Untersuchungen an schneidenden Zangen PDF
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FORSCHUNGSBERICHTE DES LANDES NORDRHEIN-WESTFALEN Nr. 1632 Herausgegeben im Auftrage des Ministerpräsidenten Dr. Franz Meyers von Staatssekretär Professor Dr. h. c. Dr. E. h. Leo Brandt DK 621.93 Dr.-Ing. Eginhard Barz Dipl.-Ing. Vlrieh Niemann Institut für Werkzeugforschung, Remscheid im Auftrage des Vereins zur Förderung von Forschungs- v., und Entwicklungsarbeiten in der Werkzeugindustrie e. Remscheid Untersuchungen an schneidenden Zangen Teil I Untersuchung der unterschiedlichen Schneidenabnutzung bei schneidenden Zangen insbesondere bei Vornschneidern Teil II Prüfverfahren für Zangen mit mehrfacher Übersetzung ins besondere für Bolzenschneider Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Verlags-Nr. 2011632 ISBN 978-3-663-06499-2 ISBN 978-3-663-07412-0 (eBook) DOI 10.1007/978-3-663-07412-0 © 196 6 by Springer Fachmedien Wiesbaden Ursprünglich erschienen bei Westdeutscher Verlag, Köln und Opladen 1966 Vorwort Als Ergänzung zu dem in der Schriftenreihe des Landes Nordrhein-Westfalen veröffentlichten Forschungsbericht mit der Nr. 742 über Schneideigenschaften von schneidenden Zangen und Prüfverfahren befaßt sich vorstehende vom Kultus ministerium des Landes Nordrhein-Westfalen geförderte, aus zwei Teilen be stehende Forschungsaufgabe mit weiteren Untersuchungen an schneidenden Handwerkzeugen. In Teil 1 wird die unterschiedliche Schneidenabnutzung von Vornschneidern untersucht und gedeutet. In Teil 2 werden verschiedene Prüfmöglichkeiten für mehrgelenkige Zangen, insbesondere für Bolzenschneider, kritisch betrachtet und ein Verfahren für die Funktionsprüfung entwickelt. 5 TEIL 1 Untersuchung der unterschiedlichen Schneidenabnutzung bei schneidenden Zangen insbesondere bei Vornschneidern 7 Inhalt 1. Stand der Technik .............................................. 11 2. Abgrenzung der Aufgabe ........................................ 12 3. Grundfragen der Verschleißprüfung ............................... 14 3.1 Definition des Verschleißes ................................ 14 3.2 Die Verschleißmessung . . . .... . . ..... . ...... . . ...... . ...... 14 4. Die angewandten Meßverfahren ................................... 16 4.1 Die Verschleißmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 4.2 Die Schneidkraftmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 4.3 Das Messen der Werkzeughärte ............................ 18 5. Die Kräfte an der Schneide eines Vornschneiders . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 19 6. Die Versuchs bedingungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21 6.1 Allgemeines. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21 6.2 Auswahl der Werkzeuge. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 21 6.3 Prüfgerät . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 23 6.4 Auswahl des Werkstückstoffes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 24 7. Versuchsergebnisse ..... . ...... . . .... . . ..... .. ... . ...... . . . ...... 27 7.1 Einfluß der Werkzeughärte auf den Verschleiß ............... 27 7.2 Einfluß der Art der Warmbehandlung .. . . ..... . ....... ...... 32 7.2.1 Statistische Grundlagen ................................... 32 7.2.2 Vergleichende Untersuchung induktiv und gasgehärteter Zangenschneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 34 7.2.2.1 Der Härteverlauf längs der Zangenschneide ...... . ....... . . .. 34 7.2.2.2 Verlauf der Einhärtetiefe .................................. 42 7.2.2.3 Unterschied im Verschleißverhalten .... .. . ...... . . . ......... 48 7.3 Einfluß der Schneidenversetzung auf den Verschleiß .......... 50 7.4 Einfluß des Schneidenwinkels auf den Verschleiß.... . ........ 52 8. Zusammenfassung............................................... 54 9. Literaturverzeichnis ............................................. 57 9 1. Stand der Technik Alle Werkzeuge besitzen die Eigenart, einem starken Verschleiß unterworfen zu sein, sobald sie unter Krafteinwirkung Relativbewegungen gegenüber harten Werkstoffen zwecks Umformung oder Trennung ausführen. Obwohl der Verschleiß durch Werkstoffumformung nicht den Inhalt der vor liegenden Arbeit bildet, so ist doch zu beachten, daß jede Trennung bildsamer Stoffe mit einer Verformung beginnt. Insofern sind die beiderseitigen Verschleiß erscheinungen verwandt, jedoch kommt beim Trennen noch ein Gleiten des Werkzeugs an der frischen Trennfläche hinzu. Von den zahlreichen Trennverfahren ist der Verschleiß spanender Werkzeuge schon seit langem eingehend untersucht worden. Auch der Werkzeugverschleiß beim Schneiden von Blechen, der eine ähnliche wirtschaftliche Bedeutung hat wie der beim Drehen, wurde in den letzten Jahren genau analysiert. Dabei richteten sich die Forschungstendenzen aber in erster Linie auf den Scher-und den Messer schnitt. Der Beißschnitt, wie er bei Schneidzangen vorliegt, ist bis heute sowohl hinsichtlich des Schneidenverschleißes als auch hinsichtlich der Erfassung des Trennvorganges nur am Rande erörtert worden. Diese Tatsache mag daraus resultieren, daß der Beißschnitt unter den Schneidverfahren wirtschaftlich ge sehen die geringste Rolle spielt. In der bis heute einzigen Untersuchung, die sich mit schneidenden Zangen befaßt, hat BARZ [1] hauptsächlich Möglichkeiten zur Prüfung der Zange und der Zangen schneide unter Verwendung von genau definierten Prüfdrähten erarbeitet. Mit den entwickelten Prüfgeräten für Schneidhaltigkeitsuntersuchungen wurde ein sehr unterschiedliches Verschleiß verhalten der Zangenschneiden festgestellt. So zeigte sich vor allem die Tatsache, daß sich beim Schneidenpaar einer Zange die Einzelschneiden in Abhängigkeit von der Schnittzahl unterschiedlich verändern. Ferner wurden mit zunehmender Zahl der Trennschnitte sehr willkürlich erschei nende Veränderungen der Schneidenform ermittelt, ohne eine Erklärung für all diese Beobachtungen zu geben. Es soll daher die Aufgabe der vorliegenden Arbeit sein, die den Verschleiß beein flussenden Faktoren aufzuzeigen, zu erörtern und die qualitative Einflußnahme zu bestimmen, um somit die Unterschiede im Verschleißverhalten der Schneiden deuten und gegebenenfalls verringern bzw. verhindern zu können. Darüber hinaus soll die Arbeit der allgemeinen Erweiterung der Erkenntnisse über den Werkzeugverschleiß beim Schneiden von Stahlteilen dienen. 11 2. Abgrenzung der Aufgabe Erfahrungen aus der Praxis und theoretische Überlegungen zeigen, daß - wie bei allen Schneidverfahren - auch beim beißenden Schnitt eine Vielzahl von Größen den Verschleiß und seinen Verlauf beeinflussen. Nachstehend ist der Ver such unternommen worden, diese Größen systematisch zusammenzustellen. Dabei lassen sich die Einflüsse nach folgenden Gesichtspunkten ordnen: A Werkzeug - bezogene Einflüsse B Werkstück - bezogene Einflüsse C Verfahren - bezogene Einflüsse Zu den auf das Werkzeug bezogenen Einflüssen gehören: Werkstoffz usammensetzung Härte Wärmebehandlung Werkstoffinhomogenität Oberfläche Form Versetzung Zu den auf das Werkstück bezogenen Einflüssen gehören: Werkstoffzusammensetzung Wärmebehandlung Werkstoffinhomogenität Härte Festigkeit Werkstückdicke Zu den auf das Verfahren bezogenen Einflüssen gehören: Schnittgeschwindigkeit, Änderung der Schnittkräfte nach Größe und Richtung durch Verschleiß im Gewerbe, Beanspruchung durch zweckentfremdete Handhabung. Es kann nicht die Aufgabe der vorliegenden Arbeit sein, allen obigen Einflüssen nachzugehen. Da das Thema speziell eine Deutung der unterschiedlichen Ab nutzung von Zangenschneiden gleichen Werkstoffes und gleicher Wärmebehand lung beim Schneiden eines bestimmten Werkstückstoffes vorschreibt, werden aus 12 der Betrachtung die werkstückbezogenen Einflüsse bis auf einige Ausnahmen ausgeklammert. Diese Einflüsse spielten bei der Festlegung von Normprüfdrähten eine wichtige Rolle und sind in der Arbeit von BARZ [1] zum Teil eingehend er örtert worden. Auch die Werkstoffzusammensetzung, die nach KIENZLE und BUCHMANN [3] einen großen Einfluß auf den Verschleiß schneidender Werkzeuge hat, erfuhr infolge der Themenstellung bei den durchgeführten Versuchen keine Variation. Die vorliegende Arbeit sieht damit den Grund für die unterschiedliche Schneiden abnutzung einer Zange erstrangig in der Art der Wärmebehandlung, im ungleich mäßigen Härteverlauf über die Schneide bzw. im Verlauf der Einhärtetiefe sowie im Unterschied der Schneidengeometrie und der Schneidenversetzung. Zur Be stimmung des Einflusses der Wärmebehandlungsart werden nach gebräuchlichen Verfahren induktiv und gas gehärtete Zangenschneiden untersucht. Da zur Bestimmung der Verschleißgröße auch die Änderung der Trennkraft mit herangezogen werden mußte, werden die Untersuchungen allein an V orn schneidern durchgeführt, da hier im Gegensatz zu Seitenschneidern eine Locke rung der Zange im Gewerbe keinen Einfluß auf die Schneid kraft ausübt. 13
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