- Arbeitslehre/Technik

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:
Mareike Rüße
Anna Schumacher
Lisa Leonhardt
Berlin, 17. Juli 2016 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
Seite 2
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 finden wahrscheinlich hier und da zu wenig Anerkennung in unserer Gesellschaft. Erste Ansätze 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 Parameter müssen verändert werden, damit unterschiedlich zu verwendende Gewinde produziert 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 Informationen 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 werden kann.
Seite 3
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, Verwendungszweck, Drehsinn und Gangzahl eingeteilt (vgl. Fachkunde Metall, 2003:345). Für
das durchgeführte Projekt der Gewindeherstellung sind zwei Einteilungen von besonderer Bedeutung und werden im Folgenden näher erläutert: Gewindeprofil, Verwendungszweck. 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:
Quelle: http://www.schrauben-lexikon.de/
Seite 4
2.1.1.Innen- und Außengewinde
Gewinde werden unter anderem in die Kategorien Innengewinde und Außengewinde
unterschieden.
Quelle: http://www.schrauben-lexikon.de/norm/
_pages-techdat/img/Techdat_html_me9c1e02.png
Ein Innengewinde liegt im Inneren eines Werkstücks, wie
z.B. einer Mutter. Wenn ein Meißel für die Herstellung benutzt 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 Innengewinde bildet das Gegenstück zum Außengewinde.
Das Außengewinde befindet sich außerhalb des Werkstücks, wie z.B. am Bolzen einer Schraube. Hier trägt der
Meißel das Material von außen ab. Innengewinde und
Beispiel eines Meißels für
ein Innengewinde
Quelle: http://img.directindustry.de/
images_di/photo-g/
161115-9062435.jpg
Außengewinde können bei gleicher Gewindegröße miteinander 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-
Quelle: https://metallwarriors.files.wordpress.com/2015/03/345-1schraubenlinie.png
Seite 5
tendlich auch die Steigung der Flanken.
Die Steigung der Flanken ist somit die horizontale Strecke, welche die Schraubenlinie 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 Beispielsweise in Spindelpressen, Leitspindeln von Drehmaschinen oder Schraubzwingen verwendet. 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.
Quelle:http://www.lehrerfreund.de
Seite 6
2.2.2.Metrisches Iso-Gewinde
Dieses Gewindeprofil ist weltweit genormt und wird in Regel- und Feingewinde unterteilt.
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 benötigen keine Schraubensicherung.“ (s. Fachkunde Metall, 2003:346). Ein M16x1,5
Feingewinde hat somit einen Gewindedurchmesser von 16mm und eine Steigung von
1,5 mm.
Metrisches Iso-Gewinde: Quelle: http://www.hugtechnik.com
2.2.3.Whitworth- Rohrgewinde
Ein Whitworth- Rohrgewinde hat einen Flankenwinkel von 55°. Das Außen- und Innengewinde ist zylindrisch. Bei einem Whitworth-Gewinde werden die Maße in inch
Seite 7
angegeben, da es hauptsächlich im amerikanischen und britischen Raum und selten in
Europa Anwendung findet.
Es ist in keiner DIN-Norm geregelt.
Whitworth-Rohrgewinde: Quelle: http://
www.hug-technik.com
2.2.4.Rundgewinde
Rundgewinde haben einen Flankenwinkel von 30°. Das Gewindeprofil ist bei Innenund Außengewinden abgerundet.
Besondere Verwendung finden sie bei Kupplungsspindeln, Ventilen und Schiebern.
Aufgrund ihrer Geometrie sind sie unempfindlich gegenüber Schmutz und Beschädigungen.
Die Kenngrößen sind in der DIN-405 geregelt.
Rundgewinde: Quelle: http://www.hugtechnik.com
Seite 8
2.3. Einteilung nach dem Verwendungszweck
Gewinde können je nach Verwendungszweck eingeteilt werden. Dabei wird zwischen
Bewegungs- und Befestigungsgewinde unterschieden. In der Literatur sind Begrifflichkeiten, wie Nicht selbsthemmendes und selbsthemmendes Gewinde zu finden.
2.3.1.Befestigungsgewinde
Im folgenden Bild sind die Kraftwirkungen der Normalkraft FN und der Hangabtriebskraft FH dargestellt. Beide wirken senkrecht bzw. parallel zur schiefen Ebene, in Ab-
hängigkeit zur Steigung P.
Kleinere Hangabtriebskräfte F H
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
kleiner Steigungswinkel P
Kräfte
Verringerung der Hangabtriebskraft FH,
Vergrößerung der Normalkraft FN
Vergrößerung der Reibung FR
großer Flankenwinkel
Vergrößerung der Reibung FR
Seite 9
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 igungswinkels P vergrößert sich die
Hangabtriebskraft FH, die Reibungskraft
F R verringert sich immense (vgl.
Fachkunde Metall, 2003:345).
Nicht selbsthemmendes Gewinde (Bewegungsgewinde)
Winkel
großer Steigungswinkel P
Kräfte
Vergrößerung der Hangabtriebskraft FH,
Verringerung der Normalkraft FN
Verringerung der Reibung FR
kleiner Flankenwinkel
Verringerung der Reibung FR
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 Tischkreissägen 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
Seite 10
zurückgelegt werden soll, mit möglichst wenig „Drehaufwand“. Ein sehr gutes Beispiel
hierfür ist die Spindelpresse (Vgl. Fachkunde Metall, 2003:346).
Spindelpresse: Quelle:http://wagnerdent.de/images/produkte/Spindelpresse_SP_3700_600px.jpg
Seite 11
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 Schraubdrehverfahren, bei dem mit Gewindemeißeln
Außen- und Innengewinde hergestellt werden
können. Auf diese Weise lassen sich mit einfachen Werkzeugen, fast alle Gewindearten
herstellen. Das Schneidwerkzeug ist ein
Meißel. Das Profil des Meißels bestimmt hier
die Gewindeform. Jede Universaldrehmas-
Gewindedrehen: Quelle: http://glossar.item24.com/de/start/view/glossary/ll/de
%7Cen/item/gewindedrehen/
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 Seitenbewegung des Werkzeugs erzeugt. Die
Gewindefräsen: Quelle: http://www.poeppel-wkz.de/cms/Vertriebsbereiche/
Zerspanung/Produktgruppen/Gewinden/
Gewindefraesen/1573.php
Vorteile des Gewindefräsens sind Möglichkeit der Bearbeitung asymmetrischer und
nicht rotierender oder auch dünnwandiger Werkstücke. Außerdem können zähe Werk-
Seite 12
stoffe, bei denen hohe Schnittkräfte entstehen, und solche mit problematischem
Spanabbruch bearbeitet werden.
Das Gewindeschneiden, auch Gewindebohren genannt, ist ein handwerkliches Verfahren zur Herstellung von Innen- und Außengewinden. Zur Herstellung von Innengewinden wird das Windeisen mit einem
entsprechend eingespannten Gewindeschneider
verwendet. (Anm.: Dieses Verfahren wird in unserem P4 Projektvideo genau dargestellt.) Außerdem gibt es Gewindebohrmaschinen, sowie
Gewindeschneidköpfe zum Einspannen zum
Einspannen in die Standbohrmaschine. Das
entsprechende Werkzeug zur Herstellung von
Gewindeschneide und Windeisen:
Quelle: http://www.ebay.de/itm/
182008624111
Außengewinden ist das Schneideisen.
Eine weitere Variante des Gewindeschneidens ist das Schneiden an der Drehmaschine. Hier wird das entsprechende Werkzeug, der Schneideisenhalter, mit dem Reitstock 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
Gewindewalzen: Quelle: http://
www.iul.eu/iul/images/stories/katalog/Gewindewalzen3.gif
hier durch Rollen oder Flachbacken in Form gepresst. Die Vorteile des Gewindewalzens/Gewinderollens liegen in der hohen Festigkeit
Seite 13
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 sogenannten Spritzgießverfahren, der Kunststoff verflüssigt und unter Druck in eine Form gepresst. 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
Stichelschleifmaschine: Foto privat
Arbeitsschritt
Bemerkungen
- das Werkstück (Rohteil) in die
- Im Voraus wurde das Rohteil bereits an
Stichelschleifmaschine einspannen
- obere Schnittkante schleifen
der Stelle, wo später die Schnittkanten
des Meißels entstehen, auf die Hälfte
geschliffen.
- Das Rohteil muss hierfür so zum
Schleifkörper stehen, dass an der
oberen Kante ein leichter Spitzwinkel
entsteht.
Seite 14
Arbeitsschritt
Bemerkungen
- 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 Maschine behutsam dem rotierenden
Schleifstein annähern dabei drehen,
sodass eine Außenrundung entsteht
- zwischendurch nachmessen und den
Schleifvorgang so oft wiederholen, bis
der gewünschte Winkel erreicht ist
- Die Stichelschleifmaschine besitzt zwei
Achsen. Der eingespannte Meißel kann
radial und axial zum Schleifköper bewegt werden. Der zu schleifende
Winkel wird eingestellt und festgestellt. Während des Schleifvorgangs muss das
Werkstück regelmäßig Wasser gekühlt
werden. Hierfür nach jeder Umdrehung, mit einem Pinsel, reichlich
Wasser auftragen.
- Gemessen wird die Länge der oberen
Schnittkante.
3.2. Herstellung eines Innengewindes mit dem Windeisen
Arbeitsschritt
Bemerkungen
- Vorbohrung an der Bohrmaschine
- das Werkstück wird fest in den Tischschraubstock eingespannt
- vorgebohrtes Loch mit dem Handentgrater entgraten
- den 1. Gewindeschneider in das
Windeisen einsetzen und festspannen
- So wird die Verletzungsgefahr minimiert.
- Es gibt drei Größen von Gewindeschneidern, 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.
Seite 15
Arbeitsschritt
Bemerkungen
- den Gewindeschneider senkrecht auf
- Wichtig ist die regelmäßige Kontrolle
das vorgebohrte Loch setzen
- Schneidöl auf den Gewindeschneider
träufeln
- das Windeisen mit Kraft, aber ohne
Druck, nach links drehen bis der
Gewindeschneider die gewünschte
Gewindetiefe erreicht hat
- den Schneidvorgang nun mit dem 2.
und 3. Gewindeschneider wiederholen
des rechten Winkels, um einen
senkrechten Schnitt zu gewährleisten.
Kontrolliert wird mit dem Winkelmesser.
- Das Schneidöl dient dem reibungslosen
Spanabtrag und somit einem sauberen
Gewindeschnitt.
- Der Gewindeschneider schneidet sich
nun in die Vorbohrung. Nach mehreren
Umdrehungen muss das Windeisen,
zum Spanabtrag, ca. ½ Umdrehung
zurückgedreht werden.
- zwischendurch den Span mit einem
Pinsel entfernen
- das Werkstück mit Druckluft und Wolle
oder einem Tuch säubern
3.3. Herstellung eines Bewegungsgewindes an der Drehmaschine
Arbeitsschritte
Bemerkungen
- Dreh- und Vorschubgeschwindigkeit an - Die Vorschubgeschwindigkeit definiert
der Drehmaschine einstellen
- Werkstück einspannen
die Steigung des Gewindes. Die
einzustellenden Parameter sind in der
Bedienungsanleitung der Drehmaschine, bzw. an den Tabellen auf der
Drehmaschine abzulesen.
- Das Werkstück wird an beiden Enden
befestigt, einmal mit dem Dreibackenfutter 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.
Seite 16
Arbeitsschritte
Bemerkungen
- Werkzeug und Werkstück zueinander
- Mit Hilfe manueller Hebeldrehung wird
antasten
- Gewindeschnitt durchführen
der Meißel vorsichtig dem Werkstück
genähert. So wird die Anfangsposition
eingestellt.
- Durch Einschalten des Vorschubs wird
die Schlossmutter mit der Leitspindel
der Drehmaschine verbunden.
- Werkzeug leicht zurückstellen und das
Werkzeug zurücklaufen lassen
- Meißel 0,5mm zustellen, weiteren
Gewindeschnitt durchführen
- regelmäßig Petroleum (oder je nach
Material, Kühlschmierstoff) auftragen
- Während des Rücklaufs wird nicht
geschnitten, sodass hier die
Geschwindigkeit erhöht werden kann.
Der Vorschub bleibt in seiner Einstellung.
- Der Schneidevorgang und Rücklauf
wird so häufig wiederholt, bis die errechnete Gewindetiefe erreicht ist.
Achtung! Unbedingt auf den Auslauf
achten. Das Werkzeug läuft nach ausschalten des Vorschubs einige mm bis
cm weiter, d.h. Der Vorschub muss
vorzeitig ausgeschaltet werden, damit
der Meißel nicht am Backenfutter
bricht.
- 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
Seite 17
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 Kameraeinstellung, bzw. -einstellungen der jeweiligen Szene. Das Skript dient als Leitfaden bei
den Dreharbeiten und bietet eine enorme Erleichterung während der Schnitt- und Vertonungsarbeiten. Dennoch sind häufige Änderungen und Anpassungen des Skripts
während des Arbeitsprozesses nicht ausgeschlossen.
Im folgenden kann Einblick in unser selbst aufgestelltes Filmskript genommen werden.
Bild
Sprecher / Text
Flasche wird aufgedreht
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.
Kugelschreiber wird
aufgedreht
Gewindemutter wird auf
Schraube gedreht
Anmerkungen
Linke Hand hält Schraube , Verschiedene
rechte Hand hält Mutter
Alltagsgegenstände haben
ein Außengewinde..
Text „Außengewinde“
Linke Hand Schraube
Vergrößerter Zoom auf
Schraube
...wie diese Schraube
Linke Hand hält Schraube , Andere haben ein
rechte Hand hält Mutter
Innengewinde..
Rechte Hand Mutter
Text „Innengewinde“
...wie diese Gewindemutter Vergrößerter Zoom auf
Mutter
Seite 18
Bild
Sprecher / Text
Linke Hand hält Schraube,
rechte Hand schraubt
Mutter.
Innen- und Außengewinde
sind passend zueinander.
Leerer Tisch
Linke Hand von links ins
Bild mit
Befestigungsgewinde
Anmerkungen
Kamera auf Tisch
Man unterscheidet
zwischen einem
Befestigungsgewinde...
Rechte Hand von rechts ins ... und einem
Bild mit
Bewegungsgewinde.
Bewegungsgewinde
Text
„Befestigungsgewinde“
Text „Bewegungsgewinde“
Gewindestangen liegen auf Auf den ersten Blick sehen
dem Tisch
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.
Seite 19
Bild
Sprecher / Text
Anmerkungen
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
Um die Verletzungsgefahr
die Vorbohrung von beiden zu minimieren, wir die
Seiten entgratet.
Vorbohrung mit dem
Handentgrater entgratet.
Hierfür könnt ihr auch den
Senker an der
Bohrmaschine benutzen.
Neue Szene/
Kameraeinblendung auf
das Windeisen.
Gewindebohrer werden der An den Ringen erkennen
Größe nach auf die
wir die Größe der
Werkbank gelegt.
Gewindebohrer.
Nahaufnahme der
Gewindebohrer
Man schneidet in drei
Fokussierung/
Durchgängen, bis die
Nahaufnahme auf die
richtige Tiefe des
Markierung der Bohrer
Gewindes erreicht ist.
Hierfür sind die
Schneideaufsätze mit
Ringen gekennzeichnet.
Die Reihenfolge ist 1 Ring,
2 Ringe, 0 Ringe.
Windeisen mit geringer
Öffnung zum Einspannen.
Hände öffnen das
Windeisen.
Gewindebohrer #1 wird
eingesetzt und Finger
schließen die Öffnung des
Windeisens.
Kamera von oben
Der erste Schneidaufsatz
wird in das Windeisen
eingespannt.
Kamera von oben
Seite 20
Bild
Sprecher / Text
Anmerkungen
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
Jetzt kommt Schneidöl
Gewindebohrer aufträufeln hinzu.
K. oben/links seitlich
Bild freeze, unscharf
Texteinblendung:
„Schneidöl dient zum:
- guten Spanabtrag
- sauberen Gewindeschnitt
- schützt vor Rost
Dieses sorgt für einen
guten Spanabtrag und
einen sauberen
Gewindeschnitt und für
Rostschutz und somit die
Haltbarkeit des Gewindes.
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.
Gewindebohrer ablegen
Mit den Aufsätzen 2 und 3
wiederholen wir diesen
Vorgang.
Nach einer Umdrehung
wird das Bild schnell
abgespielt
Gewindebohrer #2 nehmen
Kamera auf Hand mit
Gewindebohrer #2
Gewindebohrer #2 dreht
sich durch, Schneidöl
aufträufeln, Kontrolle mit
Winkeleisen
Bildschnelllauf
Seite 21
Bild
Sprecher / Text
Anmerkungen
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
Seite 22
Bild
Sprecher / Text
Anmerkungen
Tabelle mit den
Geschwindigkeiten,
Indexfinger an ausgewählte
Geschwindigkeit
Zuerst müssen die
Umdrehung graph.
Parameter, Dreh- und
einkreisen
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.
Tabelle mit
Vorschubgeschwindigkeit,
Indexfinger
Der Geschwindigkeit des
Vorschubs muss eingestellt
werden. An unserer
Drehbank machen wir das
mit diesen Rädern.
Meißel wird eingespannt
Für unser
Fokus auf Meißel
Bewegungsgewinde haben
wir einen speziellen Meißel
hergestellt. Dieser muss
exakt mittig zum WS
eingespannt werden.
WZ und WS zueinander
antasten, manuelle
Hebeldrehung
Der Meißel wird dem
eingespannten Werkstück,
in unserem Fall ein PMOKunststoff zugestellt, um
die Anfangsposition
einzustellen.
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.
Kamera filmt Einstellungen
der Hebel
Kamerafokus auf WS und
WS, sowie Hebel,
Schnelllauf der Bilder bis
Ende
Kamerafokus auf WS und
WS, sowie Hebel,
Schnelllauf der Bilder bis
Ende
Seite 23
Bild
Sprecher / Text
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.
Anmerkungen
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
Seite 24
Bild
Sprecher / Text
Bilder von
Alltagsgegenständen
kommen ins Bild.
Mit diesem Wissen werden Bilder überlappend
uns im Alltag bestimmt die einblenden.
ein oder anderen
Gegenstände mit Gewinden
auffallen und wir sind in
der Lage diese
zuzuorndnen.
Langsames Ausblenden
Anmerkungen
Verschwimmung und
Abspann mit Namen,
Projekt, Mitwirkende
Personen
Seite 25
5. Integration und Herstellung im WAT-Unterricht
Unser Projekt lässt sich sehr gut in den Wirtschaft-Arbeit-Technik Unterricht einbinden. 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 Einführungskurs 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. Heutzutage 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 Voraussetzung. Das Ziel, Schülerinnen beschäftigen sich im Vergleich zum normalen Schulalltag
tiefgründiger mit einem Thema, kann mit Spaß und alternativer Methode erreicht werden.
Seite 26
6. Fazit des P4 Projektes
Das Projekt im Modul P4 Produkte und Produktion ist eine Art Abschlussprojekt unseres 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 Anleitungsvideo für Schülerinnen, für Lehrerinnen, für Studentinnen und natürlich für Interessierte 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 Metallwerkstattleiters Volker Klohe begannen wir mit der theoretischen Erarbeitung, worauf
die praktische Umsetzung folgte. Das Thema Gewinde, die Unterscheidung und Herstellung, 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 Unterschiede 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 zukünftigen Lehrertätigkeit helfen, um Schülerinnen das zunächst ferne Themenfeld verständlich zu erklären.
Als Projektgruppe können wir das Projekt im Sinne eines Modulabschlusses nur unterstützen 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. Seite 27
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/gewindedrehen/ [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/Produktgruppen/ 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 Europa-Lehrmittel.
- Fischer, Ulrich (Hrsg.) (2011): Tabellenbuch Metall: Haan-Gruiten:Verlag Europa-Lehrmittel.
Seite 28

Download Report