Kategorie: Verbindungstechnik

Bohren

Bohrer

Wenn man Werkstücke mit Schraubverbindungen zusammenfügen will, muss man zunächst ein Loch in das / die Werkstücke bohren. Dazu benötigt man Bohrer und Bohrmaschinen. Zunächst zu Bohrern:
1 … Universalbohrer (Holzbohrer)
2 … HSS (=High Speed Steel) Metallbohrer
3 … Stein- und Betonbohrer

Bohrmaschinen

Um den Bohrer in das Werkstück treiben zu können, wird er in Drehung versetzt und es wird von oben Druck ausgeübt. Der Bohrer schneidet sich nun mit seinen – entlang der spiralförmigen Windung – scharfen Kanten in das Werkstück hinein, wodurch kleine Teile des Materials des Werkstückes herausgeschnitten werden, wodurch das Bohrloch entsteht. Maschinen, die das bewerkstelligen, nennt man Bohrmaschinen.
Auf unserer Farm haben wir eine ganze Reihe von Bohrmaschinen aus verschiedenen Jahren entdeckt und sie mit in die Schule genommen, um sie wieder instand zu setzten.
Hier aber eine Geschichte des Bohrens:
Die ersten metallenen Bohrer entstanden im 11. Jahrhundert. Davor wurden nur hölzerne Werkzeuge verwendet. 1774 entwickelt John Wilkinson die erste brauchbare Maschine zum Ausbohren von Kanonenrohren und Dampfzylindern. Um dieselbe Zeit entstanden Bohrmaschinen, bei denen der Bohrer sich gleichzeitig dreht und nach unten bewegt. Von 1824 bis 1850 bauen der Engländer James Whitworth und die Deutschen August Hamann und Johann Mannhardt, Ständer- und Radialbohrmaschinen. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts werden die ersten elektrischen Bohrmaschinen gebaut.
Ca. seit dem 3. Jahrtausend vor Christus gibt es Rollenbohrer mit Fiedelbogenantrieb. Diese Art der Bohrmaschinen war bis Mitte des 19. Jahrhunderts im Einsatz:

Nur ein wenig jünger ist die Rennspindel, die gibt es ca. seit Christi Geburt:

Die Bohrleier wird auch heute noch verwendet. Es gibt sie seit dem 15. Jahrhundert:

Ebenfalls schon ähnlich alt und auch noch heute verwendet werden Nagelbohrer und Drillbohrer:

Relativ neu hingegen ist die mechanische Brustbohrmaschine, die mit einem Getriebe versehen, schon in zwei Geschwindigkeitsstufen bohren konnte. Allerdings war die Änderung der Übersetzung nicht so einfach wie heute, wo man nur einen Schiebeschalter betätigen muss: es musste die Kurbel umgesteckt werden:

Holzschrauben vs. Metallscharuben

Holzschrauben

gibt es in verschiedenen Längen und Dicken. Diese beiden wichtigen Maße werden auch auf der Verpackung ausgewiesen – und zwar in der Form z.B. 3 x 30mm. In diesem Fall, wäre die Schraube 3 mm dick und 30mm lang.
Zusätzlich muss man noch die Art der Schrauben unterscheiden, die meist nach der Form des Schraubenkopfes benannt werden:
Ausnahme ist die Universalholzschraube:


1 … Senkkopfschraube
2 … Halbrundkopfschraube
3 … Linsenkopfschraube
4 … Sechskantschraube
5 … Zierkopfschraube
Um die Verwirrung komplett zu machen, gibt es noch verschiedene Möglichkeiten, die Schrauben anzuziehen:

Metallschrauben

haben ein feines Gewinde mit geringerer Steigung, als Holzschrauben. Die häufigsten Arten sind Maschinenschrauben (2), Zylinderkopfschrauben (3)  und Senkkopfschrauben (4).

Anders als Holzschrauben, haben Metallschrauben auch einen Gegenpart, die Muttern. Auch hier gibt es verschiedene. Zur Erhöhung der Reibung zum Werkstück hin, verwendet man auch verschiedene Beilag- oder Unterlegscheiben. Hier die Bezeichnungen:

1 … Sechskantmutter
2 … Hutmutter
3 … Flügelmutter
4 … Unterlegscheibe
5 … Federring
6 … Fächerscheibe
Will man Metallschrauben direkt und ohne Mutter in ein Metallstück schrauben, reicht es nicht, einfach ein Loch ins Metall zu bohren – man muss dazu ein Gewinde in den unteren Metallteil schneiden. Das geschieht mit speziellen Gewindebohrern.
  
 

Schraubverbindungen

Schraubverbindungen

Bei Schraubverbindungen kann man die Reibung zwischen den Werkstücken ausnützen, die durch die Klemmkraft (durch das Anziehen der Schraube) verstärkt wird. Dadurch können keine, oder nur geringe Scherkräfte wirksam werden.

Verringert sich allerdings die Klemmkraft, beginnt ein „Teufelskreis“:
Scherkräfte werden verstärkt wirksam und lockern die Schraubverbindung noch mehr. Woraufhin wieder größere Scherkräfte wirken, die die Schraubverbindung noch mehr lockern … usw.