Über Dreharbeit und Werkzeugstähle: Autorisierte deutsche Ausgabe der Schrift: „On the art of cutting metals“ von Fred. W. Taylor, Philadelphia

249 Pages·1917·9.495 MB·German

by  A. Wallichs (auth.)

Über Dreharbeit und Werkzeugstähle.
Über Dreharbeit
und Werkzeugstähle.
Autorisierte deutsche Ausgabe der Schrift:
"On the art of cutting I?etals"
von Fred. W. Taylor,
Ph iladelphia.
Von
A. vVallichs,
Professor an der Technischen Hochschule zu Aachen.
Dritter, unveränderter Abdruck.
Mit 119 Figuren und Tabellen.
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH
1917
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ISBN 978-3-642-98154-8 ISBN 978-3-642-98965-0 (eBook)
DOI 10.1007/978-3-642-98965-0
Softcover reprint of the hardcover 3rd edition 1987
V orwort des Übersetzers.
Den Entschluß zur Übernahme der Übersetzung des vorliegenden
Werkes. verdanke ich einer Anregung aus deutschen Industriekreisen,
in welchen die Bedeutung der im wahren Sinne aus dem Herzen des
praktischen Lebens stammenden Arbeit frühzeitig erkannt wurde.
Wenn auch das von Taylor Erreichte nur an wenigen Plätzen des
industriellen Lebens in unserem Lande voll zur Anwendung kommen wird,
so glaube ich doch, daß selbst die kleinen Werke manche nützliche An
regung aus der Schrüt schöpfen werden.
Das Studium der vorliegenden Arbeit ist, wie der Verfasser mehr
fach betont, insbesondere auch den im praktischen Leben stehenden
Werkstättenleitern, Meistern und Vorarbeitern zu empfehlen, und vielleicht
sind aus diesem Grunde die Auseinandersetzungen durchweg sehr weit
ausholend behandelt. Ich bin daher bemüht gewesen, im Interesse der
Leser, denen meist nur beschränkte Zeit für das Bücherstudium zur Ver
fügung steht, Kürzungen dort vorzunehmen, wo unnötige Wiederholungen
und Weitschweüigkeiten sie als geboten erscheinen ließen. In diesem Sinne
hoffe ich keine Wortübertragung, sondern eine für unsere Verhältnisse
passende Wiedergabe der Erfahrungen und Versuchsergebnisse Taylors
geschaffen zu haben. Den Paragraphen dieser Übersetzung sind die ent
sprechenden Paragraphen der Originalschrüt in Klammern beigefügt.
Eine andere Unvollkommenheit der Schrüt ließ sich mit Rücksicht
auf eine rasche Veröffentlichung nicht mehr beheben, das ist eine ge
wisse Verzettelung des Stoffes durch Behandlung gleicher Gegenstände
an verschiedenen Stellen der Arbeit. Hierdurch wird vielfach eine rasche
Übersicht erschwert. Sollte das Werk hierzulande Eingang finden, so
bleibt eine be13sere Sichtung des Stoffes einer eventuellen späteren Aus
gabe vorbehalten.
Über den Ausdruck der Schnittgeschwindigkeit herrscht in Deutsch
land noch keine Einheitlichkeit, sie wird an manchen Stellen in Metern
für die Minute, an anderen Stellen in Millimetern für die Sekunde aus-
VI Vorwort des Übersetzers.
gedruckt. Von mir ist die erstere gewählt, da Geschwindigkeiten in der
Technik durchweg in Metern ausgedruckt werden und die Angabe für
die Minute die Beziehung zu den stets für die Minute angegebenen Um
drehungszahlen erleichtert.
Die rasche Fertigstellung der deutschen Ausgabe verdanke ich der
tatkräftigen Mitarbeit der Herren Professor Langer, Aachen, und
~t. iug. Petersen in Düsseldorf, von denen ersterer hauptsächlich den
mathematischen Teil und letzterer einen metallurgischen Abschnitt der
Arbeit behandelte. Beiden Herren spreche ich an dieser Stelle meinen
verbindlichsten Dank aus.
Aachen, im Dezember 1907.
Ä. Walliehs.
Inhaltsverzeichnis.
Erster Teil.
Seite
Einleitung 1
Zweiter Teil.
Einteilung. Einzelheiten der Versuche. Entwickelte Gesetze. Praktische
Anwendung der Gesetze.
Normalschnittgeschwindigkeit als Wertmesser für Drehstähle usw. . .. 27
Verhalten des Drehstahles und dessen Abnutzung. . . ~ . . . . . . .. 29
Tätigkeit der Schneidkante beim Drehen und Druckverteilung auf der Schleif-
fläche des Stahles . . • . . . • • . . . . • . . . . 32
Wirkung der Erwärmung auf die Abnutzung des Stahles . . . . . .. 33
Gründe für die Wahl des 20 Minuten-Versuches . . . . . . . . . .. 35
Wirtschaftliche Schnittgeschwindigkeit. . . . . . . . . . . . . . .. 35
Abnutzung der angelassenen Tiegelgußstähle und älteren naturharten Stähle 36
Abnutzung der Schnelldrehstähle . . . . . . . . . . . . . . . . .. 37
Vornahme und Aufzeichnung der Versuche 39
Wichtigkeit der Beobachtung eines Punktes für sich, während alle anderen
konstant gehalten werden . . . . . . . .39
Das Material des Arbeitsstückes . . . . . 39
Die Versuchs-Drehbank . . . . . . . . . 40
Die Geschwindigkeitsänderungen der Bank 40
Das Gewicht der Versuchsmaschine . . . . 41
Die zweckmäßigste Konstruktion der Versuchsdrehbank . 41
Messung der Schnittgeschwindigkeit. . . . . . . . . . 42
Messung der Schnittiefe . . . . . . . . . . . . . . . 43
Gleichförmigkeit der Drehstähle ........... 44
Grenzen der Vorschübe und Schnittiefen bei den Versuchen 45
Zeit der Vorbereitung für die Versuche . . . . . . . . . . 45
Aufzeichnung der Einzelheiten und Ergebnisse . . . . . . . 45
Übersichtsblätter . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
Ableitung der Gesetze und Schaubilder aus verschiedenen Versuchsserien 47
Wahl der Form für die Normalstähle im Werkstättengebrauch . . . .. 47
Anzahl der Normalstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 50
Widerstreitende Rücksichten auf die Wahl der Form von Normalstählen 50
Größe des Einflusses der einzelnen Punkte auf die Schnittgeschwindigkeit 51
VIII Inhaltsverzeichnis.
Seite
Einfluß der Spanstärke . auf die Schnittgeschwindigkeit . . . . . . .. 53
Versuche eines Stahles mit gerader Schneidkante über den Einfluß der Span-
stärke auf die Schnittgeschwindigkeit . . . . . . . . . . . . . .. 53
Einfluß der verschiedenen Spanbreiten geradliniger gleichstarker Späne auf
die Schnittgeschwindigkeit 56
Rundnasige Drehstähle. . . . . . . . . . . . . . 58
Gründe für die Wahl des rundnasigen Drehstahles 58
Breitrunde Form der Schneidkante . . . . . . . 59
Vermeidung des Vibrierens durch rundnasige Stähle bei kleinem Krümmungs-
radius der Schneidkante . . . . . . . • . . . • . 60
Gründe für die Wahl der besonderen Kurven der Schneidkante an den
Normalstählen ........ 61
Schleif- und Ansatzwinkel der Stähle 63
Ansatzwinkel . . . . . . . . . . 64
Ansatzwinkel in Werkstätten ohne gesonderte Werkzeugschleiferei 65
Meißel- oder Zuschärfwinkel der Stähle . . . . . 65
Rücksichten auf die Bemessung des Meißelwinkels . . . . . . . 66
Meißelwinkel für weiches Gußeisen . . . . . . . . . . . . . . 68
Wirkung der Größe des Meißelwinkels auf weichenStahl und weiches Gußeisen 70
Verhältnis zwischen Seitenschleifwinkel und Hinterschleifwinkel 71
Einfluß der Schleifwinkel auf den Weg des Spanes. . . . 72
Abbiegende Wirkung des Schnittdruckes auf den Drehstahl . . 72
Wirkung der Schleifwinkel auf die Vorschubkraft . . . . . . 73
Einfluß des Hinterschleifwinkels auf die Bearbeitungsfläche und Genauig-
keit des Drehdurchmessers . 73
Das Schmieden und Schleifen der Stähle. . . . . . . . . . . . . .. 74
Form der Drehstähle mit Rücksicht auf das Schmieden und Schleifen 74
Schleifwerkzeuge ........... . . . . . . . 76
Größenverhältnisse des Stahlschaftes . . . . . . . . . 76
Notwendigkeit der seitlichen Verkröpfung der Stahlnase 78
Lage der Aufspannfläche im Stichelhaus ....... 79
Länge der Schäfte von Drehstählen. . . . . . . . . . 79
Formgebung der Stähle zur Erzielung größter Leistung bei gleichzeitig
geringsten Kosten an Schmiede- und Schleifarbeit . . . . 80
Herrichtungsmethode durch Aufwärtsbiegen des Vorderendes 82
Fehler beim Abschlagen der Stahlschäfte '. . . . . . . . 82
Erhitzen des Stahles ..•............... 82
Kröpfen oder Aufbiegen der Nase des Stahles . . . . . . . 83
Schaffung einer Auflage des Stahles bis dicht unter die Schneidkante 85
Abschneiden der Ecken der Stahlnase zur Erleichterung der Schleifarbeit 87
Zuschärfung nach dem gewünschten Meißelwinkel 88
Seitliches Verkröpfen der Nase und letzte Handanlegung . . . . 89
Ursachen der Feuer- oder Hitzerisse in den Stählen . . . . . . 89
Verteilung der Arbeit auf Schmiedewerkstatt und Schleifmaschine 91
Grenzlehren beim Fertigschmieden der Stähle . . . . . . . . . 91
Wasserkühlung beim Schleifen . . . . . . . . . . . . . . . . 92
Verhalten der Stähle beim Schleifen mit scharfen und stumpfen Schleif-
winkeln •...........•.....•.•......• 94
Inhaltsverzeichnis. IX
Seite
Verhalten der ebenen Flächen beim Schleifen . . 94
Wahl der Schmirgelscheibe. . . . . . . . . . . 95
Gesichtspunkte für automatische Schleifmaschinen 95
Vorrat an Drehstählen . 95
Schnittdruck 96
Zusammenfassung der Versuchsergebnisse englischer, deutscher und ameri-
kanischer Forscher (Tab. 58) . . • . . . . • . . . . . . . . . " 97
Zusammenstellung der englischen, deutschen und amerikanischen Versuche
über den Schnittdruck . . _ . _ . • . . _ . . . . _ . . . 97
Beziehung zwischen der Normalschnittgeschwindigkeit und dem Schnitt-
druck bei Bearbeitung von Stahl . . . . . . . . . . . . . 99
Beziehung zwischen der Normalschnittgeschwindigkeit und dem Schnitt-
druck bei Bearbeitung von Gußeisen • . • . • . . . . • . 104
Beziehung zwischen der Normalschnittgeschwindigkeit und der Druck-
festigkeit des Arbeitsstückes bei der Bearbeitung von Gußeisen . " 105
Vergleich der Beziehungen zwischen dem Schnittdruck und der Normal-
schnittgeschwindigkeit für Stahl und Gußeisen 105
Schnittdruckmessungen .... _ ..... _ ......... " 105
Meßvorrichtungen . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . 106
Verhalten des spezifischen Schnittdruckes bei Änderungen der Schnittiefe und
des Vorschubes, für Bearbeitung von Gußeisen mit normalen Drehstählen 107
Zweck der Schnittdruckversuche . _ . . - . . . _ _ . . . . . . . . 107
Einfluß der Drehstahlgröße auf den Schnittdruck . . . . . . . . " 113
Einfluß des Härtegrades von Gußeisen auf die Materialkonstante der Formel
in §§ 240 und 243 ....................... 113
Verhalten des Schnittdruckes bei Änderungen der Schnittiefe und des Vor-
. schubes bei Bearbeitung von Stahl mit normalen Drehstählen. . 115
Unabhängigkeit des Schnittdruckes von der Schnittgeschwindigkeit 116
Vorschubkraft . . . . . . . . . . . . . . 118
Vorrichtung zum Messen der Vorschubkraft 119
Wasserkühlung der Drehstähle . . . . . . . 120
Zweckmäßigste Kühlstelle . . . . . . . . 122
Steigerung der Normalschnittgeschwindigkeit durch intensiveWasserkühlung
bei Bearbeitung von Stahl . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123
Versuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 124
Steigerungsfähigkeit der Normalschnittgeschwindigkeit bei Bearbeitung von
Gußeisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125
Unabhängigkeit der Steigerung der Normalschnittgeschwindigkeit von der
Spanstärke . . . . . . . . . '.' . . . . . . 126
Vibrationserscheinungen 127
Das Arbeitsstück als Ursache der Erschütterungen 127
Fehlerhafter Antrieb als Ursache der Vibrationen 127
Fehlerhafte Drehstähle als Ursachen der Erschütterungen 127
Vibrationen infolge von Fehlern in der Maschine. . . . 127
Einfluß der Vibrationen auf die Normalschnittgeschwindigkeit 128
Notwendigkeit schwerer Werkzeugmaschinen für hohe Schnittgeschwindig-
keiten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128
Einfluß der Vibrationen auf die Schnittgeschwindigkeit . . . . . . 130
Steigerung der Normalgeschwindigkeit bei aussetzender Bearbeitung 131
x
Inhaltsverzeichnis.
Seite
Schnittdauer 132
Einfluß der Schnittdauer auf die Normalgeschwindigkeit . . . . . . . 132
Einfluß der Schnittdauer auf die Schnittgeschwindigkeit bei Benutzung
moderner Schnelldrehstähle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134
Einfluß der Schnittdauer auf die Schnittgeschwindigkeit bei Benutzung von
angelassenen Tiegelgußstählen ................. . 135
Vergleich des Einflusses der Schnittdauer auf die Schnittgeschwindigkeit
bei Benutzung von modernen Schnelldrehstählen und ausgelassenen
Tiegelgußstählen ...•.................... 136
Einfluß der Schnittdauer auf die Schnittgeschwindigkeit bei Bearbeitung
von Gußeisen 136
Günstigste Schnittdauer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136
Einfluß des Vorschubes und der Schnittiefe auf die Normalschnittgeschwin-
digkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . • . . . . . . . . . . . 139
Wichtigkeit und Schwierigkeit der Versuche über den Einfluß von Vor·
schub und Schnittiefe . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140
Praktische Schnittgeschwindigkeitstabellen für verschiedene Schnittiefen und
Vorschübe bei Verwendung moderner Schnelldrehstähle und Bearbeitung
von hartem, mittelhartem und weichem Gußeisen und Stahl . . . . 141
Versuche über den Einfluß der Spanstärke auf die Normalschnittgeschwin·
digkeit, für Späne von 25 mm Breite. . . . . . . . . . . . . . . 152
Versuche über den Einfluß der Schnittiefe für Späne von 0,75 mm gleich.
mäßiger Stärke . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153
Einfluß. des Vorschubes und der Schnittiefe auf die N ormalschnittgeschwin
digkeit bei Benutzung normaler, rundnasiger Stähle für Bearbeitung
von Stahl ....... . 157
Versuche mit 7/8/1 Drehstahl . 159
Versuche mit 1/1 Drehstahl .. 161
Versuche mit 1/2/1 Drehstahl' . 162
Einfluß des Vorschubes und der Schnittiefe auf die Normalschnittgeschwin
digkeit bei Benutzung normaler Stähle mit abgerundeter Schneidkante
für Bearbeitung von Gußeisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163
Einzelheiten des Versuches mit 3/4/1 rundnasigem Stahl ..•..... 165
Einfluß des Vorschubes und der Schnittiefe auf die Normalschnittgeschwin
digkeit bei verschiedener Qualität des Arbeitsstückes 167
Werkzeugstahl und dessen Behandlung 169
Chemische Zusammensetzung und Warmbehandlung der Stähle 169
Gewöhnlicher Werkzeugstahl 170
Die Härtung . . . . . . . . . . . ; . . 170
Anlassen ............... . 171
Anlassen des gewöhnlichen Werkzeugstahles 171
Anlassen des Mushet- oder selbsthärtenden Stahles 172
Vier Zeitabschnitte in Werkzeugstählen . . 172
Rotwarmhärte ............ . 174
Verbesserung durch Zusatz von Vanadium . 176
Erste oder Hochwarmbehandlung . . 177
Abkühlung der Schnelldrehstähle . . 177
Zweite oder Niedrigwarmbehandlung 178
Gleichmäßigkeit in der Härtung 179