Maschinenwerkzeuge auswählen und spannen - Schmied
Maschinenwerkzeuge auswählen und spannen - Schmied
Einleitung
Maschinenwerkzeuge auswählen und spannen - Schmied behandelt eine zentrale berufliche Handlungskompetenz in der Schmiede- und Metallwerkstatt: Du musst für einen Arbeitsauftrag das geeignete Maschinenwerkzeug bestimmen, seine Eignung kontrollieren und es fachgerecht in die vorgesehene Werkzeugaufnahme einsetzen. Dazu gehören beispielsweise Spiralbohrer, Senker, Schleif- und Trennwerkzeuge, Sägeblätter sowie Schmiedesättel und Gesenke für Maschinenhämmer.
Die richtige Auswahl beeinflusst Arbeitssicherheit, Bearbeitungsqualität, Werkzeugstandzeit und Wirtschaftlichkeit. Ein ungeeignetes, beschädigtes oder falsch gespanntes Werkzeug kann unrund laufen, brechen, aus der Aufnahme geschleudert werden oder das Werkstück beschädigen. Deshalb gilt in der Ausbildung: Maschinenwerkzeuge werden nur nach Unterweisung, Betriebsanweisung und Herstellerangaben gewechselt oder gespannt. Vor jedem Werkzeugwechsel musst Du die Maschine ausschalten, den Stillstand abwarten und sie gegen unbeabsichtigtes Anlaufen sichern.
Das Bild zeigt einen Kunstschmied bei der Arbeit an einem Maschinenhammer. Ober- und Unterwerkzeug müssen zur Maschine, zum Schmiedeverfahren und zum Werkstück passen.
Das Video veranschaulicht den Einsatz eines Luftschmiedehammers. Beobachte besonders, wie das Werkstück zwischen den Schmiedewerkzeugen geführt wird. Ein Werkzeugwechsel am Hammer darf nur nach dem betrieblich festgelegten Verfahren und bei sicher stillgesetzter Maschine erfolgen.
Lernziele
Nach diesem Lernkurs kannst Du:
- Maschinenwerkzeuge nach Arbeitsverfahren, Werkstoff, Abmessung und Maschinenaufnahme auswählen.
- Werkzeugkennzeichnungen, zulässige Drehzahlen und Einsatzgrenzen auswerten.
- zylindrische Schäfte, Morsekegel, Bohrfutter, Spannzange, Spannflansch und Gesenkaufnahme unterscheiden.
- einen Werkzeugwechsel systematisch vorbereiten, durchführen und kontrollieren.
- typische Fehler wie Schrägsitz, zu geringe Einspannlänge, verschmutzte Kegelflächen oder eine unzulässige Scheibendrehzahl erkennen.
- besondere Gefährdungen an Bohrmaschinen, Schleifmaschinen, Sägen und Maschinenhämmern beurteilen.
- zwischen dem Spannen des Maschinenwerkzeugs und dem Spannen des Werkstücks unterscheiden.
Grundbegriffe
Maschinenwerkzeug, Werkzeugaufnahme und Werkstückspannung
Ein Maschinenwerkzeug wirkt während des Arbeitsprozesses unmittelbar auf das Werkstück ein. Es schneidet, schleift, trennt, bohrt, senkt, bürstet oder formt. Die Werkzeugaufnahme verbindet das Maschinenwerkzeug mit Spindel, Welle, Bär oder Werkzeughalter. Beispiele sind Bohrfutter, Morsekegelaufnahme, Spannzange, Schleifspindel mit Spannflansch und Gesenkaufnahme.
Die Werkstückspannung ist davon zu trennen. Ein Maschinenschraubstock, ein Spannprisma, Spanneisen oder eine geeignete Vorrichtung hält das Werkstück. Ein korrekt gespannter Bohrer ersetzt niemals die sichere Werkstückspannung. Besonders runde, kurze oder ungleichmäßig geformte Schmiedeteile dürfen beim Bohren nicht mit der Hand festgehalten werden.
Das Bild zeigt ein Schnellspannbohrfutter, ein Zahnkranzbohrfutter, Aufnahmedorne und einen Bohrfutterschlüssel. Werkzeughalter und Maschinenschnittstelle müssen zueinander passen.
Kraft-, Form- und Reibschluss
Werkzeuge können auf verschiedene Weise gehalten werden:
- Reibschluss: Beim Morsekegel entsteht die Haltekraft durch saubere, passende Kegelflächen und den axialen Sitz.
- Kraftschluss: Spannbacken eines Bohrfutters oder einer Spannzange üben eine Spannkraft auf den Werkzeugschaft aus.
- Formschluss: Mitnehmer, Nuten, Passfedern, Spannschrauben oder Keile übertragen Kräfte durch ihre geometrische Form.
- Kombinierte Verbindung: Bei Schleifscheiben, Sägeblättern und Schmiedegesenken wirken häufig mehrere Prinzipien gleichzeitig.
Für jede Aufnahme gilt: Kontaktflächen müssen sauber, unbeschädigt und maßlich passend sein. Improvisierte Zwischenlagen, ausgeschlagene Schlüssel, selbst gefertigte Adapter ohne Freigabe oder das gewaltsame Verändern einer Aufnahme sind unzulässig.
Maschinenwerkzeuge systematisch auswählen
Die Auswahlkette
Gehe bei der Werkzeugauswahl nicht nach Gewohnheit, sondern nach einer festen Reihenfolge vor:
- Arbeitsauftrag klären: Soll gebohrt, gesenkt, getrennt, geschliffen, gebürstet, gesägt oder maschinell geschmiedet werden?
- Werkstück beurteilen: Welcher Werkstoff, welche Härte, welche Abmessungen, welche Oberflächenbeschichtung und welche Form liegen vor?
- Werkzeugart bestimmen: Welches Werkzeug erzeugt die geforderte Geometrie und Oberflächenqualität?
- Maschineneignung prüfen: Reichen Drehzahlbereich, Leistung, Spindelaufnahme, Schutzvorrichtung und Arbeitsraum der Maschine aus?
- Schnittstelle vergleichen: Stimmen Schaftdurchmesser, Spannbereich, Morsekegelgröße, Bohrung, Flansch, Gewinde oder Gesenkaufnahme überein?
- Grenzwerte prüfen: Zulässige Drehzahl, Umfangsgeschwindigkeit, Werkzeugdurchmesser, Einspannlänge und Drehrichtung beachten.
- Werkzeugzustand kontrollieren: Keine Risse, Ausbrüche, Verformungen, stumpfen Schneiden, ausgeschlagenen Schäfte oder unlesbaren Kennzeichnungen.
- Schutzmaßnahmen festlegen: Schutzhaube, Werkstückspannung, Absaugung, Kühlschmierstoff und persönliche Schutzausrüstung bestimmen.
Werkzeugkennzeichnung lesen
Auf Maschinenwerkzeugen und Verpackungen findest Du Angaben, die für die sichere Auswahl entscheidend sind. Dazu können gehören:
- Hersteller und Werkzeugbezeichnung
- Abmessungen, beispielsweise Durchmesser, Breite und Aufnahmebohrung
- Werkstoff oder Werkzeugschneidstoff
- zulässige Höchstdrehzahl oder Arbeitshöchstgeschwindigkeit
- Drehrichtung
- Eignung für Werkstoffe und Arbeitsverfahren
- Chargen-, Herstell- oder Verfallsangaben
- Sicherheitszeichen und Anwendungseinschränkungen
Die auf dem Werkzeug angegebene zulässige Drehzahl darf nicht kleiner sein als die mögliche Betriebsdrehzahl der Maschine. Bei einstellbaren Maschinen wird die Arbeitsdrehzahl passend eingestellt. Eine höhere Maschinendrehzahl als die zulässige Werkzeugdrehzahl kann ein Werkzeug zerstören.
Auf einer Trennscheibe können unter anderem Durchmesser, Aufnahme, Werkstoffeignung, zulässige Drehzahl und Haltbarkeitsangaben stehen. Diese Angaben werden vor der Montage gelesen, nicht erst nach dem Einspannen.
Bohrwerkzeuge auswählen und spannen
Geeignete Bohrwerkzeuge für die Schmiedewerkstatt
In der Schmiedewerkstatt werden häufig Löcher in Flachstahl, Profilstahl, Beschläge, Zangen, Vorrichtungen oder kalt bearbeitete Schmiedeteile eingebracht. Typische Maschinenwerkzeuge sind:
- Spiralbohrer: universelles Werkzeug für zylindrische Bohrungen.
- Zentrierbohrer oder NC-Anbohrer: erzeugt einen definierten Ansatzpunkt.
- Kegelsenker: entgratet Bohrungen oder stellt kegelige Senkungen her.
- Flachsenker: erzeugt plane Auflageflächen für Schraubenköpfe.
- Stufenbohrer: eignet sich für abgestufte Bohrungen, besonders in dünneren Blechen.
- Reibahle: verbessert Maß- und Formgenauigkeit einer vorgearbeiteten Bohrung.
- Kernbohrer: trennt einen ringförmigen Span und wird nur in dafür geeigneten Maschinen und Aufnahmen verwendet.
Für viele unlegierte und niedriglegierte Stähle werden HSS-Spiralbohrer eingesetzt. Bei höherer Wärmebelastung oder schwer zerspanbaren Stählen können geeignete kobaltlegierte HSS-Werkzeuge oder andere freigegebene Schneidstoffe erforderlich sein. Entscheidend sind Werkstoff, Bohrungsdurchmesser, Maschine, Kühlschmierung und Herstellerempfehlung.
Die Geometrie eines Spiralbohrers bestimmt Spanbildung, Zentrierverhalten und Schnittkräfte. Stumpfe oder unsymmetrisch geschliffene Schneiden führen häufig zu erhöhten Kräften, Maßfehlern und unrundem Lauf.
Zylindrischen Schaft im Bohrfutter spannen
Ein zylindrischer Bohrerschaft wird in einem Zahnkranz- oder Schnellspannbohrfutter gehalten. Gehe nach der Betriebsanweisung der Maschine vor:
- Maschine ausschalten, Stillstand abwarten und gegen Anlaufen sichern.
- Spannbacken und Werkzeugschaft reinigen und auf Beschädigungen prüfen.
- Bohrfutter weit genug öffnen, damit der Schaft ohne Verkanten eingesetzt werden kann.
- Bohrer so weit einführen, dass der Schaft sicher über eine ausreichende Länge gespannt wird; die Spannbacken dürfen nicht auf den Spannuten oder Schneiden greifen.
- Bohrer mittig ausrichten und das Bohrfutter gleichmäßig schließen.
- Beim Zahnkranzbohrfutter mit dem passenden Bohrfutterschlüssel festziehen. Den Schlüssel unmittelbar danach entfernen.
- Sitz durch Sichtkontrolle und vorsichtiges Ziehen am stillstehenden Werkzeug prüfen.
- Schutzvorrichtung schließen, Werkstück spannen und einen kontrollierten Probelauf durchführen.
- Bei sichtbarem Rundlauffehler, ungewöhnlichem Geräusch oder Vibration sofort ausschalten und Ursache beseitigen.
Die Spannbacken eines Bohrfutters müssen den zylindrischen Schaft gleichmäßig greifen. Ein schräg sitzender Bohrer kann schlagen und die Bohrung vergrößern.
Nutze das Video als Beobachtungsauftrag: Notiere, welche Schritte vor dem Einschalten einer Tisch-, Säulen- oder Ständerbohrmaschine kontrolliert werden. Vergleiche die Darstellung anschließend mit der Betriebsanweisung Deiner Ausbildungswerkstatt.
Werkzeug mit Morsekegel spannen
Größere Spiralbohrer, Reibahlen und Werkzeughalter besitzen häufig einen Morsekegel. Der passende Kegel sitzt unmittelbar in der Bohrspindel oder in einer Reduzierhülse.
Morsekegelschäfte gibt es in verschiedenen Größen. Eine optisch ähnliche Form bedeutet nicht automatisch, dass Werkzeug und Spindel zusammenpassen.
Beim Einsetzen gilt:
- Innenkegel der Spindel und Außenkegel des Werkzeugs vollständig reinigen.
- Kegelflächen auf Grate, Riefen und Rost prüfen.
- Passende Morsekegelgröße oder freigegebene Reduzierhülse auswählen.
- Werkzeug ausrichten und mit kontrolliertem axialem Druck einsetzen.
- Sicheren Sitz prüfen; nicht mit harten Hammerschlägen eintreiben.
- Zum Austreiben die Spindel in die vorgesehene Stellung bringen, das Werkzeug mit einer Hand oder geeigneten Ablage sichern und den passenden Austreibkeil verwenden.
- Schwere Werkzeuge mit Hebe- oder Haltehilfe gegen Herabfallen sichern.
Öl, Schleifstaub, Zunder oder Späne zwischen den Kegelflächen verhindern den korrekten Sitz. Ein beschädigter Morsekegel wird nicht durch stärkeres Einschlagen sicherer.
Der Mitnehmerlappen am Ende eines Morsekegels dient je nach Aufnahme der Drehmomentübertragung und dem Austreiben. Er darf nicht als Schlagfläche missbraucht werden.
Arbeitsschutz beim Bohren
An Bohrmaschinen bestehen Einzugs-, Erfassungs- und Mitnahmegefahren. Deshalb:
- enganliegende Arbeitskleidung tragen,
- lange Haare sichern,
- Schmuck, Ringe, Uhren und lose Bänder ablegen,
- beim Arbeiten an der laufenden Bohrmaschine keine Handschuhe tragen,
- Späne nur bei Stillstand mit Pinsel, Spänehaken oder geeignetem Hilfsmittel entfernen,
- das Werkstück im Maschinenschraubstock, mit Spanneisen oder in einer Vorrichtung sichern,
- den Bohrfutterschlüssel niemals stecken lassen,
- bei Werkzeugwechsel und Störungsbeseitigung die Maschine sicher stillsetzen.
Schleif- und Trennwerkzeuge auswählen und spannen
Werkzeuge für den Winkelschleifer
Ein Winkelschleifer kann in der Schmiedewerkstatt zum Trennen, Entgraten, Schruppen, Reinigen und Oberflächenbearbeiten eingesetzt werden. Die Werkzeuge sind nicht beliebig austauschbar:
- Trennschleifscheibe: dünne Scheibe zum Trennen; nicht zum Seitenschleifen verwenden.
- Schruppschleifscheibe: stärkere Scheibe für hohen Materialabtrag an Flächen und Kanten.
- Fächerschleifscheibe: überlappende Schleiflamellen für kontrollierten Abtrag und Übergänge.
- Drahtbürste: zum Reinigen oder Entrosten, nur in zugelassener Bauform und Drehzahl.
- Polierwerkzeug: nur mit passender Drehzahl, Aufnahme und Schutzmaßnahme.
- Sonderwerkzeug: nur verwenden, wenn Maschinen- und Werkzeughersteller den Einsatz ausdrücklich erlauben.
Schutzhaube, Zusatzhandgriff und Werkzeugaufnahme gehören zum Sicherheitssystem des Winkelschleifers. Die Maschine wird grundsätzlich beidhändig geführt.
Auswahlkriterien für Schleif- und Trennscheiben
Prüfe vor der Montage:
- Arbeitsverfahren und Werkstoff
- Scheibendurchmesser und Scheibendicke
- Aufnahmebohrung, Gewinde oder werkzeugspezifisches Schnellwechselsystem
- zulässige Höchstdrehzahl
- Bauform und vorgeschriebene Schutzhaube
- Laufrichtung, falls angegeben
- sichtbare Risse, Abplatzungen, Verformungen oder Feuchtigkeitsschäden
- Lager- oder Verfallsangaben
- Eignung für Stahl, Edelstahl, Guss oder andere Werkstoffe
Für Edelstahl werden geeignete, entsprechend gekennzeichnete Werkzeuge verwendet, damit Fremdmetalleintrag und unerwünschte Korrosion vermieden werden. Werkzeuge, die zuvor an unlegiertem Stahl eingesetzt wurden, können für hochwertige Edelstahloberflächen ungeeignet sein.
Scheibe am Winkelschleifer spannen
Der konkrete Aufbau kann je nach Hersteller abweichen. Die Betriebsanleitung hat Vorrang.
- Energiezufuhr trennen oder Akku entnehmen.
- Stillstand abwarten und Spindel, Flansche und Schutzhaube reinigen.
- Schutzhaube auf korrekten Typ, festen Sitz und passende Stellung prüfen.
- Aufnahmeflansch richtig einsetzen.
- Unbeschädigte und geeignete Scheibe in vorgesehener Orientierung auflegen.
- Spannmutter oder freigegebenes Schnellspannsystem korrekt montieren.
- Spindelarretierung nur bei stillstehender Spindel betätigen.
- Spannmutter mit vorgesehenem Schlüssel beziehungsweise nach Herstellerangabe anziehen; keine Rohrverlängerung verwenden.
- Scheibe von Hand auf freien Lauf prüfen.
- Zusatzhandgriff montieren und Schutzhaube so einstellen, dass sie Funken und Bruchstücke vom Körper wegführt.
- Maschine in sicherer Haltung außerhalb der Scheibenebene anlaufen lassen und auf ungewöhnliche Schwingungen achten.
Spannmutter und Zweilochschlüssel müssen zur Aufnahme passen. Übermäßiges Anziehen kann Werkzeug oder Flansch beschädigen; zu loses Spannen kann zum Verrutschen führen.
Prüfe beim Video, ob Schutzhaube, Zusatzhandgriff, Werkstückspannung und Körperhaltung richtig erklärt werden. Übertrage niemals eine gezeigte Montage ungeprüft auf ein anderes Maschinenmodell.
Sicher arbeiten mit dem Winkelschleifer
Das Werkstück wird gegen Verrutschen gesichert. Eine Trennscheibe darf nicht seitlich belastet werden. Der Funkenflug wird so gerichtet, dass keine Personen, brennbaren Stoffe, Gasflaschen, Schläuche oder empfindlichen Oberflächen gefährdet werden. Die Maschine wird mit beiden Händen gehalten und erst nach Stillstand abgelegt. Defekte Maschinen, fehlende Schutzhauben oder unzulässige Werkzeuge führen zum sofortigen Arbeitsstopp.[1]
Beim Schleifen und Trennen werden je nach Gefährdungsbeurteilung unter anderem Schutzbrille oder Gesichtsschutz, Gehörschutz, Sicherheitsschuhe, geeignete Arbeitskleidung und geeignete Schutzhandschuhe verwendet. Diese Regel ist nicht pauschal auf Bohrmaschinen oder Sägen übertragbar: Dort kann ein Handschuh von bewegten Teilen erfasst und eingezogen werden.
Werkzeuge am Schleifbock auswählen und aufspannen
Schleifkörper beurteilen
Am Schleifbock werden Schmiedewerkzeuge entgratet, Kanten vorbereitet oder Werkstücke nachbearbeitet. Die Auswahl eines Schleifkörpers richtet sich nach:
- Werkstoff des Werkstücks
- Schleifmittel
- Korngröße
- Härtegrad
- Bindungsart
- Scheibenform
- Durchmesser, Breite und Bohrung
- zulässiger Umfangsgeschwindigkeit und Drehzahl
- gewünschtem Abtrag und gewünschter Oberflächenqualität
Schutzhaube, Werkstückauflage und transparente Schutzscheibe müssen vollständig und richtig eingestellt sein. Ein Schleifbock ohne wirksame Schutzeinrichtungen darf nicht benutzt werden.
Aufspannen eines keramisch gebundenen Schleifkörpers
Der Wechsel stationärer Schleifscheiben ist eine besonders verantwortungsvolle Rüstarbeit und wird nur von unterwiesenen beziehungsweise beauftragten Personen ausgeführt.
- Maschine von allen Energiequellen trennen und gegen Wiedereinschalten sichern.
- Schutzhaube nach Herstellerangabe öffnen.
- Schleifkörper anhand der Kennzeichnung auswählen.
- Sichtprüfung auf Risse, Ausbrüche und Feuchtigkeitsschäden durchführen.
- Bei keramisch gebundenen Schleifkörpern die vorgeschriebene Klangprobe fachgerecht durchführen.
- Spindel, Flansche, Zwischenlagen und Aufnahmeflächen reinigen.
- Passende, unbeschädigte Flansche und vorgeschriebene Zwischenlagen verwenden.
- Schleifkörper ohne Gewalt montieren; Aufnahmebohrung niemals durch Behauen oder Aufreiben verändern.
- Spannmutter nach Herstellerangabe anziehen und Drehrichtung des Gewindes beachten.
- Schutzhaube schließen, Werkstückauflage und Schutzscheibe korrekt einstellen.
- Schleifkörper von Hand auf freien Lauf prüfen.
- Probelauf aus einer sicheren Position durchführen; niemand darf sich im Streubereich befinden.
- Bei Unwucht, Geräuschen oder Vibration sofort ausschalten.
Die BGHM fordert, dass nur geeignete Schleifkörper innerhalb ihrer zulässigen Arbeitshöchstgeschwindigkeit verwendet werden. Nach dem Aufspannen wird ein Probelauf empfohlen; beschädigte Maschinen oder demontierte Schutzeinrichtungen schließen die Nutzung aus.[2]
Die Animation macht den Nachlauf sichtbar. Auch nach dem Ausschalten bleibt der Gefahrenbereich bestehen, bis der Schleifkörper vollständig stillsteht.
Bürstwerkzeuge am Schleifbock
Drahtbürsten werden zum Entzundern oder Reinigen eingesetzt. Vor dem Aufspannen werden Bauform, Aufnahme, zulässige Drehzahl und Drahtzustand geprüft. Fehlende Drahtstücke, Unwucht oder ein beschädigter Bürstenkörper sind Ausschlusskriterien. Schutzbrille beziehungsweise Gesichtsschutz sind besonders wichtig, weil sich Drähte lösen und fortgeschleudert werden können.
Die Werkstückauflage ist auf das Werkzeug abzustimmen. Zwischenräume, in denen sich kleine Werkstücke verklemmen können, werden entsprechend Betriebsanleitung minimiert.
Sägewerkzeuge auswählen und spannen
Metallbandsäge und Bügelsäge
Schmiedebetriebe trennen Ausgangsmaterial häufig mit einer Metallbandsäge. Das Sägeband wird nach Werkstoff, Querschnitt, Zahnteilung, Bandabmessung und Schnittart ausgewählt. Bei wechselnden Querschnitten kann eine variable Zahnteilung sinnvoll sein. Es müssen ausreichend viele Zähne gleichzeitig im Eingriff sein; die konkrete Auswahl erfolgt nach Tabelle des Sägeblattherstellers.
Beim Bandwechsel:
- Maschine stillsetzen und gegen Anlaufen sichern.
- Schutzhandschuhe nur zum Handhaben des stillstehenden, scharfkantigen Sägebands verwenden.
- Bandführungen und Spannmechanismus prüfen.
- Sägeband in korrekter Laufrichtung einlegen.
- Band nach Herstellerwert spannen.
- Führungen, Abstreifer und Schutzabdeckungen einstellen.
- Bandlauf bei geschlossenen Schutzvorrichtungen kontrollieren.
- Während des Sägens keine Handschuhe im Einzugsbereich tragen und nicht in den laufenden Bandbereich greifen.
Bei Maschinenbügelsägen wird das Sägeblatt mit der richtigen Zahnrichtung und vorgesehenen Spannung eingebaut. Zu geringe Spannung führt zu Verlauf und Blattbruch; übermäßige Spannung belastet Blatt und Maschine.
Schmiedewerkzeuge am Maschinenhammer auswählen und sichern
Schmiedesättel, Gesenke und Hilfswerkzeuge
Maschinenhämmer arbeiten mit einem bewegten Oberwerkzeug und einem feststehenden Unterwerkzeug. Je nach Maschine und Verfahren werden die Werkzeuge als Schmiedesattel, Obergesenk, Untergesenk, Reckgesenk, Rundgesenk oder Formgesenk bezeichnet. Die genaue Benennung richtet sich nach Maschine und betrieblicher Fachsprache.
Vor dem Werkzeugwechsel müssen Bär beziehungsweise Oberteil und alle gespeicherten Energien sicher beherrscht werden. Ein unbeabsichtigter Hub kann tödlich sein.
Auswahlkriterien für Hammerwerkzeuge
- Maschinenmodell, Aufnahmeform und zulässige Werkzeugmasse
- Freiform- oder Gesenkschmiedeverfahren
- Werkstückquerschnitt und gewünschte Formänderung
- erforderlicher Übergangsradius und Oberflächenzustand
- Werkstoff und Wärmebehandlung des Gesenks
- Paarigkeit und Ausrichtung von Ober- und Unterwerkzeug
- Zustand von Keilen, Passflächen und Sicherungen
- Möglichkeit eines sicheren Werkzeugtransports
Beschädigte, gerissene, stark ausgeschlagene oder unsachgemäß nachgeschweißte Gesenke werden nicht eingesetzt. Änderungen an Gesenken benötigen eine fachliche Freigabe.
Sicherer Werkzeugwechsel am Maschinenhammer
Der Wechsel wird ausschließlich nach betrieblicher Arbeitsanweisung durchgeführt. Typische Grundsätze sind:
- Hammer abschalten und alle Energiequellen trennen.
- Druckluft, Hydraulik, Feder- oder Schwungenergie sicher abbauen beziehungsweise blockieren.
- Bär mit der vorgesehenen mechanischen Sicherung abstützen.
- Gefahrenbereich absperren und eindeutige Kommunikation im Team sicherstellen.
- Hebezeuge, Greifer oder Transporthilfen für schwere Gesenke einsetzen.
- Keile und Sicherungselemente mit vorgesehenem Werkzeug lösen.
- Aufnahmeflächen von Zunder und Fremdkörpern reinigen.
- Passende Ober- und Unterwerkzeuge einsetzen und nach Herstellerverfahren ausrichten.
- Keile beziehungsweise Sicherungen kontrolliert befestigen.
- Freigängigkeit und Fluchtung bei gesicherter Maschine prüfen.
- Schutzvorrichtungen schließen, Gefahrenbereich räumen und kontrollierten Probelauf durchführen.
Niemand hält sich während des Lösens, Einsetzens oder Ausrichtens zwischen ungesichertem Ober- und Unterwerkzeug auf. Improvisierte Holzklötze, lose Unterlagen oder ungesicherte Hebel ersetzen keine zugelassene Abstützung.
Beim Schmieden wirken hohe Stoßkräfte. Bereits kleine Fehlstellungen können Werkzeug, Maschine und Werkstück stark belasten.
Spannzangen und weitere Werkzeughalter
Spannzange
Eine Spannzange hält Werkzeuge mit zylindrischem Schaft über eine große Umfangsfläche. Sie wird beispielsweise bei Geradschleifern, Fräsmaschinen oder speziellen Bohr- und Schleifgeräten eingesetzt.
Für ein sicheres Spannen müssen Schaftdurchmesser und Spannbereich der Zange übereinstimmen. Der Schaft wird mindestens bis zur vorgeschriebenen Einspannmarke eingeführt. Eine Spannzange darf nicht außerhalb ihres Spannbereichs zusammengezogen werden. Beschädigte Spannflächen, verschlissene Schlüsselflächen oder ein verbogener Werkzeugschaft führen zur Aussonderung.
Werkzeughalter an Fräs- und Bearbeitungsmaschinen
Falls im Schmiedebetrieb Fräsmaschinen genutzt werden, können Spannzangenfutter, Weldon-Aufnahmen, Fräsdorne oder andere Systeme vorkommen. Das Werkzeug wird nach Schaftform, Durchmesser, Auskraglänge und Bearbeitungskräften ausgewählt. Eine möglichst kurze, aber ausreichende Auskraglänge verbessert die Steifigkeit. Schneiden dürfen nicht in der Spannfläche liegen. Für jeden Halter gelten das vorgeschriebene Anzugsdrehmoment und das passende Montagewerkzeug.
Der sichere Rüstablauf
Die STOPP-Regel beim Werkzeugwechsel
Merke Dir für jeden Werkzeugwechsel die Folge STOPP:
- S – Stillsetzen: Ausschalten, Stillstand abwarten und Energiequellen trennen.
- T – Typ und Zustand prüfen: Werkzeug, Aufnahme, Grenzwerte und Schäden kontrollieren.
- O – Oberflächen reinigen: Spannflächen, Kegel, Flansche und Schäfte säubern.
- P – Passend spannen: Einspannlänge, Ausrichtung, Spannkraft und Sicherung nach Vorgabe herstellen.
- P – Probelauf und Prüfung: Schutzvorrichtungen schließen, Gefahrenbereich räumen und Funktion kontrollieren.
Kontrollfragen vor dem Einschalten
- Ist das Werkzeug für Arbeitsverfahren und Werkstoff geeignet?
- Stimmen Werkzeugabmessung und Aufnahme?
- Liegt die zulässige Werkzeugdrehzahl über der eingestellten Maschinendrehzahl?
- Ist das Werkzeug unbeschädigt und sauber?
- Sind Schlüssel, Austreibkeile und Montagehilfen entfernt?
- Sitzt das Werkzeug zentrisch, fluchtend und mit ausreichender Einspannlänge?
- Sind Schutzhauben, Abdeckungen und Zusatzhandgriffe montiert?
- Ist das Werkstück sicher gespannt?
- Befinden sich Personen außerhalb von Streu-, Quetsch- und Einzugsbereichen?
- Sind Arbeitskleidung, Haare und persönliche Schutzausrüstung angepasst?
Häufige Fehler und ihre Folgen
| Fehler | Mögliche Folge | Fachgerechte Maßnahme |
|---|---|---|
| Bohrer nur an der Spitze des Schafts gespannt | Verrutschen, Rundlauffehler, beschädigte Spannbacken | Ausreichende Einspannlänge herstellen |
| Bohrfutterschlüssel bleibt stecken | Schlüssel wird beim Start fortgeschleudert | Schlüssel unmittelbar nach dem Spannen entfernen |
| Öl oder Zunder im Morsekegel | Werkzeug sitzt nicht sicher oder läuft schief | Kegelflächen reinigen und prüfen |
| Trennscheibe seitlich belastet | Scheibenbruch | Nur in vorgesehener Schnittrichtung arbeiten |
| Scheibendrehzahl nicht geprüft | Überschreiten der zulässigen Geschwindigkeit | Kennzeichnung mit Maschinendrehzahl vergleichen |
| Schleifscheibe mit Gewalt auf die Welle gedrückt | Vorschädigung und späterer Bruch | Passende Scheibe und freigegebene Flansche verwenden |
| Gesenkaufnahme enthält Zunder | Fehlstellung, Lockerung oder Beschädigung | Aufnahmeflächen vollständig reinigen |
| Sägeband falsch herum montiert | Schlechte Schnittwirkung und Bandschaden | Laufrichtung und Zahnrichtung prüfen |
| Handschuhe an laufender Bohrmaschine | Einziehen und schwere Handverletzung | Beim laufenden Bohren keine Handschuhe tragen |
| Probelauf ausgelassen | Fehler wird erst unter Belastung erkannt | Kontrollierten Probelauf durchführen |
Qualität, Wirtschaftlichkeit und Dokumentation
Ein korrekt gespanntes Werkzeug läuft ruhig, überträgt Kräfte sicher und erzeugt ein reproduzierbares Arbeitsergebnis. Werkzeugverschleiß erkennst Du unter anderem an steigenden Kräften, schlechter Oberfläche, Maßabweichung, Gratbildung, Verfärbung oder ungewöhnlichen Geräuschen. Das Werkzeug wird rechtzeitig nachgeschärft oder ersetzt.
In der betrieblichen Dokumentation können festgehalten werden:
- Werkzeugbezeichnung und Abmessung
- verwendete Aufnahme
- eingestellte Drehzahl oder Schnittdaten
- Datum und Ergebnis der Sichtprüfung
- festgestellte Schäden oder Aussonderungsgrund
- durchgeführter Werkzeugwechsel
- Freigabe durch zuständige Fachkraft
Werkzeuge werden trocken, geordnet und gegen Stoß geschützt gelagert. Schleifscheiben erhalten geeignete Lagerbedingungen; Bohrer und Reibahlen werden so abgelegt, dass Schneiden und Schäfte nicht beschädigt werden. Schwere Gesenke benötigen standsichere Ablagen und geeignete Anschlagpunkte.
Fachliche Zusammenfassung
Die Werkzeugauswahl beginnt beim Arbeitsauftrag und endet erst mit dem kontrollierten Probelauf. Entscheidend sind Werkstoff, Verfahren, Maschinenleistung, Schnittstelle, Werkzeugzustand und Grenzwerte. Ein Werkzeug darf nur in der dafür vorgesehenen Aufnahme gespannt werden. Saubere Kontaktflächen, ausreichende Einspannlänge, passende Spannmittel und vollständige Schutzeinrichtungen sind Grundvoraussetzungen.
Für Schmiedinnen und Schmiede kommt zur rotierenden Metallbearbeitung die sichere Werkzeugaufnahme an Maschinenhämmern hinzu. Dort stehen Quetschgefahren, hohe Werkzeugmassen und gespeicherte Energien im Vordergrund. Deshalb sind Unterweisung, sichere Stillsetzung, mechanische Abstützung und geeignete Hebehilfen unverzichtbar.
Quellen und weiterführende Fachinformationen
- BGHM: Winkelschleifer
- BGHM: Arbeiten am Schleifbock
- Spannfutter
- Morsekegel
- Ständerbohrmaschine
- Schleifbock
- Lufthammer
- Schmiedesattel
Einzelnachweise
Interaktive Aufgaben
Quiz: Teste Dein Wissen
Welche Angabe muss bei einer Trennscheibe mit der Maschinendrehzahl verglichen werden? (Die zulässige Höchstdrehzahl) (!Die Farbe des Etiketts) (!Die Lagernummer der Werkstatt) (!Die Länge des Anschlusskabels)
Was ist nach dem Festziehen eines Zahnkranzbohrfutters sofort zu tun? (Den Bohrfutterschlüssel entfernen) (!Den Bohrer mit der Hand drehen lassen) (!Das Werkstück aus dem Schraubstock nehmen) (!Die Schutzbrille absetzen)
Welche Fläche muss vor dem Einsetzen eines Morsekegels sauber sein? (Die Innen- und Außenkegelfläche) (!Nur die Bohrerspitze) (!Nur der Maschinenfuß) (!Nur der Bohrtischrand)
Wofür ist eine Trennschleifscheibe vorgesehen? (Für Trennschnitte) (!Für starkes Seitenschleifen) (!Für das Bohren von Löchern) (!Für das Spannen von Gesenken)
Was gehört zur sicheren Stillsetzung vor einem Werkzeugwechsel? (Ausschalten, Stillstand abwarten und gegen Anlaufen sichern) (!Nur die Arbeitsleuchte ausschalten) (!Das Werkzeug mit der Hand festhalten) (!Die Drehzahl auf den höchsten Wert stellen)
Welche Aussage zu Handschuhen an der laufenden Bohrmaschine ist richtig? (Sie dürfen wegen Einzugsgefahr nicht getragen werden) (!Sie sind bei jeder Bohrarbeit vorgeschrieben) (!Sie ersetzen die Werkstückspannung) (!Sie dürfen nur an der rechten Hand getragen werden)
Was hält ein Werkstück beim Bohren sicher fest? (Ein geeigneter Maschinenschraubstock oder eine Spannvorrichtung) (!Das Bohrfutter) (!Die Schutzhaube) (!Der Bohrfutterschlüssel)
Was ist bei einer keramischen Schleifscheibe vor dem Aufspannen vorgesehen? (Eine fachgerechte Sicht- und Klangprüfung) (!Ein Erwärmen in der Schmiedeesse) (!Ein Vergrößern der Bohrung mit einer Feile) (!Ein Einölen der Schleiffläche)
Warum werden Aufnahmeflächen von Schmiedegesenken gereinigt? (Damit die Werkzeuge passend und fluchtend sitzen) (!Damit der Hammer schneller läuft) (!Damit das Werkstück nicht gekühlt werden muss) (!Damit keine Schutzvorrichtung nötig ist)
Was folgt nach dem fachgerechten Spannen und Schließen der Schutzvorrichtungen? (Ein kontrollierter Probelauf) (!Eine Erhöhung über die zulässige Drehzahl) (!Ein Prüfen mit der Hand am laufenden Werkzeug) (!Ein Entfernen der Werkstückspannung)
Memory
| Morsekegel | selbsthaltende kegelige Werkzeugaufnahme |
| Bohrfutter | Aufnahme für zylindrische Bohrerschäfte |
| Spannzange | umfangsgreifender Halter für zylindrische Schäfte |
| Spannflansch | Befestigungselement für Schleifkörper |
| Trennscheibe | dünnes Werkzeug für Trennschnitte |
| Schmiedesattel | austauschbares Werkzeug am Maschinenhammer |
| Probelauf | Funktionskontrolle nach dem Werkzeugwechsel |
Drag and Drop
| Ordne die richtigen Begriffe zu. | Werkzeugaufnahme oder Einsatz |
|---|---|
| Zylindrischer Spiralbohrer | Bohrfutter |
| Kegelschaftbohrer | Morsekegelaufnahme |
| Schleifstift | Spannzange |
| Trennschleifscheibe | Spannflansch des Winkelschleifers |
| Obergesenk | Werkzeugaufnahme des Maschinenhammers |
Kreuzworträtsel
| Morsekegel | Wie heißt die kegelige Aufnahme für Bohrer und Werkzeughalter? |
| Bohrfutter | Welche Aufnahme spannt häufig zylindrische Bohrerschäfte? |
| Spannzange | Welcher Halter greift einen zylindrischen Schaft über seinen Umfang? |
| Schutzhaube | Welche Einrichtung hält Funken und Bruchstücke vom Körper fern? |
| Probelauf | Wie heißt die kontrollierte Funktionsprüfung nach dem Spannen? |
| Schmiedesattel | Wie heißt ein austauschbares Werkzeug am Maschinenhammer? |
LearningApps
Lückentext
Offene Aufgaben
Leicht
- Werkzeugkarten: Fotografiere mit Erlaubnis fünf Maschinenwerkzeuge Deiner Ausbildungswerkstatt und erstelle zu jedem Werkzeug eine Karte mit Bezeichnung, Aufnahme, Einsatz und wichtigstem Grenzwert.
- Bohrfutterkontrolle: Entwickle eine bebilderte Kurzanleitung mit sechs Prüfschritten für das sichere Spannen eines zylindrischen Spiralbohrers.
- Kennzeichnungssuche: Suche auf drei Schleif- oder Trennwerkzeugen nach Durchmesser, Aufnahme, Werkstoffeignung und Höchstdrehzahl und dokumentiere die Fundstellen.
- Fehlersymbole: Gestalte vier Warnsymbole für Schrägsitz, beschädigte Scheibe, steckenden Bohrfutterschlüssel und verschmutzten Morsekegel.
Standard
- Werkzeugvergleich: Vergleiche Zahnkranzbohrfutter, Schnellspannbohrfutter und Morsekegelaufnahme hinsichtlich Spannprinzip, Einsatzbereich, Vorteilen und Fehlermöglichkeiten.
- Rüstbeobachtung: Beobachte einen fachgerecht ausgeführten Werkzeugwechsel und protokolliere Stillsetzung, Reinigung, Montage, Kontrolle und Probelauf. Führe den Wechsel nicht ohne Unterweisung selbst durch.
- Gefährdungsanalyse: Untersuche einen Arbeitsplatz mit Winkelschleifer. Markiere Streubereich, Funkenrichtung, mögliche Brandlasten und notwendige Schutzmaßnahmen in einer Skizze.
- Werkzeuglagerung: Plane ein Ordnungssystem für Bohrer, Schleifwerkzeuge und Montagehilfen, das Beschädigungen, Verwechslungen und unkontrollierte Entnahme verhindert.
Schwer
- Auswahlentscheidung: Bearbeite einen betrieblichen Fall, bei dem ein Loch in einen zähen Schmiedestahl eingebracht werden soll. Begründe Werkzeugart, Aufnahme, Drehzahlbereich, Werkstückspannung und Kühlschmierung.
- Rüstanweisung Maschinenhammer: Entwirf gemeinsam mit einer Fachkraft eine betriebsspezifische Rüstanweisung für den Wechsel von Schmiedesätteln. Berücksichtige gespeicherte Energien, Abstützung, Hebehilfe, Kommunikation und Probelauf.
- Fehlerdiagnose: Analysiere ein Szenario mit stark vibrierendem Schleifwerkzeug. Entwickle eine Prüfreihenfolge, ohne die Maschine im unsicheren Zustand weiterlaufen zu lassen.
- Unterweisungsvideo: Produziere ein kurzes Ausbildungsvideo zum Thema Werkzeug spannen. Zeige nur freigegebene Abläufe, lasse die fachliche Richtigkeit durch die Ausbilderin oder den Ausbilder prüfen und ergänze Hinweise auf maschinenspezifische Herstellerangaben.
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Lernkontrolle
- Transferfall Bohrung: Ein Spiralbohrer läuft nach dem Einspannen sichtbar unrund. Analysiere mindestens vier mögliche Ursachen und entwickle eine sichere Prüfreihenfolge.
- Transferfall Trennscheibe: Eine vorhandene Trennscheibe passt vom Durchmesser, ihre zulässige Drehzahl liegt aber unter der Leerlaufdrehzahl der Maschine. Begründe die Entscheidung und wähle eine sichere Alternative.
- Transferfall Gesenkwechsel: Zwei passende Gesenke sollen an einem Maschinenhammer gewechselt werden. Erkläre, weshalb das Abschalten allein nicht genügt, und leite Maßnahmen gegen gespeicherte Energien und Herabfallen ab.
- Vergleich der Spannprinzipien: Vergleiche Morsekegel und Spannzange hinsichtlich Kraftübertragung, notwendiger Sauberkeit, typischer Fehler und Werkzeugwechsel.
- Arbeitsschutzentscheidung: Begründe, weshalb Handschuhe beim Handhaben eines stillstehenden Sägebands sinnvoll sein können, während sie an der laufenden Bohrmaschine eine zusätzliche Gefahr darstellen.
- Qualitätsanalyse: Eine Bohrung ist zu groß und weist starke Rattermarken auf. Stelle Zusammenhänge zwischen Werkzeugzustand, Rundlauf, Werkstückspannung, Drehzahl und Vorschub her.
- Wirtschaftlichkeitsfall: Ein stumpfes Werkzeug wird weiterverwendet, um einen Wechsel zu vermeiden. Beurteile die Entscheidung im Hinblick auf Bearbeitungszeit, Energie, Ausschuss, Unfallrisiko und Werkzeugkosten.
Lernnachweis
Für einen Lernnachweis zu diesem Thema ist wichtig, dass Du:
- Maschinenwerkzeuge fachsprachlich richtig benennst,
- die Auswahl anhand von Arbeitsauftrag, Werkstoff, Maschine und Aufnahme begründest,
- Kennzeichnungen und zulässige Grenzwerte sicher auswertest,
- Werkzeug- und Werkstückspannung unterscheiden kannst,
- einen sicheren Rüstablauf in richtiger Reihenfolge beschreibst,
- typische Spannfehler an Beispielen erkennst,
- besondere Gefährdungen rotierender Werkzeuge und Maschinenhämmer erklärst,
- geeignete Schutzmaßnahmen aus der Gefährdung ableitest,
- einen Probelauf fachgerecht vorbereitest und bewertest,
- maschinenspezifische Betriebsanweisungen und Herstellerangaben einbeziehst.
Als praktischer Lernnachweis eignet sich eine beobachtete Rüstaufgabe an einer freigegebenen Ausbildungsmaschine. Bewertet werden Arbeitsvorbereitung, Stillsetzung, Werkzeugprüfung, Sauberkeit, fachgerechtes Spannen, Schutzmaßnahmen, Probelauf, Qualitätskontrolle und Dokumentation. Die Durchführung erfolgt nur unter den betrieblich festgelegten Aufsichtsbedingungen.
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