteil für den Bearbeitungsprozess, der sich durch dieWahl eines großenKeilwinkels ergibt.

WerkzeugschneideTrennen

Datum:

18

4 25

3

©

¿

å

1

klein – Keilwinkel – groß

positiv – Spanwinkel – negativ

schneidend –Wirkung – schabend

å

¿

©

90}

å

¿

-©

90}

Die Werkzeugschneide ist abgenutzt bzw. abgebrochen.

Die Schnittdaten (Drehfrequenz/Vorschub) sind falsch gewählt.

Der Werkstückwerkstoff ist zu hart für den eingespannten Meißel.

Die Werkzeugschneide muss keilförmig ausgebildet sein und aus

einem verschleißfesten und ausreichend zähen Schneidstoff bestehen.

Der Freiwinkel α vermindert die Reibung zwischen Werkstück und Werkzeug.

Er beträgt üblicherweise 4˚...10˚.

Durch einen großen Keilwinkel ergibt sich eine stabile Werkzeugschneide.

MTG - 18-29:MTG - 18-29 12.08.2015 21:22 Uhr Seite 18

7 Ein Auszubildender bringt beim Meißeln mit einemHammer eine Schlagkraft von F = 200 N auf. Wie großsind die durch den Meißel erzeugten Trennkräfte FT,wenn der Keilwinkel des Meißels 60° beträgt?Vervollständigen Sie die nebenstehende Zeichnung,

indem Sie ein Kräfteparallelogramm zeichnen (1 cm q

100 N), und geben Sie den Kraftwert für die Trennkräf-te FT an.

FT =

8 Von welchen drei Einflussgrößen hängt die SchlagkraftF ab, die man beim Meißeln aufbringen muss?

9 Machen Sie den Zusammenhang zwischen der Schlag-kraft F auf einen Meißel und den daraus resultierendenTrennkräften FT deutlich.Vervollständigen Sie dazu nebenstehendes Kräfte-

parallelogramm.

10 Geben Sie den Zusammenhang zwischen kleinem undgroßem Keilwinkel einer Werkzeugschneide und dendaraus resultierenden Trennkräften FT an.

11 Auf dieSchneide einesHSS-Drehmeißelswirkt eineKraftvon F = 2500 N (1 cm q 1000 N), wie nebenstehend dar-gestellt. Wie groß sind die senkrecht nach unten wirken-de Teilkraft F1 und die waagerecht wirkende Teilkraft F2?Vervollständigen Sie die nebenstehende Zeichnung

indem Sie ein Kräfteparallelogramm zeichnen. LesenSie die Größe der Teilkräfte ab.

F1 =

F2 =

Weiterführende Aufgabe:12 An einer Welle aus 11SMnPb37 (Automatenstahl) soll,

wie nebenstehend abgebildet, ein Span von 5 mmDicke durch Drehen abgenommenwerden. Die Schnitt-geschwindigkeit vc beträgt 50 �

mmin�.

Berechnen Sie für die beiden abgebildeten Dreh-meißel den jeweiligen Spanwinkel δ.Welcher Drehmeißel ist für diese Aufgabenstellung

besser geeignet?Bei einerweiterenDreharbeit wirkt eine Zerspankraft

von F = 8000 N unter einem Winkel δ von 20° auf einenDrehmeißel, der die gleichen Winkel aufweist wie deroben abgebildete Drehmeißel.Zeichnen Sie ein Kräfteparallelogramm und ermit-

teln Sie hieraus die jeweiligen Teilkräfte F1 und F2.

F

FT FT

¿= 60}

90}

200 N

Von der Festigkeit des Werkstückwerkstoffs.

Von den Winkeln an der Werkzeugschneide.

Von der Dicke des Spans (Spanungsquerschnitt).

F

FT

90}

FT FT

¿= 60} ¿= 60}

90}

F

FT

kleiner Keilwinkel – Trennkräfte FT groß!

großer Keilwinkel – Trennkräfte FT klein!

F

¶=15}

F2

F1

å = 10}ß = 68}© = ?

90}

ß©

å

90}

ß

- ©

å

å = 6}ß = 90}© = ?

2400 N

650 N

19

MTG - 18-29:MTG - 18-29 12.08.2015 21:22 Uhr Seite 19

1 Endlich, nach dem Sägen, Meißeln und Feilen zum ersten Mal an einer Bohrmaschine! Aber was mussman da alles beachten und einstellen?

Vervollständigen Sie die nachstehende Tabelle, indem Sie sechs verschiedene Arten der Einfluss -nahme, welche das Ergebnis des Bohrvorgangs beeinflussen können, nennen.

2 Mit der nebenstehend abgebildeten einfachen Tischbohr-maschine soll eine Bohrarbeit ausgeführt werden. Sie ver-fügt über folgende Drehzahlen: 160 – 240 – 360 – 540 �m

1in�.

Tragen Sie in die Skizze der Tischbohrmaschine dieSchnittbewegung und die Vorschubbewegung in Form vonPfeilen ein.

Bestimmen Sie die einzustellende Drehfrequenz, wennder Bohrer einen Durchmesser von Ø10 mm besitzt und sei-ne Schnittgeschwindigkeit vc = 35 �m

min� betragen soll. Lösen

Sie die Aufgabenstellung zum einen durch Rechnung, zumanderen mithilfe des Drehzahldiagramms.Formel zur Berechnung der Drehfrequenz n:

Rechnung:

3 An einem Werkstück aus legiertem Stahl (Rm < 1000 �mNm2�) werden mit einem Bohrer Ø 26 mm bei einer

Drehfrequenz von 360 �m1in� Bohrungen hergestellt. Berechnen Sie die Schnittgeschwindigkeit.

4 Welche Folgen ergeben sich, wenn die Schnittgeschwindigkeit zu hoch gewählt wird?

BohrenTrennen

Datum:

20

Möglichkeiten der Einflussnahme auf das Ergebnis des Bohrvorgangs

an derBohrmaschine Drehfrequenz Vorschub Kühlschmierung

am Werkzeugbzw. Werkstück Schneidstoff Schneiden geome-

trie Werkstückwerkstoff

f

vc

Die Temperatur an der Werkzeugschneide wird sehr hoch.

Das Werkzeug wird schnell stumpf bzw. bricht an der Schneide aus.

mit den Werten aus dem Drehzahldia-gramm ergibt sich:

n = =vc ��

mmin��

��� · d [m]

vc ��mmin�� · 1000 �

mmm�

���� · d [mm]

�m1in��

vc = � · d · n = 3,14 · 0,026 m · 360�m1in� = 29,4 �

mmin�

Ø 10 mm → vc = 35 �mmin�

n = 1200 �m1in�

n =

= 1114 �m1in�

gewählt: 1200 �m1in�

35 �mmin� · 1000 �

mmm�

���3,14 · 10 mm

MTG - 18-29.qxp_MTG - 18-29 17.06.20 14:29 Seite 20