Die Grundzüge der Werkzeugmaschinen und der Metallbearbeitung: Erster Band Der Bau der Werkzeugmaschinen

295 Pages·1931·27.289 MB·German

by  Professor F. W. Hülle (auth.)

Die Grundzuge
(ier Werkzeugmaschinen
und der Metallbearbeitung
Von
Professor F. W. Hiille
In Magdeburg
Erster Band
Del' Bau der Werkzeugmaschinen
Siebente, vermehrte Auflage
Mit 536 Textabbildungen
Manuldruck 1938
Berlin
Verlag von Julius Springer
1931
ISBN-13: 978-3-642-89889-1 e-ISBN-13: 978-3-642-91746-2
DOl: 10.1007/978-3-642-91746-2
AIle Roohte, insbesondere das der tl"bersetzung
in fremde Sprachen, vorbehalten
Copyright 1928 by Julius Springer in Berlin
Softcover reprint of the hardcover 7th edition 1928
Herrn Geh. Regiernngsrat
Dr.-lng. e. h. Hermann Fischer
weila.nd Professor a.n der Techn. Hochschule Hannover
Gedachtnis
ZUlli
Vorwort.
Bei der Ausarbeitung der siebenten Auflage habe ich die alten
Richtlinien weiter verfolgt, aus dem grollen Fachgebiete des Werkzeug
maschinenbaues das WesentIiche herauszuschalen und in einfacher
Form darzustellen. Dabei ist die Behandlung des ganzen Lehrstoffes
unter den Gesichtswinkel der "wirtschaftIichen Fertigung" und der
"planmii.J3igen Gestaltungslehre" gestellt. Mit Riicksicht auf die maIUlig
fachen Neuerungen mullten manche Abschnitte geandert werden. Wer
sich in den Bau der Werkzeugmaschinen weiter vertiefen will, den
verweise ich auf mein Werk: "Die Werkzeugmaschinen und ihre neu
zeitIiche Durchbildung fUr wirtschaftIiche Fertigung", 4. Auflage. Zu
meiner Freude sind die "Grundziige" inzwischen in weitere Fremd
sprachen iibersetzt worden. Mage das Buch auch fernerhin eine freund
Iiche Aufnahme finden.
Zu besonderem Dank bin ich meinem Kollegen Dr .-Ing. Vel ten
in Dortmund verpflichtet, der mich baim Lesen dar Druckbogen freund
lichst unterstiitzte.
Magdeburg, im Juni 1931.
F. W. Rulle.
Inhaltsverzeichnis.
I. Allgemeines Uber die Werkzeugmascblnen. Selte
A. Die Hauptbedingungen fur Werkzeugmaschinen 1
B. Die Arbeitsweise der Werkzeugmaschinen. . . . 3
1. Die Arbeitsbewegungen einer Werkzeugmaschine. 3
2. Das Messen der Haupt. und Schaltbewegung . . . . . . . 6
3. Die Laufzeit und die Spanleistung einer Werkzeugmaschine . 10
4. Die wirtschaftliche Ausnutzung einer Werkzeugmaschine 16
II. Die Getriebe.
A. Die Hauptgetriebe. . . . . . . . . . . 17
1. Der Antrieb der Werkzeugmaschinen . . . 17
a) Die Antrie be fur die kreisende Hauptbewegung 17
a) Der Stufenscheibenantrieb . . . . . . . . . 18
(J) Die VergrOBerung des Geschwindigkeitswechsels 19
1. am Deckenvorgelege. . . . . . . . . . . 20
2. an der Maschine . . . . . . . . . . . . 21
a) durch Stufenscheibe und Radervorgelege 21
b) durch stufenlose Scheiben . . . . . . . 24
c) durch Riementrommel und Stufenscheibe 26
d) durch Stufenradergetriebe . . . 26
e) durch den Antriebsmotor . . . 35
y) Die Riemenriicker . . . . . . . . . 41
0) Die Anordnung der Antriebe 41
1. bei der waa.gerechten Hauptspindel 41
2. bei der senkrechten Hauptspindel. . . 44
b) Die Antriebe fUr die gerade Hauptbewegung 49
c) Die Antriebe ffir die gerade hin· und hergehende Hauptbewegung 52
a) Der einfache Kurbelantrieb . . . . . . . . 52
(3) Die Kurbelschwinge . . . . . . . . . . . 54
y) Die Umlaufschleife. . . . . . . . . . . . 55
15) Die vereinigte Umlauf- und Schwingschleife 56
E) Das Fliissigkeitsgetriebe . . . . . . . . . 59
2. Die Umsteuerungen . . . . . . . . . . . . . . . . 60
a) Die Umsteuerungen ffir die gerade Hauptbewegung 61
a) Die Raderumsteuerungen. . . . . . . . . . . 61
1. Die Stirnraderwendegetriebe . . . . . . . . 61
2. Die Kegelraderwendegetriebe . . . . . . . . 61
(J) Die Riemenumsteuerungen . . . . . . . . . . . . . .. . 62
Riemenwendegetriebe mit aufeinanderfolgender Riemenverschie-
bung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
y) Die Kupplungsumsteuerung. . . . . . . . . . . . . . 63
15) Die elektrische Umsteuerung . . . . . . . . . . . . . 64
b) Die Umsteuerungen ffir die kreisende Hauptbewegung . . . 65
3. Die Ausrucker . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
B. Dio Vorschub- odor Schaltgetriebe oder Steuerungen 67
1. Die Steuerungen fur Dauervorschube. .......... 68
a) Die Riemenvorschubgetriebe . 68
b) Die Radervorschubgetriebe 69
c) Das Umlaufradergetriebe . . 71
d) Die Wechselradergetriebe . . 71
lnhalUlverzeichnis. VII
Seite
e) Das Reibscheibenschaltgetriebe. . . . . 76
f) Die Selbstumsteuerung des Vorschubes . 76
g) Der Selbstausriioker des Vorsohubes . . 77
2. Die Vorschubsteuerungen fiir Ruokvorschiibe 77
3. Die Anordnung der wiohtigsten Vorschubsteuerungen . 79
4. Die Anwendung der FliiBBigkeitsgetriebe in den Vorschubsteuerungen 84
5. Sicherheitskupplungen fiir Vorschubsteuerungen . 85
6. Die Berechnung der Vorschiibe und Wechselrader . . . . . . . . . 86
ill. Die Fiihrungen der Werkzeugmaschlnen.
A. Die Fiihrungen der kreisenden Hauptbewegung . 90
1. Die Spindellager . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
2. Die Fiihrung der waagereohten Planscheibe . . . . . . 93
B. Die Fiihrungen der geraden Hauptbewegung .. 94
C. Die Fiihrungen der geraden Vorsohubbewegung 96
D. Die Fiihrungen der kreisenden Vorsohubbewegung 98
E. Die Fiihrungen der Einstellbewegungen ..... . 98
IV. Der Aulbau der wichtlgsten Werkzeugmaschinen.
A. Dreh banke. . .... 99
1. Die Spitzendrehbank . . 99
a) Der Spindelstook. . . 100
b) Der Reitstock . . . . 100
c) Der Werkzeugschlitten . . . . . . . 102
d) Die Steuerung des Werkzeugsohlittens 104
a) Bei einfachen Leitspindelbanken. . 104
fJ) Bei Leit- und Zugspindelbanken. . 105
y) Die Verriegelung der Ziige . . . . . 107
el) Die Selbstausriiokung des Vorschubes 109
e) Die allgemeine Drehbank 110
f) Die Sohruppbank. _ . 113
g) Die Vielstahldrehbank 113
h) Die Gro13drehbank . 115
2. Die Sonderdrehbanke . . 115
a) Die Formdrehbanke . 115
b) Die Kugeldrehbank .. 116
c) Die Radsatzdrehbank . 117
d) Die Hinterdrehbank. . 119
e) Die Plandrehbank ........ . 121
f) Das senkreohte Dreh- und Bohrwerk . 121
g) Die Radreifendrehbank .. . 123
h) Die Abstechbank ....... . 123
i) Die Revolverbank . . . . . . . 124
k) Die Automaten. . . . . . . . . 127
a) Die Voll- oder Ganzautomaten 127
(J) Die Halbautomaten . . . . . 129
y) Die Mehrspindel-Vollautomaten 130
el) Die Mehrspindel-Halbautomaten . 134
1) Die Kurbelzapfendrehbank 135
m) Die Kurbelarmdrehbank ..... . 137
B. Die Bohrmaschinen ....... . 138
1. Die senkrechten Bohrmaschinen. . . . . . 139
a) Die freistehenden Saulenbohrmaschinen . 139
b) Die Stii.nderbohrmaschine . . . . . . . . 144
c) Die Radial- oder Ausleger-Bohrmaschinen. 144
d) Die Mehrspindelbohrmaschinen. . . . 147
e) Die halbselbsttatigen Bohrmaschinen 148
VIII lnhaltaverzeiohnis.
Scite
2. Die waagerechten Bohrmaschinen. . . . . 149
a) Das Bohrwerk mit festliegender Spindel 149
b) Das Bohrwerk mit verstellbarer Spindel ]50
c) Die Zylinderbohrwerke .. . 152
C. Die Frasmaschinen .... . 154
1. Die waagerechten Frasmaschinen 155
a) Die einfache Frasmaschine 157
b) Die allgemeine Frasmaschine 159
c) Die Planfra.smaschine . . . . 161
2. Die senkrechten Frasmaschinen . 163
3. Die Sonderfra.smaschinen. . . . 163
a) Die Keilnutenfrii.smaschine . . . . 163
b) Die Form- oder KopierfrasIIl808chine 165
c) Die Lii.ngenfrasmaschine. . . . . . 165
d) Die Gewindefrasmaschine . . . . . 165
e) Die Zahnradfrasmaschine . . . . . . . . . . 167
f) Die Kammwalzen- und Pfeilrii.derfrasmaschine. 171
g) Die Kegelrii.derfrasmaschine 172
D. Die Schleifmaschinen ... 172
1. Die Flii.chenschleifmaschinen . 172
a) Die Rundschleifmaschinen. . . . . . . . . . . . . 172
a) Die Rundschleifmaschinen fUr kreisende Werkstiicke 173
m
Die Rundschleifmaschinen fiir sperrige Werkstiicke 177
b) Die Planschleifmaschinen . . . . . . . . . . . . . 180
a) Die waagerechte Planschleifmaschine. . . . . . . 180
(J) Die senkrechte Planschleifmaschine . . . . . . . 181
y) Die senkrechte Planschleifmaschine mit Rundtisch 182
c) Die Sonderschleifmaschinen . . . 182
a) Die Kolbenringschleifmaschine. . . . . . . . . 182
(J) Die Zahnradschleifmaschine. . . . . . . . . . 182
y) Die Lii.ppmaschine ............. . 184
0) Die Honingmaschine ............ . 185
d) Das Schleifen und die Auswahl der Schleifscheiben 186
2. Die Werkzeugschleifmaschinen . . . 189
E. Die Gewindeschneidmaschinen . 193
l. Die Drehbank . . . . . . . . . 193
2. Die selbsttii.tige Gewindedrehbank 193
3. Die Revolverbank ..... . 193
4. Der Automat ........ . 194
5. Die Schraubenschneidmaschine . 194
6. Die Gewindefrasmasohinen. . . 198
7. Die Gewinderollmaschine 199
F. Die Hobel- und Stollmaschinen 199
1. Die Tischhobelmaschine . . .. . 200
2. Die Schnellhobelmaschine . . . . . 207
3. Die Einstii.nderhobelmaschine. . . . 214
4. Die Stollelhobelmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 215
a) Die Stollelhobelmaschine mit Querschaltung des Arbeitstisches 215
b) Die Stollelhobelmaschine mit Querschaltung des Stollels . 219
c) Die tragbare Standerhobelmaschine. . . . . . . 220
d) Die Kurzhobelmaschine . . . . . . . . . . . . 221
5. Die StoJ3maschinen . . . . . . . . . . . . . . . 221
a) Die Stollmaschine mit Querschaltung des Tisches 221
b) Die Stollm:\8chine mit Querschaltung des Stollels 223
c) Die Stollmaschine mit verschiebbarem Ausleger . 224
d) Das fahrbare Zweistanderstollwerk . . . . . 224
6. Die Keilnutenhobelmaschine oder -ziehmaschine 224
7. Die Rii.ummaschine . . . . . . . . 225
G. Die Blechkantenhobelmaschine 226
Inhaltsverzeichnis. IX
Selte
H. Die ZahnraderstoBmaschinen und -hobelmaschinen 227
a) Das StoBen der Stirnrader . 227
b) Das Hobeln der Stirnrader . 233
c) Schraubenrader . . . . . . 233
d) Kammwalzen und Pfeilrader 233
e) Kegelrader . . . . . . . . 235
.J. Die Zahnl'aderpriifmaschine 238
K. Die Sllgen . . . . . . . . . 239
1. Die Kreissagen . . . . . . . 239
a) Die Schlittensage 240
b) Die Hebel- oder Armsage . 241
c) Die Standersage 241
2. Die Bandsage .. 242
3. Die Hubsage. . . . . . . . 242
4. Die Reibsage. . . . . . . . 243
L. Die Blech bicge- und Blec hric ht mas chinen. 243
1\1. Die Scheren und Lochmaschinen . 245
1. Die Hubschere .. ... 245
2. Die Kreisschere '. . . . . . . 246
3. Die Lochmaschine. . . . . . . 246
N. Das Priifen und die Abnahme der Werkzeugmaschinen . 248
O. Das Aufstellen der Werkzeugmaschinen. . . . . . . .. 252
P. Die Versorgung der Werkzeugmaschinen mit Schmierfliissig-
keit ............................. 254
V. Berechnnngen.
A. Schnittgeschwindigkeit, Schnittdruck und Leistungs-
bed ad einer W er kz eugmaschin (' 255
1. Die Schnittgeschwindigkeit . . . . . . 255
2. Der Schnittdruck. . . . . . . . . . . 259
a) bei einschneidigen Werkzeugen 259
a) Der Schnittdruck bei Drehstahlen 259
(3) Der Schnittdruck bei Scheren . . . 261
y) Der Schnittdruck bei Lochwerkzeugen 261
b) bei zweischneidigen Werkzeugen. . . . . 262
c) bei mehrschneidigen Werkzeugen . 265
d) bei vielschneidigen Werkzeugen . . . . . 270
3. Der Leistungsbedarf der Werkzeugmaschinen 271
a) Berechnung des Leistungsbedarfs aus Schnittdruck und Schnitt-
geschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271
b) Berechnung des Leistungsbedarfs aus Spanquerschnitt und Schnitt
arbeit fiir den 1 mm2-Span . . . . . . . . . . . . . . . . 272
c) Berechnung des Leistungsbedarfs aus Spanleistung und Leergangs-
leistungsbedarf . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273
d) Berechnung des Leistungsbedarfs aus dem Stromverbrauch 274
B. Berechnung der Antriebe . . . . . . .. ....... 274
C. Berec hn ung der Gesc h wi ndig kei ten, V ors c h ii be und
Leis tun g e iner W er k z eugm asc h in e . . . . . . . . . . 283
I. Allgemeines tiber die Werkzeugnlaschinen.
A. Die Hauptbedingungell fur Werkzeugmaschinen.
Was ist eine Werkzeugmaschine ~ Auf diese Frage gibt D. Nau
mann in seinen Berliner Ausstellungsbriefen eine hiibsche Antwort:
Sie ist eine "metallne Menschenhand". In der Tat, was die Werkzeug
maschine heute an Arbeit verrichtet, war einmal Handarbeit. Die
Maschine ist nur leistungsfahiger und arbeitet genauer als die
"knochige Menschenhand".
In unserer Zeit der Wirtschaftskampfe ist daher fiir jeden Fabrik
betrieb die erste Lebensbedingung, moglichst viel Menschenarbeit der
leistungsfahigeren Maschine zuzuweisen.
Was auf diesem Gebiete in Amerika erreicht wurde, lehren einige
Zahlen: Von 1914 bis 1927 hat sich die Bevolkerung der Vereinigten
Staaten urn 18 vH vermehrt, dagegen ist die Erzeugung der Industrie
urn 35 vH gestiegen. Die Eisenbahnen befOrderten 1927 urn 29 vH
mehr Fracht als 1914, ohne daJ3 mehr Angestellte beschaftigt wurden.
Die Landwirtschaft erzeugte urn 35 v H groJ3ere Erntemengen, ob
gleich die Zahl der Landwirte abnahm. Der Kraftwagenbau hat im
gleichen Zeitraum die Zahl der jahrlich erzeugten Wagen verachtfacht
und die Zahl der Arbeitsstunden je Wagen von 1260 auf 220 herab
gedriickt. Der Zeitaufwand fiir 1 Paar Schuhe sank von 1 h 54 min
auf 54 min. Diese Erfolge verdankt Amerika der Vervollkommnung
der Arbeitsmaschinen und den Fortschritten in der wirtschaftlichen
Fertigung.
Will man den ersten Grundsatz der wirtschaftlichen Fertigung "hoch
wertige Erzeugnisse zu billigen Preisen" in der Metallbearbeitung durch
fiihren, so muJ3 man jede Werkzeugmaschine auf vier Hauptbedingungen
priifen:
1. auf ihre Leistung,
2. auf die Giite ihrer Arbeit,
3. auf ihren Wirkungsgrad,
4. auf einfache und sichere Bedienung.
Die Leistung einer Werkzeugmaschine wird gemessen:
a) bei Schruppmaschinen durch das Spangewicht in kg/h oder
durch die Spanmenge in cm3/min, z. B. 45 kg/h oder
100 cm3/min; bei Massenteilen durch die Stiickzahl/h, z .. B.
12 Stck/h;
b) bei Schlichtmaschinen durch die in 1 h geschlichtete Flache,
z. B. 1,5 m2jh; bei Massenarbeiten durch die Stiickzahljh.
Hiille, Grundziige der Werkzeugntaschinen I., 7. Aufl. 1
AJlgemeines tiber die Werkzeugmaschinen.
Die Giite der Arbeit priift man durch Messen der Arbeits·
stiicke auf Genauigkeit der Form und MaBe, z. B. mit
Tuschplatte, Grenzlehren usw. (Bd. II, S. 265).
Den Wirkungsgrad 1J bestimmt man durch Messen der an der
Schneide des Werkzeuges geleisteten Nutzarbeit Ne und des
Leistungsbedarfs N an der Antriebsscheibe der Werkzeug
Ne
maschine oder am Flansch- oder Einbaumotor: 'Y}=}[,z. B.
2
Ne = 2 PS, N = 2,5 PS, 1J = 2,5 = 0,8.
Die Einfachheit der Bedienung kommt in kleinen Einrichte
und Griffzeiten zum Ausdruck, die man mit der Stopp- oder
Schaltuhr miBt. Die Sicherheit der Bedienung schIieBt
Schaltfehler und Maschinenbriiche aus.
Die wirtschaftlichen Folgen einer groBen Maschinenleistung,
die durch hohe Geschwindigkeiten und starke Spane, sowie durch hoch
wertige Werkzeuge, wie Schnellstahle und Hartmetallschneiden, und
nicht zuletzt durch das gleichzeitige Arbeiten mit vielen Stahlen erreicht
wird, sind: 1. kleinere Maschinenzahl bei gleicher Leistung des Betriebes
und mithin 2. geringere Lohnsummen und Gestehungskosten, 3. kleinere
Werkstatten. Bei gleicher Maschinenzahl wird der Betrieb hingegen
eine groBere Leistung haben und damit auch geringere Selbstkosten.
Die wirtschaftlichen Folgen einer genauen Arbeit sind: 1. geringe
oder gar keine Nacharbeiten der PaBflachen, also geringere Gestehungs
kosten; 2. Austauschbarkeit der Einzelteile als Grundbedingung fiir die
Reihen-und Massenfertigung; 3. geringere Abnutzung der sauberen Gleit
flachen, mithin langere Le bensdauer der Maschinen und geringere Abschrei
bungen und demnach geringere Betriebsunkosten; 4. groBerer Wirkungs
grad und mithin bessere Ausnutzung der Kraft- und Arbeitsmaschinen.
Der Wirkungsgrad beeinfluBt in hohem MaBe den Leistungshedarf
der Werkzeugmaschinen und damit auch die Stromkosten. Eine kleine
Uberschlagsreclmung zeigt dies recht deutlich. In einer Werkstatt
:6
mogen 50 altere Drehbanke stehen mit 1J = 0,6 und einer Nutzarbeit
von je 2 kW. Ihr Leistungsbedarf ware daher N = ~e = =
= 3,333 kW. Der jahrliche Stromverbrauch bei 300 Arbeitstagen mit
je 10 Arbeitsstunden ware 500000 kWh und die Stromkosten 50000 M.
In einer anderen Werkstatt sind hingegen 50 hochwertige Drehbanke
mit 1J = 0,80 und Ne = 2 kW aufgestellt, so daB der Leistungsbedarf
2
N = 0,80 = 2,50 kW betragt. Damit belauft sich der jahrliche
Stromvcrbrauch auf nur 375000 kWh und die Stromkosten auf
37500 M. Die Betriebskosten sind daher um 12500 M. entlastet. Rechnet
man mit einer IOjahrigen Lebensdauer der Maschinen, so waren durch
den hoheren Wirkungsgrad nicht weniger als 125000 M. an Strom
kosten gespart.
Die wirtschaftlichen Folgen einer einfachen und sicheren Be
dienung sind in einer starkeren Ausnutzung del' Werkzeugmaschinen
zu suchen. Denn je einfacher die Bedienung ist, urn so kleiner sind die