Werkzeugmaschinen haben viele Gemeinsamkeiten 11.12.2010, 08:16
Von den mechanischen Bauteilen, die in Beiträgen des tec.LEHRERFREUNDS beschrieben sind, werden die meisten auf Werkzeugmaschinen hergestellt. Trotz ihrer Vielfalt besitzen Werkzeugmaschinen Gemeinsamkeiten, die wir in diesem ersten Beitrag herausheben.
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3. und 4. Ausbildungsjahr
Werkzeugmaschinen
Mit dem Begriff »Werkzeugmaschine« werden Maschinen umschrieben, die der Bearbeitung von Werkstücken mit präzise geführten Werkzeugen dienen. In der Praxis meint man damit in der Regel nur zerteilende, spanende und abtragende Maschinen.
Bei der Formgebung des Werkstücks erzeugt die Werkzeugmaschine eine Relativbewegung zwischen Werkzeug und Werkstück. Dabei unterscheidet man zwischen der Hauptbewegung (auch »Schnittbewegung«) und der Vorschub- bzw. Zustellbewegung, die zusammen eine kontinuierliche Bearbeitung z. B. durch Spanabnahme ermöglichen.
Die Antriebseinheiten einer Werkzeugmaschine (Haupt- und Vorschubantriebe) werden heute im allgemeinen CNC-gesteuert. Darauf gehen wir in diesem Beitrag (noch) nicht ein (CNC = Computerized Numerical Control).
Die Aufgabe der Werkzeugmaschine ist es, Bauteile spanabhebend zu bearbeiten, also zu bohren, zu drehen, zu fräsen, zu schleifen, zu stoßen. Wichtige Maschinen dafür sind die
• Bohrmaschine
• Drehmaschine
• Fräsmaschine
• Schleifmaschine
• Stoßmaschine
Dieser tec.LEHRERFREUND-Beitrag stellt übersichtsweise die oben genannten Maschinen in ihrem Aufbau vor und geht auf ihre Bewegungen ein. Weil sich die Maschinen in vielem ähnlich sind, bietet es sich an, im ersten Unterrichtsschritt die Gemeinsamkeiten herauszuarbeiten.
1. Aufbau, Baugruppen
Wie alle Maschinen bestehen Werkzeugmaschinen aus einzelnen Bau- und Funktionsgruppen, die so aufeinander abgestimmt sind, dass sie die der Werkzeugmaschine gestellten Aufgaben lösen können. Dies wollen wir ausgehend von der Bohrmaschine untersuchen. In der Skizze wird sie nach links umgelegt; sie wird in dieser Lage zur Drehmaschine und zeigt, welche frappierende Ähnlicheit die Bohrmaschine mit der Drehmaschine hat.
Die Bohrmaschine steht auf einem Fuß, den man z. B. auch bei der Fräsmaschine findet. Der senkrechte Aufbau ist der Ständer, der bei kleineren Maschinen auch als Säule ausgeführt sein kann. Besitzt die Maschine eine eher gestreckte Form wie die Dreh- oder Rundschleifmaschine, dann wird der Ständer zum Bett. Die Auflageeinrichtung für das Werkstück ist der Tisch. Auch Fräs- oder die Stoßmaschinen sind mit einem Tisch ausgestattet. Bei der Drehmaschine ist eine häufig benutzte Werkstückhalteeinrichtung das Backenfutter. Beim Arbeiten zwischen Spitzen benötigt man als Gegenlager denReitstock. Den Antrieb einer Maschine besorgt derAntriebsmotor. Da dieser in der Regel zu schnell läuft, und auch nur eine Drehzahl besitzt, muss diese mithilfe eines Getriebes untersetzt werden. Die Schnittbewegung, die im Falle der Bohrmaschine der Bohrer, also das Werkzeug, ausführt, wird vom Hauptgetriebe erzeugt. Kann mit automatischem Vorschub gebohrt werden, dann ist zusätzlich ein Vorschubgetriebe eingebaut. Dieses ist wegen der kleinen Vorschubgeschwindigkeiten ein stark untersetztes Getriebe. Weitere wichtige Baugruppen an Werkzeugmaschine sind: Der Spindelstock, der Werkzeugschlitten, Arbeitsspindeln.
Eine nur bedingt in die Reihe passende Maschine ist die Stoßmaschine.
2. Arbeitsbewegungen (Bild)
Um ein Werkstück zu bearbeiten, müssen meist drei Arbeitsbewegungen ausgeführt werden. Wer sie ausführt, das Werkzeug oder das Werkstück, hängt vom Werkzeugmaschinentyp ab.
2.1 Schnittbewegung
Die Schnittbewegung ist die Bewegung, die dafür sorgt, dass der erste Span abgenommen wird. Bei der Bohrmaschine macht der Bohrer (das Werkzeug) die Schnittbewegung, bei der Drehmaschine das Werkstück. Die Geschwindigkeit, mit der dies geschieht, ist die Schnittgeschwindigkeit vc. Sie wird bei den meisten Werkzeugmaschinen in m/min angegeben.
2.2 Vorschubbewegung
Sie schiebt das Werkzeug oder das Werkstück so vor, dass ein fortlaufender Span entsteht. Beim Bohren macht der Bohrer die Vorschubbewegung, beim Fräsen das Werkstück. Gemessen wird in mm/Umdrehung oder in mm/Hub (z. B. beim Stoßen).
2.3 Zustellbewegung Ist, nachdem ein Span abgedreht wurde, das angestrebte Sollmaß noch nicht erreicht, dann muss ein weiterer Span abgenommen werden. Für die dazu erforderliche Spantiefe ist die Zustellbewegung nötig. Sie wird in Millimeter angegeben.
(Anmerkung: Beim einfachen Bohren kann nicht zugestellt werden. Soll das Bohrloch vergrößert werden, muss ein entsprechend größerer Bohrer verwendet werden).
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