Die Dreherei und ihre Werkzeuge in der neuzeitlichen Betriebsführung [1. Aufl.] 978-3-662-42271-7;978-3-662-42540-4

Table of contents :
Front Matter ....Pages I-XI
Allgemeines (Willy Hippler)....Pages 1-8
Spanleistung und Kraftverbrauch beim Drehen (Willy Hippler)....Pages 8-30
Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank (Willy Hippler)....Pages 30-76
Prüfung der Stähle (Willy Hippler)....Pages 76-80
Die Drehstähle (Willy Hippler)....Pages 80-279
Herstellung der Drehwerkzeuge (Willy Hippler)....Pages 279-310
Back Matter ....Pages 311-313

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Die Dreherei und ihre Werkzeuge in der neuzeitlichen Betriebsführung Von

Willy HippIe!' Betriebs - Oberingenieur

Mit 319 Textfiguren

Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1918

ISBN 978-3-662-42271-7 ISBN 978-3-662-42540-4 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-42540-4 Alle Rechte, insbesondere das der Ubersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten. Copyright 1918 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg Urspriinglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1918

Vorwort. Vom Werkzeug im weitesten Sinne sagt Max Eyth, der große Ingenieur 'Und Schriftsteller: »Auf dem Werkzeug allein beruht des Menschen Können, denn nichts, was über tierische Verrichtungen hin· ausgeht, vermag oder versucht er zu tun oder zU machen, ohne dessen Vermittlung. « AUch im Fabrikbetrieb ist das _Werkzeug im engeren Sinne das wichtigste Element des ganzen Betriebes, die Hand am Körper der Fabrik, die Werkzeuge sind die Grundmauern einer wirtschaftlich höherwertigen Fabrikation. Über die Notwendigkeit einer umfassenden Kenntnis der gesetzmäßigen Gesta.Itung, HersteUungund Anwendung der Werkzeuge braucht daher nicht weiter gesprochen zU werden, die Erwerbung dieser Kennt· nisse aber ist für den Betriebsleiter bei der ungeheuren Vielgestaltigkeit der modernen Arbeitsweise nicht leicht. Die Schule kann sie ihm nur in geringem Umfange vermitteln, ihre Ziele liegen in anderer Richtung. Die einschlägige Literatur bietet dem Suchenden wohl eine Menge Material, aber in zerstreutem, zusammenhanglosem Zust,ande, der ihn zU einer weitausholenden Durcharbeitung nötigt, wenn er sich über eine gerade auftauchende Frage genauer orientieren und das für die Um· setzung in die Praxis Wesentliche und Grundsätzliche herausschälen und in Zusammenhang bringen will. Dazu fehlt aber dem Werkstättenleiter bei dem großen Umfang seines täglichen Arbeitspensums die Zeit. So ist der Betriebsleiter neben der eigenen Beobachtung in der Haupt. sache auf die Erfahrung und Tüchtigkeit seiner Meister angewiesen. Kann er diese auch niemals entbehren, so ist das doch bei der grund. legenden Bedeutung, die das Thema »Werkzeuge und Ausnutzung der Werkzeugmaschinen «( für die ganze Arbeitsweise und den Wirkungsgrad seiner Werkstatt hat, ein schwacher Standpunkt. Abgesehen davon, daß die Erfahrungen der Meister oft weit auseinandergehen und nicht selten einer richtigen Grundlage entbehren, so widerspricht die über. lassung dieses Grundstockes der Fabrikation an andere ganz und gar der Stellung des Betriebsleiters. Er darf l.mter keinen Umständen diesen für eine rationelle Fabrikation ausschlaggebenden Faktor aUs der Hand geben und aUch nur teilweise den Meistern überlassen, sondern er muß, will er frei sein und in die Fabrikation erfolgreich eingreifen, ihn selbst voll Und ganz beherrschen. Die Werkzeuge und ihre Anwendung bestimmen das Antlitz, den Stil der Werkstatt, er muß ihr diesen Stil geben können, Werkstatt Und }[eister führen können. Das ist aber nUr möglich, wenn er das Gebiet

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Vorwort.

nicht nur in seinen Umrissen, sondern auch in den Details beherrscht. Denn aus dem Beherrschen von Einzelheiten erst erwirbt man sich den Blick für den großen Züg des Ganzen, erwächst das Können, das große Bild zu formen und zu meistern. Nicht Nachtreten in den herkömmlichen Pfaden, sondern der Geist des Vorangehens, des Führens auf eigenem Weg muß den Betriebsleiter beseelen, er muß das fortwährend hebende und drängende Element in seinem Betriebe sein. Bis heute ist es leider, selbst in sonst bestgeleiteten Werkstätten, noch immer umgekehrt, die Auswahl, Herstellung und Verwendungsweise der Werkzeuge sind das unbestrittene Feld des Werkzeugmachers und Härters bzw. des Meisters, die Materialverwüstung, Geheimniskrämerei, die erstaunlichsten Verstöße gegen die Gesetze der Metallbearbeitung und Systemlosigkeit in der Ausbildung und Anwendung der Werkzeuge sind die ständigen Folgeerscheinungen. Für ein und dieselbe Arbeitsoperation kann man eine wahre )Musterkarte {( verschiedener Werkzeuge sehen, und es dürfte wohl wenig Fabrikanten geben, die wissen, welche Summen jährlich auf diese Weise verlorengehen. In dem Streben nach Unabhängigkeit dem Betriebsleiter eine wirksame Stütze zu sein in allen grundsätzlichen Fragen über die Drehereiwerkzeuge und die wissenschaftliche Ausnutzung der Drehbänke, ihm die Kenntnis von den tatsächlichen Arbeitsbedingungen, die bei der Verwendung des Werkzeuges auftreten, zu vennitteln, ist der Zweck dieses Buches. Es will ihm die Wege zeigen, um das Werkzeug richtig herstellen und ausnützen zu könnon, und sie ihm so ebnen, daß er mühelos die Nebenwege auffinden und benützen kann in dem so kraftvoll flutenden Leben der modernen Werkstatt. Das Buch stellt in erster Linie alles uuter den Gesichtspunkt des Praktikers, berücksichtigt aber aUch die theoretische Seite des Problems in dem erforderlichen Maße, denn die Forderungen an Werkzeug u,nd Werkzeugmaschinen, Leistung, Betriebssicherheit Und Vollkommenheit sind heute nicht mehr durch Teilerfahrung allein erreichbar, sondern nur durch wissenschaftliche Durchdringung aller Einzelheiten. Dieses Zusammenwirken von Wissenschaft und Erfahrung zu wirtschaftlichem Zweck ist aber leider gerade auf dem in diesem Buche behandelten Gebiete noch in sehr vielen Werkstätten vollständig verkannt, obwohl doch nur durch solches Zusammengehen die Wirtschaftlichkeit der Arbeit in dem Sinne, daß Werkzeug und Maschine möglichst hohe Dauerleistung aufweisen, zu erreichen ist. Es kann kein Zweifel darüber herrschen, daß dereinst diejenige Nation im Wettkampfe auf dem Weltmarkt als Siegerin hervorgehen wird, die am wirtschaftlichsten zU arbeiten versteht, und jede vernünftige und unserer deutschen Wesensart angemessene Einrichtung, die hier helfen kann, sollte uns willkommen sein. Viel mehr noch als bisher müssen alle Fortschrittsbestrebungen sowohl in der ausführenden Technik als der sie leitenden Organisation zu systematischer Arbeit nach dem höchsten Gesetz der Werkstatt zielen: Verringerung der Herstellungskosten bei gleichzeitiger Verbesserung des Fabrikates. Die Wettbewerbsfähigkeit der Nation und damit das Schicksal der arbeitenden

Vorwort.

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Klassen steht und fällt mit diesem Leitmotiv. Die Verkörperung dieses Leitsatzes ist die wissenschaftliche Betriebsleitung, die erste und not· wendigste Voraussetzung für ihre Durchführu,ng und Verwirklichung aber ist wiederum. die Erstellung richtig geformter und gleichmäßig wirkender Werkzeuge und im Zusammenhang damit die richtige Aus. nutzung der Maschine. Beherrscht der Betriebsleiter diese fundamentale Seite der wissenschaftlichen Betriebsführung nicht, sind ihm die Be· zieh\Ingen zwischen den. chara;kteristisch.en Eigenschaften der Werk. zeugmaschine und der zu leistenden Arbeit, ihrer Durchzugskraft bei verschiedenen Geschwindigkeiten, dem größtmöglichen Vorschub und den entsprechenden Drehzahlen, sowie die richtige Form der Stahl. schneide und ihre richtigen Schneidwinkel u8w.nicht-galäufig, 80 müssen seine Bestrebungen zur Durchführtmg wissenschaftlicher Betriebs. methoden immer nur Stückwerk bleiben, er wird nur sehr geringe Erfolge .,- . erzielen. . . . Möge dieses Buch sich dem Leiter des Betriebes, aber a.uch dem Meister und Werkzeugkonstrukteur als zuverlässiger Ratgeber erweisen in dem Streben nach wirtschaftlicher Arbeitsweise, denn oauf der Schneide des Werkzeuges beruht die Dividende «. Endlich möcht.e ich diese Zeilen der Öffentlichkeit nicht übergeben, ohne Herrn Prof. Friedriohan den- technisohen Staatslehranstalten in Chempitz l:!esoÄders ZlJ. danken für d~e freundliche Unterstützung, die er mir hat zuteil werden lassen, dann aber auch den Firmen, die mir in li~b.e~ri.r~ige: Weise ihr Material zur Verfügung gestellt haben. Düsseldorf. Willy IDppler.

Inhaltsverzeichnis. I. Allgemeines. . . . . . . • • . . . Bedeutung der Werkzeuge . . . Das Material für die Werkzeuge Gleichmltßigkeit in der Leistung Bedeutung der kritischen Tempera.tur beim Härten Instrumente zum Messen der Temperatur und der Härte. Ermittlung der richtigen Härtetemperatur . . . . . . . Härtediagramm. . . . • . . . . . . . . . . . • . . . Ermittlung der richtigen Anlaßtemperatnr . ._ . . . . Erzielung höchster Leistungsfähigkeit des Werkzeuges. Prüfung des Pyrometer!! . . . . . . . . . . Verwechselung der Stahlsorten . . . . . Stahluntersuchung durch Funkenprobe . . . Funkenbilder der EiBen~ und Stahlsorten . .

II. Spanleistnng und Kraftverbrauch beim Drehen Auswahl der Schnittgeschwindigkeit, Spanquerschnitt und Schneidenfonn des Stahles als Grundlage für gesteigerte Ausbringung Wissenschaftliche Versuche und Versuchsgrundlagen. • • . . . Beziehungen zwischen Schnittgeschwindigkeit, Spanquerschnitt und Kraftverbrauch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Spezifischer Kraftverbrauch . . . . . . . . . . . . . . • • . , Unabhängigkeit der spezifischen Spanmenge von der Schnittgeschwindigkeit . . • . . . . . . . . . . . : . . . . . . . . Abhängigkeit des spezifischen Schnittwiderstandes vom Spanquerschnitt. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Leistungssteigerung durch Vergrößerung des Spanquerschnittes Leistungssteigerung durch Vergrößerung der Schnittgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Wirtschaftlichste Schnittgeschwindigkeit . . . . . . . . . •• Rippen Versuche über den Zusammenhang zwischen Schnittgeschwindigkeit, Spanquerschnitt, Bearbeitungafähigkeit des Werkstückes und Schneidenform des Drehstahles vom Standpunkte der Ausbringung . . . . . . . . . . . . • . . . . . Abstumpfung der Schneide bei Kohlenstoff· und Schnellstahl . • I. Versuche mit Kohlensto:lfstahl . • . . . . . . . . . . . • . . . Beziehungen zwischen Lebensdauer des Stahles und Schnittgeschwindigkeit . . . . . . . • . . . . . . . . . . . . . . . Beziehungen zwischen Lebensdauer des Stahles und Spanausbeute Beeinflussung der Ausbringung durch die Schneidenform . . . . TI. Versuche mit SchnellstabI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Beziehungen zwischen Spanertrag, Schnittgeschwindigkeit, Schnitttiefe und Vorschub und Stahllebensdauer . . . . . . . . . .

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Inhaltsverzeichnis. Beeinflussung der Verspanungsleistung durch die Schneidenform Belastung der Schneide durch schrägen und durch senkrechten Span . . . . . . . . . . • . . . . . . . . , . . . . . . . . Die StTeiffschen Versuchs ergebnisse über Spanhöchstleistung, V orschu bund Schnittiefe. . . . • . . . . . . . . . . . . . Beziehungen zwischen Spanvolumen und Kl'aftverbrauch . . . . Voglers Versuche über spezifischen Kraftverbrauch und wirksame Schneidkantenlänge . . . . . . . . . . . . . . . . . . Endgültige Schnittregeln beim Drehen . . . . . . . . . . . . Umgestaltung der Dreherei auf der Grundlage obiger Forschungsresultate . . . . . . . . , . . . . . . .

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III. Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank. . . . , . . . . . . Bedeutung der Untersuchung der Werkzeugmaschine auf ihre Leistungsmöglichkeiten . . . . . , . . . . . . . . . . . . Ermittlung der richtigen Schnittgeschwindigkeit. . . . . . . Drebzabldiagramm zum Aufsuchen der passenden Drehzahlen Drehzahltabelle zum Aufsuchen der passenden Drehzahlen . Logarithmisches Drehzahldiagramm . . . . , . . . . . . . . Ermittlung des Vorschubes . . . . . • . . . . . . . . . . . Ermittlung der richtigen, vom Spanquerschnittabpängigen Schnittgeschwindigkeit . . . . . . • . . • . . . .. . • . . . . . . Der Schnellschnittanzeiger, seine Konstruktion und sein Gebrauch Normalisierung der Drehbänke hinsichtlich einheitlicher Geschwindigkeiten und Vorschübe . . . . . . . . . . . . . . . . . . Untersuchung des Aufbaues der Drehbank . . • . . . . . . Notwendigkeit der Prüfung der Bank auf ihre Wirtschaftlichkeit Nacbrechnung des Hauptantriebes auf Einhaltung der geometrischen Abstufung der Drehzahlen . . . . . . . . . . . . . . Stufensprung und Gruppensprung . . . . . . . . . . . . . • , Drebzahldiagramm der geometrischen und der arithmetischenReihe Logarithmisches Drehzahldiagramm • Gruppensprung . . . . Geschwindigkeitsabfall • . . . . . . Grenzdrehzablen • . . . • . . . . • Abstufung der Stufenscbeibendurchmesser . bei 2 stufiger Scheibe bei 3 stufiger Scheibe bei 4stufiger Scheibe bei 5stufiger Scheibe Schnittdruck . . . . . . Arbeitsleistung der Drehbank. Riemenbeanspruchung . • . . Riemenpftege. . . . . . . . . Einfluß der Riemengeschwindigkeit auf die Leistung. Leistungsdiagramm . . . . . . . . . . . . , . . . . Schnittdruckdiagramm . . . . • . • . . . . . • . . Graphische Tafel zur Ermittlung des Schnittdruckes . Regelung der Drehzahlen durch Reguliermotoren . . '.' . Umbau eines Tranamissionsantriebes in Stufenmotorantl'leb. Aufbau des Schaltantriebes . . . . . . . . Umbau fehlerhaft gebauter Bänke. . . . . Beurteilung der Leistung von Drehbänken Genauigkeitsprüfung . . . . . . . . . . .

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27 30 30 31 33 35 35 38 41 42 48 50 50 52 53 M 54 55 56 56 57 58 58 59 59 60 61 61 63 64 65 65 66 67 68 69 70 72 75

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Inhaltsverzeichnis.

IV. Prüfung der Stähle . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . Versuchsmethoden als Gradmesser für die Qualität der Stähle Zurichtung der Stähle für den Versuch. Das Versuchswerkstück . Versuchs dauer . . ',' . . . ,

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V. Die Drehstähle . . . . . . . . 80 Haupt- und Nebenschneide . . . 80 81 SC,hl!ittbogen und Aufbiegungswiderstand . 81 Kräftespiel an der Schneide.. " . . . . . 82 Entstehung des Spanes. . . . " . . . . . Abhängigkeit der Kräfte (Schnittkraft und Vorschubkraft) vom 84 Material und Span deI! Werkstückes Winkel an der Stahlschneide . 85 Anstellungswinkel . . ... , . . ' . . . . . . . 86 Keilwinkel . . . . . . . . . . . • . . . . . . 87 Schleifwinkel (Spanwinkel) . . . . . . . . . . 88 Abhängigkeit der Krärte von der Stahlschneide 89 Schnittwinkel . . . . . . . . . . . . . . . 90 Stähle zum Langdrehen • . . • ,. . . . . . . . 90 Seitenschleifwinkel und Hinterschleifwinkel . . 90 Abhängigkeit der Spanbildung von der Stellung der Schneide 91 Überhöhung der Schneide nach der Spitze (Nase) zu. . . . . 92 Entgegengesetzte Überh~hung . • . . • . . . • . . . . . . . 94 Ebene nnd gewölbte Brustflä.che . . . . . . . . . . . . . . . 94 Stellung des Stahles gegenüber derSpitzenMhe. . • . • . . . 97 Ausbildung und Stellung der Schneidks.nte in bezug auf gün98' stigste SchnittverhltltniBse' . . . .'. . . . . . 99 Senkrecht zur Werkstückachse stehende Schneide 103 Schräg zur Werkstückachse stehende, Schneid!!. 1M Seitlich hochgekröpfte Bogenschneide . . . . . . 107 Vorschubrichtung . . . • . . . . . . . . . . . . 108 Wellen- und Bolzendrehen . . . . . . '.'. . . . Die Drehbank als Maschine für Massena.nfertigung . 109 111 Genaue Dreharbeit . . . . . . • .' . . . . . . . . Einspannung des Stahles zur Vernieidung des Einreißens 113 Der gebogene Seitenschruppstahl . . . • • • . . • . . . 114 Der normale Schruppstahl . . . . . . . . . . . . . . • 115 Ausbildung der Schneide zum Absprengen harter Gußkrusten 117 Beizen der Werkstücke. . . . . . . . . . . . . . . 118 Der gerade und der seitlich verkröpfte Schruppstahl. 118 Der Gish oltstahl · 120 Der Kopfstahl . . . • . 121 Hartgußstähle . . . . . · 122 122 Der Spitzstahl . . . . . Stähle zum Formdrehen · 124 Der Pilzstahl. . . . . . · 124 Stähle zum Plandrehen • 127 127 VorBchubrichtung beim Plandrehen . Höhenstellung des Stahles . . . . 127 128 Schneidenformen zum Plandrehen. Der Messerstahl . . . . . 129 Abstechstähle . . . . . . 181 Die Kühlung der Schneide 184

Inhaltsverzeiohnia.

IX Sait..

Sohlichtstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Breit- und Feinschlichten . . . . . . . . . . . . . 137 Ausgleich der Wärmewirkungen beim Sohlichten 139 Genaues Runddrehen la.nger Spindeln . . 141 Futterarbeit . . . . . . . . • . . 142 Kühlung beim Schlichten. . . . . 142 Schneidenformen . . . . . . • . . 143 Höhenstellnng der Schlichtstä.hle . 144 Da.s Konischdrehen . , . . • . . . . . . . . 146 Konischdrehen durch Verstellen der Körner. . . . 146 Komschdrehen durch Verstellen des Obersupportes 146 Konischdrehen mit Leitlineal . . . . . . . . . . . 146 Konischdrehen auf der Karussellbank . . . . . . 148 Höhenstellung des Stahles beim Konischdrehen • 149 . 149 Die Formstähle . . . . • . . . . . . . . . . . . Forderungen an die Ausbildung der Sohneide . 149 Vorschubrichtung . . . . . . 150 Einstellung des Kurvenlinea.ls. 150 Einstellung des Stahles. 150 Formstähle . . . . . . . 152 Schneidscheiben . . . . 162 Hinterdrehter RundstabI . . . . . 154 Berechnung der Profilverzerrung bei Herstellung der Schneidscheiben .' . . . . . . . • • . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Graphische Ermittlnng der Profilverzerrung bei Herstellung der Schneidscheiben . . . . . . . . . • . . 156 Stahlhalter für Schneidscheiben . . 158 Shhlhalter für Außen drehstähle. 159 Einfachstahlhalter . . . . • . . . 160 Mehrfachstahlhalter . . . . . . . 163 Stähle und Shhlhalter für Revolverdrehen. .• ..164 Die Revolverbankarbeit, Arbeitsbereich der Drehbank, Revolver164 ba.nk und des Halbautomaten . Der Abstechstshl. . 169 Der Schruppstshl. . 170 Der Tangentialstahl 170 Der Schlichtstahl. 172 Der Seitenstahl. . . 172 Profilstähle. . . . . 172 StahlhaIter zum Abstechen 173 Stahlhalter zum Aullendrehen . 174 Tangentialstahlhalter . . . . . 175 Formdrehen auf der Revolverbank 177 Plandrehen auf der Revolverbank . 177 Gewindestiihle • . . . . . . . . . . 179 Grundlagen für die Austauschbarkeit der Gewinde. . ". 179 Das Flsnkenmaß. . . 180 Messen des Gewindes. . . . . . . . . . . . . . . 183 Lehren für Gewinde . . . . . ~ . • . . . . . . . • 184 Arbeitsbereich des Schneideisens und des Gewindestahles. 187 Der Gewindedrehstahl . . • • .' . • . . . . . . . . . . 188 Das Gewindeschneiden . • . . . . • . .' . . . . . . . . 191 Schrägstellung des Stahles nach dem Steigung8wil~kel. . 192 Einstellung des Stahles bei ,Flach- und Trspezgewmden . 194

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.19ö Ermittlung des Schneidprofiles • • . • • 199 Das Schneiden von Flach- und Trapezgewinden • 202 Das Schneiden von Schnecken 204 Das Fräsen von Schnecken 206 Der Gewindestrehler .' , . 208 Herstellung des Strehlers. 211 Da.s Schneideisen. . • . . . . . 217 Gewindeschneidköpfe mit Schneideisen 219 Einsetzbare Schneidba.cken • . . . • 220 Selbstöffnende Gewindeschneidköpfe . 228 Da.s GewindefräBen. . . . . . . . . . 225 Die Schmierung . . . . . . . • . . , •. 226 Schneiden von Gewinde mit verlängerter Steigung. 229 Innendrehstähle . . • . . . . . 229 Allgemeines über das Ausbohren 231 Schneidenformen • . . . . Höhenstellung des Stahles . . 231 Stahlhalter, Bohrsta.ngen • . . 232 Sta.hlhalter für Revolverdrehen 234 230 Fräsmesser. . . . • • . • . • . . . • .,. 236 Herstellung austauschbarer Bohrungen Senker ••. 287 238 Reibahlen . Pendelfutter 238 QuermeSBer. . • • •.. . . 241 Anwendungsbereiche des Bohrstahles und des Quermessers. 246 Einstell ung der Querm esser. . . . . . . . 247 Hohlbohren . • . . . . . . . . . . • . . 249 Nachstellbarer Zweischneider . . . . . . • 252 Normalisierte Bohrstanzen für Quermesser. 253 Ausdrehen größerer Hohlkehlen. . . . . . . •. . 256 Bohren mehrerer Löcher in genauem Abstand nach der Knopfmethode . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . 257 Arbeitspläne, Herstellungs- und Werkzenglisten . 269 Gewindestähle '" . . . . . 263 Innenstrehler. . . . . . . . . 264 Schneiden von Innengewinden 264 Gewindebohrer. • . . . . . . 265 Vorbohren des Loches . . . . 267 Nutenform des Gewindebohrers 269 Nutenzahl des Gewindebohrers 270 Hinterdrehte Gewindebohrer . 271 Zwei. und dreisiLtzige Bohrer. 273 Bohrer für Flach- und Trapezgewinde. 275 Material d'er Gewindebohrer. . . 270 M€j8Ben der Gewindebohrer . . . . . . 276 Schmierung der Gewindebohrer. . . • 276 Anwendungsbereich des Gewindebohrers 277 Gewindeschneiden auf der Bohrmaschine 277 VI. Herstellung der Drehwerkzeuge . . • • . 279 Kohlenstoffstähle . . • . . . . . . . . . 282 Schnellaufstähle • . . . . . . . • . . . 283 Untersuchungen am nngehärteten Stahl. 284 Verarbeitbarkeit der Kohlenstoffstähle . . • 28S

Inhaltsverzeichnis. Verarbeitbarkeit der Schnellaufstähle . Vorbereitung zum Härten. . Richten des Sta.hles . . . . Abtrennung von der Stange Ausgliihen vor dem Härten . Härten . . . . . . . . . . . Anwärmen • . . . . . • . . Einrichtungen zum Erhitzen Abkühlen . . • . • . Härtebäder . . . . . . Abkühlungszeit. • . . Teilweise Härtung .. Kombinierte Härtung • Anlassen. . . . . . . . • . . . Fehler beim BiLrten und Anlassen. Schleifen des Schnelletahles • • • Aufschweißen des Schnellstahles Schweißpulver • • • . . • • . • Fertigschleifen . . • . . . . . . Schleiflehren . • . . . . . • . . Herstellung der Schneidscheiben . . Herstellung der Gewindekaliber . . .

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J. Allgemeines. In der Einleitung zu seinem *Schnellbetrieb« 8ag~Riedler: »In d~ Vervollkommnung der Werkzeuge liegt der größte, aber für den Nichteingeweihten am wenigsten erkennbare Fortschritt, der unaufhaltsm:q die größten Errungenschaften zeitigt. « In der Tat ist das Werkzeug die aJlerwichtigste und notwendigste Grundlage zur Verwirklichung des Leitmotives aller Werkstattspraxis, Verbilligung der Herstellung, es ist die Basis für den Aufbau einer wirtschaftlich hochwertigen und gerechten Arbeitsteilung, der Vervollkommnung des Werkzeuges folgt die ihm angepaßte weitergehende Arbeitsteilung. Nicht nur die Fabri~ kation selbst ruht vollständig aüf dem Werkzeug, es übt auch eineq unmittelbaren tiefgehenden Einfluß auf die Gestaltung der Werkzc'ug~ maschinen und der übrigen Betriebsmittel aus, es spielt für den Aufbaq und die Ausbildlillg der Werkzeugmaschine eine ähnliche Rolle wie der Dampf für die Dampfmaschine. Das l\faterial für die Werkzeuge sind der Kohlenstoffstahl (Werkzeuggußstahl) und der Schnella~fstahl, von denen letzterer fast ausschließlich das Feld beherrscht. Nur komplizierte massige Werkzeuge fertigt man der Billigkeit wegen noch aus Kohlenstoffstahl, Stähle für Schlichtarbeiten und solche, wo besonders feine Schnittkanten erfor-derlich sind, weil Schnellstahl bei falscher Behandlung in denkleinereJ;l Abmessungen brüchiger ist a18 Kohlenstoffstahl. Sonst regiert übera1J. ner Schnellaufstahl, er ist das Mädchen für alles in der heutigen Werkstatt. Der Hauptvorzug des Schnellstahles gegenüber dem gewöhnlichen Werkzeugstahl (Kohlenstoffstahl) ist, daß er gegen Wärme, die sich b~i der Spanabnahme bildet, sehr viel unempfindlicher ist, also eine große Hitzebeständigkeit aufweist, weil seine Härtetemperatur viel höher ~ im Mittel 1250 C - liegt als die des Kohlenstoffstahls, dessen Härtetemperatur ungefähr bei 750 C liegt. Die Erhitzung des Schnellstahles beim Spanabnehmen kann aüf 600-700° C, d. h. dunkle Rotglut gesteigert werden, ohne daß sich eine besondere Abnutzung der Schneide bemerkbar macht, während beim besten Kohlenstoffstahl die Schneide bei 250-300 C weich, also unbr-d.uchbar wird. Diese weit größel;e Unempfindlichkeit des SchnelIstahles setzt uns in den Stand, die Mittel zur Vergrößerung derVerspanungsleistnngen, Schnittgeschwindigkeit und Spanquerschnitt weit über das bei Kohlenstoffstahl übliche Maß zu steigern, und man kann wohl behaupten, daß der Schnellstahl die Verspanungsmenge der Einheit der Schneide auf das Zehnfache gesteigert hat 'lmd damit eine völlige Verschiebung der in die Kalkulation einzusetzenden J!'aktoren eingetreten ist. Dnrch seinen Gebrauch sind etwa 25-30% Ersparnisse erzielt worden. . 0

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HippIer, Die Dreherei und illrt' Werkzell::e.

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Allgemeine@.

Eine zweite wertvolle Eigenschaft des Schnellstahles ist seine große Festigkeit, die es gestattet, hohe Schnittdrücke auf ihn wirken zu lassen. Diese Eigenschaft ist so·· hervorstechend, daß man die Schruppdrehbänke nach' den SticheIschaftquerschnitten als Funktion des Schnittdruckes abstufen mußte~ Schnellaufstahl ist heute kaum noch als Stahl von bestimmter Zusammensetzung anzusehen, sondern als eine Legierung, deren Prozent· lIätze in weiten Grenzen variieren können. Er besitzt durchweg einen niederen Kohlenstoffgehaft, wird deshaIb auch nie so hart wie ein gewöhnlicher Werkzeugstahl, der' einen Gehalt von 1,5% Kohlenstoff auf1Veist. Der letztere mit seiner hohen aktiven Härte bewährt sich deshalb bei denjenigen Arbeiten, wo nur ganz geringe 'Värmemengen frei werden, beaser als der Schnellstahl mit seiner relativen Weichheit. Es ist eine bekannte Tatsache, daß ältere Schnellstähle mitunter auf verschiedenen Materialien recht versohiedene Leistungen zeigen, die zum Ausdruck kommt in der alten Ansicht; daß für jedes Material ein bestimmter Schnellstahl ausgesucht lte.rden müsse; diese Ansicht hatte indessen nur für die ä.lteren Schnellstahlsonen Berechtigung, die neuestell 8chnellstiihle vereinigen alle nUr wünschenswerten Eigenschaften in sich. so daß heute eine Wer-kstatt nur eine einzige Stahlsorte als Normalstahl zu führen braucht, mit der sie in aJIen Fällen eine praktisch gleichmäßige Leistung erzielen kann. Gleichmäßigkeit in der I.eistung der Werkzeuge. Diese Gleichmäßigkeit in der Leistung des Stahles und damit der Werkzeuge ist eine fundamentale Bedingung für dic nach neuzeitlichen Gesichtspunkten geleitete Werkstatt, die Umsetzung der Forschungsergebnisse und Lehren über Spanleistung und Kraftbedarf in die Praxis: fußt in erster Linie a.uf dieser Eigenscha.ft. Die unbedingt notwendige Gleichförmigkeit ist nur zu erreiohen durch eine sorgfältige Auswahl des Stahles, insbesondere abm' eine richtige sachgemäße Härtung. Das Problem der Härtung aber liegt zum guten Teil in der richtigen Beurteilung der kritischen Temperatur. Leider ist in.dieser Hinsicht noch in den meisten Betrieben alles dem Werkzeugmacher und dem Härter überlassen, die Leistung der Werkzeuge ist daher aUch in diesen Betrieben durchschnittlich nur 20-30 % von derjenigen, die sein könnte und sollte. Dieser Mißstand wird gar nicht empfunden, weil man gar nicht weiß, wie wenig der Stahl ausgenutzt wird, da man diE~ erreichbare Höohstleistung nicht kennt. Wie unzuverlässig die bisherige Arbeitsweise. sich nur auf die Erfahruilg des Meisters und Härters zu stützen, ist, zeigen die vielen AUBschußhärtungen, die infolge faischer Schätzung der Temperatur nach der Glühfarbe vorkommen, von denen jedoch der leitende Betriebsingenieur kaum ein Zehntel zu sehen bekommt. Es ist durch zahlreiche Versuche klargelegt, daß die Elastizitätsgrenze des Stahles ganz erheblich sinkt, wcnn die Hä.rtetemperatur mehr als 30 0 der geeigneten Hitze überst.eigt, die verlangten Temperaturen müsSen darum mit einer Tole-

lkosten darstellt. Hält man an dieser Formulierung fest, so sind für die Bemessung des Spanes zwei Gesichtsp'lmkte vorgezeichnet: entweder größtmögliche Schonung der Stahlschneide oder größtmögliche Ausnutzung der aufzuwendenden Antriebsleistung, also Erreichung eines möglichst großen spezifischen Spangewichts. Je nachdem, welchem dieser beiden Gesichtspunkte man den Vorzug geben will oder muß, hat man die Wahl für Schnittiefe und Vorschub einzurichten, beide Male gleiche Schnittgeschwindigkeit vorausgesetzt. Bei den gewöhnlichen Verhältnissen in .Maschinenfabriken wird die Schonung des Werkzeuges maßgebend sein, für "\Verkstätten dagegen, die mit hohen Gestehungskosten für ihre Betriebskraft rechnen müssen und bei schweren Drehbänken, z. B. im Schiffsbau, in der Geschützfabrikation, in Stahlwerken Usw., wird die Kraftersparnis wesentlicher .sein als die Schonung der Werkzeuge.

Versuche mit Schnellatahl.

27

Im ersten Falle, als dem wohl am meist.en zutreffenden, und den wir im folgenden atlch, wenn nicht besonders vermerkt, stillschweigend voraussetzen wollen, wird man zu arbeit.en trachten nach der Ripperschen Schnittregel : großer Spanquerschnitt mit der ihm zugeordneten niedrigen Schnittgeschwindigkeit, ersterer in der Zusammenstellung: große Schnittiefe mit schräger Schneide (nach Fig.14: bzw. 69), kleine!: Vorschub. Für die übrigen Fälle, also bei hohen Stromkosten, bei nicht genügender Durchzugskraft der Bank und bei großen, schweren Bänken wird man sich an das zweite Arbeitsprinzip halten: kleine Schnittiefe, großer Vorschub, mit Schneide möglichst rechtwinklig zur Vorschubrichtung (nach Fig.70 bzw.71). Welchen Weg man auch einschlägt, so darf man doch nicht des Guten zuviel tun und sich zu Übertreibungen verleiten lassen, wie man das mitunter beobachten kann in Werkstätten, wo das Spänemachen in allen Fällen als höchst.es Ziel neuzeitlicher Arbeitsweise gilt. Gerechtfertigt ist solche Arbeitsweise nur für reine Schruppbänke, wie solche seit einigen Jahren auf dem Markte sind; für die fast nooh ausschließlich das Feld beherrschenden Universaldrehbänke sind in sehr vielen Fällen vor allem Güte und Genauigkeit der Arbeit zu berücksichtigen, welchen Forderungen man nach einer aJIgemeinen Werkstattserfahrung genügt durch kleinen Spanquersohnitt und der diesem zugehörigen hohen Schnittgeschwindigkeit. Denn mit der Sohnittiefe wächst auch der Schnittdruck, der das Werkstück zum Zittern bringt, stark verbiegend auf die l\'laschine wirkt, sich durch das Getriebe fortpflanzt und hier in Verbindung mit den dUrch die niedrige Gesohwindigkeit bedingten hohen übersetzungen die Reibungsverluste vermehrt. Das gleiche gilt für den großen Vorschub. Ferner kann bei Werkstücken mit kleinem Durchmesser die Schnittiefe so groß werden, daß die Schnittgeschwindigkeit am Umfang die zulässige Grenze übersteigt. Endlich köIlllen auch Gründe mitsprechen, die sich mit Rücksicht auf die Herstellung ergeben. Hat man z. B. einen Span vo~ 20 rum abzunehmen, so kann es erwünsoht sein, zunächst nur eine Schnittiefe von 10 mm zU nehmen, um Materialfehler zU erkennen. Ist ein solcher vorhanden, so ist es dann noch immer inöglich, das Werkstück so aus der Mitte heraus zu versetzen, daß an der FehlersteIle immer noch eine Zugabe von 18-19 mrn bleibt, wodurch der Fehler oft verschwindet.. Hauptsächlich aber die Genauigkeit verlangt. oft eine entgegengesetzte Arbeitsweise, also kleine Spanschnittflächen bei hohen Geschwindigkeiten, weil die dann auftretenden niedrigen Schnittdrücke keinen ungünstigen Einfluß auf die Lebensdauer der Maschine ausüben. Auf alle Fälle bietet das Einhalten der höchst zulässigen Geschwindigkeit mehr Vorteile als das Streben nach großen Spanquerschnitten, wenn das Werkstück ztl Vibrationen neigt. Der Universaldrehbank können aber dauernd hohe Sohnittdrücke niemals aufgebürdet werden, weil sie sonst allmählich ihre andere AUfgabe, genaue Arbeit zu liefern, immer unvollkommen erfüllt. Da.rauf hat schon Prof. Fischer in seiner Arbeit über den Rapidstahl eindring. lich hingewiesen, wenn er sagt,: ~Große Vielseitigkeit der Werkzeüg-

28

Spanleistung und Kraftverbrauch beim Drehen.

maschinen ist nur in bestimmten Fällen wirtschaftlich zu rechtfertigen, sie ist im allgemeinen zu teuer. « ~ Merkwürdigerweise hat dieser Hinweis »Eines schickt sich nicht für alle ({ bisher mit einigen Ausnahmen noch fast gar keine Beachtung bei den Werkzeugmaschinenfabriken gefunden, die Universaldrehbank ist noch immer das Allheilmittel für alle Zwecke. Dem denkenden Be. triebsmanne, der diesen seltsamen Zuständen nachgeht, bleibt es nicht verborgen, daß der Hauptgrund in der Unklarheit liegt, die über diese Punkte in den Kreisen der Verbraucher herrscht. Die Ansprüche der Verbraucher und die Anforderungen, die sie hinsichtlich der Verschiedenartigkeit der Arbeit an die Maschine stellen, sind außerordentlich weit auseinandergehend. Wenn auch bei der Drehbank die vorkommen· den Arbeiten und die hierzu erforderlichen Arbeitsbedingungen viel mehl' voneinander abweichen als beispielsweise bei einer Fräsmaschine oder Hobelmaschine, so ist der Einwand, die Vielgestaltigkeit und der außerordentliche Wechsel in den Arbeiten der Drehbank verlangen eine ge· wisse Elast,izit.ät der Dreherei, der nur die Universaldrehbank gerecht wird, doch nicht stichhaltig. Die Dreherei braucht, für welche Arbeit es auch sei, eine Bank, die imstande ist, den Schnelldrehstahl in vernünftiger Weise auszunutzen und deren Kraftverbrauch und Anschaffungskosten auch im Verhältnis zu den erzielten Leistungen stehen. Für Maschinen mit großer Spanabnahme, bei deren Anschaffung :lie stündliche Leistung in Kilogramm Spänen pro Stunde mitbestimmend war, die Forderung dahin zu formulieren, Universaldrehbank mit ,)höherer Leistungsfähigkeit ({, weil man auf ihr »alles machen kann «, ist ganz verkehrt, diese falsche Sucht der Betriebsleute hat die Werkzeugmaschinenfabriken zu Konstruktionen gezwungen, die die Zweckmäßigkeitsgrenze weit überschreiten. Mit der Forderung '>Vielseitigkeit und höhere Leistungsfähigkeit «( ist eben das Konstruktionsprinzip .falsch fest.gelegt, denn verschiedene Arbeitsvorgänge und verschiedene Werkstücke machen zur Erhöhung der Leistung auch grundsätzlich verschiedene Einrichtungen uJ?d Ant.riebe erforderlich. Es läßt sich dies am deutlichsten an einigen Beispielen klar machen. 1. Eine schwere Welle adel' ein ähnliches Schmiedestück kommen in roh verschmiedetem Zustande auf die Drehbank, auf der sie ausgeschruppt werden sollen, wobei je nach Form und Größe des Werkstückes oft sehr große Spanmengen abgenommen werden müssen. Dazu ist nötig, daß die betreffende Drehbank eine sehr große Durchzugskraft besitzt. Dies kann man auf einfache Weise durch Einscheibenantrieh oder beim Stufenscheibenantrieb durch genügend große Stufendurch· messer, schnellaufende Riemen und großes Übersetzungsverhält.nis erreichen. Alles andere kommt bei dieser Maschine erst in zweiter Linie. Eine Drehbank, die diesel' Anfordertmg entspricht, ist ohne Zweifel für den vorliegenden Fall eine zweckmäßige Schnelldrehbank, ohne da.ß sie mit irgendwelchen Finessen ausgerüst.et zu sein braücht. 2. Eine glatte oder wenig abgesetzte Welle soll aus gewalztem Ma· terial mit 2 oder 3 mm Zugabe herausgearbeitet werden. Bei diesel' Arbeit ist es gar nicht möglich, durch Vergrößerung des Spanquerschnitts

Versuche mit Schnellstahl.

29

eine höhere Leistung zU erzielen, es kann dies vielmehr nur dadurch erreicht werden, daß man diesen kleinen Spanquerschnitt mit einer hohen Schnittgeschwindigkeit abnimmt. Diese Forderung - hohe Schnitt: geschwindigkeit bei geringer Umfangskraft - ist natürlich noch leichter zu erfüllen; eine schnellaufende Antriebstufenscheibe, womöglich ohne Räderübersetzung, genügt vollständig, Um eine für diesen Zweck einwandfreie Schnelldreh bank herzustellen. 3. Die Pla.nscheibe einer Drehbank soll bearbeitet werden. Dabei kann ein greifbarer Vorteil weder durch große Spanquerschnitte noch durch hohe Schnittgeschwindigkeit erzielt werden, wohl aber dad'ltrch, daß die erforderlichen Wechsel der Spindelumdrehungen, der Vorschübe und der Werkzeuge ohne Zeitverlust vorgenommen werden kÖnnen. Diese drei Beispiele zeigen, daß es nicht wirtschaftlich ist, wenn eine Drehbank stets alle Vorteile in sich vereinigt, denn was in einem Falle ünerläßliche Bedingung ist, ist in einem anderen Falle direkt nutzlos und unbrauchbar. Die Beachtung des Gesagten zwingt zur Betonung der Spezialdrehbank, der Schruppdrehbank (ohne Leitspindel) und der Bolzendrehbank. Das heutige Bild der Dreherei mit fast ausschließlich Universaldrehbänken entspricht nicht den Anforderungen neuzeitlicher, rationeller Arbeitsweise. Mit der Trennung von Schrupp- und Schlichtarbeit durch Zuweisung letzterer an die Rundschleifmaschine ist noch nicht alles getan, ausgesprochene Schl'1lpparbeit muß auch auf SpezialSchruppdrehbänken, nicht auf Universaldrehbänken, geleistet werden. Rationelles Drehen verlangt eine weitergehende Unterteilung in Schruppdrehbänke, Bolzendrehbänke und Universaldrehbänke. Daß diese Unterteilung bisher noch so wenig durchgeführt, ist allerdings a.uch dem Konservatismus der Werkzeugmaschinenfabriken zuzuschreiben, die sich nicht entschließen können, den Bau reiner Schruppbänke neben ihren bisherigen Universalmodellen aufzunehmen. Und doch erlaubt die Spezial-Schruppd.rehbank viel besser oder überhaupt nUr allein die volle Ausnutzung des kräftigsten Schnellaufstahles hinsichtlich Schnittgeschwindigkeit und Vorschub, ohne aber daß die Erfüllung dieser Kardinalbedingung mit unzulässiger UngenauigkeiterkauH würde. Auch die Dreharbeitszeit wird verringert, denn ein universeller Dreher wird niemals mit so starkem Vorschub arbeiten, wie der nur seine kräftige Bank bedienende Schruppdreher. Die zum Schlichten und Gewindeschneiden benutzte Universaldrehbank wird dann geschont und behält durch den Fortfall der schweren Schrupparbeiten ihre Genauigkeit unvermindert bei. Daraus ergibt sich, daß die Verwendung von kräftigen Schruppdrehbänken sich nicht nur als ein vorteilhafter Ersatz für die Schmiedearbeit empfiehlt, worauf schon auf S. 15 hingewiesen wurde, sondern auch als Voroperation für das nachh~r auf einer anderen Maschine vorzunehmende Schlichten der verschtedenartigsten Werkstücke. Endlich bringt es das moderne Rundschleifen mit sich, daß sich als rationellste Bearbeitungsart von Wellen 'Und anderen Arbeitsstücken das Vorschrtlppen mit großem Vorschul> auf der kräftigen Schruppdrehbank und das Fertigstellen auf der Rundschleifmaschine empfiehlt. .

30

Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank.

Jedenfalls muß sich hier nooh ein gründlioher Ulllilchwung vollziehen, dem beobachtenden Betriebsmanne wird es nicht entgehen, wie kläglicheVerhältnisse die meisten Drehereien in dieser Hinsicht darbieten. Eine große Anzahl kurzer Bolzen wird jahraus jahrein auf Universaldrehbänken gedreht, ohne daß die Leitspindel auch nur ein einziges Mal zum Gewindeschneiden herangezogen zU werden brauchte, weil die betreffenden Bolzen kein Gewinde aufweisen, und wiederum, wieviel Gewinde wird jahraus jahrein auf solch teUren Universaldrehbänken gesohnitten, das ebensogll,t und viel billiger auf einer Spezial-Gewindeschneidmaschine oder Gewindefräsmaschine geschnitten werden könnte. Wieviel Gewicht, Platz und Anlagekapital könnte da gespart werden. wenn die kurzen Bolzen auf kurzen Bolzenschruppbänken gedreht würden, wieviel größer würde die Schlagfertigkeit der Dreherei, wenn solcherart die vielen Universalbänke ersetzt würden duroh die billigeren, ihrer Aufgabe aber entspreohenderen Spezialbänke, ganz abgesehen davon, daß dadurch den Werkzeugmasohinenfabriken die Spezialisierung und Verbilligung ihrer Fabrikation so viel leichter gemaoht würde. Daß eine modeme Dreherei neben dieser geforderten Unterteilung noch nach den Hauptgesichtspunkten, Spitzen- bzw. Langdreherei und Futter· bzw. Plandreherei eingeteilt sein muß, sei nur nebenbei bemerkt.

nI. Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank. Ununterbrochen ist die moderne Werkstatt an der Arbeit, ihre Herstellungsverfahren zu verbessern, durch ausgedehnteste Verwendung yon Vorrichtungen, Lehren, Änderung und Auf teilung der Axbeitsoperationen usw. die Fabrikation ständig zU verbilligen, trotzdem kann nicht mit dem richtigen Wirkungsgrad gearbeitet werden, wenn die Werkzeugmaschinen nicht voll ausgenutzt werden in Ermangelung einer systematischen und erschöpfenden Untersuchung und Festlegung der Lesitungsfähigkeit derselben. Soll der höchste Wirkungsgrad bei der Arbeit erzielt werden, so müssen unter Berücksichtigung der Durchzugskraft der Maschine, Schneidhaltigkei1i des Stahles usw. die jeweilig geeignetsten Geschwindigkeiten, Scbnittiefen und Vorschübe zur Anwendung kommen, alles nicht - wie dies noch meistens geschieht nach eigenem Gutdünken des Arbeiters oder Meisters, sondern nach wissenschaftlichen Grlmdsätzen. " f1 Man würde in den Betrieben ganz von selbst zu dieser Forderung nach höchstem Wirkungsgrad der Arbeit kommen, wenn von seiten der Betriebsleitung dem Lohnkonto eine größere Beachtung geschenkt würde, als dies bisher in den meisten Werkstätten noch immer der Fall ist. Die Ausgaben für die Löhne beim Abschluß stellen einen sehr wesentlichen Betrag dar, 30-40% sämtlicher Kosten, und wenn die Geschäftsgewinne die möglichste Höhe erreichen sollen, muß man lIDbedingt die Löhne nach wissenschaftlicher Methode auf der Grundlage der Berechnung der Laufzeiten als Elementenkalkulation festsetzen und eine Nachprüfung der bisherigen Akkordlöhne vornehmen. Vom

Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank.

31

Meister kann das unmöglich verlangt werden, der Ingenieur findet hier ein sehr reiches und dankbares Arbeitsfeld. Die Lohnausgaben sind die Kosten des Einkaufs der Werkstattarbeit. Aber dieser Einkauf. insbesondere die Bestimmung der Akkorde, wird noch immer in den allermeisten Werkstätten gleichsam fahrlässig betrieben. Während man beim Einkauf des Materials durchweg recht sorgfältig zU Werke geht und genau mit allen einzelnen Prozenten, ja deren Bruchteilen rechnet, überläßt man die Verteilung der Arbeit, die Festsetzung der Akkordpreise, vielfach noch ganz allein dem Meister. Von der Befähigung und der Einsicht, der technischen und kaufmännischen Ausbildung des Meisters ist das Lohnkostensystem in solchem Falle abhängig. Viele Betriebe sind eifriger darallf bedacht, daß ihnen nichts gestohlen, keine Schraube oder kein Arbeitsstück falsch verbucht wird, als darauf, die Akkorde richtig fest,zusetzen. Sie treffen alle möglichen Einrichtungen mit viel Schreibereien und Umständlichkeiten, um die Ausgabe der Materialien zu überwachen, und nennen dies dann Betriebsorganisation und moderne Fabrikbuchführung, aber in der doch noch viel wichtigeren Sache des Akkordwesens wird alles der Vereinbarung zwischen Meister und Arbeiter überlassen, und warum dies? Weil man unbegreiflicherweisB' dem so sehr wichtigen Faktor der Akkordbestimmung wenig oder gar keine Beachtung schenkt, ja teilweise sogar dafür zuwenig Verständnis' hat. Verluste bzw. Mehraufwand an Kosten bis Zu 25%, oft aber auch bis zu 50% und sogar noch mehr derjenigen Kosten, welche sich bei der genaueren Berechnung ergeben, sind die Folgen. Für eine rationelle Arbeit auf der Drehbank, wie überhaupt auf jeder Werkzeugmaschine, treten also zwei leitende Gesichtspunkte auf ~ 1. die Untersuchung und Festlegung der Leistungsfähigkeit der vor· handenen Bank, und im Zusammenhang damit 2. die raffinierte Aus. wahl der jeweils wirtschaftlichsten Sclmittgeschwindigkeiten, Vorsohübe und Schnittiefen als der die Drehleistung bestimmenden Faktoren, für jedes Material, jeden Durchmesser und jede Operation, unter An. passung an die Leistungsfähigkeit der Bank. Punkt 1 macht nUn keinerIeiSchwierigkeit, dafür um so mehr Punkt 2; nach dem Voraufgegangenen kennen wir jetzt wohl die allgemeinen Richtlinien für den richtigen Gebrauch von Schnittgeschwindigkeit, 8chnittiefe und Vorschub, Um die Ausbringung zu steigern, aber es fehlen die konkreten Werte, mit denen mit Sicherheit gearbeitet werden könnte. Wir kennen nur die sich im Laufe der Zeit durch die Erfahrung als zweckmäßig für 'die Bearbeitung der einzelnen Materialien herausgebiIdeten Werte für die Schnittgeschwindigkeiten, deren meist größere Toleranz den denkenden, nach Vervollkommnung strebenden Betriebsmann immer wieder innerlich in eine peinliche Unsicherheit versetzen. Nach Versuchen, die in Berlin und Manchester angestellt wurden, erreiohen beim Abnehmen eines Spans vom Querschnitt t die Schnelldrehstähle die größte Leistung, wenn die Schnittgeschwindigkeit ge. wählt wird zu v

= 2~ + 4,5 m/Min.

Nach einer empfohlenen Regel

32

Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank.

soll der Spanquerschnitt gewählt werden zu t =

h2

6400' wenn h die Spitzen-

höhe der Bank in mm, jedoch sind auch die besten auf dem Markt befindlichen Drehbänke nicht imstande, diesen normalen Span mit der günstigsten Schnittgeschwindigkeit v Es dürfte daher richtiger sein mit v

= 2~O + 4,5 mjMin. abzunehmen.

= ~~~ + 2,25 mjMin.

zu rechnen,

falls man von diesen Formeln überhaupt Gebrauch machen will. Wenn man von dem ursprünglichen Zustand absieht, wo der Dreher nur äußerst selten, wenn überhaupt je, sich bei der Bestimmung der Geschwindigkeiten nach einer bestimmten Norm richtet, sondern sich bloß auf seine Erfahrungen stützt, die er sich in seiner Praxis erworben hat, so ist der Vorgang für das Einstellen der Bank in allen Werkstätten so, daß die Bank auf die aus den bekannten Schnittgeschwindigkeitstabellen (s. beispielsweise Hütte, 21. AufI. II. Bd. S. 350) entnommene Geschwindigkeit eingestellt wird und mit dieser Geschwindigkeit alle möglichen vorkommenden Spanquerschnitte immer wieder abgedreht werden. Für den gleichen Stoff wird also immer mit der gleichen, konstanten Schnittgeschwindigkeit gearbeitet; ob nun der abzutrennende Spanquerschnitt groß oder klein ist, die Schnittgeschwindigkeit ist stets der Ausgangspunkt. Dies ist aber nach den bisherigen Erört~­ rungen gerade das Gegenteil von dem richtigen Verfahren, demzufolge der Spanquerschnitt als Ausgangspunkt zu nehmen und je nach dessen Größe die Schnittgeschwindigkeit als diesem Querschnitt zugeordnete Größe einzuführen ist, also als mit dem Querschnitt Veränderliche, als :Funktion des Querschnitts. Taylor hat als erster in der richtigen Weise gearbeitet und sich zur Auffindung der zu einem gegebenen Spanquerschnitt zugehörigen Schnittgeschwindigkeit des Barthschen Rechenschiebers bedient. Da aber seine Versuchswerte heute nicht mehr als richtig gelten können, auch sonst seine Grundlagen außerordentlich kompliziert sind, hat dieser Rechenschieber in Deutschland keinen Eingang gefunden, so daß man gezwungen war, in der bisherigen falschen Weise weiterzuarbeiten. Erst durch den in neuester Zeit von Prof. Friedrich aufgebrachten Schnellschnitt-Anzeiger ist es möglich geworden, die Resultate der Forschungen Rippers, Taylors usw. ohne Mühe in die Praxis umzUsetzen und damit wirklich die wissenschaftliche Betriebsmethode zur Geltung zu bringen. Bevor näher auf diesen Schnellschnitt-Anzeiger, der für die wirtschaftliche, rationelle Ausführung der Arbeit auf der Drehbank von größter Wichtigkeit ist, eingegangen wird, muß erst die Entwicklung qes bisherigen Verfahrens der Einstellung der Bank durchgegangen werden. -Bei der bisherigen Arbeitsweise kommt es vor allem darauf an, die Bank für die aus den Erfahrungen für den vorliegenden Stoff bekannte Schnittgeschwindigkeit einzustellen. Der Arbeiter kann dies nicht ohne

33

'Virtschaftliche Ausnützung der Drehbank.

besondere Hilfsmittel, denn da er von vornherein nicht weiß, welche Bearbeitungsfähigkeit das Werkstück hat, wird er meist mit einer sicheren, niedrigen Geschwindigkeit arbeiten und diese auch möglichst wenig wechseln. Die nächste Stufe könnte bereits zu große Geschwindigkeit haben und das St'umpfwerden des Stahles verursachen oder da.'} Zurückwechseln der Geschwindigkeit erfordern.

n=230 (22'1 unter ßerücksicJi/fgt/no

diS Riemensil1/viliis)

il

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I

I

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I I "Z";j1 I I '-'

a Fig. 19 a und b.

Betrachten wir eine 4stufige Schnelldrehbank mit doppeltem Rädervorgelege nach Fig.19. Bei 224 Umdrehungen des Deckenvorgeleges berechnen sich die Umdrehungen der Hauptspindel zn ~ = 10 n 2 = 13,7 n a = 18,7 1~4 = 25,7 mit Vorgelege 1 : 14: n s = 35 n s = 48 n 7 = 65,3 n s = 90 » I) 1: 4 n 9 = 140 n iO = 192 n ll = 262 n 12 = 360 ohne • Um dem Arbeiter ein Mittel an die Hand zu geben, damit er von all den verschiedenen Geschwindigkeitsmöglichkeiten der Bank für den jeweilig zu drehenden Durchmesser den richtigen Gebrauch machen kann, den Riemen auf die richtige St ufe legen und das entsprechende Hippier, Die Dreherei und ihre Wer!,zeuge.

3

Wirt.ebalmehe J.uln'D.b.ung der Drehbank.

Vorgelege einachalten kann, muß das Drehzahldiagramm Fig.2O Auf· gezeichnet werden, aua dem für jeden Durchmesser des Arbeitastückes und jede gewählte Schnittgeschwindigkeit die einzustellende Drehzahl der Bank ohne weiteres abgelesen werden kann.

J.' ig.20.

Das Drehzahldiagramm Fig.2O bat folgende Entat.ehung. Aus der Gleichung

" _ SehniUgeleb'lrilidierkeit in M/Mill. v = dn:n, cl _ Drehdurebmeller lQ M ( n "'" Drehu.hl pro ViII . n= - ,

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findet man

Sondert man

dn

.!. "'" c als

"

Konstante ab, 80 erkennt m&n die Formel

der gleichseitigen Hyperbeln . d = C, d. b. trägt man im. Koordinaten· system d und n als Ordinaten bzw. als Abatisse.n ..uf, 80 erhält man" alB gleichseitige Hyperbel. Setzt man in die Formel d ,",11. n:ft. e ein, 80 wird

,,=

v=d ·c,

=

d.h. dieGleic.hung einer Geraden für valaFunktion von d bei n = konat. I). I)

Siebe auch HippIe r : . GrllDdlageD ftlr die AkkordbelüMmulIg" Z.

u. W. Jabrg. 1913. S. m

r. w.

35

Wirtschaftliche Ausnützung der -Drehbank.

Entsprechend der Gleichung y = m . x der analytischen Geometrie geht die Gerade v = d . c durch den Ursprung des Koordinatensystems. Die Umdrehungszahlen stellen sich somit als Geraden dar, die durch den O-Punkt gehen. Auf diesen Geraden kann man ablesen, welche Schnittgeschwindigkeit jedem Durchmesser bei einer beliebigen Drehzahl entspricht. Hat man z. B. für ein Material die günstigste Schnittgeschwindigkeit festgestellt, z. B. 18 m, so kann die dem DUrchmesser entsprechende Drehzahl abgelesen werden. Zieht man bei v = 18 meine Paral· lele zur Abszissenachse, so stellt diese Linie die für den genannten Fall höchste Geschwindigkeit dar. Fällt man von den Schnittpunkten mit der Schar von Geraden Lote zur Abszissenachse, so treffen diese Lote die nächstfolgenden Geraden in Punkten, die alle auf einer Parallelen zu der ersten Geraden, also auch zur Abszissenachse liegen, wenn die Drehzahlen eine geometrische Reihe bilden. Diese zweite Gerade stellt also die niedrigste Schnittgeschwindigkeit dar, die durch die angenommene Höchstgeschwindigkeit und durch den Quotienten der geometrischen Reihe bestimmt ist. Hat der Dreher ein Stück Stahl von 225 mm zu drehen und wird 18 m Schnittgeschwindigkeit pro Min. gewählt, so müßte die Bank n 4 = 25,7 Umdrehungen machen. Die meisten Arbeiter werden aber mit solch graphischen Tabellen nicht fertig, sie brauchen eine Zahlentafel mit eingefügter Skizze, aus der sie die Lage des Riemens für Herstellung der Drehzahl n4 erkennen können, und womit sie imstandtl sind, die geeignete Drehzahl einzustellen, ohne daß sie die zahlenmäßige Größe überhaupt zu beachten brauchen. Deshalb überträgt man ditl graphisch ermittelten Werte besser in eine Tabelle, wie solche in Fig. 21 für eine andere Bank gezeigt ist, und deren Bedeutung wohl ohne weiteres klar ist. Es fällt hier nur auf, daß die Durchmesser und Umlaufzahlen nicht nur für eine, sondern für zwei Schnittgeschwindigkeiten angegeben sind, wobei die kleineren Geschwindigkeiten bei größeren Spänen, die größeren bei feineren Spänen und beim Schlichten anzuwenden sind. Dadurch wird die vorteilhafte Schnittgeschwindigkeit mit größerer Annäherung erreicht, wenngleich nicht vergessen werden darf, daß diese Annäherung aUs den schon erörterten Gründen immer nur eine sehr problematische sein wird und es besonderer Zufall sein muß, wenn für den vorliegenden Spanquerschnitt wirklich einmal die richtige, zugehörige Schnittgeschwindigkeit unbewllßt erreicht wird. Fig.22 zeigt das Drehzahldiagramm, an Hand dessen die Tabelle Fig. 21 aufgestellt wurde. Statt die Schnittgeschwindigkeiten v und die Werkstückdur~hmesser d im gewöhnlichen Koordinatensystem aufzutragen, wodurch dIe Drehzahlen als durch den Ursprung gehende Geraden erscheinen, kann man v und d auch im logarithmischen Koordinatensystem auftragen, man erhält in diesem Falle die Drehzahlen als parallele Geraden. Würde man v und n im logarithmischen Koordinatensystem auftragen, so würden die d, und bei Auftragung von n und d die v als parallel~ Gera?en erscheinen. Den letzteren Fall zeigt Fig. 23. Indessen bIetet hIer das logarithmische Diagramm keinerlei Vorteile gegenüber dem gewöhn3*

36

Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank.

Drehbank 500 x 1500 mm. Zeit in Minuten = für 100 mm Drehlänge bei 1 rnrn Vorschub. Umdrehg. 460 1 280 1 170 124 1 75 1 46 Stufe 1 I 2 I 3 1 I 2 I 3 einfach ohne Vorgelege Zeit 0,22 10,36 10,59 0,8 11,341 2,2

34 1 21 1 12 ] I 2 I 3 doppelt 3 14,81 8,4

Gußeisen.

Gußstabl.

b) Schruppen v = 9 m, Schnittiefe 2-5 rnm.

c) Schlichten v = 15 rn, wie Gußeisen Tab. b. StablIl 50-70 kg. a) Schruppen v= 15 m, Schnittiefe 6-15 rnrn, wie Gußeisen Tab. b. b) Schruppen v= 18 m, Schnittiefe 2-5 rnrn, wie Stahl Tab. a. c) Schlichten v= 13 m, wie Stahlguß Tab. b. StahlIIIüb.70kg. a) Schruppen v=13 m, Schnittiefe 6-15 rnrn, wie Stuhlguß Tab. b. b) Schruppen v= 15 m, Schnittiefe 2-5 rnrn, wie Guß Tab. b. c) Schlichten V= 10 m, wie Stahlguß Tab. a.

Fig.21.

37

Wirtschaftliche Ausnützung der Drehbank. 30 18

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300 n a = 120 . 250 = 120.

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200 120· 400 = 60.

Die Eig. 33, die man atlCh als Drehzahlkurve bezeichnen könnte, zeigt. die Abstufung graphisch; die Drehzahlen 60, 120 und 240 stimmen genau, statt 86 müßte 84,84, statt 168 aber 169,68 erzielt wer· den, um genau eine geometrische Reihe zu erhalten. Die Abweichung ist so gering, daß sie für die Werkstatt ganz ohne Belang ist. Stuft man die übersetzungsverhältnisse endgül. tig nach einer geometrischen Reihe ab, also nach •

•

•

•

•

2

768

180

Fig.33.

p, Z3 = ~l P , usw., so ergeben sich unter Einhaltung der Bedingung, daß die Summe der Durchmesser miteinander arbeitender Stufenpaare konstant sein muß, und der Regel, daß von zwei miteinander arbeitenden Stufendurch· messern der eine nie mehr als doppelt so groß sein darf, wie der andere, weil sonst der Umschlingungsbogen zU ungünstig würde, woraus sich wiederum von selbst die Forderung gleicher Abmessungen für beide Zl • ~2

=

Zl

Wirbebaftliche Ausnützung der Drehbank.

58

Stulenaoheiben ergibt, doren ii.ullcro Stufellpll.a.re dieses Orenzverllältnis '/2 nicht überschreiten c]ürfen, folgende Verhältnisse. Bei gleichen Stufenscheiben sind die Stulcnducchmcssor d, 1 d, I d, I - - - - - - - - - - - - - - - - - u.w d 1 - Vrp.". - I ' d... _ 1 - JI 'fm-;;' dlll _~ - l ' 1.fJ-, - ~ ., wenn m die Stufenzahl bedeutet Für die 2stufige Scheibe gilt somit (Fig.34) dt 1 1 dl l VIp - = - - = =-= und - = - d1 Vrp'!- t VIP d2 1 NUll ist bekanntlich

daher "",0

d,

du -

d,

d,

Vp

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._,--I 2

Fig.34.

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Fü r d ie 3stufige Scheibe gilt (Fjg. 35) dt 1 1 du 1 1 d, ~Yl" - ' ~;p ; ~~Yl"-';~ l'

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