Einführung in die Fertigungstechnik

Ralf Förster · Anna Förster

Einführung in die FertigungstechnikLehrbuch für Studenten ohne Vorpraktikum

Ralf FörsterFachbreich VIII Beuth Hochschule für Technik Berlin Berlin, Deutschland

Anna FörsterBerlin, Deutschland

ISBN 978-3-662-54701-4 ISBN 978-3-662-54702-1 (eBook)

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https://doi.org/10.1007/978-3-662-54702-1

http://dnb.d-nb.de

Geleitwort

Ursprünglich wurde dieses Buch als Skript für indonesische Studierende konzipiert,um ihnen einen kurzen umfassenden Überblick über die Fertigungstechnologien,deren richtiger Benennung und den richtigen und ungefährlichen Einsatz der ent-sprechenden Werkzeuge und Maschinen zu geben, ohne den bewährten Büchernder Fertigungstechnik, die viele der hier dargestellten Sachverhalte voraussetzen,ein weiteres zur Seite stellen zu wollen. Während der Übungen und Vorlesungen inDeutschland wurde der Wunsch der Studierenden deutlich, auch ein entsprechendesBuch auf Deutsch zur Verfügung zu haben.Da es leider immer mehr technische Studiengänge an deutschen Hochschulen undUniversitäten, insbesondere des Maschinenbaus und des Wirtschaftsingenieurs Ma-schinenbau gibt, die kein Grundpraktikum in der Industrie mehr voraussetzen unddaher die Studierenden in den ersten Semestern zwar über eine Hochschulzugangs-berechtigung verfügen, aber leider keine Vorstellungen mehr von den verwendetenFertigungstechniken, der Anwendung und der richtigen Benennung der in der in-dustriellen Praxis teilweise seit Jahrhunderten benutzten Techniken und Werkzeugebesitzen, besteht die Notwendigkeit diese Lücke zu schließen, um den Unterrichtweiterhin verfolgbar zu machen.Die Anzahl der Studienanfänger, die eine Ausbildung besitzen, ist ebenfalls starkrückläufig, daher ist es in den ersten Semestern des Studiums sehr wichtig gewor-den, die wichtigsten technischen Grundbegriffe und einfachen technischen Grundla-gen, die bisher vor Aufnahme eines technischen Studiums erlernt wurden, innerhalbder ersten Übungen und Vorlesungen zu vermitteln. Eine Reihe von Studierendenkann den Übungen und Vorlesungen nicht folgen, weil ihnen technische Standardbe-griffe wie z.B. Körner, Reiben oder Ringschlüssel nicht geläufig sind und sie keineVorstellungen von den Abläufen und Prozessen der Fertigung besitzen. Kenntnisseüber den Aufbau und die richtige Benutzung von Messschiebern und Bügelmess-schrauben sind leider nicht mehr Allgemeingut der Studierenden in den Ingenieur-wissenschaften.Weiterhin sind sehr viele Menschen aktiv in der Maker-Bewegung und den RepairCafés und wollen eigene Ideen und Projekte verwirklichen bzw. lieb gewordene be-

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vi Geleitwort

währte Dinge erhalten und reparieren, kennen aber die entsprechenden technischenFachbegriffe und den richtigen Umgang mit den Werkzeugen nicht. Viele dieserMenschen haben ein starkes Interesse an technischen Fragestellungen und möchtensich auch aktiv im technischen Umfeld engagieren, haben aber bisher wenig techni-sche Kompetenz erwerben können, da es nur noch wenige Fahrrad-, Motorrad- oderAutobesitzer gibt, die selbst ihre Fahrzeuge reparieren.Dieses kleine Buch soll nicht die Standardbücher der Fertigungstechnik ersetzen,sondern die Lücke zwischen der schulischen Ausbildung und einem technischenStudium schließen. Es soll eine kleine Hilfe sein, damit auch Studierende die tech-nische Fachsprache von Facharbeitern, Technikern und Meistern sprechen und sichim industriell-praktischen Umfeld richtig artikulieren können.

Berlin, August 2018 Ralf Förster

Anna Förster

Danksagung

Dieses Buch entstand auf Anregung vieler Studierender sowohl in Indonesien alsauch in Deutschland. Insofern gebührt ihnen natürlich der erste Dank, denn ohnedie Diskussionen über die technischen Erfahrungen wäre die Idee nie entstanden.Natürlich ist eine derartige Arbeit nur mit der Unterstützung zahlreicher Menschenmöglich. Unser größter Dank gilt daher zunächst unserer Frau und Mutter Dr. med.Cornelia Förster, die an vielen Tagen und langen Abenden auf uns verzichten muss-te, ebenso wie unsere Tochter und Schwester Antje Förster. Zu besonderem Danksind wir auch unseren Eltern bzw. Großeltern Horst und Monika Förster verpflich-tet, die uns jederzeit unterstützen und an den Wochenenden kulinarisch verpflegten.Ohne diese familiäre Rückendeckung wäre dieses Projekt nicht möglich gewesen.Zahlreiche Diskussionen, viel Unterstützung, Hilfe und immer ein offenes Wort ver-danken wir auch Dr. Andreas Loth, der viel von seinen praktischen Erfahrungen undseinem Wissen beisteuerte. Auch den Mitarbeitern im Labor für Produktionstechnikder Beuth Hochschule für Technik Berlin verdanken wir viele Anregungen, Diskus-sionen und Hilfe bei der Erstellung des Inhaltes dieses Buches. Hier danken wirinsbesondere Frank Hauser, Gunther Kürth, Viktor Georgiev, Frank Honeck, MartinKaiser, Erik Höhne, André Zühlsdorf und natürlich auch Michael Berwing, RalphZettier und Josua Jendrzynski. Sie waren alle jederzeit bereit, die Arbeit zu unter-stützen, für Fotos zur Verfügung zu stehen und zahlreiche Objekte zu suchen undaufzubauen.Unserem langjährigen Freund Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Böhlke aus Karlsruhedanken wir sehr herzlich für zahlreiche fachliche Diskussionen und die notwendigenmotivierenden Gespräche.Selbstverständlich ist eine derartige Arbeit nicht ohne die Hilfe zahlreicher ehema-liger Kollegen, Freunde und Bekannte denkbar, die uns mit Fotos und Bauteilen zurVisualisierung und mit zahlreichen Hinweisen unterstützten. Auch ihnen allen seihiermit sehr herzlich gedankt.Für die ständige, schnelle und immer gut gelaunte Hilfe bei der Erstellung zahlrei-cher Abbildungen danken wir sehr herzlich Anke Belitz.Sehr viel Unterstützung und Hilfe erhielten wir auch von Museen und deren Mit-arbeitern, insbesondere dem Binnenschifffahrtsmuseum in Oderberg, dem Museum

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viii Danksagung

Stade, dem Bernischen Historischen Museum, dem Museum Tobiashammer in Ohr-druf und der Stadtbibliothek Nürnberg. Ihnen allen soll auch hier gedankt werden.Weiterhin sind natürlich die vielen Abbildungen, die einen Einblick in den derzei-tigen Stand der industriellen Produktion ermöglichen, nicht ohne die Hilfe und dasInteresse der Mitarbeiter und Eigentümer zahlreicher Firmen möglich. Stellvertre-tend für die vielen Unterstützer aus dem industriellen Bereich soll hier ChristianDunkel, Dr. Christian Wolf, Dr. Thomas Ardelt, Dr. Carsten Russner und Dr. JavierFuentes und natürlich Volker Schmidt gedankt werden. Sie alle leisteten einen Bei-trag, um das Projekt zu vollenden. Aber natürlich sei auch allen anderen Firmen undderen Mitarbeitern gedankt, die Bilder für das Buch zur Verfügung stellten.Abschließend möchten wir uns natürlich auch ganz besonders bei Sabine Brombyund Thomas Lehnert vom Springer-Verlag in Berlin bedanken, die uns jederzeit mitRat und Tat und vor allem mit nahezu unendlicher Geduld zur Seite standen.

Berlin, August 2018 Ralf Förster

Anna Förster

Inhaltsverzeichnis

1 Geschichte der Fertigungstechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11.1 Steinzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

1.1.1 Aufwand zur Herstellung von Steinwerkzeugen . . . . . . . . . . . 31.2 Bronzezeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41.3 Eisenzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

1.3.1 Mittelalter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81.4 Industrielle Produktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

1.4.1 Erste industrielle Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151.4.2 Zweite industrielle Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181.4.3 Dritte industrielle Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191.4.4 Vierte industrielle Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

2 Einteilung der Fertigungsverfahren nach DIN 8580 . . . . . . . . . . . . . . . . 232.1 Einführung in die DIN 8580 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232.2 Hauptgruppe 1 Urformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

2.2.1 Urformen aus dem flüssigen Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252.2.2 Urformen aus dem plastischen oder teigigen Zustand . . . . . . 292.2.3 Urformen aus dem breiigen Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312.2.4 Urformen aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand . . 322.2.5 Urformen aus dem span- oder faserförmigen Zustand . . . . . . 342.2.6 Urformen aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand . . . . . 342.2.7 Urformen aus dem ionisierten Zustand durch

elektrolytisches Abscheiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352.2.8 Additive Fertigungsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.3 Hauptgruppe 2 Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 372.3.1 Druckumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382.3.2 Zugdruckumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 482.3.3 Zugumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 552.3.4 Biegeumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 582.3.5 Schubumformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60

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x Inhaltsverzeichnis

2.4 Hauptgruppe 3 Trennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 612.4.1 Zerteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.4.2 Spanen mit geometrisch bestimmten Schneiden . . . . . . . . . . . 652.4.3 Spanen mit geometrisch unbestimmten Schneiden . . . . . . . . 812.4.4 Abtragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 872.4.5 Zerlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 992.4.6 Reinigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 99

2.5 Hauptgruppe 4 Fügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1012.5.1 Fügen durch Zusammensetzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1032.5.2 Fügen durch Füllen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1032.5.3 Fügen durch An- und Einpressen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1032.5.4 Fügen durch Urformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1082.5.5 Fügen durch Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1082.5.6 Fügen durch Schweißen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1112.5.7 Fügen durch Löten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162.5.8 Fügen durch Kleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1162.5.9 Textiles Fügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

2.6 Hauptgruppe 5 Beschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1172.6.1 Beschichten aus dem flüssigen Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . . 1182.6.2 Beschichten aus dem plastischen Zustand . . . . . . . . . . . . . . . 1212.6.3 Beschichten aus dem körnigen oder pulverförmigen Zustand 1222.6.4 Beschichten durch Schweißen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1222.6.5 Beschichten durch Löten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1222.6.6 Beschichten aus dem gas- oder dampfförmigen Zustand

(Vakuumbeschichten) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1232.6.7 Beschichten aus dem ionisierten Zustand . . . . . . . . . . . . . . . . 123

2.7 Hauptgruppe 6 Stoffeigenschaft ändern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.7.1 Verfestigen durch Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.7.2 Wärmebehandeln . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1262.7.3 Sintern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

3 Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1373.1 Werkstückwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

3.1.1 Einteilung der Stähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1403.1.2 Bezeichnung von Gusswerkstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1503.1.3 Bezeichnung von Nichteisenmetallen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

3.2 Schneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1533.2.1 Entwicklung der Schneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1543.2.2 Metallische Schneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1553.2.3 Keramische Schneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1573.2.4 Weitere Schneidstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1593.2.5 Bezeichnungen von Schneidstoffen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1603.2.6 Werkstoffschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163

Inhaltsverzeichnis xi

4 Manuelle Werkzeuge (Handwerkzeuge) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1654.1 Handwerkzeuge zum Urformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1654.2 Handwerkzeuge zum Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 165

4.2.1 Hämmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1654.2.2 Körner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167

4.3 Handwerkzeuge zum Trennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1674.3.1 Handwerkzeuge zum Zerteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1674.3.2 Handwerkzeuge zum Spanen mit geometrisch

unbestimmter Schneide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1714.3.3 Handwerkzeuge zum Spanen mit geometrisch bestimmten

Schneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1754.3.4 Handwerkzeuge zum Zerlegen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1874.3.5 Handwerkzeuge zum Reinigen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196

4.4 Handwerkzeuge zum Fügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1974.4.1 Zangen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1974.4.2 Fügen durch Schweißen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1984.4.3 Nietwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200

4.5 Handwerkzeuge zum Beschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.6 Handwerkzeuge zum Stoffeigenschaftsändern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.7 Weitere Handwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 201

4.7.1 Anreißwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2014.7.2 Höhenreißer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2024.7.3 Zentrierwinkel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

4.8 Handbetätigte Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2034.8.1 Kniehebelpresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2034.8.2 Hebelpresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2044.8.3 Handspindelpresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2044.8.4 Schwenkbiegemaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2044.8.5 Handsickenmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2054.8.6 Gesenkbiegepresse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2054.8.7 Rundwalzmaschine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

5 Manuelle Mess- und Prüfmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2095.1 Prüfen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 209

5.1.1 Prüfmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2105.2 Messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 210

5.2.1 Messmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2115.2.2 Rauheitsmessungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2175.2.3 Hilfsmittel zum Messen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217

5.3 Lehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2195.3.1 Typen von Lehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2195.3.2 Formlehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2205.3.3 Grenzlehren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 222

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 224

xii Inhaltsverzeichnis

6 Handgeführte Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2256.1 Bohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

6.1.1 Winkelbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2266.2 Schrauber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2276.3 Nibbler . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2276.4 Schleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228

6.4.1 Trennschleifmaschine (Flex) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2286.4.2 Gradschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

6.5 Allgemeine Sicherheitshinweise beim Arbeiten mit handgeführtenMaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 231

7 Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2337.1 Konventionelle Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 233

7.1.1 Maschinengestell . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2347.1.2 Führungen und Lagerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2347.1.3 Antrieb . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2347.1.4 Werkzeugaufnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

7.2 Lage der Maschinenachsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2357.3 Änderung der Drehzahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2367.4 Sägemaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237

7.4.1 Bandsägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2377.4.2 Kappsägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2387.4.3 Maschinenbügelsägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239

7.5 Bohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2397.5.1 Tischbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2407.5.2 Reihenbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2407.5.3 Säulenbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2417.5.4 Ständerbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2417.5.5 Radialbohrmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2417.5.6 Sicherheitshinweise beim Arbeiten mit Bohrmaschinen . . . . 242

7.6 Drehmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2427.6.1 Hinweise zum Einrichten von Drehmaschinen . . . . . . . . . . . . 2447.6.2 Sicherheitshinweise beim Arbeiten mit Drehmaschinen . . . . 246

7.7 Stoßmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2477.8 Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248

7.8.1 Hinweise zum Einrichten von Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . 2487.8.2 Sicherheitshinweise beim Arbeiten mit Fräsmaschinen . . . . . 250

7.9 Schleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2517.9.1 Flachschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2527.9.2 Rundschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2537.9.3 Schleifböcke und Stichelböcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2537.9.4 Bandschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2547.9.5 Sicherheitshinweise beim Arbeiten mit Schleifmaschinen . . 254

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

Inhaltsverzeichnis xiii

8 Maschinengeführte Werkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2578.1 Maschinengeführte Werkzeuge zum Urformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2578.2 Maschinengeführte Werkzeuge zum Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . 257

8.2.1 Gewindeformer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2578.3 Maschinengeführte Werkzeuge zum Trennen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258

8.3.1 Bohrwerkzeuge für die Metallbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . 2588.3.2 Räumwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2648.3.3 Drehwerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2658.3.4 Fräswerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2698.3.5 Sägewerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2748.3.6 Schleifscheiben- und Stifte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2768.3.7 Bürsten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

9 Spannmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2859.1 Werkstückspannmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285

9.1.1 Maschinenschraubstöcke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2869.1.2 Zentrischspanner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2899.1.3 Spannpratzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2899.1.4 T-Nutentische und T-Nutensteine . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2909.1.5 Niederzugspanner . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2919.1.6 Dreibackenfutter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2919.1.7 Vierbackenfutter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2929.1.8 Magnetspanntische . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2929.1.9 Nullpunktspannsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2939.1.10 Vakuumspannsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2949.1.11 Eisspannsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2949.1.12 Kitten und Kleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2959.1.13 Hilfsmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

9.2 Werkzeugspannmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2989.2.1 Morsekegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2999.2.2 Steilkegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3009.2.3 Hohlschaftkegel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3029.2.4 Spannfutter Systeme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3059.2.5 Gegenüberstellung der einzelnen Spannfutter . . . . . . . . . . . . . 309

Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

10 Komplette Fertigungsprozesse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31310.1 Blechbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

10.1.1 Konservendosenherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31310.1.2 Sickenherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31410.1.3 Herstellung von Bi-Metallsägeblättern . . . . . . . . . . . . . . . . . . 314

10.2 Herstellen einer Nietverbindung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31410.3 Gewindeherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

10.3.1 Gewinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

xiv Inhaltsverzeichnis

10.4 Kugellagerherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32210.5 Schrauben- und Mutternherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 324

10.5.1 Herstellung metrischer Schrauben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32510.5.2 Herstellung von Blechschrauben (Bohrschrauben) . . . . . . . . . 32610.5.3 Herstellung von Muttern . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327

10.6 Bohrerherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32810.6.1 Wendelschleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32810.6.2 Rollwalzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329

10.7 Fräserherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32910.8 Feilenherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33010.9 Maulschlüsselherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33210.10Rohrherstellung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

10.10.1Nahtlose Rohre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33410.10.2Rohre mit Naht . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

10.11Herstellung von gesinterten Bauteilen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335Literaturverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

Sachverzeichnis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341

Formelzeichen und Abkürzungen

xv

xvi Formelzeichen und Abkürzungen

Abkürzungen

Großbuchstaben

ABS AufbauschneideBAZ BearbeitungszentrumBIS Beam Interface SolidificationBSF British Standard FineBSP British Standard PipeBPM Ballistic Particle ManufactoringCBN Kubisches BornitridCFK kohlenstofffaserverstärkter KunststoffCNC Computerised Numerical ControlCVD Chemical Vapour DepositionDIN Deutsches Institut für Normung e.V.DLC diamond-like carbonDLP Digital Light ProcessingDLZ Drehmaschine mit Leit- und ZugspindelEKD Eisen-Kohlenstoff-DiagrammFDM Fused Deposition ModelingFEPA Federation of European Producers of AbrasivesGG Gusseisen mit LamellengraphitGGG Gusseisen mit KugelgraphitGS StahlgussHIS Holographic Interference SolidificationHS SchnellarbeitsstahlHSK HohlschaftkegelaufnahmenIHU InnenhochdruckumformenISO Internationale Organisation für NormungKSS KühlschmierstoffLH Left HandLLM Layer Laminate ManufacturingMJM Multi-Jet ModelingMF Metrisches ISO-FeingewindeMK MorsekegelMMS MinimalmengenschmierungNC Numerische SteuerungNE-Metalle NichteisenmetalleNPS NullpunktspannsystemeOSB oriented strand boardPC Personal ComputerPCBN Polykristallines kubisches BornitridPg PanzergewindePKD Polykristalliner DiamantPM PulvermetallurgischPVD Physical Vapour DepositionREM RasterelektronenmikroskopRH Right HandRP Rapid Prototyping

Formelzeichen und Abkürzungen xvii

S HauptschneideS´ NebenschneideSFP Solid Foil PolymerisationSGC Solid Ground CuringSK SteilkegelaufnahmeSL StereolithographySLS Selective Laser SinteringSMS Selective Mask SinteringSTEM Shape Tube Electrolytic MachiningSW SchlüsselweiteTH Technische HochschuleTU Technische UniversitätUNF Unified National FineVDE Verband der Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik e. V.VDI Verband deutscher Ingenieure e.V.VHM VollhartmetallWSP WendeschneidplatteWST WerkstückWKZ WerkzeugZ OrdnungszahlZTU Zeit-Temperatur-Umwandlung

Kleinbuchstaben

kfz kubischflächenzentriertkrz kubischraumzentriertv. Chr vor Christus

xviii Formelzeichen und Abkürzungen

Formelzeichen

Großbuchstaben

A mm2 QuerschnittAα mm2 FreiflächeAγ mm2 SpanflächeF N KraftFc N SchnittkraftFSpann N SpannkraftL mm LängeM Nm DrehmomentPc W SchnittleistungPe W WirkleistungRa μm MittenrauwertRm N

mm2 ZugfestigkeitRp0,2 N

mm2 0,2% DehngrenzeRt μm RautiefeRz μm Gemittelte RautiefeT ◦C TemperaturTs

◦C SchmelztemperaturTr

◦C RaumtemperaturTz

◦C ZündtemperaturV B mm VerschleißmarkenbreiteW m/min WälzgeschwindigkeitWc J SchnittarbeitWf J Vorschubarbeit

Formelzeichen und Abkürzungen xix

Kleinbuchstaben

ae mm Eingriffsweiteap mm Schnitttiefeapmax mm maximale Schnitttiefeb mm SpanungsbreitebG1 mm Breite Gehrung 1bG2 mm Breite Gehrung 2bHT N mm Halsbreite T-NutbHT S mm Halsbreite T-NutensteinbT N mm Breite T-NutbT S mm Breite T-NutensteindA mm Außendurchmesserda0 mm Wälzfräseraußendurchmesserda2 mm ZahnradaußendurchmesserdB mm BohrungsdurchmesserdFr mm Durchmesser eines FräsersdI mm InnendurchmesserdK mm GewindekerndurchmesserdN mm GewindenenndurchmesserdWkzSchlei f mm Durchmesser eines SchleifwerkzeugesdWst mm Durchmesser Werkstücke mm Fasef mm Vorschubfz mm Vorschub je Zahn/ Schneideh mm SpanungsdickehGT N mm Gesamthöhe T-NuthGT S mm Gesamthöhe T-NutensteinhT N mm Höhe T-NuthT S mm Höhe Nut T-Nutensteinhch mm Spandickek Korrekturfaktorkc1.1

Nmm2 spezifische Schnittkraft für b = h = 1 mm

kFer Korrekturfaktor für das FertigungsverfahrenkSch Korrekturfaktor für den Schneidstoffkvc Korrekturfaktor für die Schnittgeschwindigkeitkver Korrekturfaktor für den Verschleißkγ Korrekturfaktor für den Spanwinkell mm Fräserlängel/d Längen zu Durchmesserverhältnism kg Massemc Spannungsdickenexponentn min−1 DrehzahlnWst min−1 Werkstückdrehzahlr mm Radiuss mm Dicket s Zeittc min Schnittzeitvc

mmin Schnittgeschwindigkeit

v fm

min Vorschubgeschwindigkeitz Schneidenanzahl

xx Formelzeichen und Abkürzungen

Griechische Großbuchstaben

σ Nmm−2 Spannung

Griechische Kleinbuchstaben

α ° Winkelη m2s−1 kinematische Viskositätν Nsm−2 Dynamische Viskosität