Titel: Anderson, über Drehwerkzeuge, mit Anwendung des Copir- oder Uebertragungsprincipes.
Autor: Anderson, John
Fundstelle: 1859, Band 153, Nr. LXXXVII. (S. 326–333)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj153/ar153087

LXXXVII. Ueber Drehwerkzeuge, mit Berücksichtigung einiger Anwendungen des Copir- oder Uebertragungsprincipes bei der Fabrication hölzerner Artikel; von John Anderson, Maschinen-Inspector im Arsenal zu Woolwich.

Aus dem Mechanics' Magazine, März 1859, S. 189 und 205.

Mit Abbildungen auf Tab. V.

Während einer kurzen Geschäftsreise, welche der Verfasser im Jahr 1854 in den Vereinigten Staaten machte, erstaunte er über die vielen dort gebräuchlichen einfachen und sinnreichen Anwendungen des Copirprincips auf die gewöhnliche Holzdrehbank, wogegen in England gemeiniglich die Herstellung derartiger hölzerner Artikel von der Aufmerksamkeit des Arbeiters oder von den, zu speciellen Zwecken construirten Maschinen abhängig gemacht wird. So kann z.B. durch Hinzufügung einiger sehr einfachen Theile die gewöhnliche Hand-Holzdrehbank zur Vervielfältigung von Gegenständen derart eingerichtet werden, daß die Operationen bedeutend beschleunigt werden und der Arbeiter befähigt wird, ohne die zeitraubende Anwendung von Meßinstrumenten, Zirkeln, Lehren etc., ein Stück nach Form und Größe genau wie das andere herzustellen.

Eine einfache Anordnung einer Copirdrehbank ist in Fig. 4 dargestellt. An der Stirn der Bank und parallel mit dem Holzstück A, welches bearbeitet werden soll, ist ein gerades Stück B von hartem Holze befestigt, welches auf der oberen geraden Fläche leicht ausgehöhlt ist. Auf der entgegengesetzten Seite der Drehbank ist ein ähnliches Holzstück C angebracht, dessen obere scharfe Seite jedoch nicht gerade ist, sondern dieselbe unregelmäßige Form wie der verlangte Artikel hat. Der Hohlmeißel oder das Drehinstrument D, anstatt durch die Hand des Drehers auf einer Vorlage gehalten zu werden, ist in einem Holzstück E so befestigt, daß die Anordnung Aehnlichkeit, mit einem Zimmermannshobel hat. Das eine Ende von E wird nun in der Höhlung der Führung B, an der Vorderseite der Bank, und das andere auf der Linie des unregelmäßig geformten Stückes C entlang geführt. Damit der Arbeiter das Holz nach und nach auf den verlangten Durchmesser abzudrehen vermag, ohne durch das Aufnehmen zu großer Späne das Einhaken und Brechen des Stahles zu riskiren, steckt man einen kleinen, mit einem Ring versehenen Holzkeil F, welcher durch den kleinen Finger der rechten Hand geführt wird, |327| zwischen den Stahlhalter E und das unregelmäßig geformte Holzstück C an der Rückseite der Drehbank, welcher nach und nach im Verlaufe der Operation zurückgezogen wird. Für den letzten Schnitt, den Schlichtschnitt, wird ein anderer Stahl in E eingesetzt und derselbe mit leichtem Schnitt die Bahnen B und C entlang geführt. So wird ohne Anstrengung eine dem Modell stets gleiche Arbeit hergestellt, und zwar in weniger als der halben Zeit, welche bei dem gewöhnlichen Verfahren erforderlich ist.

Nach einem dem vorigen ähnlichen Plane, aber mit veränderter Anordnung, dreht man in Amerika lange Holzstücke von geringem Durchmesser ab, wie Fig. 5 zeigt. Das zu bearbeitende Holz G wird zuerst mittelst Kreissäge in quadratische Stücke von der erforderlichen Länge geschnitten; diese werden sodann zwischen die Spitzen einer Drehbank gespannt, ohne die Kanten zu brechen. Der Stahlhalter oder Drehapparat H läuft auf zwei parallelen Stangen I, I, welche an Docke und Spitzenbock der Drehbank befestigt sind. Dieser Stahlhalter besteht aus einem metallenen Rohr H, mit zwei Messern K und L an jedem Ende; das vordere Messer K ist dazu bestimmt, die Ecken des zu drehenden Holzstückes bis auf den inneren Durchmesser von H fortzunehmen, damit dasselbe, ohne zu vibriren, ähnlich wie in der Brille der alten deutschen Drehbank geführt wird; der hinter der Brille sitzende zweite oder Schlichtstahl L dreht nun die Stange auf den verlangten Durchmesser. Um die ganze Vorrichtung selbstthätig zu machen, damit der Arbeiter den Stahlhalter nicht vorzuschieben braucht, wird das vordere Messer K so gestellt, daß die damit erzeugte Dicke des Holzes knapp in die Röhre H hineinpaßt; dieselbe ist im Innern mit einem Gewinde versehen, welches, sich auf das Holz aufschneidend, den ganzen Stahlhalter nun selbstwirkend gegen den Schnitt führt. Der Schraubengang, welcher sich auf das Holz aufschneidet, wird durch den Schlichtstahl hinter der Röhre H wieder entfernt, und ist nach Beendigung der Arbeit nicht mehr zu sehen.

Beim Drehen langer und schwacher Stangen von unregelmäßiger Form ist der zweite Stahl L nicht im Support festgestellt, sondern wird in einem besonderen Stahlhalter, dessen anderes Ende auf dem Support aufruht, geführt, während das hintere Ende auf einer längs des Bettes befestigten Stange, welche die verlangte unregelmäßige Form hat, läuft. Durch Steigen und Fallen auf den Linien dieses Modelles wird nun der Schnitt stärker oder schwächer, und dadurch die Seite des bearbeiteten Holzes in die verlangte Gestalt gebracht.

Die Holzdreher in Amerika bedienen sich einer Spitze, welche so bedeutende Vorzüge vor der bei uns gebräuchlichen Form hat, daß sie allgemein empfohlen zu werden verdient; in den Werkstätten des Arsenals |328| zu Woolwich wird sie bereits mit dem besten Erfolg angewendet. Statt des gewöhnlichen scharfen Körners, ist diese Spitze, Fig. 6, an dem vordern Ende mit einer conischen Höhlung M versehen, welche, eine concentrische scharfe Schneide bildend, sich leicht in das Holz, dasselbe centrirend, eindrückt. Bei dieser Form hält die Spitze nicht nur das Oel besser zurück, sondern es wird überdieß das Verlaufen des zu drehenden Stückes, sowie das Zersplittern desselben, verhütet.

Die Methode, nach welcher im Arsenal zu Woolwich die für Geschosse erforderlichen hölzernen Kugelspiegel gedreht werden, ist ebenfalls eine erfolgreiche Anwendung des Copirprincipes. Bisher wurden diese Gegenstände durch den Holzdreher auf gewöhnliche Weise, mittelst Röhre, Schlichtstahl und Lehre hergestellt, wobei ein geschickter Arbeiter höchstens fünfzig Stück derselben per Tag fertig machen konnte; nach der neuen Methode wird das Holz mittelst Bandsäge aus der Pfoste in kreisrunde Stücke geschnitten und der Arbeitslohn per 100 Stück derselben beträgt durchschnittlich 7 Pence. Der so erhaltene Holzteller wird auf einer Bohrmaschine gebohrt, um auf der Planscheibe einer Drehbank aufgeschraubt werden zu können. Durch den ersten Drehproceß ist nun die äußere Oberfläche zu bearbeiten, und zu diesem Zweck wird das Holz auf der Centrumschraube der Planscheibe festgeschraubt, wie in A, Fig. 7, ersichtlich. Die Hohlstähle B und C sind in verschiedenen Supports D und E befestigt, jedoch auf einem Aufsatz F mit einander verbunden, und wirken beide gleichzeitig durch die Bewegung eines einfachen Handhebels G. Der Aufsatz F läuft in gewöhnlicher Weise auf dem Bett der Drehbank, und wird durch Getriebe und Zahnstange mittelst der linken Hand des Arbeiters durch den Handhebel H bewegt. Die Dimensionen des Kugelspiegels werden durch das Anhalten des Supports in seiner Bewegung und durch die Stellungen der Messer bestimmt.

Die nächste und letzte Operation ist die Herstellung der Aushöhlung des Kugelspiegels zur Aufnahme des Geschosses. Hierzu wird eine einfache Drehbank, wie Fig. 8 zeigt, angewendet. Das Holzstück A wird in einer passend großen Universalplanscheibe angebracht. Der Durchschnitt der verlangten Höhlung ist ein Kreisabschnitt; der Drehstahl B wird daher in einem Stahlhalter befestigt, welcher vermittelst des Hebels C um seine Achse gedreht werden kann, und so gestellt ist, daß seine Schneide den Radius des entsprechenden Kreisabschnittes beschreibt. Der Stahlhalter dreht sich im Aufsatz D, und letzterer schiebt sich auf dem Drehbankbett, wie vorher schon beschrieben wurde. Die Tiefe der verlangten Höhlung wird durch die Entfernung des Stahlhalters von der Planscheibe bestimmt, und der Arbeiter regiert bei Ausführung der Operation mit seiner |329| linken Hand den Handhebel E, welcher durch Getriebe und Zahnstange den Support gegen die Planscheibe vorschiebt, während die andere Hand des Arbeiters den Stahlhalter C dreht, und dadurch mit dem Drehstahl den verlangten Kreisbogen beschreibt.

Um Kugelspiegel von anderen Formen zu machen, werden nur die verschiedenen Stahlhalter auf dem Aufsatz entsprechend angeordnet. Der Gewinn an Arbeitslöhnen beträgt bei Benützung dieser Methode über 4/5 der früheren Kosten.

Der conische Pfropf zu den Kugeln der Minié-Büchsen wird von Buchsbaumholz durch selbstthätige Maschinen angefertigt. Hierbei ist die conische Form des Pfropfes in einer rotirenden Fräse enthalten, welche am vorderen Ende der Spindel einer Drehbank befestigt, sich mit großer Geschwindigkeit dreht; das Holz, durch Kreissägen in lange, quadratische Stangen geschnitten, wird auf der Vorlage der Drehbank befestigt und gegen die Fräse gedrückt, wodurch man am Ende der Stange einen Conus erhält, welcher durch eine Kreissäge abgeschnitten, den Pfropf von verlangter Größe und Gestalt liefert.

Von den zu diesem Zweck gebräuchlichen Maschinerien zeigt Fig. 9 eine der besten Constructionen.

Im Spindelbock ist die Fräse A angebracht und die Spindel hat bei ihrer rotirenden Bewegung gleichzeitig eine traversirende, welche von der Nuth in der Scheibe B ausgehend, durch den Hebel C übertragen wird. Die zu bearbeitende Holzstange D ist auf der Vorlage E befestigt. Die Spindel mit der Fräse traversirt nun gegen das äußere Ende und wird wieder zurückgezogen, nachdem die verlangte conische Form hergestellt ist.

Die zweite Operation ist das Abschneiden des Pfropfes. Zur Ausführung derselben sind das Bett und die Vorlage E, welche die Holzstange D tragen, auf einem Schlitten befestigt, der durch das Excentricum F und die Zugstange G verbunden, eine rechtwinkelige Bewegung gegen den Spindelkasten macht. Wenn das Ende der Stange seine conische Form erhalten hat und die Spindel zurückgezogen ist, traversirt der Schlitten mit der Vorlage E gegen die Circularsäge H. Der fertige Pfropf fällt in einen Kasten I, wonach der Schlitten wieder zurückgeht und das Holz in das Centrum der Spindel bringt. Eine intermittirend selbstthätig wirkende Vorrichtung K rückt nun die Vorlage mit dem Holz wieder in die frühere Stellung und die beschriebene Operation beginnt von Neuem.

Bei einigen der früheren Maschinen machte die Säge eine Traversbewegung gegen das Holz zur Abschneidung des Pfropfes; bei dieser |330| Anordnung wurden Späne und Pfropfe unter einander gemischt, die Arbeit für die Ausscheidung derselben kostete aber mehr als die Anfertigung der Pfropfe; bei der neuen Anordnung werden die Späne und die Pfropfe sofort von einander getrennt und der Arbeitslohn ist daher auf mehr als die Hälfte vermindert.

Eine Modification des Copirprincipes wird bei einer Maschine zur Herstellung quadratischer Löcher in Holz angewendet; diese Maschine, bei welcher ein Centrumschneckenbohrer in einem quadratischen Stemmeisen wirkt, ist in den Figuren 10 und 11 dargestellt. Der Meißel N bildet eine quadratische Büchse von denselben Dimensionen wie das verlangte Loch, und jede Seite desselben ist eine nach Innen abgeschärfte Schneide. Im Innern dieses Meißels, und mit ihm verbunden, dreht sich der Bohrer O, dessen Schneide mit denen des Meißels vorgeht. Bei Anwendung dieser Vorrichtung wird der quadratische Meißel in das Holz mit der nöthigen Pressung eingedrückt; der Bohrer schneidet beiläufig 7/8 der Fläche der verlangten Höhlung heraus; der Meißel macht das runde Loch quadratisch, und indem er mit seinen abgeschärften Schneiden die Späne gegen den laufenden Bohrer drückt, werden dieselben durch die aufsteigende Bewegung des Schraubenganges aus dem Loch emporgehoben.

Die Blanchard-Drehbank enthält eine Modification des Copirprincipes, welche zur Herstellung unzähliger unregelmäßiger Formen anwendbar ist; man benutzt diese Maschinerie zum Drehen, resp. Copiren von Gewehrkolben, Räderspeichen, Schuhleisten, Büsten und ähnlichen Artikeln. Sie ist mit zwei parallel neben einander stehenden Drehbänken zu vergleichen, wie Fig. 12 zeigt. Die eine Drehbank enthält das Modell F, die andere das rohe Material G, aus welchem das dem Modell gleiche Stück geformt werden soll, und beide Drehbänke haben dieselbe Bewegung. Die Vorlage, welche den Drehstahl H hält, trägt auch ein stumpfes Instrument I, welches die Linie des Modelles F verfolgt und vermittelst eines Gewichtes oder einer Feder mit demselben fortwährend in Berührung erhalten wird. Gewöhnlich wird das Drehwerkzeug H als ein auf seiner Peripherie mit Schneiden besetztes Rad construirt, welches in der Minute bis 2000 Umdrehungen macht. Das Führungsinstrument (tracer) I ist eine Scheibe von derselben äußern Form und Größe, und kann sich frei auf seiner Achse bewegen. Die Function der Maschine besteht im Uebertragen der Bewegung des Führungsinstruments I auf die Schneidscheibe H, wodurch die unregelmäßige Oberfläche des Modelles F copirt wird. Das mit dem sich drehenden Modell in Berührung befindliche Führungsstück wird, um seine Achse laufend, auf der unregelmäßigen Oberfläche von jenem hin und her geschoben, und da das Material G in der zweiten |331| Drehbank dieselbe Bewegung hat wie das Modell, ferner die Messerscheibe dieselbe Form und Größe wie die Führungsscheibe, so muß nothwendig dieselbe Gestalt aus dem Material hergestellt werden; der Schlitten, welcher die Schneid- und Führungsscheibe trägt, erzeugt, indem er sich in bekannter Weise hin und her schiebt, die verlangte Copie des Modelles, wobei ein Arbeiter mehrere Maschinen gleichzeitig zu bedienen im Stande ist.

Die Blanchard-Drehbänke, welche in den Werkstätten zu Woolwich angewendet werden, sind mit verschiedenen Modificationen der Schlittenbewegungen versehen; bei einigen stehen, wie oben beschrieben, Führungs- und Arbeitsscheibe auf einem Schlitten; bei anderen sind dieselben pendelartig aufgehängt; bei einer andern Anordnung endlich, welche bei weitem vorzuziehen ist, stehen Führungs- und Schneidscheibe, mit einander verbunden, auf einem schwingenden Gestell, dessen Drehpunkt dem Fußboden nahe liegt. Bei den zwei letzteren Constructionen ist die Reibung bedeutend vermindert und eine zartere und genauere Uebertragung, resp. Nachahmung der Oberfläche des Modelles durch die Führungsscheibe ermöglicht, als sie bei der Schlittenführung erzielt werden kann.

Ein mit Messern versehenes Rad, ähnlich dem bei der Blanchard-Drehbank gebräuchlichen, wurde mit großem Vortheil zur Herstellung verschiedener Curven mittelst eines einzigen Instrumentes angewendet. Dieß geschieht nach dem Princip, daß, wenn ein Stück Holz unter eine solche Messerscheibe, parallel mit der Achse derselben, gebracht wird, eine Nuth geformt wird, welche mit der Kreislinie des Umfanges der Messerscheibe correspondirt; wird aber das Holz der Fläche des Schneidrades entlang geführt, so erzeugt es eine flache Oberfläche. Curven zwischen beiden Extremen erlangt man, wenn der Apparat in die verschiedenen, den Curven entsprechenden Winkel gestellt wird.

Bei der Fabrication von Futtern zu Degenscheiden nach dem Copirprincip wird das Holz zuerst in rohe Form mittelst der endlosen Bandsäge gebracht. Die nächste Operation ist die Bildung einer Seite der äußeren Oberfläche; zur Ausführung derselben wird das rohe Holzstück in einen hölzernen Halter gelegt, der einer Längenbewegung fähig ist und in einer Curve geführt wird, welche diejenige der Schneide ist; diese Bewegung wird unter einem Schneidrade gemacht, welches die Querform der Scheibe hat; die zwei verbundenen Bewegungen erzeugen die verlangte Form. Die andere Seite wird ganz in derselben Weise hergestellt, wobei die fertige Hälfte in einem Halter von der genauen Form liegt, um beide Seiten vollkommen zu einander passend zu erhalten. Durch diese zwei Operationen wird das Aeußere fertig gemacht. Die dritte Operation hat zum Zweck, das Behältniß für die Klinge auszuschneiden: das äußerlich fertig geformte |332| Holz wird in einen Halter gelegt, in welchen es genau paßt, und diesen Halter läßt man in der geeigneten Curve unter einer umlaufenden Schneide sich bewegen. Nachher wird das Futter in einen vierten Halter gelegt, in welchem durch ein Fräsrad das obere Ende, welches den starken Theil der Klinge aufzunehmen hat, erweitert wird, und schließlich wird mittelst eines auf- und absteigenden Circularmessers die Spitze nach genauer Form und Länge abgeschnitten. Bei dieser Fabricationsmethode sind zwei Knaben im Stande täglich 500 Stück Scheiden herzustellen, und zwar viel genauer als es bisher durch Handarbeit möglich war.

Dieselbe Verbindung von Bewegungen wird häufig in anderer Weise benützt, um Gegenstände von unregelmäßigen Längenseiten herzustellen. Die Fräse von der erforderlichen Form wird am oberen Ende einer rotirenden verticalen Spindel befestigt, wie bei A, Fig. 13 und 14, zu sehen ist. Das zu bearbeitende Holz B ist auf einem Stücke C, dessen Seiten nach der herzustellenden Form geschnitten sind, befestigt. Indem nun die Schablone C gegen den die Spindel umschließenden Ring D fest angedrückt und an demselben entlang geführt wird, empfängt das Holz B, auf welches dieselbe Bewegung übertragen wird, die combinirte Form von C und A.

In der Gewehrfabrik zu Enfield werden die Gewehrschäfte nur mit Maschinen erzeugt und dadurch so genau übereinstimmend angefertigt, wie es durch Handarbeit gar nicht möglich wäre; man kann jetzt mit den Maschinen in Enfield per Woche 1000 bis 1200 Schäfte derart fertig machen, daß die einzige mit denselben vorzunehmende Handarbeit das äußere Glätten, resp. Poliren ist. Wir können nicht in die Details sämmtlicher hieher gehörenden Maschinen eingehen (zur Anfertigung eines Gewehrschaftes sind circa 12 Maschinen erforderlich, wovon jede verschieden angeordnet ist und zu einer andern Operation dient); das Hauptprincip ist aber bei allen dasselbe.

Die Herstellung der Höhlungen im Schaft geschieht mittelst einer Fräse oder eines Bohrers E, Fig. 15, welcher in der erforderlichen Form hergestellt ist und per Minute circa 6000 Umdrehungen macht. Derselbe muß sehr scharf erhalten werden, damit er, das Holz mag seitwärts gegen ihn, oder er gegen das Holz gedrückt werden, in allen Fällen einen reinen, glatten Schnitt herstellt. Um den Bohrer der verlangten Höhlung entsprechend zu führen, wird neben dem zu bearbeitenden Schafte F ein gehärtetes stählernes Modell G befestigt; und auf dem Support, welcher den Bohrer E trägt, befindet sich gleichzeitig ein dem Bohrer in der äußern Form ganz gleiches aber stumpfes Instrument H. Da nun H mit G dieselben horizontalen und verticalen Bewegungen ausführt, so folgt, daß, |333| wenn H in Berührung mit dem Modell G gebracht wird, der Bohrer E das Holz angreifen und, in demselben sich Raum bohrend, dieselben Linien beschreiben wird wie der Führungsstift H im Modell.

Zum Ausschneiden des Holzes für das Einlassen des Gewehrschlosses werden Fräsen oder Bohrer von verschiedener Stärke angewendet, wobei ein stählernes Modell, wie vorbeschrieben, zur Führung dient. Die Maschine ist für jede der verschiedenen Fräsen mit einem Führungsstift gleichen Durchmessers versehen und so construirt, daß jede Fräse nach Belieben zur Wirksamkeit gebracht werden kann. Beim Beginn bringt man die größten Fräsen zur Arbeit, und leitet den dazu gehörigen Führungsstift überall im Modell hin, wo er sich führen läßt; hierauf kommen die kleineren Fräsen zur Arbeit und so fort, bis zum Schluß ein sehr zarter Bohrer diejenigen Theile wegnimmt, welche für seine Vorgänger zu klein waren. So wird die ganze Operation mit der größten Genauigkeit durchgeführt, und zwar sammt dem Aufspannen eines Schaftes in beiläufig einer Minute.

Bei Betrachtung dieser Methode drängt sich die Frage auf, wie diese Genauigkeit eingehalten werden kann, da selbstverständlich die arbeitenden Bohrer sich ungleich mehr abnützen als die Führungsstifte, zur Erzielung einer genauen Arbeit aber ein übereinstimmender Durchmesser beider eine Hauptbedingung ist? Man wendet zum Compensiren dieser Abnützung ein Verfahren an, welches außerordentlich einfach und sinnreich ist. Die conischen Löcher in den Bohrspindeln, welche zur Aufnahme der Fräsen bestimmt sind, werden etwas excentrisch gebohrt, und genau so excentrisch sind die Zapfen an den Fräsen. Beide, Bohrspindel sowohl als Zapfen, werden an ihrem Umfange graduirt, und die Fräse wird, wenn sie neu ist, so gesetzt, daß sie genau centrisch läuft, also ihren eigenen Durchmesser bohrt, resp. dem Führungsstift gleich ist. Wenn nun durch Nachschärfen der Durchmesser der Fräse kleiner wird als der Kopf des Führungsstiftes, so stellt man sie nach und nach so weit excentrisch, daß sie nach jedem Schärfen wieder dem verlangten Durchmesser entspricht; eine ungenaue Arbeit ist hierbei nicht zu befürchten, weil die große Geschwindigkeit des Werkzeugs dessen Excentricität unfühlbar macht.44)

C. V.

|333|

Wir verweisen auf die Abhandlung des Verfassers „über die Anwendung von Maschinen bei der Anfertigung von Kriegsmaterial in England“ im polytechn. Journal Bd. CXLV S. 81.

A. d. Red.

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