Die Technologie des Maschinentechnikers

345 Pages·1919·17.613 MB·German

by  Professor Ingenieur Karl Meyer (auth.)

Die Technologie
des
Maschinentechnikers
Von
Professor Ingenieur Karl Meyer
Oberlehrer an den staatl. Vereinigten Maschinen bauschulen
zu Cöln
Vierte, verbesserte Auflage
Mit 408 Textfiguren
Springer-Verlag Berlin Beideiberg GmbH
Alle Rechte, insbesondere das der
Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1919 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1919
ISBN 978-3-662-42221-2 ISBN 978-3-662-42490-2 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-662-42490-2
Vorwort zur ersten Auflage.
Das vorliegende Buch soll keine neuen Tatsachen oder Ansichten
bringen. Es soll nur den Anfänger, den Schüler, in das betreffende
Gebiet der Technologie einführen, nur ein Unterrichtsbuch sein, und
zwar in erster Linie für die preußischen höheren und niederen Maschinen
bauschulen. Damit ist seine Brauchbarkeit für die Schüler anderer
technischer Lehranstalten, für in der Praxis stehende Techniker und
Kaufleute nicht ausgeschlossen. Das Buch ist aus meiner Unterrichts
praxis entstanden. Es zeigt daher einen praktisch möglichen Weg zu
dem gesteckten Ziele. Ich verkenne nicht, daß es noch andere, vielleicht
bessere Wege zu diesem Ziele geben kann und gibt. Wer sich mit dem
von mir gewählten Wege befreunden kann, wird nach Einführung des
Buches den Lehrstoff nicht mehr zu diktieren brauchen und kann die
dadurch gewonnene Zeit auf die schulmäßige Einprägung desselben
verwenden. Wem meine Dars.tellung nicht ausführlich genug ist, dem
möchte ich erwidern, daß ich bemüht war, den Text, zur Wiederholung
geeignet, möglichst knapp zu fassen und die eingehende Erläuterung
dem Vortrage des Lehrers zu überlassen.
Bei der Anordnung des Stoffes folgte ich dem Gange der Fabrikation
in einer Maschinenfabrik. Der erste Abschnitt enthält daher die Ma
schinenbaustoffe, der zweite die Herstellung der Gußstücke, der dritte
die Schmiedearbeiten und der vierte die mechanische Bearbeitung
der Guß- und Schmiedestücke. Diese Reihenfolge auch beim Unterricht
einzuhalten, ist nicht nötig. Der für die preußischen Maschinenbau
schulen vorgeschriebene Lehrplan bedingt ja eine andere Reihenfolge,
welche man aber nach dem Buche unschwer einhalten kann. Meinen
Fachkollegen an den pt:eußischen Schulen wird vielleicht die Behand
lung der mechanischen Bearbeitung der Metalle und des Holzes in Ver
bindung mit den Werkzeugmaschinen auffallen. Ich finde in dieser
Verbindung eine Zeitersparnis, welche der Besprechung der Werk
zeugmaschinen zugute kommt. Als eine Verbesserung des Lehrplans
würde ich es betrachten, wenn die Herstellung der Guß- und Schmiede
stücke schon in der vierten Klasse der höheren Maschinenbauschulen
behandelt würde. Sie bildet die Grundlage für das Verständnis der
Herstellung der Maschinenteile, kann daher den Schülern nicht früh.
genug gebracht werden. Von den Werkzeugmaschinen läßt sich dasselbe
sagen, doch ist dieser Lehrstoff für die vierte Klasse zu schwierig. Er
kann nicht früher als in der dritten Klasse gebracht werden. In der
IV Vorwort zur ersten Auflage.
zweiten Klasse kann die Fortsetzung der mechanischen Bearbeitung
der Arbeitsstücke und in der ersten die Materialienkunde folgen. Die
letztere kann zurückgestellt werden, weil sie die Maschinenfabrikation
selbst nicht betrifft, sondern dem Maschinentechniker nur Auskunft
über Materialien gibt, welche er zu verwenden hat. An den niederen
Maschinenbauschulen halte ich dieselbe Reihenfolge für wünschens
wert, nur kann dort der Unterricht nicht in der untersten Klasse, welche
eine Vorbereitungsklasse ist, begonnen werden. Man muß daher .den
Stoff auf drei bzw. zwei Halbjahre zusammendrängen.
Bei der Abfassung dieses Buches habe ichfolgende Werke benutzt:
Gemeinschaftliche Darstellung des Eisenhüttenwesens. Heraus-
gegeben vom Verein Deutscher Eisenhüttenleute. 5. Auflage.
Muspratt, Handbuch der technischen Chemie.
Beckert, Leitfaden der Eisenhüttenkunde.
Lede bur, Handbuch der Eisen- und Stahlgießerei. 3. Auflage.
" Die Metalle.
Fischer, Werkzeugmaschinen. l. und 2. Auflage.
Ruppert, Aufgaben und Fortschritte des deutschen Werkzeug-
maschinenbaues.
Hülle, Werkzeugmaschinen.
Sch ultze, Grundlagen für das Veranschlagen der Löhne.
Zeitschrift des Vereins deutscher Ingenieure.
Aus den Werken von Ruppert, Fischer, Hülle und der Zeit
schrift des Vereins deutscher Ingenieure habe ich mit Erlaubnis der
Herren Verfasser eine erhebliche Anzahl Figuren entlehnen dürfen,
wofür ich auch an dieser Stelle meinen besten Dank ausspreche. Bei
jeder entlehnten Figur ist der Name des Verfassers angegeben, dessen
Werke sie entnommen ist.
Wie auch dies Buch erkennen läßt, haben die Amerikaner eine
führende Stellung im Werkzeugmaschinenbau erlangt. Sie verdanken
diese Stellung wohl in erster Linie der weitgehenden Spezialisierung
ihres Werkzeugmaschinenbaues. Baut doch eine amerikanische Werk
zeugmaschinenfabrik in der Regel nur eine Art von Werkzeugmaschinen,
während vor wenigen Jahren noch deutsche Werkzeugmaschinen
fabriken alle vorkommenden Werkzeugmaschinen bauten. Durch die
Beschränkung auf wenige Typen wird die Massenfabrikation möglich,
und die Erzeugnisse werden dadurch nicht nur billiger; sondern auch
besser. Bei uns ist durch die einseitige Pflege des Kraftmaschinenbaues
auf unseren Hoch- und Mittelschulen der Werkzeugmaschinenbau
und das sich auf die Kenntnis des Arbeitens mit Werkzeugmaschinen
stützende Betriebsingenieurwesen, die wirtschaftlich vorteilhafte
Organisation der Maschinenfabrikation, theoretisch sehr vernachlässigt
worden. Erst in der neuesten Zeit beginnt man hier und da das Ver
säumte nachzuholen. Dies hat für den Nachwuchs die schädliche
Folge, daß der junge, in die Praxis eintretende. Ingenieur oder Tech
niker eine Beschäftigung mit wirtschaftlichen Dingen nicht für seine
Sache hält, sie nicht als sein Ideal betrachtet. Daher fehlen unserer
Vorwort zur dritten Auflage. V
Industrie tüchtige Betriebsingenieure, obwohl wir Konstrukteure im
Überfluß haben. Aus diesem Mangel an tüchtigen Bet!iebsingenieuren
entsteht die sogenannte Meisterwirtschaft, welche darin besteht, daß
Meister den technischen Teil der Aufgabe erledigen, während die Organi
sation und die Schreiberei von Kaufleuten eingerichtet und ausgeführt
wird. Die Meister pflegen Neuerungen im Betriebe abhold ·zu sein, und
der Kaufmann kann aus Mangel an technischen Kenntnissen selten
.auß sich heraus schöpferisch vorgehen. Gerade hier könnte der junge,
tüchtige Ingenieur oder Techniker etwas Ersprießliches leisten, wenn
er sich allen im Fabrikbetriebe vorkommenden wirtschaftlichen Arbeiten
(Führen von Listen, Veranschlagen von Arbeitslöhnen und Arbeits
.stücken usw.) mit Eifer und Fleiß widmen wollte. Er würde als Gehilfe
des Betriebsleiters sich bald die nötige Einsicht und Erfahrung erworben
haben, um einen kleinen Betrieb seloständig zu leiten, und so schon früh
zu einer einflußreicheren und einträglicheren Stellung gelangen, als wenn
er im technischen Bureau am Zeichentische hockt. An unseren tech
nischen Schulen sollte· man nicht allein die Ausbildung von Kraft
und Hebemaschinen-Konstrukteuren und von Betriebsleitern von
Kraftwerken ins Auge fassen, sondern auch Lehrgänge für Fabrikations
Ingenieure und -Tachniker einrichten.
Wenn auch dieses Buch nicht bestimmt ist, zu zeigen, was der
Fabrikations-Techniker wissen muß, denn dazu bringt es zu wenig,
so möge es doch an seinem. Teile dazu beitragen, die Kenntnis der
Maschinenfabrikation zu fördern. Wie jedes Menschenwerk, wird es
nicht frei von Fehlern und Mängeln sein. Darum bitte ich um nach
sichtige Beurteilung.
Cöln, im Januar 1908.
Karl Meyer.
Vorwort zur dritten Auflage.
Während die zweite Auflage dieses Buches nur wenige Verände
rungen gegen die erste auf\Vies, habe ich die dritte Auflage gemäß
den preußischen Unterrichtsvorschriften von 1910 teilweise umge
arbeitet. Diese Vorschriften legen bei den Werkzeugmaschinen mit
Recht den Hauptwert auf die Bearbeitung der Arbeitsstücke und die
Einrichtung der dazu nötigen Vorrichtungen. Erst in zweiter Linie
kommt nach ihnen die sonstige Einrichtung der Werkzeugmaschinen.
Ich habe daher im allgemeinen Teile alle Werkzeuge zusammengefaßt
und einen neuen Abschnitt über Aufspannvorrichtungen hinzuge
fügt. Den Verlauf aller Arbeiten an bestimmten Werkstücken habe
ich indessen nicht ·behandelt, weil er in ein besonderes Buch über
Fabrikation gehört.
VI Vorwort zur vierten Auflage.
Zur Kürzung oder gar Fortlassung des Kapitels über die Mecha
nismen der Werkzeugmaschinen konrite ich mich aus mehreren Gründen
nicht entschließen. Erstens ist die .Ansicht irrig, daß die Einzelheiten
einer Werkzeugmaschine für das Arbeiten mit ihr gleichgültig seien~
So z. B. ist es für das schnelle Einstellen einer Werkzeugmaschine
~urchaus nicht gleichgültig, ob dieselbe Zahnsta!lge und Rad oder
Schraubenspindel und Mutter als Schaltmechanismus besitzt, falls
dieser von Hand bewegt werden muK Mindestens macht der Betriebs
techniker Fehler bei der .Anschaffung von Werkzeugmaschinen, wenn
er ihre Einzelheiten nicht kennt, wie ich in meiner eignen Ingenieur
praxis erfahren habe. Zweitens lernt der Schüler eine Reihe von Mecha
nismen kennen, welche auch sonst im Maschinenbau Verwendung
finden, wenn auch in anderer Gestalt. Da unsere technischen Mittel
schulen keine Getriebelehre oder Kinematik als besonderen Unterrichts
gegenstand haben, würde die Fortlassung der Mechanismen auch in
dieser Beziehung eine fühlbare Lücke ergeben. Endlich wenden sich
viele Schüler der technischen Mittelschulen mit Recht dem Werkzeug
maschinenbaue zu. Diesen ist es doch gewiß recht nützlich, wenn sie
schon einige Kenntnisse über den Aufbau der Werkzeugmaschinen
mitbringen.
Dem Abschnitte über Elektrostahlöfen habe ich einige Abbil
dungen der gebräuchlichsten Öfen beigefügt.
Außer den schon früher angeführten Quellen wurden von mir noch
benutzt:
Askenasy, Technische Elektrochemie. I. Elektrothermie.
Die Zeitschrift "Werkstattstechnik".
Cöln, im November 1913.
Karl· Meyer.
Vorwort zur vierten Auflage.
Da nach der Rückkehr unserer Krieger der Rest der dritten Auf
lage rasch vergriffen war, mußte mit möglichster Beschleunigung eine
neue Auflage gedruckt werden, um der Nachfrage zu genügen. Die
neue Auflage weist daher nur wenige Verbesserungen gegen die dritte
Auflage auf, so daß beiderecht gut nebeneinander gebraucht werden
können.
Cöln, im Mai 1919.
Karl Meyer.
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einleitung
Erster Abschnitt.
Materialienkunde
oder
Darstellung und Eigenschaften der Maschinenbau- und Betriebsmaterialien.
l. Das Eisen . . . . . . . . . . 3
Die Darstellung des Roheisens 3
Die Erze . . . 3
Die Zuschläge 5
Die Brennstoffe 5
Der Wind 6
Der Hochofen . 8
Der Hochofenbetrieb . 12
Die Erzeugnisse des Hochofens 15
Roheisen-Analysen . . . . . . 17
Die Darstellung des schmiedbaren Eisens. 17
Das Herdfrischen . . . 19
Das Puddeln . . . . . 19
.Das Bessemer-Verfahren 22
Das Thomas-Verfahren . 25
Das Siemens-Martin- oder Flammofen-Verfahren 27
Das Tempern oder Glühfrischen . . 29
Das Zementieren . . . . . . . . 30
Das Schweißen und Umschmelzen . 31
Die weitere Verarbeitung des Eisens 32
Die Eigenschaften und die Legierungen des Eisens 33
2. Das Kupfer . . . . . . . . . 33
Das Vorkommen des Kupfm;s . 33
Die Gewinnung des Kupfers 34
Die Eigenschaften des Kupfers 35
Die Kupferlegierungen 35
3. Das Nickel 36
4. Das Zinn 37
5. Das Zink 38
6. Das Blei . 39
7. Das Aluminium. 41
8. Das Antimon . . 4l
9. Das Holz 42
10. Die Schmier mittel 44
Die Arten der Schmiermit~~l und ihre Gewinnung 44
Die Schmierfähigkeit der Ole und Fette . . 45
Die Prüfung der Schmieröle. . . . . . . . 46
Lieferungsbedingungen für Mineralschmieröl 49
Wiederverwendung von Mineralschmierölen . 49
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
ll. Das Leder ..... 49
Die tierische Haut . 5(}
Das Gerben .... 5(}
Die Ledersorten . . 51
12. Das Gummi . . . . . ...... . 52
Die Gewinnung des rohen Kautschuks . 53
Das Vulkanisieren . . . . . . . . 53
Die Herstellung der Gummiw~;tren . 53
Das Entschwefeln 54
13. Die Guttapercha 54
14. Die Schleif mittel 54
15. Der Asbest 56
Zweiter Abschnitt.
Die Herstellung der Gußstücke
oder
die Verarbeitung der Metalle auf Grund ihrer Schmelzbarkeit.
Allgemeines . . . . 58
Das Schwinden . . . . . . . 58
Das Saugen ........ . 58
Das Verziehen und das Reißen 59
l. Die Modelle . . . 6(}
2. Die Formerei .... 61
Die Sandformerei 63
l. Die Herdformerei 65
2. Die Kastenformerei 67
a) Formen für massive Gußstücke 69
b) Formen für hohle Gußstücke 72
3. Die Schablonenformerei 77
Die Masseformerei . 78
Die Lehmformerei . . . . . 81
Die Schalenformen . . . . . 84
Modellplatten und Formmaschinen 86
Die Röhrenformerei . . . 93
Das Trocknen der Formen . . . . 95
3. Die Gießerei .......... . 98
Die Schmelzöfen und das Schmelzen 98
I. Der Kupolofen . . . 98
2. Der :Flammofen . . . 105
3. Der Tiegelofen . . . 107
4. Der Elektrostahlofen llO
5. Der Kesselofen . . . lll
Das Gießen der Metalle lll
4. Das Putzen der Gußstücke 114
Dritter Abschnitt.
Die Herstellung der Schmiedestücke
und die sonstige Verarbeitung der Metalle auf Grund ihrer Dehnbarkeit.
Allgemeines .......................... . 116
1. Die Erhitzung der Metalle, besonders der Schmiedestücke 116
Die Schmiedefeuer 117
Die Schweißöfen . . 119
Die Glühöfen . . . 120
a) Die Flammöfen 120
b) Die Gefäßöfen 121
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
2. Pie Werkzeuge zum Handschmieden 121
3. Die Maschinenhämmer. 126
Die Stielhämmer. . . . . 126
Die Fallwerke . . . . . . 128
a) Der Friktionshammer 129
b) Der Riemenhammer . 130
Die Federhämmer . . . . 132
a) Der Stahlfederhammer. 132
b) Der Luftfederhammer· 134
Die Dampfhämmer 136
Der Nasmyth-Hammer . 137
Der Condie-Hammer . . 138
Der Daelen-Hammer . . 138
Hämmer mit frischem Oberdampf . 140
4. Die Pressen . . . 143
Hebelpressen . . . . . . . . . . 144
Schr'Bubenpressen . . . . . . . . 144
Die Kurbel- oder Exzenterpressen . 146
Hydraulische Pressen (Schmiedepressen) 146
5. Die Walzwerke 148
Arten der Walzwerke. . . . . 149
Die Kaliber . . . . . . . . . 150
Größe und Geschwindigkeit der Walzwerke 152
Hilfsvorrichtungen der Walzwerke . . 153
Die Walzenzugmaschine . . . . . . 155
Universal-Walzwerke . . . . . . . . 155
Ble<;hbiege- und Blechrichtmaschinen 156
6. Die Ziehbänke . . . . . . . . . . . 157
7. Das Pressen weicher Metalle . . . . 159
8. Die Herstellung von Röhren aus schmiedbarem Eisen 160
Geschweißte Rohre . . . . . . . . . . 160
Nahtlose Rohre . . . . . . . . . . . . . . . 162
a) Das Mannesmannsehe Schrägwalzverfahren. 162
b) Das Ehrhardtsche Preßverfahren . . . 163
Vierter Abschnitt.
Die Bearbeitung der Guß- und Schmiedestücke
sowie des Holzes auf Grund ihrer Teilbarkeit
und die Werkzeugmaschinen.
Allgemeines .....••........ 164
Die Einteilung der Werkzeugmaschinen 165
Die Werkzeuge oder Stähle ..... . 166
Die Aufspannvorrichtungen . . . . . . 180
Die Geschwindigkeiten . . . . . . . . 190
Die Mechanismen der Werkzeugmaschinen 191
1. Antriebsmechanismen .•..... 191
2. Schaltmechanismen . . . . . . . . . . . 206
3. Umkehr- und Umsteuerungsmechanismen 224
4. Abstellmechanismen . . . . . . . . . . 237
Über die Berechnung der Werkzeugmaschinen 244
Die Metallbearbeitungsmaschinen ....... . 246
A. Die Maschinen mit umlaufender Hauptbewegung 246
l. Die. Drehbänke . . 246
a) Der Spindelstock 246
b) Der Reitstock . 250