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Technische Universität Berlin Fakultät I - Geisteswissenschaften Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre Modul AL-P4: Projekte im Modul Produkte und Produktion SS2016 Verantwortlicher: Prof. Hans-Liudger Dienel Projektdokumentation Fertigung unterschiedlicher Gewindearten Verfasserinnen: Berlin, 17. Juli 2016 Mareike Rüße Anna Schumacher Lisa Leonhardt

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Technische Universität Berlin

Fakultät I - Geisteswissenschaften

Institut für Berufliche Bildung und Arbeitslehre

Modul AL-P4: Projekte im Modul Produkte und Produktion SS2016

Verantwortlicher: Prof. Hans-Liudger Dienel

Projektdokumentation

Fertigung unterschiedlicher Gewindearten

Verfasserinnen:

Berlin, 17. Juli 2016

Mareike Rüße Anna Schumacher Lisa Leonhardt

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Inhaltsverzeichnis

1. Einleitung 3 .................................................................................................

2. Theoretischer Abriss 4 ................................................................................

2.1. Gewinde allgemein 4 ............................................................................

2.1.1.Innen- und Außengewinde 5 .........................................................

2.1.2.Steigung 5 .....................................................................................

2.2. Einteilung nach dem Gewindeprofil 6 ..................................................

2.2.1.Trapezgewinde 6 ...........................................................................

2.2.2.Metrisches Iso-Gewinde 7 ............................................................

2.2.3.Whitworth- Rohrgewinde 7 ..........................................................

2.2.4.Rundgewinde 8 .............................................................................

2.3. Einteilung nach dem Verwendungszweck 9 ..........................................

2.3.1.Befestigungsgewinde 9 .................................................................

2.3.2.Bewegungsgewinde 10 .................................................................

2.4. Einteilung nach Gangrichtung und Gangzahl 10 ..................................

3. Gewindeherstellung 12 ...............................................................................

3.1. Herstellung eines Meißels an der Stichelschleifmaschine 14 ..............

3.2. Herstellung eines Innengewindes mit dem Windeisen 15 ...................

3.3. Herstellung eines Bewegungsgewindes an der Drehmaschine 16 .......

4. Filmskript 18 .............................................................................................

5. Integration und Herstellung im WAT-Unterricht 26 ...................................

6. Fazit des P4 Projektes 27 ............................................................................

Quellenverzeichnis 28.......................................................................................

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1. Einleitung

Wie oft am Tag drehen wir Dosen auf und wieder zu, lassen uns durch Rolltreppen in

eine andere Etage bringen, erleichtern Förderschnecken den Personen auf dem Bau die

Arbeit und hoffen, dass das zu voll gepackte Regal an der Wand hängen bleibt.

Über 2300 Jahre Technikgeschichte tragen Schrauben und Muttern mit sich und find-

en wahrscheinlich hier und da zu wenig Anerkennung in unserer Gesellschaft. Erste An-

sätze in der Antike sind für diesen Meilenstein zu finden und werden im Laufe der Zeit

verfeinert und verbessert (vgl. http://www.hp-gramatke.de/history/german/

page0300.htm).

Zur Würdigung dieser Bauteile hat sich unsere Projektgruppe entschlossen, sich im

Rahmen des Moduls Produkte und Produktion tiefer in die Windungen und Passungen

einzuarbeiten. Wir sind der sich stellenden Frage nachgegangen, worin der Unterschied

in der Herstellung eines Bewegungs- und Befestigungsgewinde besteht. Welche Para-

meter müssen verändert werden, damit unterschiedlich zu verwendende Gewinde pro-

duziert werden können?

Diese Dokumentation spiegelt Überlegungen wider, zeigt im theoretischen Diskurs

unterschiedliche Formen und Verwendungszwecke und formuliert die unterschiedlichen

Fertigungstechniken in der Gewindeherstellung.

Ein weiteres Ziel dieses Projekts war die Erstellung eines Schülerinnen-Films. Es

sollte ein Film entstehen, indem eben genau diese Unterscheidungen und die zwei am

häufigsten verwendeten Verfahren gezeigt werden, welche in der Schule nachvollzogen

werden können. Als Grundlage erstellten wir ein Filmskript mit allen notwendigen In-

formationen zu Bildaufbau, Ton und Kameraperspektive. Dieses Skript bildet eine

Grundlage für eventuelle Filme der Schülerschaft. Somit ist ein optimaler Einstieg des

Themas in den WAT- Unterricht gegeben, welcher kreativ und individuell gestaltet wer-

den kann.

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2. Theoretischer Abriss

Bei näherer Betrachtung sind Gewinde nicht gleich Gewinde. Man findet sie an

Schrauben, Gewindemuttern, Förderschnecken und anderen technischen Bauteilen. Um

einen Überblick und eine Ordnung zu erhalten, ist es notwendig, diese in bestimmte

Kategorien einzuteilen. In der Technik werden Gewinde in Gewindeprofil, Verwen-

dungszweck, Drehsinn und Gangzahl eingeteilt (vgl. Fachkunde Metall, 2003:345). Für

das durchgeführte Projekt der Gewindeherstellung sind zwei Einteilungen von beson-

derer Bedeutung und werden im Folgenden näher erläutert: Gewindeprofil, Verwen-

dungszweck. Ergänzend werden die Unterschiede eines Innen- und Außengewindes

beschrieben.

2.1. Gewinde allgemein

Ein Gewinde zeichnet sich durch eine Nut aus, die gleichmäßig um einen Zylinder

gewunden ist. Ein besonderes Merkmal zu anderen Verbindungen ist, dass es eine

wieder lösbare Verbindung ist, es ist also ein Auf- und Abschrauben möglich. Durch die

geometrisch herzuleitende Form und durch ein festes Maß- und Toleranzsystem, ist die

Passgenauigkeit gewährleistet. Dies ist unabhängig von Faktoren wie z.B. den

Schraubenköpfen einer Schraube, solange die gleiche Gewindegröße genutzt wird (vgl.

http://www.schrauben-lexikon.de/td7-gewinde.asp).

Ein Gewinde wird mit folgenden Bezeichnungen beschrieben:

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Quelle: http://www.schrauben-lexikon.de/

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2.1.1.Innen- und Außengewinde

Gewinde werden unter anderem in die Kategorien Innengewinde und Außengewinde

unterschieden.

Ein Innengewinde liegt im Inneren eines Werkstücks, wie

z.B. einer Mutter. Wenn ein Meißel für die Herstellung be-

nutzt wird, wird er in das Bohrloch eingeführt und trägt das

Material von der Innenseite des Werkstücks ab. Damit dies

möglich ist, ist der Meißel entsprechend geformt. Das In-

nengewinde bildet das Gegenstück zum Außengewinde.

Das Außengewinde befindet sich außerhalb des Werk-

stücks, wie z.B. am Bolzen einer Schraube. Hier trägt der

Meißel das Material von außen ab. Innengewinde und

Außengewinde können bei gleicher Gewindegröße miteinan-

der verschraubt werden. Damit die Gewinde nicht miteinander verkeilen sind die

Flanken an den Enden jeweils abgeflacht.

2.1.2.Steigung

Die Schraubenlinie ist eine Linie, welche die

Führung der Flanken darstellt. Wird diese abgewickelt,

kann ein rechtwinkliges Dreieck gezeichnet werden.

Dies stellt den Umfang des Zylinders bzw. der

Schraube dar, die abgewickelte Schraubenlinie und

den daraus resultierenden Steigungswinkel und letz-Seite 5

Beispiel eines Meißels für ein Innengewinde

Quelle: http://img.di-rectindustry.de/

images_di/photo-g/161115-9062435.jpg

Quelle: https://metallwarriors.-files.wordpress.com/2015/03/345-1-schraubenlinie.png

Quelle: http://www.schrauben-lexikon.de/norm/_pages-techdat/img/Techdat_html_me9c1e02.png

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tendlich auch die Steigung der Flanken.

Die Steigung der Flanken ist somit die horizontale Strecke, welche die Schraubenlin-

ie bei einer Umdrehung zurücklegt. Die Steigung wird mit P bezeichnet (vgl. Fachkunde

Metall, 2003:345).

2.2. Einteilung nach dem Gewindeprofil

Zur weiteren Unterscheidung der Gewindearten, werden die Unterschiede der

Flankenwinkel und -formen betrachtet. Anhand dessen lassen sich verschieden

Gewindeprofile erkennen.

2.2.1.Trapezgewinde

Ein metrisches Trapezgewinde hat einen Flankenwinkel von 30°. Das Gewindeprofil

und somit die Form der Flanken ist trapezförmig. Trapezgewinde werden Beispiel-

sweise in Spindelpressen, Leitspindeln von Drehmaschinen oder Schraubzwingen ver-

wendet. Hierbei müssen drehende Bewegungen ausgeführt werden. Somit liegen sie in

der Regel als Bewegungsgewinde (s.u.) vor (vgl. Fachkunde Metall, 2003:346). Die

Kenngrößen sind in der DIN 103-1 geregelt.

Das hergestellte Trapezgewinde hat die Kenngröße Tr 40x8. Dabei beschreibt Tr das

Gewindeprofil, 40mm ist der Nenndurchmesser und 8mm die Steigung der Flanken.

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Quelle:http://www.lehrerfreund.de

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2.2.2.Metrisches Iso-Gewinde

Dieses Gewindeprofil ist weltweit genormt und wird in Regel- und Feingewinde un-

terteilt.

Das Gewindeprofil und somit die Form der Flanken ist außen abgeflacht und innen

abgerundet.

Das Regelgewinde besitzt einen Flankenwinkel von 60°. Jedes Regelgewinde weist

eine genormte Steigung entsprechend des Nenndurchmessers auf. Diese Steigungen

können dem Tabellenbuch Metall entnommen werden. So hat ein Regelgewinde M10

ein Gewindedurchmesser von 10 mm und eine Steigung von 1,5mm.

Ein metrisches ISO-Feingewinde hat ebenfalls einen Flankenwinkel von 60°, jedoch

besitzt es eine kleinere Gewindetiefe. Des Weiteren haben Feingewinde gegenüber eines

Regelgewindes eine kleinere Steigung. „Sie sind deshalb selbsthemmender und benöti-

gen keine Schraubensicherung.“ (s. Fachkunde Metall, 2003:346). Ein M16x1,5

Feingewinde hat somit einen Gewindedurchmesser von 16mm und eine Steigung von

1,5 mm.

2.2.3.Whitworth- Rohrgewinde

Ein Whitworth- Rohrgewinde hat einen Flankenwinkel von 55°. Das Außen- und In-

nengewinde ist zylindrisch. Bei einem Whitworth-Gewinde werden die Maße in inch

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Metrisches Iso-Gewinde: Quelle: http://www.hug-technik.com

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angegeben, da es hauptsächlich im amerikanischen und britischen Raum und selten in

Europa Anwendung findet.

Es ist in keiner DIN-Norm geregelt.

2.2.4.Rundgewinde

Rundgewinde haben einen Flankenwinkel von 30°. Das Gewindeprofil ist bei Innen-

und Außengewinden abgerundet.

Besondere Verwendung finden sie bei Kupplungsspindeln, Ventilen und Schiebern.

Aufgrund ihrer Geometrie sind sie unempfindlich gegenüber Schmutz und Beschädi-

gungen.

Die Kenngrößen sind in der DIN-405 geregelt.

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Whitworth-Rohrgewinde: Quelle: http://www.hug-technik.com

Rundgewinde: Quelle: http://www.hug-technik.com

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2.3. Einteilung nach dem Verwendungszweck

Gewinde können je nach Verwendungszweck eingeteilt werden. Dabei wird zwischen

Bewegungs- und Befestigungsgewinde unterschieden. In der Literatur sind Begriff-

lichkeiten, wie Nicht selbsthemmendes und selbsthemmendes Gewinde zu finden.

2.3.1.Befestigungsgewinde

Im folgenden Bild sind die Kraftwirkungen der Normalkraft FN und der Hangabtrieb-

skraft FH dargestellt. Beide wirken senkrecht bzw. parallel zur schiefen Ebene, in Ab-

hängigkeit zur Steigung P.

Kleinere Hangabtriebskräfte FH

wirken bei geringem Steigungswinkel.

Dabei steigt die Normalkraft FN sowie

die Reibungskraft FR an. Daraus resultiert

eine statische Selbsthemmung des

Gewindes.

Befestigungsgewinde haben einen

kleinen Steigungswinkel und einen

großen Flankenwinkel. Daraus resultiert eine große Reibungskraft. Verwendet werden

zum Bespiel als Schrauben, Muttern und bei Gegenständen mit Befestigungsfunktion

(vgl. Fachkunde Metall, 2003:345).

Selbsthemmendes Gewinde (Befestigungsgewinde)

Winkel Kräfte

kleiner Steigungswinkel P Verringerung der Hangabtriebskraft FH, Vergrößerung der Normalkraft FN

Vergrößerung der Reibung FR

großer Flankenwinkel Vergrößerung der Reibung FR

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2.3.2.Bewegungsgewinde

Bewegungsgewinde besitzen einen

großen Steigungswinkel P und einen

kleinen Flankenwinkel. Meist sind es

nicht-selbsthemmende Gewindetypen.

A u f g r u n d d e s g r o ß e n S t e i-

gungswinkels P vergrößert sich die

Hangabtriebskraft FH, die Reibungskraft

FR verringert sich immense (vgl.

Fachkunde Metall, 2003:345).

2.4. Einteilung nach Gangrichtung und Gangzahl

Bei der Gangrichtung, auch Drehsinn genannt, wird in Rechts- und Linksgewinde

differenziert. Wenn die Schraube senkrecht gehalten wird und die Flanken nach rechts

steigen, so ist das vorliegende Gewinde ein Rechtsgewinde. Linksgewinde liegen vor,

wenn die Flanken nach links steigen. Diese Art von Gewinden wird jedoch nur dann

benutzt, wenn ein Rechtsgewinde sich lösen würde. So zum Beispiel bei einigen Tisch-

kreissägen oder bei Fahrradpedalen (Vgl. Fachkunde Metall, 2003:346).

Die Unterscheidung nach der Gangzahl nutzt die Begriffe eingängig und

mehrgängig. Mehrgängige Gewinde werden genutzt, wenn eine lange axiale Strecke

Nicht selbsthemmendes Gewinde (Bewegungsgewinde)

Winkel Kräfte

großer Steigungswinkel P Vergrößerung der Hangabtriebskraft FH, Verringerung der Normalkraft FN Verringerung der Reibung FR

kleiner Flankenwinkel Verringerung der Reibung FR

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zurückgelegt werden soll, mit möglichst wenig „Drehaufwand“. Ein sehr gutes Beispiel

hierfür ist die Spindelpresse (Vgl. Fachkunde Metall, 2003:346).

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Spindelpresse: Quelle:http://wagnerdent.de/im-ages/produkte/Spindelpresse_SP_3700_600px.jpg

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3. Gewindeherstellung

Gewinde werden in der Metallbearbeitung sowohl handwerklich, als auch industriell

hergestellt. Es wird in spanende und spanlose Verfahren unterschieden.

Die gängigsten spanenden Verfahren sind das Drehen und Fräsen von Gewinden.

Außerdem sind Bohren, Wirbeln, Schleifen und Rollen mögliche spanende Verfahren.

Spanlose Verfahren sind Kaltformung oder Warmformung.

Das Gewindedrehen ist ein Schraub-

drehverfahren, bei dem mit Gewindemeißeln

Außen- und Innengewinde hergestellt werden

können. Auf diese Weise lassen sich mit ein-

fachen Werkzeugen, fast alle Gewindearten

herstellen. Das Schneidwerkzeug ist ein

Meißel. Das Profil des Meißels bestimmt hier

die Gewindeform. Jede Universaldrehmas-

chine ist mit einer Leitspindel ausgestattet, die

für die Vorschubbewegung sorgt. Die Geschwindigkeit des Vorschubs entspricht der

Gewindesteigung (vgl. (http://www.metall-wissen.de/gewindedrehen/)).

Beim Gewindefräsen rotiert im Gegensatz

zum Gewindedrehen das Werkzeug, anstatt

dem Werkstück. Es ist ebenfalls das Fräsen

von Innen- und Außengewinden möglich.

Beim Fräsen von Innengewinden wird das

rotierende Werkzeug in eine Vorbohrung

eingetaucht und in der Bohrung rundherum

geführt. Die Steigung wird hier durch die Seit-

enbewegung des Werkzeugs erzeugt. Die

Vorteile des Gewindefräsens sind Möglichkeit der Bearbeitung asymmetrischer und

nicht rotierender oder auch dünnwandiger Werkstücke. Außerdem können zähe Werk-

Seite 12

Gewindedrehen: Quelle: http://glos-sar.item24.com/de/start/view/glossary/ll/de%7Cen/item/gewindedrehen/

Gewindefräsen: Quelle: http://www.poep-pel-wkz.de/cms/Vertriebsbereiche/Zerspanung/Produktgruppen/Gewinden/Gewindefraesen/1573.php

Page 13: Projektdokumentation Fertigung unterschiedlicher Gewindearten · 2016-08-02 · page0300.htm). Zur Würdigung dieser Bauteile hat sich unsere Projektgruppe entschlossen, sich im Rahmen

stoffe, bei denen hohe Schnittkräfte entstehen, und solche mit problematischem

Spanabbruch bearbeitet werden.

Das Gewindeschneiden, auch Gewindebohren genannt, ist ein handwerkliches Ver-

fahren zur Herstellung von Innen- und Außengewinden. Zur Herstellung von In-

nengewinden wird das Windeisen mit einem

entsprechend eingespannten Gewindeschneider

verwendet. (Anm.: Dieses Verfahren wird in un-

serem P4 Projektvideo genau dargestellt.) Außer-

dem gibt es Gewindebohrmaschinen, sowie

Gewindeschneidköpfe zum Einspannen zum

Einspannen in die Standbohrmaschine. Das

entsprechende Werkzeug zur Herstellung von

Außengewinden ist das Schneideisen.

Eine weitere Variante des Gewindeschneidens ist das Schneiden an der Drehmas-

chine. Hier wird das entsprechende Werkzeug, der Schneideisenhalter, mit dem Reit-

stock gegen das rotierende Werkstück gedrückt (vgl. (http://www.studentshelp.de/p/

referate/02/6039.htm)).

Weitere spanende Verfahren zur Gewindeherstellung sind das Gewindeschleifen und

– wirbeln. Das Gewindeschleifen findet seine Anwendung meist in der Herstellung von

Werkzeugen (z.B. Gewindeschneidern).

Beim Gewindewirbeln wird der Rohling durch ein

mit mehreren Meißeln ausgestattetes Werkzeug

geschoben. Das Wirbeln ist ein äußerst schnelles

und präzises Verfahren der Gewindeherstellung.

In der heutigen Massenfertigung werden

Schrauben und Muttern durch Kaltverformung

oder Warmformung hergestellt. Der Rohling wird

hier durch Rollen oder Flachbacken in Form ge-

presst. Die Vorteile des Gewindewalzens/Gewinderollens liegen in der hohen Festigkeit

Seite 13

Gewindeschneide und Windeisen: Quelle: http://www.ebay.de/itm/182008624111

Gewindewalzen: Quelle: http://www.iul.eu/iul/images/stories/kata-log/Gewindewalzen3.gif

Page 14: Projektdokumentation Fertigung unterschiedlicher Gewindearten · 2016-08-02 · page0300.htm). Zur Würdigung dieser Bauteile hat sich unsere Projektgruppe entschlossen, sich im Rahmen

des Gewindes, da der Faserverlauf des Materials nicht unterbrochen wird (vgl. http://

www.studentshelp.de/p/referate/02/6039.html).

Das Gießen von Gewinden findet seine Anwendung häufig in der Herstellung von

Sonderanfertigungen oder in der Kunststoffverarbeitung. Hierbei wird, beim sogenan-

nten Spritzgießverfahren, der Kunststoff verflüssigt und unter Druck in eine Form ge-

presst. Dieses Verfahren eignet sich gut zur Massenfertigung, da sich in kurzer Zeit eine

hohe Stückzahl, sofort einsetzbarer Teile herstellen lässt (vgl. https://de.wikipedia.org/

wiki/Spritzgie%C3%9Fen).

3.1. Herstellung eines Meißels an der Stichelschleifmaschine

Arbeitsschritt Bemerkungen

- das Werkstück (Rohteil) in die Stichelschleifmaschine einspannen

- Im Voraus wurde das Rohteil bereits an der Stelle, wo später die Schnittkanten des Meißels entstehen, auf die Hälfte geschliffen.

- obere Schnittkante schleifen - Das Rohteil muss hierfür so zum Schleifkörper stehen, dass an der oberen Kante ein leichter Spitzwinkel entsteht.

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Stichelschleifmaschine: Foto privat

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3.2. Herstellung eines Innengewindes mit dem Windeisen

- den errechneten Winkel einstellen - Der errechnete Winkel (in unserem Fall 30°) muss halbiert werden. Da der Meißel so in das Werkstück eintaucht, dass jeweils eine Seite der vorderen und hinteren Flanke des Gewindes geschnitten wird, ergibt sich dadurch der gesamte Flankenwinkel.

- das Rohteil nach Einschalten der Mas-chine behutsam dem rotierenden Schleifstein annähern dabei drehen, sodass eine Außenrundung entsteht

- Die Stichelschleifmaschine besitzt zwei Achsen. Der eingespannte Meißel kann radial und axial zum Schleifköper be-wegt werden. Der zu schleifende Winkel wird eingestellt und festgestellt.Während des Schleifvorgangs muss das Werkstück regelmäßig Wasser gekühlt werden. Hierfür nach jeder Um-drehung, mit einem Pinsel, reichlich Wasser auftragen.

- zwischendurch nachmessen und den Schleifvorgang so oft wiederholen, bis der gewünschte Winkel erreicht ist

- Gemessen wird die Länge der oberen Schnittkante.

Arbeitsschritt Bemerkungen

Arbeitsschritt Bemerkungen

- Vorbohrung an der Bohrmaschine

- das Werkstück wird fest in den Tis-chschraubstock eingespannt

- vorgebohrtes Loch mit dem Handent-grater entgraten

- So wird die Verletzungsgefahr min-imiert.

- den 1. Gewindeschneider in das Windeisen einsetzen und festspannen

- Es gibt drei Größen von Gewinde-schneidern, gekennzeichnet durch Ringe. Diese müssen alle nacheinander in der richtigen Reihenfolge verwendet werden. Die Reihenfolge ist: 1.) ein Ring, 2.) zwei Ringe und 3.) kein Ring.

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3.3. Herstellung eines Bewegungsgewindes an der Drehmaschine

- den Gewindeschneider senkrecht auf das vorgebohrte Loch setzen

- Wichtig ist die regelmäßige Kontrolle des rechten Winkels, um einen senkrechten Schnitt zu gewährleisten. Kontrolliert wird mit dem Winkelmess-er.

- Schneidöl auf den Gewindeschneider träufeln

- Das Schneidöl dient dem reibungslosen Spanabtrag und somit einem sauberen Gewindeschnitt.

- das Windeisen mit Kraft, aber ohne Druck, nach links drehen bis der Gewindeschneider die gewünschte Gewindetiefe erreicht hat

- Der Gewindeschneider schneidet sich nun in die Vorbohrung. Nach mehreren Umdrehungen muss das Windeisen, zum Spanabtrag, ca. ½ Umdrehung zurückgedreht werden.

- den Schneidvorgang nun mit dem 2. und 3. Gewindeschneider wiederholen

- zwischendurch den Span mit einem Pinsel entfernen

- das Werkstück mit Druckluft und Wolle oder einem Tuch säubern

Arbeitsschritt Bemerkungen

Arbeitsschritte Bemerkungen

- Dreh- und Vorschubgeschwindigkeit an der Drehmaschine einstellen

- Die Vorschubgeschwindigkeit definiert die Steigung des Gewindes. Die einzustellenden Parameter sind in der Bedienungsanleitung der Drehmas-chine, bzw. an den Tabellen auf der Drehmaschine abzulesen.

- Werkstück einspannen - Das Werkstück wird an beiden Enden befestigt, einmal mit dem Dreibacken-futter und mit dem Zentrierspitze des Reitstocks.

- Meißel einspannen - Es ist ratsam, sich im Voraus die Mitte des Werkstücks zu markieren. Hierfür kann das Werkstück mit einem mittig eingestellten Meißel leicht angeritzt werden.

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- Werkzeug und Werkstück zueinander antasten

- Mit Hilfe manueller Hebeldrehung wird der Meißel vorsichtig dem Werkstück genähert. So wird die Anfangsposition eingestellt.

- Gewindeschnitt durchführen - Durch Einschalten des Vorschubs wird die Schlossmutter mit der Leitspindel der Drehmaschine verbunden.

- Werkzeug leicht zurückstellen und das Werkzeug zurücklaufen lassen

- Während des Rücklaufs wird nicht geschnitten, sodass hier die Geschwindigkeit erhöht werden kann. Der Vorschub bleibt in seiner Einstel-lung.

- Meißel 0,5mm zustellen, weiteren Gewindeschnitt durchführen

- Der Schneidevorgang und Rücklauf wird so häufig wiederholt, bis die er-rechnete Gewindetiefe erreicht ist. Achtung! Unbedingt auf den Auslauf achten. Das Werkzeug läuft nach auss-chalten des Vorschubs einige mm bis cm weiter, d.h. Der Vorschub muss vorzeitig ausgeschaltet werden, damit der Meißel nicht am Backenfutter bricht.

- regelmäßig Petroleum (oder je nach Material, Kühlschmierstoff) auftragen

- Das Petroleum sorgt für einen sauberen Spanabtrag. Wenn Metalle geschnitten werden, sorgt der Kühlschmierstoff ebenfalls für einen sauberen Spanabtrag und verhindert zu schnellen Verschleiß des Werkzeugs.

- Fertiges Werkstück ausspannen und mit Druckluft und Wolle säubern

Arbeitsschritte Bemerkungen

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4. Filmskript

Im Rahmen des P4-Projektes ist es Aufgabe die Herstellung eines Produktes, genauer

zu durchleuchten. In diesem Fall wird die handwerkliche Herstellung von Gewinden in

einem kurzen Lehrfilm gezeigt. Zum Film wurde vorerst ein ausführliches Skript

geschrieben, welches sich, zu Zwecken der guten Übersicht, in drei Teile gliedert. Im

Teil „Bild“ ist festgelegt, was gezeigt werden soll, der Teil „Text/Sprecher“ beinhaltet,

was zum Bild gesagt werden soll und der Teil „Anmerkungen“ bestimmt die Kamerae-

instellung, bzw. -einstellungen der jeweiligen Szene. Das Skript dient als Leitfaden bei

den Dreharbeiten und bietet eine enorme Erleichterung während der Schnitt- und Verto-

nungsarbeiten. Dennoch sind häufige Änderungen und Anpassungen des Skripts

während des Arbeitsprozesses nicht ausgeschlossen.

Im folgenden kann Einblick in unser selbst aufgestelltes Filmskript genommen wer-

den.

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

Flasche wird aufgedreht

Kugelschreiber wird aufgedreht

Gewindemutter wird auf Schraube gedreht

Im alltäglichen Gebrauch finden sich, wenn wir genauer hinschauen, viele Gewinde. Zum Beispiel bei einer Flasche (Pause Bild abwarten), bei einem Kugelschreiber (Pause Bild abwarten) und einer Schraube mit der passenden Gewindemutter.

Linke Hand hält Schraube , rechte Hand hält Mutter

Verschiedene Alltagsgegenstände haben ein Außengewinde..

Text „Außengewinde“

Linke Hand Schraube ...wie diese Schraube Vergrößerter Zoom auf Schraube

Linke Hand hält Schraube , rechte Hand hält Mutter

Andere haben ein Innengewinde..

Text „Innengewinde“

Rechte Hand Mutter ...wie diese Gewindemutter Vergrößerter Zoom auf Mutter

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Linke Hand hält Schraube, rechte Hand schraubt Mutter.

Innen- und Außengewinde sind passend zueinander.

Leerer Tisch Kamera auf Tisch

Linke Hand von links ins Bild mit Befestigungsgewinde

Man unterscheidet zwischen einem Befestigungsgewinde...

Text „Befestigungsgewinde“

Rechte Hand von rechts ins Bild mit Bewegungsgewinde

... und einem Bewegungsgewinde.

Text „Bewegungsgewinde“

Gewindestangen liegen auf dem Tisch

Auf den ersten Blick sehen sie gleich aus. Schauen wir uns die Gewinde jedoch genauer an, können wir Unterschiede erkennen.

Rechte Hand nimmt das Bewegungsgewinde aus dem Bild.

Wir beginnen mit dem Befestigungsgewinde.

Werktisch mit Befestigungsgewinde auf der linken Seite

Ein Befestigungsgewinde hat:

Fakten werden eingeblendet

Ein Befestigungsgewinde hat:

Werktisch mit Befestigungsgewinde auf der linken Seite

Fakten werden ausgeblendet

Von rechts kommen Windeisen und Bohraufsätze ins Bild

Jetzt zeigen wir euch die Herstellung eines Befestigungsgewindes mit dem Windeisen. In diesem Fall handelt es sich um ein Innengewinde.

Szenenwechsel- WINDEISEN

Markiertes WS im blauen Schraubstock eingespannt

In dieses Werkstück wollen wir ein Innengewinde schneiden.

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

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Bohrer wird am WS angesetzt und eine Vorbohrung durchgeführt. Späne werden mit Pinsel entfernt.

Da wir später das Windeisen verwenden, muss zunächst mit einem 5mm Bohrer vorgebohrt werden.

Schriftzugeinblendung ins Bild: „Bohrerdurchmesser muss 1mm kleiner gewählt werden“

WS wird in den Tischschraubstock eingespannt.

Für einen sicheren Halt muss das Werkstück in den Tischschraubstock eingespannt werden.

Mit einem Handentgrater die Vorbohrung von beiden Seiten entgratet.

Um die Verletzungsgefahr zu minimieren, wir die Vorbohrung mit dem Handentgrater entgratet. Hierfür könnt ihr auch den Senker an der Bohrmaschine benutzen.

Neue Szene/ Kameraeinblendung auf das Windeisen.

Gewindebohrer werden der Größe nach auf die Werkbank gelegt.

An den Ringen erkennen wir die Größe der Gewindebohrer.

Nahaufnahme der Gewindebohrer

Man schneidet in drei Durchgängen, bis die richtige Tiefe des Gewindes erreicht ist. Hierfür sind die Schneideaufsätze mit Ringen gekennzeichnet. Die Reihenfolge ist 1 Ring, 2 Ringe, 0 Ringe.

Fokussierung/ Nahaufnahme auf die Markierung der Bohrer

Windeisen mit geringer Öffnung zum Einspannen. Hände öffnen das Windeisen.

Kamera von oben

Gewindebohrer #1 wird eingesetzt und Finger schließen die Öffnung des Windeisens.

Der erste Schneidaufsatz wird in das Windeisen eingespannt.

Kamera von oben

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

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Neue Szene, Tischschraubstock mit WS, oben/links seitlich

Gewindeschneider senkrecht auf Vorbohrung aufsetzten und 2x umdrehen

Beim Ansetzen des Gewindeschneiders muss auf den rechten Winkel zum Werkstück geachtet werden. Wir starten mit zwei Umdrehungen.

K. oben/links seitlich

Schneidöl um den Gewindebohrer aufträufeln

Jetzt kommt Schneidöl hinzu.

K. oben/links seitlich

Bild freeze, unscharf Dieses sorgt für einen guten Spanabtrag und einen sauberen Gewindeschnitt und für Rostschutz und somit die Haltbarkeit des Gewindes.

Texteinblendung: „Schneidöl dient zum: - guten Spanabtrag - sauberen Gewindeschnitt - schützt vor Rost

Freeze ausblenden, Bild wird dynamisch

Winkeleisen an den Gewindebohrer

Mit dem Winkelmesser kontrollieren wir den rechten Winkel, damit das Gewinde gerade geschnitten wird. Dies wiederholen wir mehrmals.

Gewindebohrer schneidet, 1x Rückdrehung zur Spanbrechung, Kontrolle mit Winkeleisen

Damit der Span das Gewinde nicht durch Verkeilen zerstört, wird er gebrochen. Hierfür das Windeisen kurz zurückdrehen.

Nach einer Umdrehung wird das Bild schnell abgespielt

Gewindebohrer ablegen Mit den Aufsätzen 2 und 3 wiederholen wir diesen Vorgang.

Gewindebohrer #2 nehmen Kamera auf Hand mit Gewindebohrer #2

Gewindebohrer #2 dreht sich durch, Schneidöl aufträufeln, Kontrolle mit Winkeleisen

Bildschnelllauf

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

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Gewindebohrer ablegen

Gewindebohrer #3 nehmen Kamera auf Hand mit Gewindebohrer #3

Gewindebohrer #3 dreht sich durch, Schneidöl aufträufeln

Bildschnelllauf

Pinsel entfernt Span Der Span wird mit einem Pinsel entfernt

Nahaufnahme Gewinde mit Pinselanfang

Druckluft entfernt Span Mit Druckluft kann der Span im Gewinde entfernt werden.

Nahaufnahme Gewinde und Druckluftpistole

Wolle entfernt Schneidöl Wir entfernen das Schneidöl und…

Nahaufnahme Gewinde mit Wolle

WS mit Innengewinde, eingespannt auf Tischschraubstock

… fertig ist unser Befestigungsgewinde.

Kamera von weit weg, zoom auf Gewinde

Szenenwechsel WERKBANK

Werktisch mit Befestigungsgewinde auf der linken Seite

Linke Hand nimmt das Befestigungsgewinde aus dem Bild, rechte Hand bringt das Bewegungsgewinde auf den Tisch

Jetzt schauen wir uns das Bewegungsgewinde näher an.

Fakten werden eingeblendet

s. Dokumentation Fakten werden per PC „auf“ den Tisch geschrieben

Szenenwechsel DREHMASCHINE

Drehmaschine Das Bewegungsgewinde stellen wir an einer Universaldrehmaschine her.

Kamera von weiter, fokussiert auf die Drehbank

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

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Tabelle mit den Geschwindigkeiten, Indexfinger an ausgewählte Geschwindigkeit

Zuerst müssen die Parameter, Dreh- und Vorschulgeschwindigkeit eingestellt werden. Wir haben uns für eine Steigung 8 entschieden, das heißt, dass sich das Werkzeug während einer Umdrehung des Werkstücks, 8mm vor oder zurück bewegt.

Umdrehung graph. einkreisen

Tabelle mit Vorschubgeschwindigkeit, Indexfinger

Der Geschwindigkeit des Vorschubs muss eingestellt werden. An unserer Drehbank machen wir das mit diesen Rädern.

Kamera filmt Einstellungen der Hebel

Meißel wird eingespannt Für unser Bewegungsgewinde haben wir einen speziellen Meißel hergestellt. Dieser muss exakt mittig zum WS eingespannt werden.

Fokus auf Meißel

WZ und WS zueinander antasten, manuelle Hebeldrehung

Der Meißel wird dem eingespannten Werkstück, in unserem Fall ein PMO-Kunststoff zugestellt, um die Anfangsposition einzustellen.

Kamerafokus auf WS und WS, sowie Hebel, Schnelllauf der Bilder bis Ende

WZ wieder zurück drehen Beim ersten Schnitt dringt der Meißel 0,5mm in das WS ein. Zum sauberen Gewindeschnitt wird Petroleum aufgetragen.

Gewindeschnitt beginnen und durchführen

Jetzt ist alles eingestellt und wir können mit dem ersten Schneidvorgang starten.

Kamerafokus auf WS und WS, sowie Hebel, Schnelllauf der Bilder bis Ende

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

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WZ leicht zurück stellen und zurück laufen lassen

Beim Rücklauf wird nicht geschnitten, daher nehmen wir das Werkzeug heraus und fahren zum Anfang. Der Vorschub bleibt dabei in seiner Einstellung.

WZ 0,5-1mm zustellen Dieser Prozess wird so lange wiederholt, bis das Gewinde die berechnete Tiefe hat. Je nach Material wird bei jedem neuen Arbeitsgang 0,5 bis 1 mm tiefer geschnitten.

Bild Schnelllauf

Fertig ist unser Bewegungsgewinde.

Szenenwechsel WERKBANK

Leerer Werktisch Fassen wir noch mal zusammen

Schraubenmutter und Schraube werden in die Mitte des Bilds gelegt.

Es gibt Außen- und Innengewinde.

Schraubenmutter und Schraube werden in die linke Bildecke gelegt.

Befestigungs- und Bewegungsgewinde werden simultan auf den Tisch gelegt.

Es gibt unterschiedliche Gewindearten. Wir haben heute das Bewegungs- und Befestigungsgewinde näher angeschaut.

Befestigungs- und Bewegungsgewinde werden in die rechte Bildecke gelegt

Hintergrund verschwimmt

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

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Bilder von Alltagsgegenständen kommen ins Bild.

Mit diesem Wissen werden uns im Alltag bestimmt die ein oder anderen Gegenstände mit Gewinden auffallen und wir sind in der Lage diese zuzuorndnen.

Bilder überlappend einblenden.

Langsames Ausblenden Verschwimmung und Abspann mit Namen, Projekt, Mitwirkende Personen

Bild Sprecher / Text Anmerkungen

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5. Integration und Herstellung im WAT-Unterricht

Unser Projekt lässt sich sehr gut in den Wirtschaft-Arbeit-Technik Unterricht ein-

binden. Durch das selbst erstellte Video, als Anleitung zum Gewinde schneiden, ist

bereits eine wunderbare Einleitung in das Thema gegeben. Durch die dargestellten

Handlungsabläufe kann jeder Schritt nachvollzogen werden, sowohl praktisch als auch

theoretisch. Die Lehrkraft kann im Anschluss mit den Schülern weitere Gewinde

suchen. Dies kann in den Werkstätten, in den Klassenzimmern, Draußen oder auch im

Alltag Zuhause geschehen. Eine anschließende Einteilung in die jeweiligen Kategorien

kann durchgeführt werden.

Das Herstellen von Gewinden können die Schülerinnen an eigenen Projekten üben.

Eine sehr anschauliche Vorlage ist zum Beispiel das Stövchen, welches im Ein-

führungskurs der Metallwerkstatt hergestellt wird. Durch das selbstständige Herstellen

eines Gewindes wird den Schülern vermittelt, welcher Aufwand dahinter steckt und

welche Faktoren für ein gelungenes Gewinde von Bedeutung sind.

Das Videoprojekt selbst kann ebenso mit Schülerinnen verwirklicht werden. Heutzu-

tage kann mit den Smartphone-Kameras eine recht gute Bildqualität produziert werden.

Den Schülerinnen ist es möglich, selbst ein eigenes kleines „Lehrvideo“ zu gestalten.

Hierfür ist eine gute Vorbereitung und eine gute Einarbeitung in das Thema Vorausset-

zung. Das Ziel, Schülerinnen beschäftigen sich im Vergleich zum normalen Schulalltag

tiefgründiger mit einem Thema, kann mit Spaß und alternativer Methode erreicht wer-

den.

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6. Fazit des P4 Projektes

Das Projekt im Modul P4 Produkte und Produktion ist eine Art Abschlussprojekt un-

seres Bachelorstudiums im Zweitfach Arbeitslehre. Aufgabe ist es, ein Produkt in seiner

Herstellung nachzuvollziehen.

Unsere Projektgruppe entschied sich sehr schnell für das Thema Gewinde schneiden.

Die Darstellung dieses Themas gestaltete sich schnell. Es sollte eine Art An-

leitungsvideo für Schülerinnen, für Lehrerinnen, für Studentinnen und natürlich für In-

teressierte als Endprodukt entstehen.

Unsere ersten Impulse führten uns nicht in die Weiten des Internets, um bereits

bestehende Videos zu studieren. Wir wollten unvoreingenommen an unser Projekt

gehen. Unser gesetztes Ziel war, das Thema von Grund auf selbst zu erschließen und auf

unser vorheriges Wissen aufzubauen. Mit der hervorragenden Unterstützung des Met-

allwerkstattleiters Volker Klohe begannen wir mit der theoretischen Erarbeitung, worauf

die praktische Umsetzung folgte. Das Thema Gewinde, die Unterscheidung und Herstel-

lung, war im Arbeitsumfang selbst ein eigenständiges Projekt. Daraus einen Lehrfilm zu

erstellen war ein weiteres Projekt, denn niemandem von uns war dieses Arbeitsumfeld

auch nur annähernd bekannt. Auch hier mussten wir uns das gesamte Wissen aneignen,

was mit der professionellen Unterstützung von Theo Sakatis gelang.

Insgesamt waren wir sehr überrascht, wie viel wir während des Projektes gelernt

haben, in Bereichen, die so in unserem Studium keinen Platz fanden. Wir haben die Un-

terschiede von Gewindeformen im theoretischen und praktischen Teil erfahren. Durch

die Erstellung des Films und die Schritt-für-Schritt Anleitung in Form eines Skripts,

haben wir didaktisch erforderliche Schritte aufgestellt. Diese werden uns in der zukün-

ftigen Lehrertätigkeit helfen, um Schülerinnen das zunächst ferne Themenfeld ver-

ständlich zu erklären.

Als Projektgruppe können wir das Projekt im Sinne eines Modulabschlusses nur un-

terstützen und befürworten. Es bildet einen selbständig arbeitenden Rahmen und

wiederholende Handlungsabläufe, welche in besonderen Maße verinnerlicht werden

können. An dieser Stelle seien im besonderen Maße die Handlungsabläufe an der

Drehmaschine zu nennen.

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Quellenverzeichnis

Internetquellen:

- Geschichte:

• http://www.hp-gramatke.de/history/german/page0300.htm [15.07.2016].

- Gewinde allgemein:

• vgl. http://www.schrauben-lexikon.de/td7-gewinde.asp [15.07.2016].

- Beschriftungen:

• http://www.schrauben-lexikon.de/ [Stand: 12.07.2016].

• http://www.lehrerfreund.de [10.07.2016].

• http://www.hug-technik.com [10.07.2016].

• http://wagnerdent.de/im- ages/produkte/Spindelpresse_SP_3700_600px.jpg

[10.07.2016].

• https://metallwarriors.files.wordpress.com/2015/03/345-1-schraubenlinie.png

[13.07.2016].

• http://www.lehrerfreund.de [10.07.2016].

• http://wagnerdent.de/images/produkte/Spindelpresse_SP_3700_600px.jpg

[17.07.2016].- Gewindeherstellung:

• http://glos- sar.item24.com/de/start/view/glossary/ll/de %7Cen/item/gewinde-

drehen/ [Stand: 07.07.2016].

• http://www.metall-wissen.de/gewindedrehen/ [07.07.2016].

• http://www.studentshelp.de/p/ referate/02/6039.html [07.07.2016].

• http://www.iul.eu/iul/images/stories/katalog/Gewindewalzen3.gif [15.07.2016].

• http:// www.poeppel-wkz.de/cms/Vertriebsbere- iche/Zerspanung/Produktgrup-

pen/ Gewinden/Gewindefraesen/1573.php [07.07.2016].

• http://www.ebay.de/itm/182008624111 [15.07.2016].

• https://de.wikipedia.org/ wiki/Spritzgie%C3%9Fen [06.07.2016].

Literatur:

- Dobler, Hans-Dieter (Hrsg.) (2003): Fachkunde Metall. Haan-Gruiten:Verlag Eu-

ropa-Lehrmittel.

- Fischer, Ulrich (Hrsg.) (2011): Tabellenbuch Metall: Haan-Gruiten:Verlag Eu-

ropa-Lehrmittel.Seite 28