Das PRÜFUNGSBUCH METALL in der vorliegenden 27. ... Das
PRÜFUNGSBUCH METALL ergänzt die FACHKUNDE METALL durch eine
systematische ...
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EUROPA-FACHBUCHREIHE für metalltechnische Berufe
Prüfungsbuch Metall Heinzler
Dr. Ignatowitz
Kinz
Vetter
27. neu bearbeitete Auflage
Technologie Technische Mathematik Technische Kommunikation Wirtschafts- und Sozialkunde ● Fragen mit Antworten und Erklärungen ● Testaufgaben mit Auswahlantworten ● Rechenaufgaben mit Lösungen ● Prüfungseinheiten zu Lernprojekten ● Lösungen der Testaufgaben und Prüfungseinheiten
VERLAG EUROPA-LEHRMITTEL · Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG Düsselberger Straße 23 · 42781 Haan-Gruiten Europa-Nr.: 10269
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Die Autoren des Prüfungsbuchs Metall: Heinzler, Max Ignatowitz, Eckhard Kinz, Ullrich Vetter, Reinhard
Dipl.-Ing. (FH), Studiendirektor Dr.-Ing., Studienrat Oberstudienrat Studiendirektor
Wangen im Allgäu Waldbronn Groß-Umstadt Ottobeuren
Lektorat und Leitung des Arbeitskreises: Dr. Eckhard Ignatowitz
Bildbearbeitung: Zeichenbüro des Verlages Europa-Lehrmittel, Leinfelden-Echterdingen
Das vorliegende Buch wurde auf der Grundlage der neuen amtlichen Rechtschreibregeln und unter Berücksichtigung des lernfeldorientierten Lehrplans der Kultusministerkonferenz (KMK) für den Ausbildungsberuf Industriemechaniker(in) erstellt.
27. Auflage 2008 Druck
5 4 3 2 1
Alle Drucke derselben Auflage sind parallel einsetzbar, da sie bis auf die Korrektur von Druckfehlern untereinander unverändert sind.
ISBN 978-3-8085-1257-9 Umschlaggestaltung unter Verwendung eines Fotos der Firma Alzmetall / Altenmarkt
Alle Rechte vorbehalten. Das Werk ist urheberrechtlich geschützt. Jede Verwertung außerhalb der gesetzlich geregelten Fälle muss vom Verlag schriftlich genehmigt werden. © 2008 by Verlag Europa-Lehrmittel, Nourney, Vollmer GmbH & Co. KG, 42781 Haan-Gruiten http://www.europa-lehrmittel.de Satz: RKText, 42799 Leichlingen Druck: Konrad Triltsch Druck und digitale Medien GmbH, 97199 Ochsenfurt-Hohestadt
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Vorwort
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Das PRÜFUNGSBUCH METALL in der vorliegenden 27. Auflage bezieht sich auf die Lerninhalte der 55. Auflage FACHKUNDE METALL. Das PRÜFUNGSBUCH METALL ergänzt die FACHKUNDE METALL durch eine systematische Lernzielkontrolle des dort behandelten Lernstoffs. Es kann aber auch mit anderen Fachbüchern gleicher Zielsetzung benutzt werden und ist zur Begleitung des lernfeldorientierten Unterrichts geeignet.
I
Das PRÜFUNGSBUCH METALL dient zur Kenntnisfestigung vor Klassenarbeiten in Berufs- und Fachschulen sowie zur Vorbereitung auf Zwischen- und Abschlussprüfungen für Facharbeiter, Techniker und Meister des Berufsfeldes Metall. Die Themenbereiche oder Aufgaben, die Inhalt der Zwischenprüfung sein können, sind am Rand mit einem blau unterlegten ZP gekennzeichnet. Der Inhalt des Buches umfasst den gesamten Prüfungsstoff für metalltechnische Berufe. Der Schwerpunkt der Inhalte liegt auf dem Sachgebiet Technologie (Teil I). Daneben enthält das Buch auch Aufgaben zur technischen Mathematik (Teil II), zur technischen Kommunikation (Arbeitsplanung) (Teil III) und zur Wirtschafts- und Sozialkunde (Teil IV).
II
Der gesamte Inhalt der Teile I bis IV ist nach Sachgebieten gegliedert und erlaubt damit ein gezieltes Vorbereiten auf einzelne Wissensbereiche. Teil I
Technologie Teil I enthält alle Wiederholungsfragen aus der 55. Auflage der FACHKUNDE METALL und zusätzlich ergänzende Fragen sowie am Ende jedes Großkapitels Testaufgaben mit Auswahlantworten. Zu den Fragen sind, farblich abgesetzt, die Antworten gegeben. Zusätzliche Erläuterungen und eine reichhaltige Ausstattung mit Bildern vertiefen den Lernerfolg.
Teil II
Technische Mathematik Teil II enthält im ersten Abschnitt Aufgaben mit ausgearbeiteten Lösungsvorschlägen. Der zweite Abschnitt besteht aus Testaufgaben mit Auswahllösungen.
Teil III
Technische Kommunikation (Arbeitsplanung) Teil III enthält zu einem Lernprojekt Fragen bzw. Aufgaben mit ausgearbeiteten Antworten sowie Testaufgaben mit Auswahlantworten.
Teil IV
Wirtschafts- und Sozialkunde Teil IV hat sieben Themenbereiche. Zu jedem Thema gibt es einen Block aus Fragen mit ausgearbeiteten Antworten sowie einen Block aus Testaufgaben mit Auswahlantworten.
Teil V
Prüfungseinheiten Dieser Teil besteht aus neun Prüfungseinheiten. Acht dieser Prüfungseinheiten sind in einen Teil 1 Testaufgaben mit Auswahlantworten und einen Teil 2 mit ungebundenen Fragen untergliedert. Die Prüfungseinheiten sind in Aufbau und Inhalt den Prüfungsrichtlinien der Ausbildungsordnungen sowie den Abschlussprüfungen der PAL (Prüfungsaufgaben- und Lehrmittelentwicklungsstelle, Stuttgart) angeglichen. Eine zusätzliche integrierte Prüfungseinheit enthält an einem Lernprojekt gestellte Aufgaben aus den Sachgebieten Technologie, technische Mathematik und technische Kommunikation.
Teil VI
III
IV
V
Lösungen In Teil VI sind die Lösungen zu den Testaufgaben der Teile I bis IV sowie zu den Prüfungseinheiten von Teil V enthalten.
Die Prüfungseinheiten und die Lösungen sind perforiert und können aus dem Buch leicht herausgetrennt werden. Die Prüfungseinheiten sind deshalb auch als Klassenarbeiten und zur Vorbereitung auf die Zwischen- und Ausbildungs-Abschlussprüfungen verwendbar. Die im hinteren inneren Buchumschlag eingefügte Punkte-Noten-Tabelle und ein Umrechnungsschlüssel, der den Schlüsseln der Industrie- und Handelskammern entspricht, geben dem Lernenden die Möglichkeit, seine Leistungen sofort selbst zu kontrollieren und auch zu bewerten. Herbst 2008
Die Autoren
VI
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Inhaltsverzeichnis
Inhaltsverzeichnis Teil I Aufgaben zur Technologie
I
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6
II
III
3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.6.1
IV
3.6.2 3.6.3 3.6.4
V
3.6.5
3.6.6
VI 3.6.7 3.6.8
Längenprüftechnik
7
Größen und Einheiten . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen der Messtechnik . . . . . . . . . Längenprüfmittel . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oberflächenprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . Toleranzen und Passungen . . . . . . . . . . . Form- und Lageprüfung . . . . . . . . . . . . . Testfragen zur Längenprüftechnik . . . . .
7 8 10 15 17 20 23
Qualitätsmanagement
27
Testfragen zum Qualitätsmanagement .
32
Fertigungstechnik
34
Arbeitssicherheit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Gliederung der Fertigungsverfahren . . . Gießen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spanende Fertigung . . . . . . . . . . . . . . . . . Spanende Formgebung von Hand . . . . . Grundlagen der spanenden Fertigung mit Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schneidstoffe, Kühlschmierstoffe . . . . . . Sägen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bohren, Gewindebohren, Senken, Reiben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drehverfahren, Bewegungen, Schneidengeometrie, Verschleiß, Standzeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drehwerkzeuge, Schnittdaten . . . . . . . . Gewindedrehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Abstech- und Hartdrehen, Rändeln . . . . Spannsysteme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Drehmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fräsen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Zerspanungsgrößen . . . . . . . . . . . . . . . . Fräswerkzeuge . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fräsverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hochgeschwindigkeitsfräsen . . . . . . . . . Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Laserbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schleifen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schleifkörper, Einflüsse auf den Schleifprozess, Schleifverfahren, Schleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . Feinbearbeitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Honen und Läppen . . . . . . . . . . . . . . . . . Funkenerosives Abtragen . . . . . . . . . . .
34 35 36 37 43 45 45 47 49 52 53 58
3.6.9 Vorrichtungen und Spannelemente an Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . 3.6.10 Fertigungsbeispiel Spannpratze . . . . . . 3.7 Fügen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7.1 Fügeverfahren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7.2 Press- und Schnappverbindungen . . . . 3.7.3 Kleben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7.4 Löten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.7.5 Schweißen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lichtbogenhandschweißen . . . . . . . . . . Schutzgasschweißen . . . . . . . . . . . . . . . Gasschmelzschweißen . . . . . . . . . . . . . . Strahlschweißen, Pressschweißen . . . . 3.8 Beschichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3.9 Fertigungsbetrieb und Umweltschutz . . Testfragen zur Fertigungstechnik . . . . .
4.1 4.2 4.3 4.4
4.5
58 62 65 66 67 68 71 71 72 74 76 76 76 77
4.6 4.7 4.8
77 80 80 82
4.12 4.13
4.9
4.10 4.11
Werkstofftechnik
7 83 85 87 87 87 88 89 90 90 91 91 92 94 95 96
117
Übersicht der Werk- und Hilfsstoffe . . . . 117 Auswahl und Eigenschaften der Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 Innerer Aufbau der Metalle . . . . . . . . . . . 119 Stähle und Gusseisenwerkstoffe . . . . . . 121 Herstellung und Weiterverarbeitung . . . 121 Gusseisenwerkstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . 123 Kurznamen und Werkstoffnummern . . . . 124 Einteilung, Verwendung, Handelsformen 127 Nichteisenmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Leichtmetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 Schwermetalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Sinterwerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 132 Keramische Werkstoffe . . . . . . . . . . . . . . 133 Wärmebehandlung der Stähle . . . . . . . . 134 Fe-C-Zustandsdiagramm und Gefüge . . 134 Glühen, Härten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Vergüten, Härten der Randzone . . . . . . . 138 Werkstoffprüfung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Mechanische Eigenschaften . . . . . . . . . . 140 Härteprüfungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Dauerfestigkeits- und Bauteilprüfung . . 144 Korrosion und Korrosionsschutz . . . . . . 145 Kunststoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Eigenschaften, Einteilung . . . . . . . . . . . . 147 Thermoplaste, Duroplaste, Elastomere . 148 Prüfung der Kunststoffe, Kennwerte . . . 150 Formgebung und Weiterverarbeitung . . 151 Verbundwerkstoffe. . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Umweltproblematik der Werk- und Hilfsstoffe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 Testfragen zur Werkstofftechnik . . . . . . 155
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Inhaltsverzeichnis
5.1 5.2
5.3 5.4
5.5
5.6
5.7
5.8
5.9 5.10 5.11 5.12
Maschinen- und Gerätetechnik
166
Einteilung der Maschinen . . . . . . . . . . . . Fertigungseinrichtungen . . . . . . . . . . . . . Handhabungseinrichtungen . . . . . . . . . . Flexible Fertigungseinrichtungen . . . . . . Inbetriebnahme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funktionseinheiten von Maschinen und Geräten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sicherheitseinrichtungen . . . . . . . . . . . . . Funktionseinheiten zum Verbinden . . . . Gewinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schraubenverbindungen . . . . . . . . . . . . . Stift- und Nietverbindungen . . . . . . . . . . Welle-Nabe-Verbindungen . . . . . . . . . . . Funktionseinheiten zum Stützen und Tragen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Reibung und Schmierstoffe . . . . . . . . . . Gleitlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wälzlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Magnetlager . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Führungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Dichtungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Federn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funktionseinheiten zur Energieübertragung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wellen und Achsen . . . . . . . . . . . . . . . . . Kupplungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Riementriebe, Kettentriebe . . . . . . . . . . . Zahnradtriebe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Antriebseinheiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektromotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Getriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Antriebe für geradlinige Bewegungen . . Montagetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Instandhaltung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Schadensanalyse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beanspruchung und Festigkeit der Bauelemente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testfragen zur Maschinen- und Gerätetechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
166 169 169 171 173 174 176 176 176 177 180 182 184 184 185 187 190 191 193 194 195 195 196 198 200 202 202 204 207 208 210 213 214
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.7.1 6.7.2 6.7.3 6.7.4 6.7.5 6.7.6 6.7.7 6.7.8
7.1 7.2
8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6
215
Automatisierungstechnik
226
Steuern und Regeln . . . . . . . . . . . . . . . . . Grundlagen für die Lösung von Steuerungsaufgaben . . . . . . . . . . . . . . . Pneumatische Steuerungen . . . . . . . . . . Hydraulische Steuerungen . . . . . . . . . . . Elektrische Steuerungen . . . . . . . . . . . . . Speicherprogrammierbare Steuerungen CNC-Steuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . Merkmale CNC-gesteuerter Maschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Koordinaten, Null- und Bezugspunkt . . . Steuerungsarten, Korrekturen . . . . . . . . Erstellen von CNC-Programmen . . . . . . Zyklen und Unterprogramme . . . . . . . . . Programmieren von NC-Drehmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmieren von NC-Fräsmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Programmierverfahren . . . . . . . . . . . . . . Testfragen zur Automatisierungstechnik . . . . . . . . . . .
226
Informationsstechnik
1.1 1.2
2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6
Grundlagen der technischen Mathematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 283 Dreisatz-, Prozent- und Zinsrechnen . . . 283 Umstellen von Gleichungen . . . . . . . . . . 284 Physikalisch-technische Berechnungen . Umrechnen von Größen . . . . . . . . . . . . . Längen und Flächen . . . . . . . . . . . . . . . . Körpervolumen, Dichte, Masse . . . . . . . Geradlinige und kreisförmige Bewegungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Kräfte, Drehmomente . . . . . . . . . . . . . . . Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad . . . . . . .
284 284 284 286 287 288 289
227 231 237 241 242 245 245 246 246 249 252
255 255 257
III
267
Elektrotechnik
274
Der elektrische Stromkreis . . . . . . . . . . . Schaltung von Widerständen . . . . . . . . . Stromarten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elektrische Leistung und Arbeit . . . . . . . Überstrom-Schutzeinrichtungen . . . . . . Fehler an elektrischen Anlagen und Schutzmaßnahmen . . . . . . . . . . . . . . . . Testfragen zur Elektrotechnik . . . . . . . . .
274 274 278 278 279
IV
279 281
283
Einfache Maschinen. . . . . . . . . . . . . . . . . Reibung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Druck, Auftrieb, Gasinhalt . . . . . . . . . . . . Wärmeausdehnung, Wärmemenge . . . .
Festigkeitsberechnungen . . . . . . . . . . . . . 291
4.5
II
252
2.7 2.8 2.9 2.10
4.1 4.2 4.3 4.4
I
Technische Kommunikation . . . . . . . . . . 267 Computertechnik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268 Testfragen zur Informationstechnik . . . 272
Teil II Aufgaben zur Technischen Mathematik
5
V
289 290 290 290
Berechnungen zur Fertigungstechnik . . . 293 Maßtoleranzen und Passungen . . . . . . . 293 Umformen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 293 Schneiden . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294 Schnittgeschwindigkeiten und Drehzahlen beim Spanen . . . . . . . . . . . . 295 Schnittkräfte, Leistung beim Zerspanen 295
VI
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6
I
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Inhaltsverzeichnis
4.6 4.7 4.8
Kegeldrehen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296 Teilen mit dem Teilkopf . . . . . . . . . . . . . . 297 Hauptnutzungszeit, Kostenberechnung . . 298
Berechnungen zur Hydraulik und Pneumatik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 302
Berechnungen zur CNC-Technik. . . . . . . . 302
Berechnungen an Maschinenelementen. 299 Gewinde . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Riementriebe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 Zahnradtriebe. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 300 Zahnradmaße. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 Elektromotoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301
Berechnungen zur Elektrotechnik . . . . . . 303 Testaufgaben zur technischen Mathematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 304 Tabelle: Physikalische Größen und Einheiten im Messwesen . . . . . . . . . . . . 318
5.1 5.2 5.3 5.4 5.5
Teil III Aufgaben zur Technischen Kommunikation II
Fragen zur technischen Kommunikation am Lernprojekt Laufrollenlagerung . . . . . . . . 320
Testaufgaben zur technischen Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
Teil IV Aufgaben zur Wirtschafts- und Sozialkunde
III
Berufliche Bildung . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
Eigenes wirtschaftliches Handeln . . . . . . 337
Grundlagen der Volks- und Betriebswirtschaft . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
Arbeits- und Tarifrecht . . . . . . . . . . . . . . . 351 Betriebliche Mitbestimmung. . . . . . . . . . 358 Soziale Absicherung. . . . . . . . . . . . . . . . . 363
372
Prüfungseinheit Technologie 1, Teil 1 . . . . . . . . . . 373 Prüfungseinheit Technologie 1, Teil 2 . . . . . . . . . . 381 Prüfungseinheit Technologie 2, Teil 1 . . . . . . . . . . 383
Prüfungseinheit Technische Mathematik 2, Teil 1 417
Prüfungseinheit Technologie 2, Teil 2 . . . . . . . . . . 393 Prüfungseinheit Technologie 3, Teil 1 . . . . . . . . . . 395
Prüfungseinheit Techn. Kommunikation 1, Teil 2 437
Prüfungseinheit Technologie 3, Teil 2 . . . . . . . . . . 401 Prüfungseinheit Technologie 4, Teil 1 . . . . . . . . . . 403 Prüfungseinheit Technologie 4, Teil 2 . . . . . . . . . . 409 Prüfungseinheit Technische Mathematik 1, Teil 1 . 411 Prüfungseinheit Technische Mathematik 1, Teil 2 415
V
Prüfungseinheit Technische Mathematik 2, Teil 2 421 Prüfungseinheit Techn. Kommunikation 1, Teil 1 425 Integrierte Prüfungseinheit Klappbohrvorrichtung mit Fragen zur Technologie, technischen Mathematik und Kommunikation . . . . . . . . . . . . 441 Prüfungseinheit Wirtschafts- und Sozialkunde 1, Teil 1 . . . . . . . . . 449 Prüfungseinheit Wirtschafts- und Sozialkunde 1, Teil 2 . . . . . . . . . 453
Teil VI Lösungen
VI
334
Sozialpartner im Betrieb . . . . . . . . . . . . . 349
Teil V Prüfungseinheiten
IV
320
Lösungen der Testaufgaben
Testaufgaben zu Teil I Technologie. . . . . . . . . . Testaufgaben zu Teil II Technische Mathematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . Testaufgaben zu Teil III Technische Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . Testaufgaben zu Teil IV Wirtschafts- und Sozialkunde . . . . . . . . . . . . .
455 455 457 458 458
455
Lösungen der Prüfungseinheiten
Prüfungseinheiten Technologie . . . . . . . . . . . . Prüfungseinheiten Technische Mathematik . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prüfungseinheiten Technische Kommunikation . . . . . . . . . . . . . . Integrierte Prüfungseinheit . . . . . . . . . . . . . . . . Prüfungseinheiten Wirtschafts- und Sozialkunde . . . . . . . . . . . . .
Bewertungsrichtlinien: hintere, innere Umschlagseite
459 459 467 471 473 480
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Längenprüftechnik: Grundlagen
1.2 Grundlagen der Messtechnik Fragen aus Fachkunde Metall, Seite 17
1 Wie wirken sich systematische und zufällige Messergebnisse auf das Messergebnis aus? Systematische Abweichungen machen den Messwert unrichtig, d.h. sie weichen in einer Richtung vom richtigen Messwert ab. Zufällige Abweichungen machen den Messwert unsicher, d.h. sie schwanken um den richtigen Wert. Systematische Messabweichungen können ausgeglichen werden, wenn Größe und Richtung bekannt sind. Zufällige Abweichungen sind nicht ausgleichbar.
2 Wie kann man systematische Messabweichungen einer Messschraube ermitteln? Die systematische Messabweichung einer Messschraube wird ermittelt, indem man Endmaße mit der Messschraube misst und die Abweichungen der Anzeige mit dem richtigen Wert der Endmaße vergleicht. Sollwert = richtiger Wert (Endmaß)
4 Warum können durch das Abweichen von der Bezugstemperatur bei Messgeräten und Werkstücken Messabweichungen entstehen? Wenn Messgerät und Werkstücke aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, führen Abweichungen von der Bezugstemperatur wegen der unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten zu Messabweichungen. Bei der Bezugstemperatur von 20 °C sollen alle Messgeräte, Lehren und die Werkstücke in der vorgeschriebenen Toleranz liegen.
5 Worauf können systematische Abweichungen bei Messschrauben voraussichtlich zurückgeführt werden? Systematische Abweichungen bei Messschrauben werden z.B. durch zu große Messkraft, durch Abweichungen der Gewindesteigung, durch gleichbleibende Abweichungen von der Bezugstemperatur und durch Abnutzung der Messflächen verursacht. Die zufälligen Abweichungen, die z.B. durch Schmutz, einen Grat oder Schwankungen der Messkraft entstehen, können in ihrer Größe und Richtung nicht erfasst werden.
15 15,002
Istwert = angezeigter Wert
Sollwert
7,700 10,300 15,000 17,600
mm mm mm mm
Abweichung A
Korrektur K
-2 ’m 0 +2 ’m +3 ’m
+2 ’m 0 -2 ’m -3 ’m
6 Warum wird beim Messen in der Werkstatt der angezeigte Messwert als Messergebnis angesehen, während im Messlabor oft der angezeigte Wert korrigiert wird?
3 Warum ist das Messen dünnwandiger Werkstücke problematisch?
Werkstattmessgeräte werden so ausgewählt, dass im Verhältnis zur Werkstücktoleranz die Messabweichungen vernachlässigbar sind. Im Messlabor müssen bei der Überwachung (Kalibrierung) von Messgeräten die systematischen Abweichungen korrigiert und die zufälligen Abweichungen so klein wie möglich gehalten werden.
Dünnwandige Werkstücke werden beim Messen durch die Messkraft elastisch verformt. Der angezeigte Messwert ist kleiner als das tatsächliche Werkstückmaß.
7 Welche Vorteile hat die Unterschiedsmessung und Nulleinstellung bei Messuhren?
Die Differenz vom angezeigten Wert und dem Endmaßwert ist die systematische Abweichung A.
mm/inch 0
Messkraft Werkstück
f
f = elastische Verformung
Wenn die Messuhr mit einem Endmaß, dessen Nennmaß möglichst nahe bei der zu prüfenden Messgröße liegt, auf Null gestellt wird, werden systematische Messabweichungen durch die Temperatur, die Maßverkörperung im Messgerät und die Messkraft (beim Messen mit Stativen) stark verkleinert. Die Messabweichung ist deshalb sehr klein.
2 S. 027-033
04.09.2008
11:17 Uhr
Seite 30
30 Qualitätsmanagement: Zertifizierung, Qualitäts- u. Prozesslenkung, Maschinenfähigkeit, Regelkarte
Ergänzende Fragen zum Qualitätsmanagement
6 Was versteht man unter einer Zertifizierung? Die Zertifizierung ist ein Verfahren, bei dem eine unabhängige akkreditierte (anerkannte) Zertifizierungsgesellschaft das Qualitätsmanagement eines Unternehmens prüft und bestätigt, dass es die Forderungen nach DIN EN ISO 9001 erfüllt. Die Zertifizierung erfolgt nach den Vorgaben der international standardisierten ISO-9000-Normenreihe.
7 Welches Ziel hat die Qualitätslenkung? Ziel der Qualitätslenkung ist das Erreichen von Qualitätsforderungen durch vorbeugende, überwachende und korrigierende Maßnahmen sowie die Beseitigung von Fehlerursachen. Dadurch wird eine hohe Wirtschaftlichkeit erreicht. Bei der Qualitätslenkung werden in festgelegten Abständen aus der laufenden Fertigung Stichproben entnommen und geprüft. Weichen die Messwerte von den geforderten Werten ab, werden Maßnahmen zur Vermeidung fehlerhafter Teile ergriffen.
11 Was versteht man unter der Maschinenfähigkeit? Unter der Maschinenfähigkeit versteht man die Fähigkeit einer Maschine, bei gleich bleibenden Bedingungen fehlerfreie Teile fertigen zu können. Die Maschinenfähigkeit ist Voraussetzung für die Prozessfähigkeit, für die statistische Prozesslenkung und für den Einsatz von Qualftätsregelkarten.
12 In welchen Fällen wird eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung durchgeführt? Eine Maschinenfähigkeitsuntersuchung wird durchgeführt vor der Einführung von Qualitätsregelkarten, vor dem Einsatz oder der Änderung von Maschinen und Betriebsmitteln, bei Maschinenabnahmen, Werkzeug- und Vorrichtungswechseln sowie nach Wartungsarbeiten und Reparaturen. Die Maschinenfähigkeitsuntersuchung ist eine Kurzzeituntersuchung über die Fertigungsgenauigkeit einer Maschine.
13 Welches Ziel hat die statistische Prozesslenkung? 8 Nennen Sie Maßnahmen zur Qualitätslenkung? Maßnahmen zur Qualitätslenkung sind: ● Die Qualitätsprüfung, um fehlerhafte Teile möglichst früh zu erkennen. ● Die unmittelbare Messwertverarbeitung zur Produktsteuerung.
Die statistische Prozesslenkung hat das Ziel, einen optimierten Fertigungsprozess durch Stichproben zu kontrollieren und beim Auftreten von Störungen die optimierte Fertigung wieder herzustellen. Die statistische Prozesslenkung senkt bei der Fertigung großer Stückzahlen die Prüfkosten erheblich.
● Die Trenderkennung, um Fehler zu vermeiden. 14 Welche Vorteile hat bei der Fertigungsüberwachung die Qualitätsregelkarte (Bild)? Durch die Qualitätsregelkarte kann die Fertigung einfach und wirkungsvoll überwacht werden.
10 Was versteht rnan unter der dynamisierten Stichprobenprüfung? Bei der dynamisierten Stichprobenprüfung werden der Prüfungsumfang und/oder die Prüfhäufigkeit den Prüfergebnissen angepasst.
mm
Durchmesser
Hauptziel der Qualitätssicherung ist der Nachweis, dass die Qualitätsforderungen in der Produktion erfüllt werden.
10,10 10,08 10,06 10,04 10,02 10,00 9,98 9,96 9,94 9,92 9,90
oberer Grenzwert OGW
2 2
OEG 2 2
2
2
3
3 2
UEG UGW unterer Grenzwert
Stichprobe Nr. 2
Toleranzbereich
9 Welches Hauptziel hat die Qualitätssicherung?
Korrektur
● Die Prozessregelung durch Regeleinrichtungen an der Maschine, um gleich bleibende Maße zu erhalten.
4
6
8
10
12
3 S. 034-086
04.09.2008
11:18 Uhr
Seite 55
Fertigungstechnik: Bohren, Senken, Reiben 19 Welche verschiedenen Bohrwerkzeuge gibt es?
55
a) Mit welchem Bohrerdurchmesser muss das Gewindekernloch gebohrt werden?
Man unterscheidet Spiralbohrer, Kleinstbohrer, NC-Anbohrer, Kurzstufenbohrer, Zentrierbohrer, Aufbohrer (Spiralsenker), Bohrer mit Wendeschneidplatten und Tiefbohrer.
Der Bohrerdurchmesser für das Bohren eines Gewindekernlochs M 10 beträgt 8,5 mm.
Der Spiralbohrer ist das meist verwendete Bohrwerkzeug zum Bohren ins Volle.
b) Wie groß müssen Schnittgeschwindigkeit und Vorschub nach der Tabelle gewählt werden?
35
5
500
28
710
1400
32 m/min
1000
20 Welche Drehzahlen sind nach dem gezeigten Drehzahlschaubild zum Bohren der Durchmesser 5 mm, 8 mm, 10 mm und 15 mm bei Schnittgeschwindigkeit von 16 m/min erforderlich?
26
25
0
24
Schnittgeschwindigkeit vc
22 20
0 18
18 16 14
1
12 10
n
8
25
in 0/m =9 63
6
31,5
2 0
d n
0
5
5 mm
15 10 20 Durchmesser d
8 mm
1000/min 710/min
25
30
Bohrtiefe
vc m/min
f in mm je Umdrehung für d = 4 bis 10 mm
Stahl Rm < 700 N/mm2
bis 5 · d 5 ... 10 · d
32 25
0,08 ... 0,16 0,06 ... 0,12
Stahl Rm > 700 N/mm2
bis 5 · d 5 ... 10 · d
20 16
0,08 ... 0,16 0,06 ... 0,12
Stahl Rm > 1000 N/mm2
bis 5 · d 5 ... 10 · d
12 10
0,05 ... 0,1 0,04 ... 0,08
Gusseisen Rm < 300 N/mm2
bis 5 · d 5 ... 10 · d
16 12,5
0,1 ... 0,2 0,08 ... 0,16
Temperguss und Kugelgraphitguss
bis 5 · d 5 ... 10 · d
20 16
0,1 ... 0,2 0,08 ... 0,16
Al-Legierungen
bis 5 · d 5 ... 10 · d
63 50
0,12 ... 0,25 0,1 ... 0,2
Werkstoff
Die Einstellwerte für den Kernlochdurchmesser d = 8,5 mm sind gemäß Tabelle: vc = 16 m/min; f = 0,1 ... 0,2 mm;
45
4
Richtwerte für Spiralbohrer aus HSS
mm
40
10 mm
15 mm
500/min
355/min
21 An dem Maschinengehäuse aus EN-GJL-200 (Bild) sollen die Kernlochbohrungen für die Gewindebohrungen M10 gebohrt werden.
c) Für eine Bohrmaschine mit stufenlosem Drehzahlbereich ist die Drehzahl zu berechnen. vc 16 m/min = = 600/min n = π · d π · 0,0085 m d) Welche Drehzahl ergibt sich nach dem Drehzahlschaubild von Frage 20? n = 500/min
M10
18
13
e) Wie groß ist die Vorschubgeschwindigkeit vf in mm/min? vf = n · f = 600/min · 0,15 mm = 90 mm/min bzw. vf = n · f = 500/min · 0,15 mm = 75 mm/min f) Welchen Weg muss der Bohrer mit selbsttätigem Vorschub mindestens zurücklegen?
§ = L + 0,3 · d = 18 mm + 0,3 · 8,5 mm = 20,55 mm
5 S. 117-165
04.09.2008
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Seite 129
Werkstofftechnik: Nichteisenmetalle (NE-Metalle) ZP
4.5 Nichteisenmetalle (NE-Metalle) Leichtmetalle Fragen aus Fachkunde Metall, Seite 269 1 In welche Gruppen werden die NE-Metalle eingeteilt? Die NE-Metalle unterteilt man nach ihrer Dichte in Leichtmetalle und Schwermetalle.
Nichteisenmetalle Schwermetalle und ihre Legierungen Dichte ® 5 kg/dm3
Leichtmetalle und ihre Legierungen Dichte ® 5 kg/dm3
z. B. Kupfer (Cu), Zink (Zn), Zinn (Sn), Blei (Pb)
Aluminium (Al), Magnesium (Mg), Titan (Ti)
2 Welche Vorteile besitzen Legierungen gegenüber den reinen Metallen?
129
5 In welche Gruppen werden die Aluminiumlegierungen unterteilt? Aluminiumlegierungen unterteilt man in Knetlegierungen und Gusslegierungen. Weiter lassen sich noch unterscheiden: aushärtbare und nichtaushärtbare Aluminiumlegierungen. Aushärtbar können sowohl Knet- als auch Gusslegierungen sein.
6 Wozu werden Aluminium-Knetlegierungen und wozu Aluminium-Gusslegierungen verarbeitet? Al-Knetlegierungen werden zu Stangen, Profilen, Blechen, Drähten und Pressteilen verarbeitet, aus denen durch spanlose oder spanende Formung das fertige Werkstück entsteht. Al-Gusslegierungen werden durch Gießen zu kompliziert geformten Werkstücken, wie z.B. Gehäusen, verarbeitet. Pkw-Felge aus Al-Knetlegierung
Motorblock aus Al-Gusslegierung
Die Legierungen eines Metalls haben gegenüber dem reinen Basismetall eine erhöhte Festigkeit und je nach den zugegebenen Legierungselementen zusätzlich z.B. eine verbesserte Korrosionsbeständigkeit, Warmfestigkeit und Zähigkeit.
Ergänzende Fragen zu den Leichtmetallen 3 Welche Dichte und welchen Schmelzpunkt hat Aluminium? Dichte: 2,7 kg/dm3, Schmelzpunkt: 658 °C. Aluminium ist ein Leichtbauwerkstoff, seine Dichte beträgt rund 1/3 der Dichte von Stahl. Wegen des niedrigen Schmelzpunktes dürfen Al-Werkstücke nicht zu stark erwärmt werden.
4 Wie ist der Kurzname von Aluminiumwerkstoffen aufgebaut? Er besteht aus dem Vorzeichen EN AW für Al-Knetwerkstoffe oder EN AC für Al-Gusswerkstoffe. Nach einem Bindestrich folgt das Symbol Al und die Symbole der Legierungselemente und deren Gehalte in Prozent. Nach einem weiteren Bindestrich kann zusätzlich der Behandlungszustand angegeben sein. Beispiel: EN AW - Al Mg3-H112 ist ein Al-Knetwerkstoff mit 3 % Magnesium, Behandlungszustand H112 (geringfügig kaltverfestigt).
7 Welches sind die wichtigsten Legierungsmetalle für Aluminium? Die wichtigsten Legierungsmetalle für Aluminium sind: Magnesium, Kupfer, Silicium, Zink, Mangan und Blei. Durch das Legieren wird vor allem die Festigkeit und die Korrosionsbeständigkeit der Aluminiumlegierungen verbessert. Aber auch andere Eigenschaften, wie z.B. die Gießbarkeit oder die Spanbarkeit, können durch die Zugabe geeigneter Legierungselemente beeinflusst werden.
8 Wie lautet der Kurzname einer Al-Knetlegierung mit 4 % Kupfer und 1 % Magnesium? Er lautet: EN AW-Al Cu4Mg1. 9 Was kann man aus EN AC-Al Si12 ablesen?
dem
Kurznamen
Es handelt sich um eine Aluminium-Gusslegierung mit 12 % Silicium.
5 S. 166-225
09.10.2008
174
16:14 Uhr
Seite 174
Maschinen- und Gerätetechnik: Funktionseinheiten
5 Welche Abnahmeprüfungen erfolgen an einer Maschine oder Anlage? Es werden folgende Abnahmeprüfungen in der beschriebenen Reihenfolge durchgeführt: ● Geometrische Prüfungen: Mit ihnen werden z.B. der Geradlauf, die Parallelität, die Rechtwinkligkeit der Vorschubachsen oder der Rundlauf der Maschine geprüft. ● Musterwerkstückprüfungen: Es werden MusterWerkstücke gefertigt. An ihnen werden die Fertigungsgenauigkeit, wie Maß-, Winkel- und Kreisformabweichungen, Parallelität und Oberflächengüte geprüft. ● Prüfung der Leistungsfähigkeit: Es werden Prüfwerkstücke mit den maximal garantierten Schnittgeschwindigkeiten und Vorschüben gefertigt und ihre Maßhaltigkeit und Oberflächengüte geprüft. ● Maschinenefähigkeitsprüfung; In einem längeren Fertigungslauf wird die Prozessfähigkeit der Maschine geprüft, d.h. ihre Fähigkeit auf Dauer fehlerfreie Teile zu fertigen. 6 Welche Daten sind auf einer Maschinenkarte festgehalten? Die Maschinenkarte enthält die Identitätsdaten der Maschine: den Hersteller, den Maschinennamen und -typ, die Nummer, das Baujahr. Zusätzlich sind dort die wichtigsten Maschinenmaße sowie die Arbeitsbereiche und die Leitungsdaten der Maschine angegeben. Maschinenkarte eines Bearbeitungszentrums BearbeitungsMaschinenBAZ 15 CNC zentrum typ 60.40, 2008 Arbeitsbereich Verfahrwege x-Achse mm y-Achse mm z-Achse mm Abstand Spindel-Tisch, min./max. mm Aufspannfläche b x t mm x mm T-Nuten (DIN 650 in x-Richt.) mm (Anzahl x Breite x Abstand) Mittlere T-Nut ausgeführt als Führungsnut max. Tischbelastung kg Leistungsdaten Hauptspindelantrieb kW Drehmoment Nm max. Vorschubkraft x-y-Achse N z-Achse N Drehzahlbereich (stufenlos) min-1 Vorderer Spindellager- Werkzeugeinzugskraft Bohrleistung in St 60 (WP) Gewindeschneiden in St 60 Fräsleistung in St 60 Eilganggeschwindigkeit x-y-z-Achsen
Maße und Daten 600 400 600 (900) 140-740 750 x 450 5 x 14 x 100/80 14 H 7
5.4 Funktionseinheiten von Maschinen und Geräten Fragen aus Fachkunde Metall, Seite 358 1 Aus welchen Funktionseinheiten besteht eine Säulenbohrmaschine? Funktionseinheiten einer Säulenbohrmaschine sind: Antriebseinheit: 2 Elektromotor ➀ Energieübertra6 gungseinheit: Riementrieb ➁ 7 Arbeitseinheit: Bohrer ➂ 3 1 Stütz- und Trageinheiten: Ma5 4 4 schinenfuß und -tisch, Säule ➃ Verbindungseinheit: Bohrfutter
➄
8
Steuereinheit: Schalttafel ➅ Funktionseinheit für Arbeitssicher4 heit: Not-Aus ➆ Funktionseinheit für den Umweltschutz: Kühlschmiermittel-Auffangwanne ➇.
2 Nennen Sie drei Grundfunktionen bei Maschinen und die dazu verwendeten Bauelemente. Grundfunktionen sind z.B. Umformen: Die Drehzahlen und Drehmomente werden im Riementrieb umgeformt. Stützen, Tragen: Das Maschinengestell trägt den Werkzeugschlitten. Speichern: Schweißgase werden in Druckgasflaschen gespeichert.
500
mm kN mm metrisch cm3/min
13 82 (55) 5000 8000 50-9000 (13000) 55 13 40 (25) M 24 (M 20) 350 (200)
m/min
40 / 40 / 30
3 Welche Aufgaben haben die Mess-, Regel- und Steuereinheiten einer CNC-Drehmaschine? Die Messeinrichtungen messen Betriebsgrößen, z.B. Verfahrwege und Werkstückabmessungen. Regeleinheiten gewährleisten die Einhaltung einer gewählten Betriebsgröße, z.B. der Drehzahl oder des Vorschubwegs. Die Steuereinheiten lassen Arbeitsgänge auf Maschinen automatisch ablaufen, z.B. eine Bearbeitungsfolge.
5 S. 166-225
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Maschinen- und Gerätetechnik: Instandhaltung
5.10 Instandhaltung Tätigkeitsgebiete, Begriffe, Konzepte Fragen aus Fachkunde Metall, Seite 439 1 Welche Maßnahmen versteht man unter dem Begriff Instandhaltung in der Fertigungstechnik? Die Instandhaltung umfasst alle Maßnahmen zur Bewahrung, zur Feststellung, zur Wiederherstellung und zur Verbesserung des funktionsfähigen Zustands einer Fertigungsmaschine bzw. Anlage. 2 Wie unterscheiden sich die Instandhaltungsmaßnahmen zwischen Großbetrieb und Kleinbetrieb? Einfache Instandhaltungarbeiten, wie z.B. das Schmieren gemäß dem Wartungsplan, werden im Großbetrieb wie im Kleinbetrieb vom Maschinenführer durchgeführt. Für die Ausführung größerer Instandhaltungsmaßnahmen, wie z.B. den Austausch von defekten Maschinenteilen, haben Großbetriebe eigene, dazu qualifizierte Mitarbeiter, während in Kleinbetrieben der Reparaturservice des Maschinenherstellers in Anspruch genommen wird. 3 Erklären Sie am Beispiel eines Pkw-Reifens die Begriffe Abnutzung und Abnutzungsvorrat. Der Abnutzungsvorrat bei einem Pkw-Reifen ist die Differenz der Reifen-Profiltiefe vom Neureifen mit ca. 10 mm Profiltiefe bis zum abgefahrenen Reifen mit weniger als 2 mm Restprofiltiefe.
Abnutzungsvorrat
10 mm 8 6
Profiltiefe des Neureifens
Abnutzungskurve des Reifens
4 2
Mindest-Profiltiefe
0 Laufleistung
4 Welche wirtschaftlichen Ziele werden durch die Instandhaltung verfolgt? Das wirtschaftliche Ziel der Instandhaltung ist die Sicherstellung einer Fertigung mit hoher Qualität zu günstigen Kosten.
5 In der Verdichterstation eines Betriebes wird vorsorglich ein Ölfilter gewechselt. Um welche Instandhaltungsmaßnahme handelt es sich? Es handelt sich hierbei um eine vorbeugende Instandhaltung. Der verbrauchte Ölfilter wird gegen einen neuen ausgetauscht. 6 Nennen Sie für jedes lnstandhaltungskonzept ein Beispiel anhand einer Schrägbett-Drehmaschine. Bei der intervallabhängigen lnstandhaltung wird bei einer Schrägbettmaschine z.B. routinemäßig das Öl der Hydraulikanlage, sowie der Filter des Kühlschmiermittelkreislaufs und die Kohlebürsten der Antriebsmotoren gewechselt. Bei der zustandsabhängigen Instandhaltung werden z.B. die Werkzeuge gewechselt, wenn ihr Abnutzungsvorrat aufgebraucht ist. Bei der störungsbedingten Instandhaltung wird z.B. ein Werkzeughalter ausgetauscht, wenn er durch ein „Auffahren“ beschädigt wurde und nicht mehr einwandfrei das Werkzeug einspannen kann.
Ergänzende Fragen zu Tätigkeitgebieten, Begriffen und Konzepten der Instandhaltung 7 Welche Vor- bzw. Nachteile haben die intervallabhängige, die zustandsabhängige und die störungebedingte Instandhaltung? Der Vorteil der intervallabhängigen Instandhaltung ist die Reduzierung von störungsbedingten Stillstandszeiten der Fertigungsmaschine und damit eine große Zuverlässigkeit der Fertigung. Nachteilig sind die höheren Kosten für den erhöhten Arbeitsaufwand für die größere Anzahl von Austauschteilen. Der Vorteil der zustandsabhängigen Instandhaltung ist die maximale Nutzung des Abnutzungsvorrats der Bauteile und damit geringere Kosten für die Verschleißteile. Nachteilig sind höhere Kosten für eine größere messtechnische Ausstattung der Maschine und mehr Inspektionen. Der Vorteil der störungsbedingten Instandhaltung ist die volle Ausnutzung des Abnutzungsvorrats der Bauteile und damit niedrigere Kosten für die geringere Anzahl von Austauschteilen. Nachteilig sind häufige unvorhersehbare Fertigungsunterbrechungen und damit größere Stillstandszeiten.
