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Drehen - Drehen Grundlagen

Drehmaschinen: 4000 Jahre Entwicklung

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
S. 147 - 148

Mit über 20 Prozent Anteil am Gesamtwert halten Drehmaschinen den größten Einzelposten am Gesamtwert aller in Deutschland produzierten Werkzeugmaschinen. Das unterstreicht ihre besondere Bedeutung. Doch bereits in Funden von Gebrauchsgegenständen aus dem zweiten Jahrtausend v. Chr. finden sich die ersten Hinweise darauf, dass Menschen Einrichtungen zum Drechseln benutzt haben.

Bis heute Technologie mit herausragender Bedeutung


Die technologische Bedeutung des Drehens kann am Anteil der produzierten Drehmaschinen am Gesamtwert der produzierten spanenden Werkzeugmaschinen gemessen werden. Er betrug 2012 in der Bundesrepublik Deutschland etwas über 20 %. Damit zählen Drehmaschinen/Drehzentren gemeinsam mit den Bearbeitungszentren (24 %) zur bedeutendsten Gruppe der Werkzeugmaschinen, auf denen heute auf Grund multifunktionaler Technologien neben Fräs-, Bohr- und anderen Bearbeitungen auch Drehbearbeitungen durchgeführt werden (VDW 2013).

Seit dem Altertum bekannte Verfahren

Das Drehen ist als Drechseln schon seit dem Altertum bekannt. Auf Grund von Rekonstruktionen und noch heute gegebenen Beobachtungsmöglichkeiten in Drittländern ist bekannt, dass die Realisierung der Drehbewegung durch den Schnurzugantrieb erfolgte. Das Werkzeug wurde von Hand mit Hilfe einer Unterstützung oder Aufage geführt. Früheste Funde von Gebrauchsgegenständen, die auf Grund ihrer Form auf Drechselarbeiten schließen lassen, können auf das Ende des 2. Jahrtausends v. Chr. datiert werden und stammen aus dem mykenischen Raum.

Sicher als Drechselarbeiten identifzierte Werkstücke stammen aus dem Grab Tomba del Guerriero bei Corneto aus dem 7. Jahrhundert v. Chr. Die erste Darstellung einer Drehmaschine mit Schnurzug- oder Fiedelantrieb fand man im ägyptischen Grab des Petrosiris aus dem Jahr 300 v. Chr. ( Wikipedia ).

Dieser Antrieb, bei dem aus einer translatorischen Bewegung der Hand eine hin- und hergehende Drehbewegung am Werkstück (Drehen) bzw. am Werkzeug (Bohren) erzeugt werden konnte, wurde durch die Antike über die Griechen und Römer bis ins Mittelalter beibehalten. Im 13. Jahrhundert kam die Wippendrehbank auf, bei der die Schnur am einen Ende an einem Trittbrett und am anderen Ende an einem meist an der Decke befestigten, federnden Stock angebracht war. Damit konnte der Drechsler mit dem Fuß die Apparatur antreiben und hatte beide Hände zum Führen des Werkzeugs frei (Abb. 5.1)

Abb. 5.1: "Der Drechsler" aus Christoph Weigels Darstellung der „Gemeinnützlichen Hauptstände“ um 1698 (Quelle: Wikipedia)

Schwungscheibenantrieb von Leonardo da Vinci

Anfang des 15. Jahrhunderts nutzte man die Handkurbel als Antrieb. Auch Leonardo da Vinci erfand eine Drehbank, bei der eine Schwungscheibe über ein Trittbrett angetrieben wurde und so eine kontinuierliche Drehbewegung ermöglichte. Aus dem Jahre 1480 stammt die erste Darstellung einer Drehbank mit Support. Die Zeichnung beschreibt einen Apparat mit hölzernem Werkzeugschlitten zur Zustellung des Drehmeißels und einem in Längsrichtung verfahrbaren Drehteil (Wikipedia).

Jacques Besson konstruierte 1571 eine Drehbank mit selbsttätigem mechanischem Vorschub über die Leitspindel. Den Werkzeugschlitten zogen zwei Gewichte über Umlenkrollen nach oben und drückten
somit das Werkzeug gegen das Werkstück. In der Feinmechanik waren die Drehbänke nach 1650 schon zu einem großen Teil aus Metall und verfügten ab 1750 schon über alle wesentlichen Merkmale einer modernen Drehmaschine, wie Leitspindel, Wechselräder und Kreuzsupport.

Die erste für den Maschinenbau geeignete Supportdrehbank stammt wahrscheinlich vom Amerikaner Sylvanin Brown aus dem Jahre 1791. Sieben Jahre später patentierte ebenfalls ein Amerikaner, David Wilkinson eine Supportdrehbank (Wikipedia).

Dampfmaschine treibt im 18. Jahrhundert Innovation voran

Die Entwicklung der Drehmaschine als Werkzeugmaschine zur Metallbearbeitung erhielt nach der Erfindung der Dampfmaschine starken Auftrieb. Der Engländer Henry Maudslay (1771 – 1831) gilt als Schöpfer der Metalldrehmaschine mit Support und Leitspindel. Die erste Ausführung entstand 1794 in der Werkstatt von Joseph Bramah, mit dem er 1820 auch die fabrikationsmäßige Herstellung von Leitspindeldrehmaschinen aufnahm. Die erste Leitspindeldrehmaschine in Deutschland kam 1810 aus London und wurde von der Maschinenfabrik Koenig & Bauer in Würzburg angeschafft. Durch Maudslay, der auch Wechselräder für den Vorschub einsetzte, um Gewinde unterschiedlicher Steigung drehen zu können, wird die Werkzeugmaschine ein industrielles Erzeugnis.

Anfang des 19. Jahrhunderts waren alle wesentlichen Bauelemente der Drehmaschine und ihre wesentliche Grundform entwickelt. Der Stand des Drehmaschinenbaues um 1840 ist in Abbildung 5.2 dargestellt (Rieht, Langenbacher 1954; Wittmann 1960).

Entwicklungsstand der Drehmaschine um 1840

Entwicklungsstand der Drehmaschine um 1840 (nach Wittmann 1960): a bis c Leitspindel, Wechselräder und Support nach Maudslay, d lose Stufenscheibe und Vorgelege nach Roberts, e bis g Zahnstange Zugspindel und getrennte Führungen nach Fox, h Planvorschub nach Whitworth

Die Weiterentwicklung der Drehmaschine führte neben dem Bau von zahlreichen Varianten auch zur Konstruktion der kurvengesteuerten Drehautomaten. Im Jahre 1873 erhielt Spencer auf eine automatische Maschine zur Herstellung von Schrauben, die mit einer kurvenbesetzten umlaufenden Steuerwelle ausgerüstet war, ein Patent. Daraus entstand bis 1880 der erste Einspindel-Revolverdrehautomat mit einer im Maschinenbett liegenden zentralen Steuerwelle. Die Entwicklung führte 1894 zu dem in Abbildung 5.3 gezeigten Vierspindel-Stangenautomaten.

Abb. 5.3: Mehrspindel-Drehautomat nach dem USA-Patent 530180 vom 4. Dezember 1894

Die Schaltbewegung wurde hierbei von einer Spindeltrommel als Werkstückträger ausgeführt. Mit dem erfolgreichen Bau kurvengesteuerter Drehautomaten erreichte die Entwicklung der Fertigungstechnik gegen Ende des 19. Jahrhunderts durch die Möglichkeit der automatisierten Bearbeitung einen bedeutungsvollen Höhepunkt (Spur 1967; Jäger 1964).

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
S. 147 - 148
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