PRIMS Full-text transcription (HTML)
[I]
DIE WERKZEUGMASCHINEN
ERSTER BAND DIE METALLBEARBEITUNGS-MASCHINEN
MIT 1354 FIGUREN IM TEXT UND AUF 46 LITHOGRAPHIRTEN TAFELN
[figure]
BERLINVERLAG VON JULIUS SPRINGER1900.
[II][III]

Vorwort.

Bei Bearbeitung vorliegenden Buches bin ich bestrebt gewesen, auf dem Gebiet des Werkzeugmaschinenbaues zu freiem Entwerfen anzuregen, und so dem einfachen Nachahmen gegebener Vorbilder entgegenzuarbeiten. Bekannte bewährte Ausführungen werden zwar immer einen gewissen Ein - fluss beim Neuentwerfen ausüben, und dieser Einfluss ist berechtigt, soweit Aufgaben vorliegen, welche den jener Ausführungen nahe verwandt sind. Er darf aber nicht so weit gehen, dass er blind macht gegen die beson - deren Umstände, welche die neuen Aufgaben begleiten.

Das freie Entwerfen erfordert zunächst richtiges Erkennen der Auf - gabe und ferner Kenntniss der Mittel, durch welche die einzelnen Zwecke erreicht werden können. Ein und derselbe Zweck ist auf verschiedenen Wegen zu erzielen; die Kenntniss der verfügbaren Mittel muss umfassend genug sein, um zum Abwägen ihrer Vortheile, bezw. Mängel gegenüber den besondern, die Aufgabe begleitenden Umständen zu befähigen. Um das zu erleichtern, sind so viel als möglich die Arbeitsvorgänge, die den Werkzeugen entgegentretenden Widerstände, die Bewegungs - und Führungs - mittel, sowie der Gesammtaufbau der Maschinen gesondert behandelt. Meines Wissens ist die vorliegende Anordnung des Stoffes neu; es ist deshalb mög - lich, dass sie wie alles Neue verbesserungsfähig ist. Es würde mich freuen, wenn die vorliegende Arbeit zu einer erfolgreichen Erörterung der Frage Anlass gäbe, welche Darstellungsform für ein Buch über Werkzeug - maschinenkunde die zweckmässigste ist.

Als Ideal des Entwerfens irgend welcher Maschine ist zu bezeichnen, dass gleichzeitig die zu ihrer Ausführung erforderlichen Hilfsmittel entworfen werden. Manche Formen, manche Einrichtungen der ersteren Maschine fallen einfacher oder herstellbarer aus, wenn der Entwerfende genöthigt ist, auch die zugehörigen Werkzeugmaschinen und dergl. anzugeben, also sich völlige Klarheit über die Ausführung der Maschine zu schaffen, um welche es sich in erster Linie handelt. Der heutige Maschinenbau hat nicht allein bestimmten Zwecken dienende Maschinen in guter Ausführung herzustellen, sondern auch sie möglichst billig zu liefern. Das bedingt, den Entwurf der Maschine im Einklang mit den Mitteln aufzustellen, welche zur Ausführung dienen.

In manchen Fällen wird so vorgegangen, wie vorhin als erstrebens - werth angegeben ist, dass nämlich das Geforderte und das zu seiner Er - zeugung Dienende von derselben Person gleichzeitig entworfen wird. Dann muss dieser Ingenieur den in Frage kommenden Theil des Werkzeug - maschinenwesens voll beherrschen.

IVVorwort.

In weit mehr Fällen sind diese beiden Aufgaben von verschiedenen, vielleicht weit von einander entfernt wohnenden Männern zu lösen.

Es übersteigt oft die Kraft des Einzelnen, beide Dinge völlig zu be - herrschen, so dass der nöthige Einklang durch Hand-in-Hand-Gehen zweier oder gar mehrerer Personen, die je für sich einen Theil bearbeiten, ange - strebt werden muss.

Diese nothwendige Verständigung setzt bei Jedem, der in das Bereich seines besondern Fachs fallende Maschinen mit Erfolg entwerfen will, allge - meine Kenntniss des Werkzeugmaschinenwesens voraus, ja verlangt, dass manche Theile desselben ihm ziemlich geläufig sind.

Ich glaube, dass die von mir gewählte Anordnung des Stoffes in beiden Fällen das Herausheben derjenigen Dinge, die im Einzelfalle in Frage kommen, wesentlich erleichtert gegenüber dem Verfahren, nach welchem die einzelnen Maschinen in voller Breite beschrieben werden.

Für Studirende dürfte die Zergliederung des Stoffes unbedingt nöthig sein.

Den Vorträgen über Werkzeugmaschinenbau wird gegenüber dem gewaltigen Umfange des Gebietes sehr wenig Zeit gewährt. Es soll nun das Buch zur Ergänzung der Vorträge dienen, einerseits durch seine vorsichtig ausgewählten Abbildungen nebst kurzen Beschreibungen, anderseits durch Unterlagen und Angaben für die Berechnung der Ab - messungen.

Es würden nun die angeführten Zwecke des Buches als Handbuch für den Werkzeugmaschinenbauer und Ingenieure anderer maschinentechnischer Gebiete, sowie als Ergänzungsbuch für Vorträge über Werkzeugmaschinenkunde zu dienen am besten durch ausführliche Erörterung aller Zweige des Werk - zeugmaschinenbaues erreicht werden, wenn nicht hierdurch sein Preis ein für die Mehrzahl der Betheiligten viel zu hoher werden würde. Ich habe deshalb, wie in der Einleitung hervorgehoben ist, die Grenzen des be - arbeiteten Gebietes enger ziehen und mich knappsten Ausdrucks bedienen müssen. Ich bitte diejenigen Leser, die eine grössere Breite der Darstellung wünschen, den angeführten, die Kürze gebotenen Umstand berücksichtigen zu wollen.

Der Werkzeugmaschinenbau schreitet rasch vorwärts, Maschinen, welche vor wenigen Jahren in Zeitschriften als neu beschrieben worden sind, findet man zum Theil heute durch andere, noch nicht veröffentlichte überholt. Um möglichst zeitgemässe Beispiele zu bekommen, wandte ich mich an mehrere Werkzeugmaschinenfabrikanten mit der Bitte um Zeichnungen solcher von ihnen ausgeführter neuerer Maschinen, welche sich bewährt haben. Manche verhielten sich ablehnend, aber eine Anzahl der nam - haftesten Firmen hat mich reich unterstützt, wovon das vorliegende Buch Kunde giebt. Ich danke den Inhabern dieser Firmen auch an diesem Orte; ich glaube solches im Namen des deutschen Werkzeugmaschinenbaues thun zu dürfen, da die hochherzige Freigabe der Abbildungen diesem zu Gute kommt.

Im übrigen bitte ich um milde Beurtheilung meiner Arbeit.

Hannover, im Februar 1900. Hermann Fischer.

[V]

Inhalts-Verzeichniss

  • Seite
  • Einleitung1
  • I. Theil. Die spanabhebenden Werkzeugmaschinen.
  • I. Eigentliche Werkzeuge, deren Wirkung und Erhaltung8
  • A. Vorgang des Spanabhebens8
  • B. Widerstände13
  • C. Erhaltung der Werkzeuge20
  • II. Mittel, welche die Gestalt der gegensätzlichen Wege liefern29
  • A. Beziehungen der Wegesgestalten zu den Werkzeugen29
  • 1. Bearbeitung mittels Einzelstichels32
  • 2. Formstichel41
  • 3. Fräser43
  • 4. Schleifflächen44
  • B. Führungen47
  • 1. Führungen für gerade Wege48
  • a) Bauart derselben48
  • b) Gewinnen und Erhalten der Genauigkeit58
  • c) Bestimmen der Abmessungen66
  • 2. Führungen für kreisförmige Wege74
  • a) Bauart74
  • b) Gewinnen und Erhalten genauer Führungen82
  • c) Bestimmen der Abmessungen87
  • 3. Zusammengesetzte Führungen, Führungen für unregelmässig gekrümmte Wege87
  • 4. Ausgleichen des todten Ganges bei Schrauben u. Zahnrädern92
  • 5. Ablehren94
  • III. Verbindung der Werkzeuge und Werkstücke mit der Maschine94
  • A. Befestigen der Werkzeuge94
  • 1. Befestigung der Einzelstichel95
  • 2. Besondere Bedingungen für Hobelmaschinenstichel103
  • 3. Befestigung der Lochbohrer und Fräser107
  • 4. Bohr - und Fräsköpfe109
  • B. Verbindung der Werkstücke mit den Maschinen, Ein - und Aufspannen112
  • 1. Allgemeines112
  • 2. Befestigung der Werkstücke auf ebener Platte113
  • 3. Stützung der Werkstücke zwischen Spitzen125
  • 4. Befestigung der Werkstücke auf Dornen137
  • 5. Einrichtungen der Aufspannvorrichtungen, welche den Zweck haben, das Werkstück dem Werkzeug gegenüber in die ge - eignete Lage zu bringen139
  • 6. Hebevorrichtungen für die Werkstücke142
  • VI
  • Seite
  • IV. Mittel, welche die gegensätzlichen Bewegungen hervorbringen143
  • A. Stetiges Drehen143
  • 1. Die gegensätzliche Lage des Treibenden und Getriebenen ändert sich nicht143
  • 2. Treibendes und Getriebenes verschiebt sich gegen einander144
  • 3. Geschwindigkeitsänderung150
  • 4. Wende - oder Kehrgetriebe168
  • 5. Ein - und Ausrücken177
  • B. Hin - und hergehende Bewegung185
  • 1. Mittel zum Hervorbringen der Bewegung185
  • 2. Begrenzung der Wegeslänge187
  • 3. Selbstthätige Umkehr196
  • 4. Rascher Rückgang203
  • 5. Ableiten der Schaltbewegung206
  • a) Schalträder für thätiges Bewegen206
  • b) Desgleichen für zulassendes Bewegen210
  • c) Bethätigung der Schaltwerke212
  • d) Auswahl und Abmessungen217
  • V. Gesammtanordnung der Maschinen und ihre Gestelle219
  • A. Der gegensätzliche Hauptweg zwischen Schneide und Werkstück ist geradlinig219
  • 1. Räumnadel - oder Räummaschinen220
  • 2. Stoss - und Feilmaschinen226
  • 3. Seitenhobelmaschinen244
  • 4. Tischhobelmaschinen254
  • 5. Zahnräderhobelmaschinen265
  • 6. Riffelmaschinen265
  • 7. Keilnuthenhobelmaschinen265
  • 8. Bogenhobelmaschinen275
  • B. Der gegensätzliche Hauptweg zwischen Schneide und Werkstück ist kreisförmig276
  • 1. Drehbank276
  • a) Spitzendrehbank277
  • α. Kräfte, welche zwischen Stichel und Spitzen wirken278
  • β. Querschnitt des Bettes285
  • γ. Beispiele289
  • δ. Besondere Einrichtungen303
  • b) Plan - oder Kopfdrehbank306
  • α. Bett der Kopfbank306
  • β. Stahlwechsel306
  • γ. Beispiele320
  • 2. Bohrmaschinen und Schwärmer334
  • a) Ausbohrmaschinen335
  • b) Schwärmer353
  • c) Lochbohrmaschinen357
  • α. Widerstände357
  • β. Lagerung und Zuschiebung358
  • γ. Stützung der Werkstücke und Gestelle363
  • d) Ankörnmaschinen397
  • e) Ebnende Bohrmaschinen401
  • 3. Gewindeschneidmaschinen404
  • a) Gewindeschneiden auf der Drehbank404
  • b) Gewindeschneiden mittels einer Zahl aneinander ge - reihter Stichel406
  • α. Maschinen für Bolzengewinde407
  • β. Maschinen für Muttergewinde414
  • C. Maschinen, welche kommaartige Späne abheben418
  • 1. Fräsmaschinen418
  • a) Allgemeine Fräsmaschinen418
  • b) Lang - oder Parallel-Fräsmaschinen430
  • VII
  • Seite
  • c) Nach Lehre arbeitende Fräsmaschinen440
  • d) Räderfräsmaschinen443
  • e) Kaltsägen452
  • 2. Schleifmaschinen457
  • a) Schleifmaschinen als eigentliche Werkzeugmaschinen459
  • α. Schleifsteine459
  • β. Schleifmaschinen für ebene Flächen460
  • γ. Rundschleifmaschinen460
  • b) Schleifmaschinen für Werkzeuge474
  • α. Für Dreh - und Hobelstichel474
  • β. Für lange Messer476
  • γ. Für Fräser, Reibahlen476
  • δ. Für Lochbohrer480
  • VI. Grösse der Antriebskraft483
  • 2. Theil. Scheeren und Durchschnitte.
  • I. Werkzeuge und deren Wirkungsart488
  • A. Kräfte, welche auf die Werkzeuge zurückwirken488
  • B. Befestigung der Scheerblätter, Stempel und Lochringe an der Maschine, und die Abstreifer500
  • 1. Scheerblätter500
  • 2. Lochstempel und Lochringe502
  • 3. Abstreifer507
  • II. Bewegen der Werkzeuge509
  • a) Ausrücken nach jedem Schnitt511
  • b) Ausnahmsweises Ausrücken der Kurbelwelle511
  • c) Lösen der Verbindung zwischen Kurbel und Lenkstange512
  • d) Druckwasserbetrieb515
  • e) Schraubenbetrieb515
  • III. Gestelle und Gesammtanordnung der Scheeren und Durchschnitte519
  • IV. Arbeitsbedarf538
  • 3. Theil. Schmiedemaschinen.
  • I. Allgemeines539
  • II. Hämmer543
  • A. Werkzeuge543
  • B. Zu überwindende Widerstände546
  • C. Helmhämmer548
  • D. Gleishämmer549
  • 1. Der Bär wird gehoben und fällt dann frei herab549
  • a) Daumenhämmer549
  • b) Wickelhämmer, Riemenreibhämmer550
  • c) Stangenreibhämmer558
  • d) Berechnung566
  • e) Dampfhämmer (einfach wirkend) 569
  • 2. Dampfhämmer mit Oberdampf, Luft - und Gashämmer575
  • 3. Federhämmer588
  • 4. Spindelpressen599
  • 5. Amboss und Gestell der Hämmer599
  • a) Allgemeines betr. den Amboss599
  • b) Gewicht des Amboss600
  • c) Sich begegnende Hämmer604
  • d) Hammergestelle604
  • III. Schmiedepressen605
  • A. Widerstände606
  • B. Mittel zum Bethätigen der Werkzeuge607
  • 1. Vorwärtsbewegen des Werkzeugs608
  • a) Aendern der Druckflächengrösse608
  • b) Aenderung des Flüssigkeitsdruckes610
  • VIII
  • Seite
  • 2. Rückbewegen der Werkzeuge614
  • 3. Druckwasserspeicher, Röhrenwerk und Zubehör617
  • C. Beispiele625
  • IV. Niet - und Stauchmaschinen633
  • A. Stauch - und Schweissmaschinen633
  • B. Nietmaschinen636
  • 1. Werkzeuge, Arbeitsverfahren und Widerstände636
  • 2. Hammerartig wirkende Maschinen648
  • 3. Durch Schraube oder Kurbel bethätigte Maschinen648
  • 4. Durch Druckluft oder Dampf betriebene Maschinen649
  • 5. Durch Druckwasser betriebene Maschinen653
  • a) Feststehende Nietmaschinen653
  • b) Bewegliche oder förderbare Nietmaschinen658
  • V. Biege - und Richtmaschinen667
  • A. Arbeitsvorgänge und Widerstände667
  • B. Biegemaschinen, bei denen das Werkstück eingeklemmt wird668
  • C. Biegemaschinen, bei denen das Werkstück nicht eingeklemmt wird674
  • a) Maschinen mit festen Backen674
  • b) mit Walzen oder Rollen678
  • D. Richtmaschinen692
  • a) für Stäbe692
  • b) für Bleche695
  • VI. Krämp - und Kümpelmaschinen698
  • A. Arbeitsvorgänge, Werkzeuge und erforderliche Kraft698
  • B. Maschinen, welche stückweise arbeiten700
  • C. welche das Kümpeln im ganzen vollziehen702
  • D. Allmählich wirkende Maschinen706
  • VII. Arbeitsbedarf707
  • 4. Theil. Maschinen zum Herstellen der Sandgussformen.
  • A. Einleitung, Formverfahren, erforderliche Kräfte709
  • B. Abhebemaschinen721
  • C. Durchziehmaschinen728
  • D. Formpressen734
  • E. Zahnräderformmaschinen752
  • Sachregister763
[1]

Einleitung.

Der Sprachgebrauch bezeichnet mit Werkzeugmaschinen (machine tools, machines outils) in erster Linie die zur Bearbeitung der Metalle dienenden Maschinen in dem Umfange, wie sie in Maschinenfabriken, Kesselschmieden und dergl. vorkommen. Hin und wieder werden auch die bei Verarbeitung des Holzes zum Ersatz der Handwerkzeuge dienenden Maschinen zu den Werkzeugmaschinen gerechnet, häufiger aber einfach Holzbearbeitungsmaschinen genannt. Die Maschinen zur Bearbeitung der Steine, des Thones, oder gar der Faserstoffe zählt niemand zu den Werkzeugmaschinen.

Da eine genaue Umschreibung dessen, was unter dem Sammelnamen: Werkzeugmaschinen zusammenzufassen ist, fehlt, so ist man berechtigt, nach eigenem Ermessen zu wählen. Ich gedenke zunächst die Metall - bearbeitungsmaschinen, soweit diese nicht ausschliesslich in das Gebiet des Hüttenwesens fallen oder zur Erzeugung der sogenannten Kurzwaaren dienen, zu erörtern und die Holzbearbeitungsmaschinen in einem zweiten Band folgen zu lassen.

Für die Metallbearbeitung gelten im vorliegenden Sinne als Rohstoffe:

  • die schmelzbaren Metalle und Legirungen, und
  • die durch Schmieden und Walzen in den Hüttenwerken erzeugten stab - oder plattenförmigen Metalle,
  • als Erzeugnisse: Maschinentheile und Theile fester Bauwerke.

Wie die Metallbearbeitung überhaupt, so zerfällt auch die durch Werkzeugmaschinen bewirkte in zwei grosse Gruppen: die eine benutzt die Bildsamkeit, die andere die Theilbarkeit der Metalle. Die der zweiten Gruppe zugehörigen Maschinen zerlegen die Metalle entweder in grössere Stücke (Scheren, Durchschnitte) oder sie erzielen die geforderte Gestalt durch Spanabheben.

Hiernach soll die Haupteintheilung des ersten Bandes vorgenommen werden, in dem behandeln wird der

  • 1. Theil die spanabhebenden Werkzeugmaschinen,
  • 2. Theil die Scheren und Durchschnitte,
  • 3. Theil die bildsam umgestaltenden Maschinen.
Fischer, Handbuch der Werkzeugmaschinenkunde. 12Einleitung.

Der wichtigste Theil der Werkzeugmaschine ist das Werkzeug. Die Maschine hat es dem Werkstück, oder dieses jenem entgegenzuführen und zwar mit einer, zur Ueberwindung der Widerstände genügenden Kraft, oft mit begrenzter Geschwindigkeit, wobei die Gestalt des, bei dieser gegen - sätzlichen Bewegung zurückzulegenden Weges und zuweilen auch seine Länge eine ganz bestimmte ist. Behufs Hervorbringens der gegensätz - lichen Bewegung von Werkzeug und Werkstück ist das Werkzeug an der Maschine zu befestigen, wenn es nicht ohne weiteres in dieser aufgeht (vergl. z. B. die Blechbiegemaschine), wie auch eine geeignete Verbindung der Maschine mit dem Werkstück stattzufinden hat. So gliedert sich der zu behandelnde Stoff weiter wie folgt:

  • I. Eigentliche Werkzeuge und deren Wirkungsart;
  • II. Mittel, welche die Gestalt der gegensätzlichen Wege zwischen Werk - zeug und Werkstück liefern;
  • III. Verbindungen der Werkzeuge und Werkstücke mit der Maschine;
  • IV. Mittel, welche die gegensätzlichen Bewegungen mit der erforder - lichen Kraft, Geschwindigkeit und Wegeslänge hervorbringen;
  • V. Gesammtanordnung der Maschinen, und ihre Gestelle.

Bei einigen der Maschinengattungen wird diese vollständige Gliede - rung entbehrt, sodass mehrere der Glieder zusammengefasst werden können.

Vorab sollen folgende für den Entwurf fast aller Werkzeugmaschinen mehr oder weniger bedeutsamen, allgemeinen Gesichtspunkte erörtert werden.

Sie beziehen sich A. auf den die Maschine bedienenden Arbeiter, B. die Standhaftigkeit und C. den Antrieb der Maschinen.

A. Die Bedienung der Maschine zerfällt in das Vorlegen, bezw. Auf - oder Einspannen und das Fortnehmen der Werkstücke, in dem Be - obachten der Arbeit und dem Steuern der Maschine. Man wird allgemein fordern müssen, dass durch diese Bedienung die eigentliche Arbeitszeit der Maschine möglichst wenig beschränkt wird, dass sie die physischen Kräfte des Arbeiters nicht übermässig beansprucht, mit Leuten mittlerer Befähigung befriedigend durchgeführt werden kann und Gefährdung der Gesundheit oder gar des Lebens der Arbeiter möglichst vermieden wird.

Weiter unten werden an mehreren Stellen die Grundsätze eingehend zur Erörterung gelangen, nach welchen beim Vorlegen, Ein - oder Aufspannen verfahren werden muss, um die erforderliche Genauigkeit der Arbeit zu sichern. Es werden dabei auch Mittel genannt werden, welche die Rasch - heit dieser Arbeiten, sowie des Ablegens zu fördern vermögen. Sie sind verschieden je nach Art der Werkstücke und der zu ihrer Bearbeitung dienenden Maschinen. Das Gleiche gilt von den Mitteln, welche bezwecken, die Werkstücke da hinzubringen, wo sie befestigt werden sollen und den anderen, welche ihrer Hinwegräumung dienen. Diese stehen indessen in loserem Zusammenhange mit den Maschinen als jene, und können deshalb im vorliegenden Buche nicht mit gleicher Ausführlichkeit behandelt werden, weshalb von ihnen nur im allgemeinen die Rede sein soll.

Der Zeitaufwand für das Vorlegen und Abnehmen spielt, ebenso wie der Zeitverbrauch für das Befestigen und Lösen der Werkstücke nament - lich dann eine Rolle, wenn die für die eigentliche Bearbeitung zu verwen -3Einleitung.dende Zeit eine kurze ist. Es können oft geringfügige Einrichtungen zur Abkürzung jener Zeit dienen. Bei kleinen Werkstücken, die ohne weiteres mittels der Hand vor - und abgelegt werden, ist der Ort, von dem die vor - zulegenden Stücke entnommen und der zweite, wohin die bearbeiteten Stücke abgelegt werden, nicht selten von Bedeutung. Liegen diese Orte bequem, handlich, so kann der Arbeiter das Vor - und Ablegen dauernd rasch bewirken, liegen sie unbequem, so ermüdet der Arbeiter vorzeitig, die Arbeit verläuft langsamer oder es werden häufiger Pausen gemacht. Muss der Arbeiter wegen des Gewichts der Stücke seine volle Kraft ein - setzen, so ist noch wichtiger das Vor - und Ablegen möglichst bequem zu machen. Und das ist nicht selten kostenlos zu erreichen, wenn beim Ent - wurf mit der nöthigen Umsicht verfahren wird. Es lassen sich hierfür keine weiteren Anweisungen geben, vielmehr ist die Aufgabe nur dadurch zu lösen, dass der Entwerfende sich ganz in die Rolle des bedienenden Arbeiters hineindenkt, dessen Thätigkeit nach Zeit und Kraftaufwand im Geiste durchführt. Dabei findet er die hinwegzuräumenden Schwierigkeiten.

Bei schweren Werkstücken entstehen oft grosse Zeitverluste dadurch, dass Hilfsarbeiter herbeigerufen werden müssen oder der zur Hilfeleistung bestimmte Krahn zu der Zeit, wo er hier nöthig ist, an anderer Stelle ge - braucht wird. Wie häufig würde es sich in einem Jahr bezahlt machen, wenn man die betreffende Maschine mit eigenem Krahn versähe, sei es, um Hilfsarbeiter entbehrlich, sei es, um sie von den auch anderen Maschinen dienstbaren Hebevorrichtungen unabhängig zu machen.

Das Beobachten der arbeitenden Werkzeuge, beziehungsweise der stattfindenden Bearbeitung ist eine zweite Hauptaufgabe des bedienen - den Arbeiters. Es ist eigentlich selbstverständlich, dass für eine gute Be - leuchtung der zu beobachtenden Stellen gesorgt werden soll, und doch ist wie man häufig findet nicht unnöthig hieran zu erinnern. Der Arbeiter soll nach dem, was er beobachtet, die Maschine steuern. Da finden sich denn viele, anscheinend vortrefflich durchgebildete Maschinen, bei denen der Ort, an welchem die Steuerung vorzunehmen ist, weit ab liegt von der Stelle, an welcher der Erfolg dieses Steuerns beobachtet werden kann. Ja, es kommt vor, dass das Steuern an zwei oder drei von der Beobachtungsstelle und von einander ziemlich entfernten Stellen statt - finden muss! Welche Zeitverluste sind hiermit verbunden! Welche Ge - fahren für Maschine und Werkstück! Nicht selten sind die Maschinen über - reich mit Steuerungsmitteln versehen, welche ihr eine weitgehende Ver - wendbarkeit verleihen sollen. Die Benutzung dieser Steuerungsmittel ist dann thatsächlich eine begrenzte, und zwar weil der Arbeiter sie nicht zu behandeln versteht. Es ist zu viel geboten, als dass ein gewöhnlicher Arbeiter, selbst wenn dieser mit gutem Auffassungsvermögen ausgestattet und von dem besten Willen beseelt ist, die gebotenen Möglichkeiten aus - zunutzen vermöchte, oder es fehlt an Uebersichtlichkeit, so dass manche Verstellbarkeiten vergessen und manche Missgriffe gemacht werden.

Um gute Pflege der Maschinen zu sichern, muss grosse Sorgfalt auf ihre Reinlichkeit und auf die Ordnung der Hilfswerkzeuge verwendet werden. Auch hier hat der Entwerfende einzugreifen; er soll dafür sorgen, dass dem Arbeiter die Reinhaltung der Maschine und die Ordnung in den losen Hilfsmitteln leicht wird. Wenn das Schmieröl von den Lagerstellen herabfliesst, wenn rein zu haltende Stellen schwer zugänglich liegen, das1*4Einleitung.Reinigen vielleicht gar mit Gefahren verknüpft ist, so wird nicht gelingen, den Arbeiter zur Reinlichkeit zu veranlassen, und ebenso ist alles Reden und Vermahnen zur Ordnung hinfällig, wenn nicht die Aufbewahrungs - stellen für die Geräthschaften planmässig und bequem zu benutzen vorge - sehen sind.

Ich habe hier die Ordnung unter den Hilfsgeräthen (Ersatzstücke, Schraubenschlüssel, Wechselräder u. s. w.) mit Vorbedacht als zu der Pflege der Maschine gehörig aufgeführt. Sie gehört zunächst hierher wegen ihrer erziehlichen Wirkung, hat aber noch eine zweite Seite, indem sie oft beträchtliche Zeitersparniss herbeiführt. Herrscht musterhafte Ordnung, so erfasst der Arbeiter ohne weiteres das was er gebraucht, fehlt die Ord - nung, so muss er überlegen und suchen, was Zeit kostet. Und gelingt ihm nicht bald. aus dem Wirrwarr das Richtige zu finden, so versucht er auch wohl mit einem ihm zufällig in die Hand kommenden anderen, ähn - lichen Stück sein Ziel zu erreichen.

Der Schutz der Arbeiter gegen Verletzungen kann durch nach - träglich angebrachte Schutzhauben, Umzäunungen und dergl. gewonnen werden; gebührende Berücksichtigung der entstehenden Gefahren schon beim Entwurf der Maschine führen besser zum Ziel. Nicht selten ist für den Zweck der Maschine und für die Herstellungskosten derselben gleich - giltig, ob Zahnräder, Riemenrollen und dergl. in gefahrdrohender Lage oder hinter ruhenden Maschinentheilen versteckt sich befinden. Wird aus Mangel an Umsicht des Entwerfenden der erstere Ort gewählt, so müssen Schutzmittel angewendet werden, die vielfach den Zweck nur zum Theil erfüllen, während der andere Ort die Gefahr gar nicht aufkommen lassen würde. Gar häufig lassen sich gefahrbietende bewegte Theile auf andere Weise von demjenigen Raum fernhalten, in welchen die Glieder oder Kleider des Arbeiters gelangen können, wenn rechtzeitig daran gedacht wird.

Auch hier, wie bei den vorhin erörterten Umständen ist nöthig, dass der Entwerfende sich voll und ganz in die Benutzungsweise der Maschine hineindenkt, sie obgleich sie noch nicht fertig gezeichnet ist im Geiste vor sich arbeiten sieht, um die ihr anhaftenden Fehler zu erkennen und dann auszumerzen. Wem ein solches Vorstellungsvermögen abgeht, der ist zum Entwerfen von Werkzeugmaschinen wenig geeignet.

B. Der Standhaftigkeitsgrad der Maschine ist äusserlich zu erkennen durch die Grösse der Schwingungen, welche diejenigen ihrer Theile aus - führen, die eigentlich ruhen, beziehungsweise nur in den ihnen vorge - schriebenen Bahnen sich bewegen sollten. Wenn diese von der elastischen Nachgiebigkeit betreffender Theile herrührenden Schwingungen sehr rasch auf einander folgen, so spricht man vom Zittern der Maschine. Es machen sich solche Schwingungen, bezw. Zitterungen an den Werkstücken durch die Ungenauigkeit der ausgeführten Arbeit mehr oder weniger fühlbar; Auf - gabe des Entwurfs ist, sie soweit wie sie schädigend wirken, zu vermeiden.

Wenn die Beanspruchungen sich langsam ändern, so findet einfaches elastisches Ausweichen statt. Es steigern sich die widerstehenden Span - nungen allmählich, bis sie den angreifenden Kräften das Gleichgewicht halten, und führen den Maschinentheil zurück, sobald die Beanspruchung nachlässt. Anders ist es bei raschem Wechsel in Grösse und Richtung der angreifenden Kräfte, indem dann auch die Masse des betreffenden Maschinen - theils zur Geltung kommt. Die erforderliche Beschleunigung nimmt einen5Einleitung.mehr oder weniger grossen Theil der angreifenden Kräfte für sich in An - spruch und verlangsamt dadurch das Ausweichen, und da die Zeit, während welcher die Kräfte in einer Richtung wirken wie vorausgesetzt wurde klein ist, so kann auch der Weg, längs welchem das Ausweichen stattfindet, nur klein sein, und zwar um so kleiner, je grösser die ausweichende Masse ist. Demnach sollen, bei raschem Wechsel der einwirkenden Kräfte, an denjenigen Stellen grosse Massen angebracht werden, wo die Kräfte an - greifen, während bei langsamer Aenderung oder in grösseren Zeitabschnitten vorkommendem Wechsel nur die Steifigkeit der Theile in Frage kommt.

Findet die Ausgleichung der angreifenden und widerstehenden Kräfte in gerader Linie statt, d. h. werden die betreffenden Theile nur auf Zug oder Druck in Anspruch genommen, so steigert sich die widerstehende Spannung so rasch, dass nur eine geringe Nachgiebigkeit vorliegt. Es kann dann der Berechnung die Festigkeit zu Grunde gelegt werden. Muss da - gegen der Biegungswiderstand, vielleicht weit auskragender Theile für den Ausgleich der Kräfte benutzt werden, so fällt die Nachgiebigkeit, oder der Ausschlag oft bei recht kleinen Spannungen schon grösser aus, als zuge - lassen werden kann. In diesem Falle kommt die elastische Nachgiebigkeit allein in Frage, und die aus der Bruchbelastung hergeleitete Festigkeits - werthziffer ist gleichgiltig.

Dieselben Gesichtspunkte kommen auch bei anderen Maschinen vor, sie führen aber dort nicht zu so schroffen Gegensätzen wie bei den Werk - zeugmaschinen, und werden daher im allgemeinen Maschinenbau nicht immer genügend betont, weshalb ich für nöthig hielt, an diesem Orte daran zu erinnern.

C. Der Antrieb der Werkzeugmaschinen erfolgt zuweilen durch un - mittelbar mit ihnen verbundene Dampf - oder Gasmaschinen. Das kommt in Frage, wenn die Grösse der Betriebskraft so bedeutend oder auch der Betrieb so unregelmässig ist, dass die Anlage von Wellen, welche die Kraft von einer grösseren Kraftmaschine herleiten, sich nicht lohnt. Man wählt auch diesen unmittelbaren Antrieb, wenn der Aufstellungsort der betreffen - den Maschine weit entfernt liegt von der allgemeinen Betriebsmaschine. Dieser unmittelbare Antrieb ist jedoch von manchen Uebelständen begleitet. Dahin gehört, dass man die Dampfmaschine nicht so vollkommen ausbildet, wie eine grosse Betriebsdampfmaschine; kann man ihr doch nicht die Pflege angedeihen lassen, welche eine den Dampf möglichst ausnutzende Maschine voraussetzt. Schwierigkeiten verursacht ferner die grosse Menge des in den Dampf-Leitungen sich abscheidenden Wassers, namentlich bei der Inbe - triebsetzung. Im ganzen fällt die Ausnutzung jedenfalls ziemlich gering aus, weshalb lange Kraftübertragungen wohl mit der unmittelbar antreiben - den Dampfmaschine in Mitbewerb treten können. Hinsichtlich der Gaskraft - maschinen gilt Aehnliches.

In der neuerdings vortrefflich entwickelten elektrischen Betriebskraft - Uebertragung ist dem unmittelbaren Antrieb ein starker Mitbewerber er - wachsen. Die Leitung von der stromerzeugenden zur stromverbrauchenden Maschine ist in jedem Falle bequem und billig herzustellen und bedarf fast keinerlei Aufsicht oder Ausbesserung. In dem Augenblicke, in welchem die stromverbrauchende Maschine ausser Betrieb gesetzt wird, hören Ver - luste an Elektricität auf, während mit dem Schluss der Leitung sofort volle Betriebsfähigkeit vorliegt. Das sind Eigenschaften, welche den elektrischen6Einleitung.Antrieb namentlich in den Fällen schätzbar machen, in welchen häufige Betriebsunterbrechungen vorkommen. Es leidet jedoch die Uebertragung der Betriebsarbeit durch elektrischen Strom zur Zeit noch an Mängeln, nämlich der unvollkommenen Regelbarkeit und bei kleinen Kräften der grossen Drehgeschwindigkeit der Motoren. Die Regelbarkeit besteht im wesentlichen in der Drosselung des elektrischen Stromes. Der Motor muss dem grössten Kraftbedarf, welcher zuweilen das 2 -, ja 5 fache des gewöhnlich vorkommenden beträgt, gewachsen sein, arbeitet daher für ge - wöhnlich mit geringer Nutzleistung. Man kann diesem Uebelstande durch Verwendung von zwei Motoren abhelfen, welche nach Bedarf gemeinsam, sonst einzeln die Betriebsarbeit zu liefern hätten. Dadurch werden aber nicht allein die Anlagekosten erheblich gesteigert, sondern auch das an zweiter Stelle genannte Uebel: die grosse Umdrehungszahl verschärft.

Wenn man von einer gemeinsamen Welle aus durch Treibriemen oder Seile eine Zahl von Werkzeugmaschinen antreibt, so gleichen sich die wechselnden Bedürfnisse der einzelnen Maschinen einigermassen aus; die eine wird voll beansprucht, während eine andere weniger und eine dritte vielleicht ganz wenig zu leisten hat. Wird sonach diese Welle von einem elektrischen Motor angetrieben, so braucht derselbe nicht nach dem grössten Kraftbedarf sämmtlicher Maschinen bemessen zu sein, sondern hat nur etwas grösser zu sein, als dem mittleren Kraftbedarf entspricht. Dem - gemäss ist seine mittlere Nutzleistung erheblich grösser, als bei dem Einzel - antrieb. Zu gleicher Zeit wird der, eine Gruppe von Maschinen antreibende Motor nennenswerth grösser als die Motoren, welche zum Einzelantrieb passen, weshalb fast immer die Geschwindigkeitsübersetzungen ein - facher ausfallen. So zieht man denn den Gruppenantrieb dem Einzelantrieb in den Fällen vor, in denen die Maschinen ohne Anstand in Gruppen zu - sammengefasst werden können. Dann aber ist der Antrieb, soweit es den Werkzeugmaschinenbauer angeht, dem gewöhnlichen, von Triebwerkswellen ausgehenden gleich.

Verlangt eine Werkzeugmaschine grosse Kräfte bei geringer Ge - schwindigkeit, so ist in einer Reihe von Fällen dem Antrieb durch Druck - wasser der Vorzug zu geben. Man verwendet dasselbe mit 50 bis 100 kg für 1 qcm oder noch grösseren Druck, so dass die erforderlichen Druck - flächen verhältnissmässig klein ausfallen. Die Leitung von der Druckpumpe bis zu der anzutreibenden Maschine ist einfach, insbesondere auch durch Um - gehung im Wege stehender Baulichkeiten oder Maschinen auszuführen. Sie ist theurer als die Elektricitätsleitung, wogegen die Mittel, welche die ge - lieferte Betriebsarbeit in die Werkzeugmaschine überführen, billiger aus - fallen als der sogenannte Motor und die zugehörigen Vorgelege. Für Maschinen, welche sehr wechselnd arbeiten, empfiehlt sich der Druckwasser - antrieb noch dadurch, dass er die Aufspeicherung von Betriebsarbeit in Form von Druckwasser gestattet, also die ursprüngliche Kraftmaschine den Wechsel des Arbeitsverbrauchs weniger empfindet als bei allen übrigen Uebertragungsmitteln für Triebkraft.

In manchen Fällen ist auch Druckluft (mit 4 bis 8 kg qcm Ueberdruck) brauchbar. Gegenüber dem Umstande, dass sie grössere Druckflächen ver - langt als Druckwasser, fällt zuweilen in’s Gewicht, dass man die gebrauchte Druckluft einfach ausströmen lassen kann, während für das gebrauchte Druckwasser eine besondere Ableitung vorgesehen werden muss.

7Einleitung.

Druckwasser und Druckluft kommen als Antriebsmittel namentlich dann in Frage, wenn es sich um geradlinige Verschiebungen handelt; für ihre Wahl ist aber oft auch der Umstand massgebend, dass sie in ein - fachster Weise auch den Betrieb zur Werkzeugmaschine gehöriger Hebe - vorrichtungen vermitteln.

Es sind hiernach je nach Umständen alle die hier genannten Antriebsmittel für Werkzeugmaschinen berechtigt und demgemäss im Ge - brauch. Am gebräuchlichsten ist der Antrieb durch Riemen von Wellen aus, welche entweder unmittelbar von der Kraftmaschine, oder von Elektro - motoren gedreht werden, so dass in dem Folgenden dieser Antrieb vor - wiegend berücksichtigt werden wird.

[8]

I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen. 1)Ch. Holzapfel, Turning and mechanical manipulation. 4 Bände. London 1843 bis 1879. F. K. H. Wiebe, Handbuch der Maschinenkunde. 1. Band, I. Abth. Maschinen - baumaterialien. Stuttgart 1858. J. Hart, Die Werkzeuge der Maschinenfabrikation. 2. Aufl. Mannheim 1872. R. H. Smith, Cutting tools, worked by hand and machines. 2. Aufl. London 1884. Pechan, Leitfaden des Maschinenbaues. Abth. III. Werkzeugmasch. Reichen - berg 1889. 2. Auflage 1898. P. N. Hasluck, Lathe work. 4. Aufl. London 1890. P. N. Hasluck, Milling mach. London 1892. Woldemar v. Knable, Fräser. Charkow 1893. G. Richard, Traité des machines outils. Paris 1895.

I. Eigentliche Werkzeuge, deren Wirkungsart und Erhaltung. 2)Otto Thallner, Werkzeugstahl u. seine Behandlung beim Schmieden, Glühen und Härten. Freiberg 1898.

A. Vorgang des Spanabhebens.

Die Schneide wird gebildet durch zwei mehr oder weniger ebene Flächen EA und CF, Fig. 1, zwischen denen die Abrundung A C liegt. 3)Vergl. Karmarsch-Fischer, Handbuch der mechanischen Technologie. 6. Aufl. Bd. 1, S. 371. Leipzig 1888. Die vorliegende Auffassung ist, nach Wissen des Verfassers zuerst von ihm, und zwar seit 1876 in seinen Vorträgen vertreten; 1879 veröffentlichte derselbe sie durch Druck in seinem Buche: Die Holzsäge.Die Spanablösung ist daher zu vergleichen mit dem Vorgang, welcher eintritt, wenn ein Flüssigkeitsstrom mit einem Theile seines Querschnittes auf eine abgerundete Kante trifft. Das gegen einen Brückenpfeiler stossende Wasser erfährt eine Anstauung und fliesst nach beiden Seiten desselben ab. So ist es auch bei dem Spanbilden: die Schneide E A C F drückt bei ihrer Bewegung in der angegebenen Pfeilrichtung gegen das Werkstück, dessen Theile eine ge - wisse Anstauung, hier Stauchung genannt, erfahren und zu beiden Seiten der Schneidkante , richtiger der Abrundung A C abfliessen. Es bedarf eines Beweises nicht, dass die Trennung des Werkstückes im wesentlichen gegen - über derjenigen Stelle des Werkzeugs erfolgt, welche in der Bewegungs - richtung am meisten hervorragt; es geht die Trennungsfläche also etwa durch den Mittelpunkt der Abrundung und ist gleichlaufend zur Richtung der gegensätzlichen Bewegung. Es muss daher die Fläche A J D des Werk - stückes, Fig. 1, vorübergehend ausweichen, um der vorwärts schreitenden Schneide den Weg frei zu machen und zwar ist der Höchstbetrag dieses9I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.Ausweichens gleich dem Abrundungshalbmesser ϱ der Schneide, woraus folgt, dass der Widerstand, welchen die Schnittfläche ihrem Ausweichen entgegensetzt, das ist der winkelrecht zur Arbeitsrichtung auf die Schneide wirkende Druck, um so grösser ausfällt, je grösser der Abrundungshalb - messer ϱ ist.

Derjenige Werkstücktheil, welcher als Span über die Brustfläche A E der Schneide abfliesst, gehorcht hiermit nur dem hohen Druck, welcher bei A herrscht und weiter durch die vordringende Brustfläche A E der Schneide hervorgerufen wird; seine kleinsten Theilchen erfahren hierbei eine ziemlich starke gegensätzliche Verschiebung, welche bei spröderem Metall eine Zerbröckelung, bei zähem Metall eine deutlich erkennbare Stauchung oder Verdickung des Spanes herbeiführt, sodass d1 nicht selten zweimal, ja bis dreimal so gross ausfällt, als die Dicke d der abgehobenen Schicht beträgt.

Fig. 1.

Der Rücken der Schneide, die Fläche, welche sich von A über C nach J erstreckt, erfährt unter dem von ihr gegen das Werkstück ausgeübten hohen Druck einen grossen Gleitungswiderstand, welcher sich als Theil des ge - sammten Arbeitswiderstandes geltend macht. Diese Reibung kann auch folgende Erscheinung hervorbringen: Wenn die Schneide früher den Span bis zur Linie B A D abgehoben hat, löst sie, ein zweites Mal genau in der - selben Weise über das Werkstück geführt, zuweilen einen sehr dünnen, meistens aus Fetzen bestehenden Span ab, indem nach Fig. 2 der unter B A D liegende Rücken der Schneide die Oberfläche des Werkstückes zum Theil zwingt, vor der Schneide emporzuquellen. Das erklärt die That - sache, dass Späne abgehoben werden können, die kaum dicker sind als ϱ.

Es bedarf nun keines Beweises, dass die Stauchung des, durch Fig. 1 im Längenschnitt dargestellten Spanes sowohl, als auch die Verdrängung der Schnittfläche um so grösser ausfallen, je grösser der Abrundungshalb - messer ϱ ist. Man sucht daher durch zweckmässiges Schleifen die Ab -10Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.rundung klein zu machen. Sie nimmt jedoch bei dem Gebrauch der Schneide durch Abnutzung zu, weshalb von Zeit zu Zeit wiederholtes Schleifen nöthig wird. Um die hiermit verbundenen Störungen möglichst zu mindern, wird die aus Stahl bestehende Schneide gut gehärtet, in Aus - nahmefällen werden Schneiden aus sehr harten anderen Stoffen (z. B. schwarzer Diamant) hergestellt. Bei dem Spanabheben wird Wärme ent - wickelt, welche, wenn ungenügend abgeführt zum Erweichen der stählernen Schneide, bezw. zum Zersprengen der harten anderen Schneiden führt. Es liegen hier also zahlreiche, zum Theil sich gegenseitig beeinflussende Um - stände vor, welche auf die Grösse jener Stauchung und Verdrängung, also die auftretenden Widerstände einwirken, sodass schon jetzt gesagt werden kann: Diese Widerstände sind im voraus nicht genau zu bestimmen.

Auch mit der Zunahme des Brustwinkels β und der Abnahme des Ansatzwinkels i nehmen die Widerstände zu. Man darf aber den Ansatz - winkel i nicht zu gross machen, weil andernfalls die Gefahr des Hakens entsteht1)Karmarsch-Fischer, Handb. d. mech. Technologie. 6. Aufl. Bd. 1, S. 383., man darf den Schneidwinkel α nicht zu klein wählen, um der Schneide die nöthige Dauerhaftigkeit zu lassen. So hat sich denn als zweckmässig ergeben, diese drei Winkel auf Grund der Erfahrung zu wählen.

Fig. 2.

Was zunächst den Ansatzwinkel i betrifft, welcher bestimmt ist, die Strecke A J, längs welcher die entstehende Werkstückfläche zurückweichen muss, abzukürzen, so ist derselbe verschieden gross zu wählen nach dem zu bearbeitenden Stoff und der zu ergänzenden Gestalt. Im allgemeinen wird i für zähe Metalle kleiner gewählt als für spröde. Die Gestalt des Werkstückes macht sich in folgender Weise geltend. Ist die Arbeitsbewegung eine geradlinige, so wird i zwischen dem Rücken C F der Schneide und der gebildeten Fläche J D gemessen, ist dagegen die Arbeitsbewegung eine kreisförmige, so wird i von der Tangente A D an die gebildete Fläche A D1, und dem Stichelrücken C F eingeschlossen. Man erkennt nun ohne weiteres aus Fig. 1, dass unter sonst gleichen Umständen bei geradliniger Arbeits - bewegung die Ausweichstrecke A J länger ist, als diejenige A J1, welche bei kreisförmiger Arbeitsbewegung und Bearbeitung von aussen eintritt. Um - gekehrt wird diese Ausweichstrecke grösser bei kreisförmiger Arbeitsbewegung11I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.und Bearbeitung von innen (Ausbohren, Fräsen). Demgemäss wählt man i für das Abdrehen, insbesondere kleinerer Durchmesser am kleinsten, für Ausbohrwerkzeuge und Fräser am grössten, und zwar innerhalb der Grenzen von und .

Der Schneidewinkel α wird für Gusseisen, Schmiedeeisen und Bronze nicht unter 50°, gewöhnlich zu 56° bis 65°, für Hartguss bis zu 80° ge - nommen.

Die Zerspanung einer wegzunehmenden Schicht von der Dicke a und irgend welcher Breite, kann nun auf dreierlei Arten erfolgen: entweder, indem die Schicht in ganzer Breite und Dicke gewissermassen als unge - theilter (wenn man von zufällig eintretender Zerbröckelung absieht) Span auf einmal abgeschnitten, oder streifenweise abgelöst (Fig. 3 bis 6) oder endlich in Spänchen kommaartigen Längenschnitts (Fig. 7) zerlegt wird.

Fig. 3.
Fig. 4.

Das erstgenannte Verfahren ist nur möglich, wenn die Dicke und Breite der hinwegzuräumenden Schicht gering sind, weil andernfalls die Widerstände zu gross ausfallen. Das zweite Verfahren bildet die Regel bei Drehbänken, Hobel -, Feil - und Stossmaschinen, Ausbohrmaschinen und Schwärmeranordnungen, sowie bei Lochbohrmaschinen. Das dritte Verfahren nennt man Fräsen.

Bei der streifenartigen Zerspanung muss der Span regelmässig an zwei Seiten abgelöst werden, was anscheinend den Widerstand vergrössert. Versuche haben denn auch ergeben, dass der auf die Flächeneinheit des Spanquer - schnitts bezogene Arbeitswiderstand für Späne quadratischen Querschnitts er - heblich grösser ausfällt, als für flache Späne und von diesen die rechteckigen, Fig. 3 mehr Widerstand leisten als die trapezförmigen, Fig. 4, was sich leicht aus dem Umstande erklären lässt, dass ein verhältnissmässig dicker Span weniger bequem über die Brust der Schneide abzufliessen vermag als ein dünner, und bei dem rechteckigen Span, Fig. 3 auch eine Biegung desselben in der Breitenrichtung stattfinden muss, um ihn vom Werkstück frei zu12Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.machen. Der durch Fig. 5 dargestellte Spanquerschnitt verhält sich, so - weit der Arbeitswiderstand in Frage kommt, ähnlich wie ein trapezförmiger. Der Span Fig. 6 kehrt seine flache Seite der Werkstückfläche zu; er fliesst demnach bequem ab. Man verwendet diese Spanform hauptsächlich für den letzten Schnitt (das Schlichten), um die unvermeidlichen Rauhigkeiten, welche die Schruppstähle, Fig. 3 bis 5, auf der bearbeiteten Fläche hinterlassen, zu beseitigen.

Wenn auch dem Sprachgebrauch nicht ganz entsprechend, ist doch die Schleiffläche den schneidenden Werkzeugen anzureihen. 1)Karmarsch-Fischer, Handb. d. mech. Technologie. 6. Aufl. Bd. 1, S. 397.Sie be - steht aus scharfkantigen Bruchstücken harten Gesteins oder kantigen Körnern anderen Ursprungs (Karborundum), welche durch ein geeignetes

Fig. 5.

Fig. 6.

Bindemittel so zusammengehalten werden, dass man sie unter einigem Druck über das Werkstück hinwegführen kann. Die über das Binde - mittel hervorragenden Kanten und Ecken schneiden in ähnlicher im allgemeinen unvollkommenerer Weise wie die gewöhnliche Schneide Späne ab, die immer sehr dünn sind. Zwei Eigenschaften der Schleifflächen begründen ihre Verwendungsfähigkeit zum Bearbeiten von metallenen Maschinenteilen: die grosse Härte der Körner und die Möglichkeit, die Schleiffläche mit ungemein grosser Geschwindigkeit (bis zu 30 m sekundlich oder noch mehr) über das Werkstück hinwegführen zu können. Die erstere

Fig. 7.

Eigenschaft macht das Schleifen zum allein möglichen, oder doch besten Bearbeitungsverfahren der härtesten, oder doch sehr harten Werkstücke, die andere befähigt es zur Erzeugung der genauesten Gestalten. Ersteres bedarf einer Erläuterung nicht; zu letzterem bemerke ich das Folgende: Bei der langsam arbeitenden gewöhn - lichen Schneide findet Werkstück wie Werkzeug Zeit, im ganzen auszu - weichen, bei der etwa 100 mal grösse - ren Geschwindigkeit der Schleiffläche tritt die Massenwirkung einem Aus - weichen mit Erfolg entgegen. Zu gleicher Zeit erlaubt die grosse Ge - schwindigkeit, die Spandicke verschwindend klein zu machen, ohne zu grosse Beschränkung der Leistungsmenge.

13I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.

B. Widerstände.

Versuche haben ergeben,1)Zeitschr. d. Vereins d. Ingenieure 1897, S. 504. dass man für die eigentliche Schneide unter mittleren Verhältnissen den Widerstand in der Arbeitsrichtung W1, Fig. 8, annehmen kann zu: 〈…〉 ........ (1) wenn δ. b den Spanquerschnitt und K eine Werthziffer bezeichnet.

Diese Werthziffer beträgt je nach der Härte des Metalles und des Zu - standes der Schneide, auf 1 qmm bezogen:

  • für Gusseisen ... K = 70 120 kg
  • Schmiedeeisen .. K = 110 170
  • Stahl ..... K = 160 240
Fig. 8.

Nach Gleichung 1 ist der Widerstand W1 gleich dem Produkt aus Span - querschnitt und Werthziffer K; die Grösse des Spanquerschnittes δ. b lässt sich aber auch ausdrücken durch Δ. a, d. i. Seitenweg der Schneide oder Schaltung für einen Schnitt mal Schnitthöhe, also durch Grössen, welche bei den Spanformen der Fig. 4 und 5 leichter gemessen werden können als die eigentliche Spandicke und Breite. Man pflegt deshalb all - gemein das letztere Produkt an Stelle des ersteren zu setzen, also: 〈…〉 ........ (2)

Für stetiges Arbeiten, z. B. das Abdrehen, wobei die Schaltung während des Arbeitens stattfindet, ist, wenn ν die Arbeits -, c (Fig. 3 6) die Schalt - geschwindigkeit bezeichnet: 〈…〉 , also: 〈…〉 ........ (3)

14Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.

Ausser dem, in der Arbeitsrichtung auftretenden Widerstand W1, wirkt auf die Schneide ein Druck W2, Fig. 8, winkelrecht zur Schnittrichtung, welcher von dem vorübergehenden Zurückdrängen der Schnittfläche her - rührt. Wegen des Druckes, welchen der Span auf die Brust der Schneide ausübt, ist ein gewisser Druck gegen den Rücken der Schneide nöthig, um ein Durchbiegen der Schneide gegen das Werkstück, das sogenannte Haken zu verhüten. Dieser Zweck würde zwar erreicht, wenn die beiden Drücke sich gegenseitig aufhöben. Das lässt sich jedoch durch Wahl der Ansatzwinkelgrösse nicht mit Sicherheit erreichen, weshalb man, um jeden - falls das Haken zu vermeiden, den Ansatzwinkel i kleiner macht und hier - durch einen Ueberschuss des Druckes gegen den Schneidrücken erzielt. Nach den bisher vorliegenden wenigen Beobachtungsergebnissen scheint1)Zeitschrift d. Vereins deutscher Ingenieure 1897, S. 504. es zweckmässig zu sein, sich auf eine Grösse W2 dieses Ueberschusses ge - fasst zu machen, welche ebenso gross ist als W1, also für die Berechnung der Abmessungen für die Maschine zu setzen: 〈…〉 ....... (4) Ist der Span verhältnissmässig dünn und breit, Fig. 3, 4, 5 und 6, so wird man W2 als winkelrecht gegen die Breitseite gerichtet annehmen, sind da -

Fig. 9.

gegen Dicke und Breite des Spanes nicht so sehr von einander unterschie - den, so ist ein Theil von W2 als gegen die Breitseite, ein anderer als gegen die Schmalseite gerichtet anzunehmen. Bei dem Entwurf einer Werkzeug - maschine weiss man meistens nicht mit Sicherheit, welche Spanart von dem Benutzer gewählt werden wird, weshalb man vorsichtshalber die un - günstigsten Lagen und Werthe für W2 einsetzt.

Während die bisher erörterten, den Dreh - und Hobelsticheln u. s. w. zugehörigen Schneiden bei einem und demselben Schnitt regelmässig Späne gleichen Querschnitts abheben, schneiden die Fräserzähne das Metall in sehr verschiedenen Dicken ab. Der bei e Fig. 9 ansetzende Zahn dreht sich um die Fräseraxe und schreitet gleichzeitig mit dieser gegensätzlich zum Werkstück vor, sodass, wenn der Zahn in f eintrifft, die Fräseraxe von m nach m1 gelangt ist. Hierbei ist eine Metallschicht abgelöst, deren Längenschnitt die Figur e b f i a e darstellt. Die krumme, von der Fräserschneide beschriebene Linie e b f ist nun kein Kreisbogen. In allen wirklich vorkommenden Fällen ist aber die Länge m1 m = f i = c a im Ver - hältniss zum Fräserdurchmesser D so klein bei weitem kleiner als die Figur angiebt dass man für die Berechnung der Spandicke sie als mit dem Halbmesser D / 2 beschriebenen Bogen ansehen kann.

Es ist dann die Spandicke x = a b, wenn der Winkel e m b = η ge - setzt wird: 〈…〉 a c ist gleich m m1, d. h. dem Zuschiebungswege eines jeden der z Fräser -15I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.zähne. Bezeichnet also ν die sekundliche Zuschiebungsgeschwindigkeit, n die minutlichen Fräserdrehungen, so ist: 〈…〉 , folglich 〈…〉 ........ (5)

Hieraus ergiebt sich die grösste Spandicke δ zu: 〈…〉 .

Es ist aber, wenn d die hinwegzuräumende Schichtdicke bezeichnet: 〈…〉 , also 〈…〉 und daher: 〈…〉 ...... (6) oder auch, wenn u die sekundliche Umfangsgeschwindigkeit des Fräsers bedeutet: 〈…〉 ...... (7)

Einer dieser beiden Werthe (7, bez. 6) kann zur Berechnung des grössten Widerstands, dem der einzelne Fräserzahn begegnet, benützt werden, z. B. wenn es sich um eingesetzte Zähne handelt. Heisst die Span - breite in der Axenrichtung des Fräsers b, so wird: 〈…〉 .. (8)

Ist die Zahl z der Zähne gegenüber der Schichthöhe d so klein, dass immer nur ein Zahn arbeitet, so kann man diesen Ausdruck Gl. 8 auch zur Bestimmung des gesammten, auf den Fräser wirkenden grössten Widerstandes benützen. Es sei 〈…〉 , so tritt der grösste Werth des Gesammtwiderstandes dann auf, wenn die grösste Spandicke δ, Fig. 10 er - reicht ist. In diesem Falle ist die Mittelkraft R.

〈…〉 oder 〈…〉 (9)

welcher Widerstand einerseits biegend auf die Fräserspindel wirkt, anderer - seits das widerstehende Moment 〈…〉 liefert. Es ist:16Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung. 〈…〉 〈…〉 ......... (10)

Nun ist es nur eine Annahme, dass W1 = W2 wird; vielleicht fällt W2 infolge eines grösseren Ansatzwinkels kleiner aus, vielleicht ist W2 = 0. Wird nicht in diesem Falle, da der Hebelarm der widerstehenden Kraft zunimmt, das widerstehende Moment grösser? Die Rechnung verneint diese Frage. Ist W2 = 0, so wirkt W1 an dem Halbmesser des Fräsers, d. i. 〈…〉 〈…〉 oder 〈…〉 ...... (10) genau so, wie vorhin.

Fig. 10.
Fig. 11.

Der erörterte Fall liegt auch vor bei dem Langlochbohrer mit nur zwei Schneiden, Fig. 11. Die grösste Spandicke tritt auf bei η = 90°, sodass, wenn man bedenkt, dass das 〈…〉 in Frage kommt, nach Gl. 8 wird: 〈…〉 〈…〉 ......... (11) und: 〈…〉 ...... (12) sowie: 〈…〉 ...... (13)

17I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.

Arbeitet eine grössere Zahl der Fräserzähne gleichzeitig, oder sind die Zähne spiralig gestaltet, so dass alle möglichen Winkel η gleichzeitig vertreten sind, so gewinnt man für kleinere Schichthöhen d den mittleren Werth W1 auf folgendem Wege:

Es ist der Widerstand W, den ein Zahn findet vergl. Fig. 9 gleich dem Produkt aus der zeitigen Dicke x, der Breite b und der Werth - ziffer K, also wenn x nach Gl. 5 eingesetzt wird: 〈…〉 .

Die zu seiner Ueberwindung erforderliche Arbeit längs des Bogentheils 〈…〉 also: 〈…〉 und die Arbeit für einen Span: 〈…〉 〈…〉 〈…〉 ....... (14)

In jeder Sekunde werden 〈…〉 solcher Späne abgehoben, so dass die sekundliche Arbeit beträgt: 〈…〉 d. i. A = b · d · K · v ........ (15)

Diese Gleichung spricht beiläufig erwähnt aus: der Arbeitsauf - wand eines Fräsers, der mit v Meter Zuschiebungsgeschwindigkeit eine Schicht vom Querschnitt b. d zerspant, ist gleich dem eines Einzelstichels, welcher mit v Meter Geschwindigkeit denselben Querschnitt auf einmal oder auch in mehreren Streifen abhebt. Dieser Satz sagt also: die reine Zer - spanungsarbeit des Fräsers ist gleich derjenigen des Einzelstichels, zu welchem Ergebniss man übrigens ohne weiteres aus dem Vordersatz ge - langt, nach welchem der Arbeitswiderstand im geraden Verhältniss zum Spanquerschnitt steht.

Jene Arbeit A (Gl. 15) wird nun mit der Umfangsgeschwindigkeit u des Fräsers verrichtet, so dass das durchschnittliche W1 beträgt: W1 · u = A 〈…〉 ........ (16)

Fischer, Handbuch der Werkzeugmaschinenkunde. 218Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.

Es ist hiernach das von der Fräserwelle zu überwindende Drehmoment: 〈…〉 ....... (17)

Der auf die Fräseraxe biegend wirkende Druck W2 lässt sich, an - gesichts des Umstandes, dass die Schichthöhe d gegenüber dem Fräser - durchmesser meistens klein ist, ziemlich genau durch die Annahme ge - winnen: W1 greife in der Mitte zwischen e und f, Fig. 12 an. Da W1 = W2 gesetzt wird, so entsteht hieraus: 〈…〉 ....... (18)

Bei den Keillochfräsern mit zahlreichen Zähnen ist anders zu rechnen, weil die zu zerspanende Schichthöhe d = D ist. Insbesondere, wenn die Zähne spiralig gewunden sind, kann man annehmen, dass einem arbeitenden Zahn a, Fig. 13, ein zweiter arbeitender Zahn a1 symmetrisch gegenüber liegt. Zerlegt man die auf diese Zähne wirkenden Kräfte W1 und W2 in

Fig. 12.

Fig. 13.

Bezug auf die Figur in ihre wagrechten und lothrechten Zweige, so findet man, dass die wagrechten Zweige von W1 sich gegenseitig aufheben und ebenso die senkrechten Zweige von W2.

Für einen Zahn a ist nach Gl. 5 der Widerstand: 〈…〉 also der senkrechte Zweig P dieses Widerstandes: 〈…〉 .

Befindet sich ein Zahn in e, so ist für den folgenden Zahn 〈…〉 , für den dritten 〈…〉 u. s. w., woraus sich ergiebt: 〈…〉 .

19I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.

Ebenso gewinnt man für sämmtliche wagrechte Zweige von W2: 〈…〉 .

Die gleichlautenden eingeklammerten Ausdrücke dieser beiden Glei - chungen bedeuten nun 0,25 · z, so dass die Mittelkraft R von Σ P und Σ w wird: 〈…〉 oder, nachdem 〈…〉 durch 〈…〉 ersetzt ist: 〈…〉 ....... (19)

Es ist die Mittelkraft R, da Σ P winkelrecht, Σ w gleichlaufend zur Schaltbewegung liegen, gegen letztere um 45° geneigt.

Fig. 14.
Fig. 15.

Bisher ist nur von den gleichlaufend zur Drehungsebene liegenden Widerständen der Fräser die Rede gewesen, und zwar solcher Fräser, welche auf ihre ganze Länge gleichen Durchmesser haben. Es haben nun selbst diese Fräser meistens auch an ihrer Stirnseite die Späne abzulösen, so dass auch Widerstände in der Axenrichtung auftreten. Fig. 14 ist ein Schnitt durch die Axe des Fräsers und gleichzeitig durch das Werkstück, in welches eine Nuth von der Breite b gefräst wird. In diesem Falle haben die Fräserzähne an beiden Giebelseiten die Späne längs der Fläche e a i f b e, Fig. 9, abzutrennen; die hierbei auftretenden, winkelrecht zur Schnittrichtung, also gleichlaufend zur Fräseraxe liegenden Kräfte W2 heben sich gegenseitig auf. Aber selbst wenn nur eine Giebelseite der Fräserzähne diese seitliche Abtrennung der Späne zu verrichten hat, so spielen die betreffenden Kräfte W2 keine Rolle, weil die Dicke des Spanes gegen seine Breite fast verschwindet. Das gilt auch von den sogenannten Stirnfräsern, welche ebene Flächen erzeugen, die winkelrecht zur Fräser - axe liegen. Es wird hiermit häufig die Auffassung verbunden, diese Fräser arbeiteten ausschliesslich oder doch vorwiegend an ihrer Stirn - oder Giebelseite. Thatsächlich ist die grösste Dicke δ des Spanes, also die2*20Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.grösste Breite der sichelförmigen Trennungsfläche selten grösser als 0,05 mm, dagegen die geringste Abmessung der Späne in der Axenrichtung des Fräsers, d. i. die Breite b, selten kleiner als 1 mm. Es verschwindet des - halb der Einfluss jener Breite im allgemeinen gegen den der letzteren Breite, und ist deshalb überflüssig, zwischen Stirnfräsern und gewöhnlichen Fräsern zu unterscheiden.

Bei manchen Formfräsern kann aber der Seitendruck eine Rolle spielen. Es sei A, Fig. 15, ein Fräser, welcher in dem Werkstück B eine Nuth in dem stumpfen Winkel 90° + γ erzeugt, und zwar bei der durch die Figur dargestellten gegenseitigen Lage der Fräseraxe zum Werkstück. Im vor - liegenden Beispiel ist die Breite b des vom cylindrischen Theil des Fräsers abgehobenen Spantheils geringer als die Breite b1, welche der kegelförmige Theil abhebt. Obgleich nun δ1 kleiner ist als δ, nämlich: δ1 = δ. sin γ, so kann doch δ1 × b1 grösser, oder doch gleich δ. b werden und deshalb das, δ1 × b1 zugehörige W2 der Beachtung werth sein. Das ist in jedem einzelnen Fall zu untersuchen.

Ueber die Widerstände des Schleifens sind mir nur die wenigen Ver - suche Hartig’s1)Versuche über Leistung und Arbeitsverbrauch d. Werkzeugmaschinen. Leipzig 1873. S. 184. bekannt. Leider konnte die Leistung der Schleifsteine nicht festgestellt werden. Nach der Quelle sollen einige bemerkenswerthe Zahlen über die auftretenden Kräfte hier angegeben werden. W1 bezeichne den Schleifwiderstand, W2 die Kraft, mit welcher das Werkstück gegen die Schleiffläche gedrückt würde.

Bei einem grobkörnigen Sandstein wurde gefunden:

Dagegen bei einem feinkörnigen Sandstein:

C. Erhaltung der Werkzeuge.

Die Dauer stählerner Werkzeuge wird bedingt durch vorsichtige Aus - wahl des für sie zu verwendenden Rohstoffs und dem Zweck der Schneide angemessenes Härten des Stahles, worauf hier nicht näher eingegangen werden soll.

21I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.

Es wird die Dauer der Schneide ferner beeinflusst durch die bei ihrer Benutzung stattfindende Erwärmung. Die höhere Temperatur des Stahles mindert dessen Härte, wenn sie längere Zeit anhält, weshalb, um das Weich - werden des Stichels möglichst zu verhüten, die unvermeidliche Erwärmung beschränkt werden muss. Das kann geschehen durch Anwendung kleiner Geschwindigkeiten und kleiner Spanquerschnitte, aber auch durch Förde - rung des Wärmeabflusses nach aussen. Der Wärmeabfluss kann nun ein von selbst sich ergebender sein oder durch künstliche Mittel unterstützt werden.

Ersterer findet einerseits statt durch die Wärmeleitung im Werkzeug zu dessen mit der freien Luft in Berührung stehender Oberfläche, aber auch zu der Einspannvorrichtung des Werkzeugs; anderseits durch die Wärmeleitung des Werkstücks. Der Wärmeabfluss durch das Werkzeug ist wichtiger als der durch das Werkstück stattfindende, da dem Werkzeug stets an derselben Stelle Wärme zugeführt wird und zwar gerade an der Stelle, welche kühl gehalten werden soll. Da nun im allgemeinen die Ab - messungen eines Stichels mit dem Spanquerschnitt wachsen, so nimmt auch die Wärmeableitungsfähigkeit mit dem Spanquerschnitt zu, also mit der Steigerung der Wärmeentwicklung, soweit sie vom Spanquerschnitt ab - hängt. Das wird nicht im geraden Verhältniss stattfinden, erklärt aber die Thatsache, dass im allgemeinen die Temperatur der Stichel von dem Spanquerschnitt wenig beeinflusst wird. Etwas anders verhält es sich mit den Sticheln, welche in sogenannten Werkzeughaltern (siehe weiter unten) stecken. 1)Vergl. Ehrhardt i. d. Zeitschr. d. Ver. d. Ingen. 1884, S. 249.Diese Stichel sind oft klein im Querschnitt, wodurch schon die Wärmeleitung erschwert wird; sie müssen ferner die Wärme oft durch kleine Flächen, mit denen sie den Werkzeughalter berühren, weitergeben, so dass die natürliche Wärmeabfuhr mangelhafter ist, als bei den gewöhnlichen Sticheln.

Die Stichelerwärmung ist bei dem Bearbeiten spröderer Metalle (Guss - eisen, Bronze, Messing) erheblich geringer als bei den zähen Metallen (Schmiedeeisen, Stahl, Kupfer), weil die Späne spröderer Metalle vielfach gebrochen werden und daher nicht so lange mit dem Werkzeug unter Druck in Fühlung bleiben als die Späne zäherer Metalle. Letztere pflegt man daher meistens unter Benutzung künstlicher Kühlung zu bearbeiten. Sie findet in erster Linie durch Zuführung von Wasser statt, welches tropfenweise oder, namentlich in neuerer Zeit, in mehr oder weniger starkem Strom auf die Entstehungsstelle der Späne geführt wird. Man verwendet reines Wasser, oder Wasser, in dem Soda gelöst ist (um das Rosten zu verhüten) oder Seifenwasser. In gleichem Sinne werden säurefreie Oele benutzt. Man spricht dann wohl vom Schmieren der Schneiden. Eigent - liches Schmieren der Schneide liegt aber nicht vor; wie leicht einzusehen ist, würde die, auf irgend einem Wege an die Schneide gelangte Schmiere sofort und gründlich einerseits durch den Span, anderseits durch die entstehende Schnittfläche abgewischt werden. Wohl aber kann ein Schmieren des Werkzeugs in einiger Entfernung von der Schneide stattfinden, z. B. um die Reibung an den geführten Theilen (Bohrer, Gewindeschneider und dergl. ) zu mindern.

Sehr wirksam ist das Kühlen mittels Terpentinöls, wohl weil das letztere leicht verdunstet.

22Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.

Man hat auch vorgeschlagen, die Werkzeuge hohl zu machen und durch die Höhlung einen Wasserstrom zu treiben. 1)Zeitschr. d. Ver. d. Ingenieure. 1896, S. 997; 1897, S. 271 mit Abbild.

Für den Bau der Werkzeugmaschinen ist die künstliche Kühlung nur so weit von Bedeutung, als die nöthigen Vorrichtungen angebracht werden müssen. Für die Zuführung der Kühlflüssigkeit genügt, wenn nur geringe Mengen derselben verwendet werden, eine geeignet liegende Platte, auf welche ein Gefäss mit Ablaufröhre und Hahn gestellt werden kann. Manche Werke verwenden ein an der Decke der Werkstatt, oder sonst in einiger Höhe angebrachtes Gefäss, von dem eine Röhrenleitung die Kühl - flüssigkeit an die einzelnen Maschinen vertheilt. Alsdann ist auf die Unter - bringung der Röhren Rücksicht zu nehmen. Um die Werkzeugmaschine möglichst unabhängig machen und doch eine grössere Flüssigkeitsmenge verwenden zu können, versieht man jede Werkzeugmaschine mit einer Pumpe und verlegt, von dieser ausgehend, die Röhren bis zur Arbeitsstelle oder lässt durch die Pumpe das Wasser in einen höher belegenen Behälter vielleicht die Höhlung des Maschinengestelles heben und von da der Arbeitsstelle zufliessen.

Die zulässigen Arbeitsgeschwindigkeiten ergiebt die Erfahrung.

Folgende Zusammenstellung enthält gängige Werthe: Sekundliche Arbeitsgeschwindigkeiten.

Statt dieser Geschwindigkeiten werden bei ausgiebiger künstlicher Kühlung neuerdings nicht selten erheblich grössere angewendet. Ich fand für Drehbänke, welche Schmiedeeisen bearbeiteten, 20 cm, ja sogar bei einer Flusseisen bearbeitenden Hobelmaschine über 30 cm. Bei Nietloch - bohrmaschinen2)Vergl. Z. d. Ver. d. Ingen. 1895, S. 1205. kommt 23 24 cm Umfangsgeschwindigkeit zur Anwendung. J. E. Reinecker in Chemnitz empfiehlt in seinem Werkzeug-Preisverzeichniss für Lochbohrer von 1 mm bis 50 mm Durchmesser beim Bohren des Schmiede - eisens 21 cm bis 37 cm sekundliche Umfangsgeschwindigkeit.

Beim Fräsen des Eisens wird nicht selten 30 cm sekundliche Arbeits - geschwindigkeit angewendet.

Als mittlere Spandicken findet man abgesehen von Lochbohr - und Fräsmaschinen 0,2 bis 2,5 mm, bei Lochbohrmaschinen aber 0,05 bis 0,4 mm, welche Werthe jedoch in Ausnahmefällen unter - wie überschritten werden. Die Spanbreiten schwanken innerhalb sehr weiter Grenzen; in der23I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.technologischen Sammlung der Techn. Hochschule finden sich neben 280 mm breiten auch Späne, welche weniger als 1 / 10 mm breit sind.

Die Spandicke x, Fig. 9 (S. 14), welche durch Fräser erzeugt wird, schwankt bei jedem Span zwischen o und dem grössten Werth δ; sie wird durch Gl. 5 und 7 (S. 15) ausgedrückt. Die grösste Dicke δ ist nun an - scheinend nicht massgebend für die Zuschiebungsgeschwindigkeit, eher schon die Zuschiebung, welche auf einen Zahn des Fräsers entfällt. Aber auch hieraus lässt sich aus den bekannt gewordenen Zahlen eine bestimmte Regel nicht ableiten,1)Vergl. u. a. Engineering, Oct. 1891, S. 394; Jan. 1892, S. 27. Dingl. polyt. Journ. 1895, Bd. 296, S. 254 ff. American. Machinist, 24. Jan., 9. Mai 1895. man kommt vielmehr bei dem Lesen der Abhand - lungen zu der Anschauung, als ob die Standhaftigkeit der betreffenden Maschinen einen wesentlichen Einfluss auf die angewendeten Zuschiebungs - geschwindigkeiten gehabt habe. Und das ist erklärlich: ist man bei Steige - rung der Leistung an der Grenze angekommen, welche die Widerstands - fähigkeit der Fräserspindel oder der Antrieb nicht zu überschreiten ge - stattet, so ist das etwa vorhandene Vermögen des Fräsers mehr zu leisten gegenstandslos.

Für den Entwurf einer Fräsmaschine, welche ganz bestimmten Zwecken dienen soll, wird man nach Umständen besondere Versuche anstellen

Fig. 16.

müssen, wenn nicht Ergebnisse von Versuchen mit verwandten Maschinen vorliegen. Im allgemeinen liegt die sekundliche Zuschiebungsgeschwindig - keit v der Fräsmaschinen zwischen 0,25 und 2 mm und das Verhältniss der Schnittgeschwindigkeit u zur Schaltgeschwindigkeit v für Fräser zwischen 150 bis 1000, für Kaltkreissägen zwischen 300 und 1300, bei Kaltbandsägen zwischen 1000 und 3600.

Das Gleiten des Spans längs der Zahnbrust, ebenso das Gleiten des Zahnrückens auf der zurückgedrängten Schnittfläche verursacht Abnutzungen, so dass die ursprüngliche Querschnittsgestalt des Zahns oder Stichels E A J, Fig. 16, in die durch gestrichelte Linien dargestellte übergeht. Es tritt diese Abnutzung selbstverständlich nur da auf, wo der Stichel mit dem Werkstück in Berührung steht, sie ist daher auf dem Rücken A · J länger als auf der Brust A E ; sie ist am stärksten da, wo der grösste Druck herrscht und verläuft, bei J und E. Eine solche abgenutzte, stumpf gewordene Schneide begegnet grösseren Widerständen als eine neue, theils, weil der Abrundungshalbmesser grösser geworden ist, hauptsächlich aber,24Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.weil sie die Schnittfläche weiter zurückdrängen muss also W2 grösser wird und der wirkliche Brustwinkel zugenommen hat. Die Erhaltung der guten Eigenschaften der Schneide verlangt deshalb Wiederherstellung der ursprünglichen Gestalt, was meistens durch Schleifen stattfindet. Es liegt nun nahe, dieses Schleifen sowohl auf der Brust, wie auf dem Rücken vorzunehmen. Das ist aber lästig; man pflegt daher meistens nur an einer dieser Flächen, der Brust - oder der Rückenfläche zu schleifen. Aus Fig. 16 geht nun ohne weiteres hervor, dass durch alleiniges Schleifen des Rückens nach der · · Linie der ursprüngliche Schneidenquerschnitt zwar nicht ganz wiedergewonnen wird, aber doch nur unwesentliche Abweichungen an der Brust zurückbleiben. Schleift man dagegen nur die Brust nach der durch · · · angedeuteten Linie, so behält der Rücken den Buckel, welcher grosse Reibungsverluste verursacht. Man nennt deshalb das erstere Verfahren nicht selten das rechte, das letztere dagegen das verkehrte

Fig. 17.

Fig. 18.

Anschleifen. Das Schleifen beider Flächen, mehr noch des Rückens allein ist allgemein gebräuchlich bei gewöhnlichen Sticheln, Bohrern und solchen Fräsern, welche dreieckigen Zahnquerschnitt, Fig. 17, haben. Man schleift dagegen nur die Zahnbrust bei sogenannten hinterdrehten Fräsern, Fig. 18, sowie bei manchen, in sogenannte Werkzeughalter gespannten Sticheln. Einige Beispiele mögen zur Erläuterung und Begründung der Verfahren angeführt werden.

Der Vortheil, welchen unter Umständen das Schleifen der Brust gegen - über dem Schleifen des Rückens bringt, lässt sich zunächst aus dem Ver - gleich der Fräser, welche Zähne dreieckigen Querschnitts haben mit hinter - drehten Fräsern erkennen. Erstere werden, nach Fig. 17, am Rücken ge - schliffen, und zwar entweder mittels der gewölbten Fläche eines Schleif - steins A, oder besser mittels der ebenen Fläche eines Schleifsteins B. Um den geeigneten Ansatzwinkel i der Schneide zu gewinnen, muss in ersterem Falle der Halbmesser m1 a des Schleifsteins um den Winkel i gegen den25I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.Halbmesser a m des Fräsers geneigt sein, woraus folgt, dass im allgemeinen der Schleifstein A klein sein, also eine grosse Umdrehungszahl haben muss, und dass ferner der geschliffene Theil des Rückens mässig gehöhlt wird. Beide Uebelstände fallen bei Anwendung einer ebenen Schleiffläche B fort. Aber hier wie dort ist nöthig, den Schleifstein genau in der Längenrichtung der Schneiden zu verschieben, was nicht schwierig ist bei dem Schleifen gerader oder einfach spiraliger Schneiden. Es findet dann die gegensätz - liche Verschiebung zwischen Schleifstein und Fräser in gerader Linie statt, während ein gegen die Zahnbrust sich legender Finger C, Fig. 17, die gegensätzliche Lage von m, a und m1 sichert. Es sollte dieser Finger immer gegen die Zahnbrust sich legen, deren Schneidkante zur Zeit geschliffen wird; man kann jedoch auch eine andere Zahnbrust als Führungsfläche verwenden, wenn nämlich der Fräser von vornherein genau hergestellt war.

Ist jedoch die Schneidkante a unregelmässig gekrümmt, nimmt deren Halbmesser wechselnd ab und zu, so kommt die ebene Schleiffläche B, Fig. 17, überhaupt nicht in Frage, und mittels der krummen Schleiffläche A ist nur schwer möglich, den früheren Verlauf der Schneidkante einiger - massen genau wieder zu gewinnen.

Die Brust des hinterdrehten Zahnes, Fig. 18, ist immer eben oder einfach spiralig: sie wird mittels der ebenen Fläche des Schleifsteins A bearbeitet, welche einen Winkel η mit dem Halbmesser m a bildet, oder mit diesem zusammenfällt. Nachdem eine Zahnbrust geschliffen ist, dreht man den Fräser um eine Zahntheilung, um die folgende Zahnbrust zu behandeln.

Unter der selbstverständlichen Voraussetzung, dass die unrunde Ge - stalt, aus welcher der hinterdrehte Fräser hervorgegangen ist, genau war, müssen auf diesem Wege genau gleiche Gestalten der Schneiden entstehen, und zwar den ursprünglichen genau gleiche, wenn die Hinterdrehung nur in der Drehungsebene des Fräsers stattgefunden hat. So ist in sicherster Weise möglich, den genau gleichen Schnittquerschnitt zu erhalten, bis der Fräser verbraucht worden ist. Kommen jedoch im Längenverlauf der Schneiden steil abfallende Stellen vor, so genügt das Hinterdrehen in der Drehungsebene zur Schaffung des Ansatzwinkels i nicht; man muss viel - mehr auch seitlich hinterdrehen und dann ist zur Wiedergewinnung der ursprünglichen Längengestalt der Schneiden eine Theilung des Fräsers und eine Verschiebung der Fräsertheile in der Axenrichtung nöthig. Ebenso ist es aber zuweilen auch bei den nach Fig. 17 zu schleifenden Fräsern. Es sei ein solcher z. B. zur Erzeugung einer Nuth rechteckigen Quer - schnitts bestimmt. Dann wird durch das Schleifen der in der Drehungs - ebene liegenden Schneiden der Fräser schmäler. Um ihm die alte Breite wiedergeben zu können, hat man den Fräser von Haus aus nach Fig. 19 zweitheilig gemacht. Durch Einlegen eines Papierblattes oder eines Bleches zwischen die beiden Hälften, lässt sich die anfängliche Fräserbreite wieder - gewinnen. Es ist die Theilungsfläche schräg gegen die Fräsenaxe gelegt, damit die, durch das erwähnte Einlegen eines Blättchens in den Schneiden entstehenden Lückchen von anderen Schneiden überdeckt werden. Statt solcher ebener Theilfläche wird in geeigneten Fällen eine gebrochene ver - wendet, z. B. nach Fig. 20.

In Bezug auf das Schleifen gleichen die Reibahlen oder Aufräumer den Fräsern.

26Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.

Die Vortheile, welche bei Einzelsticheln das Schleifen der Brust gegen - über dem Schleifen des Rückens gewährt, und die nicht selten auf die Vor - züge verzichten lassen, welche dem Schleifen des Rückens allein, mehr noch dem Schleifen von Rücken und Brust eigenthümlich sind, treten am deut - lichsten hervor bei den prismatischen, in sogenannte Werkzeughalter zu

Fig. 19.

Fig. 20.

spannenden Sticheln. Diesen soll nur durch Schleifen die richtige Gestalt gegeben werden, während die gewöhnlichen Stichel, von denen in Fig. 21, 22 und 23 einige beispielsweise dargestellt sind, nach stärkerer Abnützung umgeschmiedet, gehärtet und durch Schleifen an der Brust, dem Rücken und der Seite vollendet werden müssen. Das Schärfen dieser gewöhnlichen

Fig. 21.

Fig. 22.

Fig. 23.

Stichel, und zwar bei dem durch Fig. 22 dargestellten am Rücken und Seite allein, bei den Sticheln, welche Fig. 21 und 23 versinnlichen, durch Schleifen an der Brust allein, ist nur in beschränktem Grade möglich. Be - dient man sich solcher Stichel, so muss man also auf das tadellose Schleifen aller drei in Frage kommender Flächen eingerichtet sein, d. h. besonders geschickte und zuverlässige Schleifer anstellen, während die in Werkzeug - halter zu steckenden Stichel leichter genau geschliffen werden können.

27I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.

In Fig. 24 bezeichnet a den Werkzeug - oder Stahlhalter, in welchem der Stichel s mittels Druckschraube festgehalten wird. Fig. 25 stellt einen anderen Stichelhalter dar. a ist ein Keil, welcher als Unterlage des Stichels s diesem die richtige Neigung giebt. Eine Kappe b u-förmigen Querschnitts soll den zur Befestigung des Stichels im Stichelhaus erforderlichen Druck aufnehmen. a und b sind mittels Stiftes locker nur so weit verbunden, dass beide beisammen gehalten werden. In Bezug auf das Schleifen gleichen sich die in Fig. 24 und 25 dargestellten Stichel; es findet nur an dem Rücken der Schneide statt. Ist nun dieser Rücken im wesentlichen eben, vielleicht aus zwei, unter irgend einem Winkel zusammenstossenden Ebenen gebildet, so ist das Schleifen nicht schwer; soll dagegen der Stichel eine bestimmte weniger einfache Querschnittsgestalt erzeugen, so verursacht das Schleifen ebenfalls grosse Mühe. Anders ist es bei dem nur an der Brust zu schleifenden Stichel, Fig. 26, weil diese Brust durch eine Ebene gebildet wird. Der Stichel s besteht aus einem im ganzen gehärteten, prismatischen Stahlkörper, welcher von dem Stahlhalter a und dessen Backen b in ge -

Fig. 24.

Fig. 25.

Fig. 26.

eigneter Neigung gehalten wird und stets dieselbe Schneidengestalt hat, wenn nur der ebene Anschliff im richtigen Winkel gegen den Stahlstab ausgeführt ist. Es ändert sich das nicht, wenn man nach Fig. 27 die Zahn - brust nach zwei Seiten schräg liegend anschleift, um ein allmähliches An - greifen des breiten Stichels zu vermitteln (es wird der Stichel s während des Arbeitens in einer geraden Linie verschoben, welche das Werkstück w tangirt und mit der Längenrichtung des Stichels den Ansatzwinkel i ein - schliesst). Es gehören hierher auch die ringförmigen Stichel,1)Nach Zeitschr. d. Ver. d. Ingenieure, 1891, S. 1419, durch v. Pittler schon 1883 ausgeführt. von denen Fig. 28 ein Beispiel in zwei Ansichten darstellt.

Die gebräuchlichen Lochbohrer können nur am Rücken der Schneide geschliffen werden. Sie werden während des Schleifens in eigenthümlicher Weise so gedreht, dass ein gleichförmiger Ansatzwinkel entsteht.

Von den hierzu gehörigen, wie auch dem zum Schleifen der vorher genannten Werkzeuge dienenden Einrichtungen wird weiter unten die Rede sein.

28Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.

Die Hauptschneiden der Kaltsägen werden durch Schleifen an der Zahnbrust und am Zahnrücken erneuert. Das Schleifen der Zahnbrust muss auch die Nebenschneiden, die seitlichen Kanten, welche die Späne an den Schmalseiten ablösen, auffrischen. Schwieriger ist die Erhaltung einer grösseren Zahnbreite, als die Dicke des Sägenblattes beträgt. 1)Karmarsch-Fischer, Handb. d. mech. Techn. 6. Aufl. Bd. 1, S. 409.Bei Kalt-Kreissägen ist nicht selten das Sägenblatt hohl geschliffen, so dass es am Rande eine nennenswerth grössere Dicke hat als in der Nähe der Mitte. Alsdann sind besondere Massregeln zur Erhaltung angemessener Länge der Hauptschneide nicht erforderlich. Ebenso häufig entschliesst man sich die Zähne zu stauchen2)Vorige Quelle, S. 411., was eine gewisse Weichheit des Sägenblattes voraus - setzt. Auch bedient man sich eingesetzter Zähne. 3)Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1885, S. 830.

Fig. 27.
Fig. 28.

Bei Kalt-Bandsägen scheint das Schränken der Zähne am meisten ge - bräuchlich zu sein,4)Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1895, S. 1349. wozu auch eine gewisse Weichheit der Sägenblätter gehört.

Die als Theile von Werkzeugmaschinen anzusehenden, meistens aus - gemahlenem, durch ein Bindemittel vereinigtem Schmirgel bestehenden Schleifsteine, sollen ihre Flächen gewissermassen selbst erhalten. Dahin gehört, dass mit den abgängigen Schleifkörnern auch das Bindemittel ab - fällt und zwar so weit, dass tiefer liegende Schleifkörner frei werden. Man erreicht das durch geeignete Wahl des Bindemittels. 5)Karmarsch-Fischer, Handb. d. mech. Technolog. 6. Aufl. Bd. 2, S. 302.Die genaue Flächen - gestalt gewinnt und erhält man durch genaues Hin - und Herschieben des kreisenden Schleifsteins entlang der zu schleifenden Fläche. Es liege z. B. die Drehaxe des Schleifsteins a, Fig. 29, gleichlaufend zu der am Werk -29I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.stück w herzustellenden Fläche; die Welle b drehe sich in festen Lagern, während das Werkstück w in festen Bahnen gleichlaufend zur Axe von b hin - und hergeschoben wird. Alsdann kommen bei verständigem Arbeiten nur diejenigen Theile der Schleiffläche mit dem Werkstück in Berührung, welche den grössten Halbmesser haben, und nur sie werden abgenutzt. Das währt so lange, bis alle Punkte der Schleiffläche unter sich gleiche Halbmesser haben. Es ist dann die Schleiffläche genau walzen - förmig. Liegt aber die Drehaxe b b des ringförmigen Schleifsteins a, Fig. 30, genau winkelrecht zur geradlinigen Führung des Werkstücks w,

Fig. 29.

Fig. 30.

oder wird die Lagerung genau winkelrecht zur Axe b b hin - und herge - schoben, so greifen nur diejenigen Flächenpunkte von a an, welche in der Axenrichtung b b am meisten nach links hervorragen, so dass allmählich eine genau ebene Schleiffläche entsteht. In ähnlicher Weise sind genau kegelförmige Schleifflächen dauernd zu erhalten. Es ist schon angedeutet, dass die Verschiebung von dem Werkstück oder dem Schleifstein ausgeführt werden kann; beide Verfahren sind gebräuchlich.

II. Mittel, welche die Gestalt der gegensätzlichen Wege liefern.

A. Beziehungen der Wegesgestalten zu den Werkzeugen.

Die Oberflächen-Gestalt eines Körpers lässt sich durch die Spuren von Ebenen, welche diese Fläche schneiden, darstellen. Beispielsweise werden sogenannte Höhenkarten gewonnen, indem man durch das darzustellende Gelände eine Zahl wagrechter Schnitte legt und die entstehenden Durch - dringungslinien verzeichnet. Die Spantenrisse des Schiffskörpers sind Zusammenstellungen von Durchdringungslinien, welche quer gegen die Schiffsaxe gelegte Ebenen mit der Oberfläche des Schiffskörpers bilden, und die Wasserlinien ebensolche Durchdringungslinien von Ebenen mit der Schiffsoberfläche.

Diese, zur Darstellung der Flächengestalt bestimmten Schnittebenen brauchen nun nicht zu einander gleichlaufend und in gleichen Abständen aneinander gereiht zu sein; es genügt vielmehr, wenn sie nach einem be - stimmten Gesetz geordnet sind. Ja, es ist nicht nöthig, dass man für den30Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.vorliegenden Zweck Ebenen benutzt; jede gesetzmässig gebildete Fläche kann verwendet werden; die ebene Fläche wird meistens vorgezogen, weil mit ihr bequemer zu arbeiten ist als mit anderen.

Jene Durchdringungslinien geben nun die Oberflächengestalt nur so - weit wieder, wie die Oberfläche mit der sie schneidenden Fläche zusammen - fällt. Diejenigen Oberflächentheile, welche zwischen den Schnittflächen liegen, sind im allgemeinen nur unvollkommen bestimmt, nur durch das Augenmass, welches die Ueberbrückung des Raumes zwischen zwei Durch - dringungslinien vermittelt. Diese Unvollkommenheit macht sich um so mehr fühlbar, je grösser der Abstand zweier benachbarter Durchdringungs - linien ist und je mehr Bewegung die darzustellende Oberflächengestalt zeigt.

Man kann nun die so festgelegte Oberflächengestalt an einem anderen Körper erzeugen, indem man die gleichen Schnittflächen in gleicher An - ordnung hindurch gelegt sich denkt und in jeder Schnittfläche die bekannte Durchdringungslinie erzeugt, vielleicht durch Hinwegschneiden alles des -

Fig. 31.

Fig. 32.

jenigen, was ausserhalb der Durchdringungslinien liegt. So entstehen zahl - reiche, vielleicht sich kreuzende Furchen auf dem Werkstück, deren Sohlen in der zu erzeugenden Oberfläche liegen. Die zwischen den Furchen ge - bliebenen Erhabenheiten können dann mehr oder weniger genau nach dem Augenmass entfernt werden, um so eher, je geringer der Furchenabstand ist.

Diese Furchen lassen sich nun durch eine Maschine in folgender Weise hervorbringen:

Es sei ein Vorbild der zu erzeugenden Oberflächengestalt, ein Modell m, Fig. 31, derselben gegeben, und neben dem Werkstück w geeignet be - festigt. Ueber beiden befinde sich ein wagrechter, fester Stab d, an dem entlang der Schlitten c zu gleiten vermag, und in diesem Schlitten sei der Stab b senkrecht frei verschiebbar. An einem Ende des Querarmes von b sei ein Stift a, an dem anderen Ende ein Stichel s befestigt. Verschiebt man nun den Schlitten c in der Pfeilrichtung, während die Spitze von a auf dem Modell gleitet, so erzeugt soweit der Stichel zu schneiden ver -31I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.mag s auf w eine Furche, deren Sohle denselben Verlauf nimmt wie der von a bestrichene Flächentheil des Modells m.

Man erkennt aber ohne weiteres aus der Figur, dass der Vorbehalt, soweit der Stichel s zu schneiden vermag, nothwendig ist. Mit dem Wechsel in dem Verlauf der Linie f g ändert sich die Richtung der vom Stichel getroffenen Stelle diesem gegenüber. Bei einigermassen lebhafter Gestalt der Linie f g liegt an einigen Stellen derselben die Gefahr vor, dass der Ansatzwinkel negativ wird, also die Schneide des Stichels von der ihr zu - gedachten Bahn abgehoben wird, an anderen Stellen ergeben sich so grosse Brustwinkel, dass aus diesem Grunde das Schneiden aufhört. Es folgt hieraus, dass abgesehen von sonstigen praktischen Schwierigkeiten dieses Verfahren nur dann ausführbar ist, wenn die einzelnen Theile der Linie f g nur wenig gegen die Bewegungsrichtung des Schlittens c geneigt sind. Trotzdem findet man Anwendungen dieses Verfahrens. 1)Zeitschr. d. Vereins deutscher Ingenieure, 1888, S. 1013. American Machinist, 18. Febr. 1892, mit Abb.

Ersetzt man den Stichel durch einen Fräser, wie bei s, Fig. 31, ein gestrichelter Kreis andeutet, und den Führungsstift a durch eine Rolle gleichen Durchmessers, so wird die angegebene Schwierigkeit gehoben, aber es tritt die neue Beschränkung auf, dass die Halbmesser der kleinsten Mulden in der Linie f g nicht kleiner sein dürfen, als der Halbmesser des Fräsers und der Führungsrolle.

Aus der Querschnittsfigur 32 ist erkennbar, dass der Führungsstift a, wenn er nacheinander eine irgendwie gestaltete Fläche k l in den Schnitt - ebenen berühren soll, eine gut zugespitzte Gestalt haben muss; ebenso aber auch der Stichel, wenn man von diesem die ge - naue Wiedergabe der Durchdringungslinien als Furchensohlen im Werk - stück w erwartet. Der Querschnitt des bearbei - teten Werkstückes wird sonach nicht von der glatten, gestrichelten Linie k l, Fig. 33, sondern von einer Zickzacklinie be - grenzt. Und wenn man den Führungsstift a durch eine, je in der betreffenden

Fig. 33.

Schnittebene e sich drehende Rolle, den Stichel aber durch einen ebenso grossen Fräser ersetzt, so ändert sich in der Natur der Querschnitts - begrenzung nichts. Eine annähernd genaue Wiedergabe der irgendwie gestalteten Modellfläche ist sowohl durch Stichel als auch durch Fräser nur möglich, wenn die Schnittebenen e möglichst nahe aneinander gerückt werden, so dass die freihändige Beseitigung der zwischen den gebildeten Furchen stehen gebliebenen Dämme entbehrt werden kann, oder doch er - leichtert wird.

Das vorliegende, anscheinend zum Erzeugen jeder beliebigen Ober -32Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.flächengestalt geeignete Verfahren stösst somit auf mancherlei Schwierig - keiten und ist deshalb wenig gebräuchlich.

Man sucht die durch Spanabheben zu bearbeitenden Maschinentheile so zu gestalten, dass durch einfache und dauerhafte Führungen möglich wird, die Werkzeuge stets in der gleichen Richtung gegenüber der die augenblicklich zu bearbeitende Stelle tangirenden Ebene zu erhalten.

Um zu erkennen, welche Flächengestalten dieser Forderung genügen, beziehungsweise welcher Art die zugehörigen Führungen sein müssen, soll hier unterschieden werden zwischen den Bearbeitungen durch Einzelstichel, Formstichel, Fräser und Schleifstein.

1. Bearbeitung mittels Einzelstichels.

Es heisse der Weg, welchen der Stichel in der Richtung der Durch - dringungslinien schneidend zurücklegt, der Hauptweg, diejenige Verschie - bung, welche ihn über die folgende Durchdringungslinie bringt, der Seiten - weg oder Schaltweg des Stichels.

Aus den bisherigen Erörterungen folgt nun zunächst die Forderung: der Hauptweg soll derartig sein, dass der Ansatzwinkel sich nicht ändert.

Fig. 34.

Um diesen Satz für die Folge bequemer ausdrücken zu können, will ich diejenige gerade Linie AB, Fig. 34, welche winkelrecht zur Längenrich - tung der Schneide und ebenso winkel - recht zum Hauptweg liegt, also mit dem Rücken der Schneide den Winkel η = 90° i einschliesst, die Richt - linie der Schneide nennen. Obiger Satz lautet hiernach: Die Richtlinie soll winkelrecht auf der in Bil - dung begriffenen Fläche stehen.

Dieser Forderung genügt der ge - radlinige Hauptweg leicht. Dem festliegenden Stichel gegenüber wird das Werkstück geradlinig verschoben (Tischhobelmaschine) oder gegenüber dem ruhenden Werkstück beschreibt der Stichel gerade Wege (Grubenhobel -, Feil -, Stoss -, Seitenhobel-Maschine): in beiden Fällen hat der Stichel überall die zutreffende Richtung, wenn sie an einer Stelle vorhanden ist.

Der gerade Hauptweg ist nach Abhebung eines Spanes rückwärts zu durchschreiten, worauf der Seitenweg ruckweise zurückgelegt wird, um mit dem Abnehmen eines neuen Spanes beginnen zu können. Damit jedoch auf diesem Rückwege die Stichelschneide nicht nöthig hat die vorher gebildete Fläche nochmals kräftig zurückzudrängen, zieht man sie vom Werkstück ab oder gestattet ihr selbstthätig ausweichend mit leichtem Druck über sie hinwegzugleiten.

Der kreisförmige Hauptweg liefert ebenfalls einen unveränderlichen33I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.Ansatzwinkel, d. h. die richtige Lage der Richtlinie, wenn entweder das Werkstück w, Fig. 35, gegenüber dem festliegenden Stichel s in der Pfeil - richtung I sich dreht (Drehen oder Abdrehen, auch zuweilen Bohren ge - nannte Arbeitsweise) oder der Stichel s in der Pfeilrichtung II um die Axe des festliegenden Werkstückes w kreist (Bohren, Ausbohren, Abschwärmen genannte Arbeitsweise).

Es unterscheiden sich die Arbeitsver - fahren, welche Fig. 35 darstellt, vom Hobeln wesentlich durch den Umstand, dass die gegensätzliche Hauptbewegung, und daher auch die Nebenbewegung, das Uebergehen des Stichels auf die folgende Durchdringungslinie, stetig sein kann, mit seltenen Ausnahme auch ist. Es verlaufen alsdann die Durchdringungslinie schrauben - bezw. spiralförmig.

Andere als geradlinige und kreis - förmige Hauptwege sind für den Einzel -

Fig. 35.

stichel wenig geeignet. Man hobelt zwar auch in unregelmässig krummen Linien, allein nur in solchen, welche nur wenig von der geraden Gestalt abweichen; ebenso sind beim Drehen und Bohren nur geringe Ab - weichungen von der kreisförmigen Bahn zulässig. Fig. 36 lässt z. B. er - kennen, dass das Abdrehen eines ellipsenförmigen Querschnittes, wenn nur der Abstand der Schneide und Werkstückmitte geändert wird, an manchen

Fig. 36.

Stellen ungemein grosse Ansatzwinkel liefert, obgleich der Stichel an anderen Stellen mit sehr kleinem Ansatzwinkel arbeiten muss. Das Haken kann unter diesen Umständen nur dadurch vermieden werden, dass man sich einen grossen Brustwinkel gefallen lässt. Ein Aendern der Stichel - richtung in der Weise, dass die Richtlinie unverändert winkelrecht zur Arbeitsfläche bleibt, dürfte nur bei bestimmten Querschnittsgestalten mög - lich sein. Für das Abdrehen des elliptischen Querschnitts ist ein dement -Fischer, Handbuch der Werkzeugmaschinenkunde 334Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.sprechender Vorschlag gemacht worden,1)The Journal of the Franklin Institute, Febr. 1881, S. 114, mit Abb. allein die betreffende Einrichtung ist nicht allein zu wenig einfach, um weitere Verwendung zu finden weshalb auch in der Quelle schon ausgesprochen worden ist, man würde vorziehen, sich des Fräsers statt des so geführten Einzelstichels zu bedienen sondern es liegt ihr auch ein Trugschluss zu Grunde.

Hier ist einer zuweilen vorkommenden Stichelführung zu gedenken, welche zum Erzeugen bogenförmiger Flächen mit grossem Halbmesser dient. Die betreffende Arbeitsweise ist dem Abschwärmen, wie dem Hobeln etwa in gleichem Grade verwandt. In Fig. 37 stellt a den Schlitten einer Seitenhobelmaschine, welcher am Bett b gleitet, im Grundriss dar. An a gleitet der Stichelhausschlitten c, in welchem der Werkzeughalter e um eine senkrechte Axe drehbar ist. Mit e ist der Arm d fest verbunden, der um den einstellbaren Bolzen k schwingt, und auch der gestrichelt gezeichnete Stichel s, und zwar so, dass dessen Richtlinie gehörig verlängert durch die Axe von k geht. Wenn daher a am Bett b hin - und hergeschoben wird, so beschreibt die Stichelschneide den Bogen f g, und die Richtlinie des Stichels liegt stets winkelrecht zu diesem Bogen.

Fig. 37.

Nach Fig. 33 erhält man eine riefige Fläche, wenn ein Spitzstichel die einzelnen Späne abhebt. Es würde die Fläche k l glatt werden bei Ver - wendung einer wenig gekrümmten oder geraden Schneide, deren Breite grösser wäre, als der Abstand der einzelnen Stichelwege beträgt, und eine in k l fallende Richtung hätte. Eine derartige Lage der Schneide lässt sich nun in vielen Fällen erreichen, und zwar wie folgt:

a. Geradliniger Hauptweg des Stichels.

α. Die Spuren sind gleichlaufend zu einander, und der Seitenweg oder Schaltweg des Stichels ist einfach gerade. Die Fläche, in welcher die Durchdringungslinien oder Furchensohlen liegen, ist also eben. Dann kann der, die Furchensohle bildende Theil der Schneide gerade und so35I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.lang sein, dass er den ganzen Raum zwischen zwei Durchdringungsebenen e e ausfüllt, also keine Erhöhung zwischen den Durchdringungslinien zurücklässt.

Die linke Seite der Fig. 38 stellt das Schruppen, das Hinwegräumen des grössten Theils der zu beseitigenden Schicht dar. Die Bildfläche liegt winkelrecht zum Hauptweg des Stichels s1; letzterer rückt nach jedem Schnitt um den Betrag Δ längs des Schaltwegs fort. Da dem Schruppen das Schlichten folgt, so legt man wenig Werth auf die Glätte der entstehenden Fläche k1 l1. Dagegen wird die, in die Richtung k2 l2 fallende Schneide des Schlichtstahles s2 möglichst

Fig. 38.

genau gerade geschliffen und mit Sorgfalt so eingespannt, dass sie mit k2 l2 zusammenfällt. Das gelingt nicht vollständig, weshalb die Fläche ein ge - streiftes Aussehen bekommt, welches man dadurch zu mildern sucht, dass man die Schneide länger macht als Δ, so dass sie gleichzeitig über zwei Durchdringungslinien hinweg greift.

β. Die Durchdringungslinien sind gleichlaufend zu einander, aber der Schaltweg ist krummlinig, d. h. die entstehende Fläche gehört einem Prisma an. Es gelingt leicht, den Stichel in eine solche Lage dem Werkstück

Fig. 39.

Fig. 40.

gegenüber zu bringen, dass die Schneidenrichtung die Fläche berührt, wenn der Schaltweg kreisbogenförmig ist, Fig. 39 und 40. Man lässt entweder den Stichel, ohne im übrigen dessen Lage zu ändern, geradlinig hin - und herschieben, während sich das Werkstück um seine zu dieser Bewegungs - richtung gleichlaufende Axe O ruckweise dreht, oder lässt das Werkstück ruhen, während die Führung des Stichels um die Axe O nach jedem Schnitt um eine Spanbreite weiter rückt. Man nennt das Verfahren Rund - hobeln; es kann bei der Stossmaschine, Fig. 41 u. 42, ohne weiteres angewendet werden. Man befestigt das Werkstück W so auf dem Tisch T, dass die vorhin genannte Axe O mit der lothrechten Drehaxe des Tisches T genau zusammenfällt, nähert W, mittels der sich unter T befindlichen Schlitten dem Stichel s gemäss dem geforderten Krümmungshalbmesser des Werk - stückes, indem gleichzeitig darauf geachtet wird, dass die Stichelschneide winkelrecht zu dem Halbmesser liegt, und lässt nunmehr den Tisch T ruck - weise nach jedem, vom Stichel vollzogenen Schnitt sich so viel um seine3*36Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.Axe drehen, als die Schnittbreite erfordert. 1)Vergl. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1898, S. 12.Fig. 43 stellt die Befestigungs - weise des Werkstückes, welche bei dem Beispiel der Fig. 41 und 42 an - gewendet ist, in grösserem Massstabe dar, aber in Verbindung mit einer Spindel S, wie bei Hobel - und Feilmaschinen gebräuchlich. Die rund zu hobelnde Hebelnabe W ist vorher gebohrt und ihre ebenen Erdflächen sind bearbeitet, sodass, wenn man sie zwischen den an S festen Kegel a und

Fig. 41.

den verschiebbaren Kegel b spannt, sie ohne weiteres ausgerichtet ist. Das ruckweise Drehen des Werkstückes vermittelt die Spindel S.

Dasselbe Verfahren ist für das Hohlrundhobeln brauchbar2)Dingler, polyt. Journ. 1888, Bd. 268, S. 87, mit Abb. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1897, S. 654, mit Abb. und wird auch verwendet zum Hobeln cylindrischer Flächen, wenn deren Krümmungs - halbmesser sehr gross ist,3)American Machinist 28. Jan. 1897, S. 66, mit Schaubild. indem man das Werkstück auf das vom Stoss - maschinenschlitten gestützte Ende einer Aufspannungsvorrichtung befestigt,37I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.während das andere Ende dieser Vorrichtung um einen entsprechend weit entfernten festen Bolzen sich dreht.

Auch andere Quer - schnittsformen prismati - scher Flächen erlauben eine solche gegensätzliche Führung zwischen Werk - stück und Stichel, dass die Schneide des letzteren sich als Berührende an die Querschnittsbegrenzung der Fläche legt, z. B. die Evolvente und die Cy - cloide. 1)Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1898, S. 13.

γ. Die geraden Haupt - wege des Stichels schneiden sich, gehörig verlängert, in einem Punkte. Ist in diesem Falle der Schalt - weg geradlinig, so entsteht eine ebene Fläche. Meines Wissens wird von diesem Arbeitsverfahren kein Ge - brauch gemacht, weshalb hier seine Anführung ge - nügt.

Der gekrümmte Schalt - weg liefert eine Kegel - fläche.

Es giebt Stossmaschi -

Fig. 42.

nen,2)Dingler, polyt. Journ. 1878, Bd. 230, S. 302, mit Abb. auch die, durch die Fig. 41 und 42 dargestellte ist eine solche, welche nach Fig. 44 die Führung des Stichel-Schlittens schräg zu stellen gestatten. Befestigt man nun das Werkstück W auf dem Tisch T so, dass die Axen o beider zusammenfallen, neigt die Bahn des Stichels s um den verlangten halben Spitzenwinkel gegen die Axe o und stellt den Tisch im übrigen so ein, dass die gerad - linige Verlängerung der Stichel-Bahn die Axe o schneidet, so räumt der arbeitende Stichel alles ausserhalb des fraglichen gemeinen Kegels Liegende hinweg, wenn durch ruckweises Drehen des Tisches T die Schaltbewegung hervorgebracht wird. Es ist leicht zu übersehen, dass die Schneide des Stichels bei sämmtlichen Schnitten die Kegelfläche berührt, wenn

Fig. 43.

38Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.sie für irgend einen demgemäss eingestellt wurde. Bei geradliniger Schneide entsteht auf diesem Wege allerdings keine eigentliche Kegelfläche, vielmehr eine Pyramidenfläche mit sehr zahlreichen Seiten, welche sich jedoch für die Praxis genau genug der Kegelfläche anschliesst. Man könnte die Stichelschneide hohl krümmen, würde damit aber die Eigenart der entstehenden Fläche nicht ändern, weil die Krümmungshalbmesser von dem Fuss des Kegels ab gerechnet, stetig abnehmen.

Fig. 44.

Es lassen sich auf gleichem Wege Hohlkegelflächen erzeugen. Hierfür sind selbstverständlich gerade Schneiden unzulässig, vielmehr gekrümmte Schnei - den nothwendig, und zwar darf der Krümmungshalbmesser der Schneide höchstens dem kleinsten Halbmesser des Kegelstumpfes gleich sein, d. h. die so zu bearbeitenden Hohlkegelflächen können nur verhältnissmässig niedrigen Kegelstumpfen angehören, wenn sie eine befriedigende Glätte erhalten sollen.

Ausser den Kegelflächen mit kreis - förmigem Querschnitt vermag man auch manche anderen Querschnitts mittels der Hobelmaschine so zu bearbeiten, dass die Stichelschneide berührend sich anlegt. Einige derselben sind sogar für das vorliegende Verfahren von grösserer Bedeutung als die gemeine, mit kreisförmigem Querschnitt, weil letztere, soweit sie ganze Kegelflächen sind, bequemer auf der Drehbank (s. w. u.) erzeugt werden können. Zu jenen gehören die Flächen der Kegelradzähne. 1)Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1898, S. 14 bis 16.

δ. Die geradlinigen Hauptwege des Stichels sind nicht zu einander gleichlaufend, schneiden sich auch nicht.

Fig. 45.

Die hierher gehörenden Flächen haben für die Praxis im allgemeinen nur geringe Bedeutung: man vermeidet sie so viel als möglich, oder stellt sie auf anderen, als hier in Rede stehenden Wegen dar.

Die windschiefe Fläche entsteht, indem eine gerade Linie an einer zweiten geraden Linie gleitet und sich gleichzeitig um sie dreht. Soll eine, sie nur berührende Schneide diese Fläche erzeugen, so muss die Schneide mit jener sich drehenden Linie zusammenfallen; es ist diese Herstellungs -39I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.weise nicht gebräuchlich. Einfacher ist die Erzeugung einer hyperboloi - dischen Fläche, Fig. 45, welche die gerade Linie a b beschreibt, wenn sie um die Axe o o gedreht wird. Die von a nach b sich bewegende gerade Schneide soll winkelrecht zu den zugehörigen Halbmessern liegen, wozu eine Drehung der Stichelführung um a b als Axe auszuführen ist, oder eine gleich grosse entgegengesetzte des Werkstücks um dieselbe Linie.

b. Kreisförmiger Hauptweg.

α. Der geradlinige Schaltweg, gleichlaufend zur Drehaxe des Hauptwegs, liefert die Fläche einer gemeinen Walze, Fig. 46. Dieses ge -

Fig. 46.

Fig. 47.

bräuchlichste Arbeitsverfahren ergiebt eine glatte Fläche, wenn die gerade Stichelschneide, welche die Fläche erzeugt, gleichlaufend zum Schaltweg liegt. Mit dem winkelrecht zur Drehaxe des Haupt - wegs liegenden Schaltweg, Fig. 47, gewinnt man unter derselben Bedingung eine glatte ebene Fläche; ebenso erzeugt der die Drehaxe schnei - dende eine glatte Kegelfläche, Fig. 48. Angesichts der Einfachheit dieser Stichelführungen finden diese Arbeitsverfahren weit allgemeinere Anwendung als das Hobeln, sofern die Drehbewegung stetig fortgesetzt werden kann, wobei alsdann auch die

Fig. 48.

Fig. 49.

Fig. 50.

Fig. 51.

Schaltbewegung eine stetige zu sein pflegt. Es ist nicht allein verwendbar für das Gestalten von Aussenflächen, sondern ebenso für das Erzeugen von Hohlflächen gleicher Art. Liegt der geradlinige Schaltweg a b, Fig. 49, wind -40Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.schief zur Drehaxe o des Werkstücks, so entsteht ein Hyperboloid, aber es muss der Stichel während des Arbeitens um seine Bahn a b eine Drehung machen, damit der Ansatzwinkel unverändert bleibt und zwar so, dass die Richtlinie des Stichels stets durch die Axe o geht.

β. Auch der kreisförmige Schaltweg in Verbindung mit dem kreisförmigen Hauptweg ist, wegen der einfachen Stichelführung, welche ohne weiteres die berührende Lage der Schneide gestattet, zu mancherlei

Fig. 52.

Fig. 53.

Anwendung geeignet. Das Werkstück werde um die Axe a a, Fig. 50, gedreht, während der Stichel s um die winkel - recht zu a a liegende Axe o den Schaltweg beschreibt. Dann ent - steht eine Kugelaussen - fläche, oder, nach Fig. 51 eine Hohlkugelfläche. 1)Dingler, polyt. Journ. 1838, Bd. 70, S. 98, mit Abb. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1891, S. 1315, mit Abb. Dingler, polyt. Journ. 1892, Bd. 286, S. 252, mit Abb.Dreht sich das Werkstück rasch um die Axe a, langsam um die Axe o, Fig. 52, während der Stichel s ruht, oder kreist der Stichel s rasch um die Axe a, Fig. 53 (Schwärmer), während das Werkstück um o langsam gedreht wird,2)Dingler, polyt. Journ. 1892, Bd. 286, S. 251, mit Abb. so entstehen ebenfalls Kugel - Aussenflächen. Nach Fig. 54 hat das Werkstück die Hauptbewegung, und zwar

Fig. 54.

Fig. 55.

Fig. 56.

um die Axe a, während der Stichel, sich um eine seitwärts von a belegene Axe o drehend, den Schaltweg beschreibt. Es entsteht eine Ringfläche mit kreisförmigem Querschnitt. 3)Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1891, S. 1315, mit Abb.Ebenso können auf demselben Wege ring - förmige Hohlflächen, z. B. das Globoid, Fig. 55, hervorgebracht werden. Nach aussen gewölbte Globoid-Flächen kommen vor bei Riemenrollen, Fig. 564)Civilingenieur, 1871, S. 340. und bei Geschossen, Fig. 57; ihre Entstehung lassen die ge - gebenen Figuren genügend deutlich erkennen. Es lassen sich solche Globoidflächen auch mittels des Schwärmers darstellen, indem man nach41I. Theil. Die spanabnehmenden Werkzeugmaschinen.Fig. 58 die Axe a des Schwärmers um einen geeigneten Betrag A neben die Axe o des Werkstücks legt. 1)American Machinist. 22. Oct. 1891. Zeitschr. d. Ver. deutscher Ingen. 1891. S. 1451, mit Abb. American Machinist, Juni 1896, S. 585, mit Abb.

2. Formstichel

haben Schneiden, welche sich der Querschnittsgestalt der zu erzeugenden Fläche völlig anschliessen. Es fehlt ihnen der Neben - oder Schaltweg im bisher angewandten Sinne, weil sie die betreffende Fläche gewissermassen in einem Schnitt erzeugen. Allein, wenn die Ausdehnung der Fläche quer zur Arbeitsbewegung von einiger Grösse ist, so lässt sich, um den entstehenden Wider - stand nicht gar zu gross werden zu lassen, nur ein sehr dünner Span abnehmen, was zu folgenden Durchbildungen des Verfahrens führt:

Es soll auf der Drehbank am Werkstück w, Fig. 59, eine Hohlkehle erzeugt werden. Man nähert dann den Stichel s, von der in der Figur gestrichelt gezeichneten Lage ausgehend, dem Werkstück nach jeder Um -

Fig. 57.

drehung so viel, wie die zulässige Spandicke beträgt, bis die verlangte Tiefe der Hohlkehle gewonnen ist; der letzte Span wird wohl, um die Glätte der Hohlkehle zu sichern, besonders dünn gewählt. Es wird also auch hier eine Schaltbewegung des Stichels angewendet, aber in ganz anderem Sinne als bei den früher angegebenen Arbeitsverfahren.

Bei grösseren Breiten schaltet man auch mehrere Stichel hinter ein - ander, so dass jeder einzelne nur einen Theil des Widerstandes zu über -

Fig. 58.

Fig. 59.

nehmen hat, z. B. nach Fig. 60. Es lassen sich diese einzeln hinterein - ander geschalteten Stichel nach Fig. 27, S. 28, auch zu einem Stichel ver - einigen, dessen Schneide von einem bis zum anderen Ende fortschreitend je nur mit einem Stück ihrer Länge zum Angriff kommt.

Da jedoch die Schneiden, welche, wie Fig. 59 insbesondere veran - schaulicht, eine ganze Anzahl von Spänen abzunehmen haben, um die verlangte Gestalt zu schaffen, sich bald abnutzen, oft nachgeschliffen werden42Werkzeugmaschinen für die Metallbearbeitung.müssen und dabei ungenau werden, wenn man nicht den verkehrten An - schliff nach Fig. 27 und 28, S. 28, anwendet, so wird meistens vorgezogen, das Werkstück mittels spitzen oder mässig gerundeten Einzelstichels zu schruppen und dann erst den Formstichel behufs Schlichtens anzustellen.

Die vorliegenden Verfahren kommen sowohl beim Drehen als auch beim Hobeln zur Anwendung.

Fig. 60.

Es sind die Formstichel, was kaum zu erwähnen nöthig ist, in Bezug auf den Hauptweg gleichen Bedingungen unterworfen wie die Einzelstichel. Be - sondere Erörterungen be - dürfen die zum Gewinde - schneiden dienenden Form - stichel.

Fig. 61.
Fig. 62.

Ein flachgängiges Gewinde schneidet man auf der Drehbank mittels Stichels s, Fig. 61, indem man ihn für jeden Durch - gang dem Werkstücke um eine Spandicke zuschiebt, so lange, bis die Tiefe des Ge - windeganges erzielt ist. In der Richtung der Spanbreite liegt die Hauptschneide des Stichels, rechts und links schliessen sich diesen unter rechtem Winkel Nebenschneiden an, welche die Schmalseiten des Spanes ablösen. Fig. 62 stellt einen Theil des fertigen Gewindeganges in Ansicht dar, und den Stichel s im Querschnitt. Man sieht aus dieser Figur, dass die Mittelebene des Stichels gegen die Axe o o des Werk - stücks geneigt liegen muss, und zwar ebenso wie die Seitenflächen des Gewinde - ganges, so dass wenigstens die Brust -

Fig. 62a.

winkel der beiden Seitenschneiden 90° messen. Um für diese Schneiden Ansatzwinkel zu erzielen, muss man dem Querschnitt des Stichels eine trapezförmige Gestalt geben. Das Anstellen des Stichels erfordert grössere Sorgfalt als gewöhnlich, der Schnitt ist ein weniger voll - kommener und die Abnutzung der Seitenschneiden ist durch Schleifen nicht auszugleichen, es sei denn, dass der Stichel demnächst für Gewinde geringerer Ganghöhe verwendet werden soll.

Um letzteren Uebelstand zu mildern, beseitigt man nach Fig. 62 a zunächst die grösste Menge der Späne mittels