Materialkunde

[Cortigiano]

Hallo liebe Bastler,

um mein Fortschreiten beim Bau meiner "Erstgeborenen" zu unterstützen, möchte ich die Frage in den Raum werfen, welche Stähle ausser V2A oder V4A sich für CNC-Maschinen eignen, bzw. welche rostfrei und härtbar sind.
Ingenieure, Mechaniker etc voran!

Geplant ist für dieses Jahr eine Deutsche Winde mit dreichsigem Strinradgetriebe.

Niko

[Holzbieger]

Hä
Also für meinen Erstgeborenen brauchte ich keine Anleitung.
1. Die Eignung für CNC Maschinen ist nicht von der Material - Stahlart abhängig. Das hat nichts mit V2A oder V4A zu tun eher mit Festigkeit und zulässigen Schnittgeschwindigkeiten.
2. Rostfrei: Stähle mit >= 12 % Cr
3. Härtbar: Stähle > 0,8 % C

Ansonsten bitte nicht so viele Details in Deiner Frage, ich bin so überwältigt dass ich nicht sehe was Du eigentlich wissen willst.
(Ende Zynismusmodus)
Gruß
Roland

P.S. Was ist ein dreichsigses Strinradgetriebe?

[the_Toaster (✝)]

Na ein Getriebe mit Drei Untersetzungsstufen.
Damit hat schon der alte Archimedes ganze Schiffe bewegt.

[Cortigiano]

Hallo Roland,

also ich mache ebenso wie du alles nach Plänen die ich entweder selber zeichne oder im Kopf habe.
Dein Zynismusmodus irritiert mich etwas, da ich denke, keinerlei Anlass dir dafür gegeben zu haben. Laut meiner Auffassung habe ich eigentlich eine ganz simple Frage gestellt. Die drei Punkte die du aufzählst (Festigkeit bzw. Schnittgeschwindigkeit, Rostfreiheit und Härte ) haben für mich durchaus mit einer konkreten Materialzugehörigkeit zu tun. Deine prozentualen Komponentenangaben sind nett gemeint, aber bringen mich nicht weiter. Dass Edelstahl damit nicht zu tun hat weiss ich selber, aber ich wollte dies schoneinemal im Vorfeld aussliessen, weil Edelstahl nicht härtbar ist. (....wobei ich Härtung aber gern haben würde..)

Im Bild zu sehen ist das dreiachsige Strinradgetriebe. Der Kurbelarm der Handkurbel ist an das Modul 1 gekoppelt. Modul 1 bewegt Modul 2 (grosses Zahnrad) und Modul 2 wiederum greift hier im Bild nicht sichtbar in die Zahnstange des Spannarmes ein.
Man benutzt das zum Laden einer schwereren Armbrust.

Sportliche Grüsse
Niko

[Holzbieger]

Hallo Niko,
Sei mir nicht böse über meinen "Zynismusmodus" ich habe Deine Fragen nur so kurz beantwortet wie Du sie gestellt hast, nämlich sehr unklar.
Du willst also eine Winde zum spannen einer Armbrust bauen, ausgeführt als dreiachsiges Stirnradgetriebe. (klare Aussage hätte ich am Anfang Deines Beitrags erwartet)

1. Eine CNC ist eine Werkzeugmaschine welche durch eine Computersteuerung in der Lage ist Bauteile in hoher Präzision und hoher Wiederholgenauigkeit herzustellen. Du kannst auf diesen Maschinen so ziemlich alles bearbeiten, Holz, Stahl, Buntmetalle, Edelstahl, Grauguß. Alles eine Frage der Parameter. Also ist Deine Frage welche Stähle für CNC eignen eher unrelevant. Hier ist eher wichtig ob Du Zugang dazu hast bzw. die Programme / CAD Zeichnungen erstellen kannst.

2. Die Härtbarkeit von Stahl ist abhängig vom Kohlenstoffgehalt! Hier liegte die Grenze bei 0,2 %, alle Stähle die darüber liegen sind prinzipiell härtbar. (hier Asche auf mein Haupt ich habe vorher 0,8 % geschrieben, klarer Tippfehler. Ich sollte auch durchlesen was ich schreibe) V2A (1.4301) und V4A (1.4404) sind tatsächlich nicht härtbar da diese mit < 0,07% bzw. < 0,03 % C tatsächlich zu wenig Kohlenstoff enthalten. Daraus allerdings zu schliessen dass Edelstähle nicht härtbar sind ist falsch. Es gibt durchaus härtbare Edelstähle (1.4125, 1.4112, 1.4110, 1.4034, 1.4117) diese kenne ich allerdings mehr oder weniger aus dem Messerbau ob sich da einer für Zahnräder, Zahnstangen eignet müsste ich auch erst mal nachlesen. Auch hier stellt sich eher die Frage der Verfügbarkeit von Kleinmengen bzw. den richtigen Abmessungen.

3. Edelstähle, umgangssprachlicher Begriff für nichtrostende Stähle wie V2A, V4A. Das Hauptlegierungselement ist hier Chrom Cr. Alle Stähle mit mehr als 12% Cr gelten als rostfrei unter Umgebungsbedingen. Mit der Härtbarkeit hat dies nicht zu tun (siehe oben)

So ich bin zwar Ingenieur aber meine Konstruktionselemente Vorlesung ist jetzt auch schon 25 Jahre her. Bei Zahrädern denke ich an zäh mit gehärteter Oberfläche also eher an einen Vergütungsstahl wie 1.7034.

Ich hoffe das waren jetzt bessere Antworten.

Gruß
Roland

[Snake-Jo]

@Roland: Ja, prima Antworten, danke!

[Cortigiano]

[snakjo häääää??]

Danke erstmal Roland, das hilft mir natürlich viel im Moment. CAD Zeichnungen muss ich mir noch aneignen, da ich bislang eher der Freund von Bleistiftzeichnungen auf Millimeterpapier bin.....Sofort interessant ist, das es "Edelstähle" gibt , die härtbar sind! Dazu habe ich mir Notizen gemacht, damit ich das nicht vergesse was du schriebst.
Welche Zahnradart (bezüglich Zähnen) würde bei einer Spannkurbel wie dieser passen? Welches Verhältnis muss als Übersetzung gegeben sein? Wie rechnet man aus welche Last mit welcher Kurbelkraft am Ende zu stemmen ist?

Gruss
Niko

[Snake-Jo]

[snakjo häääää??]

@Cortigiano: Wenn du eine Frage hast, dann frag!

[Galighenna]

@Cortigiano
Die Kraft die du an der Kurbel brauchst bestimmt sich über das Drehmoment welches sich aus dem Verhältnis der radien der jeweils ineinander greifenden Zahnräder bestimmt.

Ein Beispiel: Es greifen 2 Zahnräder ineinander wovon eines den doppelten Radius des anderen hat, dann ergibt sich am kleinen Zahnrad das halbe Drehmoment des großen Zahnrades. Gehe ich also mit der Zahnstange an das kleine Zahnrad und ziehe mit einer Kraft von 100N daran, bekäme ich an einer Zahnstange die am großen Zahnrad hängt eine Zugkraft von 200N.

Das gilt für alle Anordnungen von Zahnrädern. Die Länge der Kurbel kannst du wie den Durchmesser eines Zahnrades behandeln.
Das ist jetzt stark vereinfacht, aber das Grundprinzip sollte klar werden. Sonst einfach nochmal konkreter nachfragen.

[Cortigiano]

@Galighenna
Die Kraft die du an der Kurbel brauchst bestimmt sich über das Drehmoment welches sich aus dem Verhältnis der radien der jeweils ineinander greifenden Zahnräder bestimmt. >>>>Welcher Radien ganau? Der ineinandergreifenden Zahnräder, Aber wo fängt dieser Radius an und wo hört er auf? Etwa an der spitze eines Zahnes?<<<<<<<

Ein Beispiel: Es greifen 2 Zahnräder ineinander wovon eines den doppelten Radius des anderen hat, dann ergibt sich am kleinen Zahnrad das halbe Drehmoment des großen Zahnrades. Gehe ich also mit der Zahnstange an das kleine Zahnrad und ziehe mit einer Kraft von 100N daran, bekäme ich an einer Zahnstange die am großen Zahnrad hängt eine Zugkraft von 200N. >>>>>demnach könnte man auch sagen, wenn das Stirnrad vier mal kleiner wäre beispielsweise, dann hat das Strinrad nur 1/4 des Drehmomentes des vier mal grösseren Rades, was es antreibt?<<<<<

Das gilt für alle Anordnungen von Zahnrädern. Die Länge der Kurbel kannst du wie den Durchmesser eines Zahnrades behandeln.
>>>wie den Durchmesser des Zahnrades behandeln? Wie meinen?<<<<
Das ist jetzt stark vereinfacht, aber das Grundprinzip sollte klar werden. Sonst einfach nochmal konkreter nachfragen.

Danke
Niko

[MoeM]

http://de.wikipedia.org/wiki/Zahnrad
Weiter unten sind die Verschiedenen Durchmesser dargestellt- soviel vorab, bei gerad verzahnten Rädern ist der D den du benötigst der Wirkdurchmesser, also die Mitte der Zahnhöhe bzw. D=(Kopfkreis-Fußkreis)/2

[Bowster]

@cortigiano, Du kannst es Dir auch leichter machen und einfach die Zähne zählen!

[Galighenna]

@Cortigiano
Versuchs mal mit dem [ quote] zu zitieren, dann ist es etwas leichter zu lesen.

demnach könnte man auch sagen, wenn das Stirnrad vier mal kleiner wäre beispielsweise, dann hat das Strinrad nur 1/4 des Drehmomentes des vier mal grösseren Rades, was es antreibt?

hmm jaein, es kommt immer drauf an von wo aus man das betrachtet. Ich versuche das nochmal ganz deutlich zu machen:
Stell dir zwei Achsen vor, eine mit einem kleinen und eine mit einem großen Zahnrad. An jeder Achse sitzt eine Kurbel der Länge 1 (soll nur heißen beide Kurbeln sind gleich lang)
Wenn du jetzt an der Kurbel des kleinen Zahnrades drehst, dann erhältst du an der Kurbel des größeren Zahnrades ein größeres Drehmoment. Das ist wie beim Fahrrad im ersten gang. Du brauchst wenig kraft und dein Fahrrad schiebt sich mit großer Kraft aber langsam vorran, z.B. einen Berg hoch. Andersrum, wenn du am großen Zahnrad drehst, hast du an der Kurbel am kleinen Zahnrad weniger Kraft, aber eine höhere Geschwindigkeit, das is als wenn du am Fahrrad in einen großen Gang schaltest.
Das Verhältnis in dem die Drehmomente zueinander stehen ist dann eben das Verhältnis der Radien der Zahnräder. Wie man die Radien bestimmt hat MoeM ja schon geschrieben.

[Cortigiano]

Danke Galighenna, alles verstanden...