Titel: Das Diamantwerkzeug für die Steinbearbeitung.
Autor: Anonymus
Fundstelle: 1891, Band 281 (S. 121–126)
URL: http://dingler.culture.hu-berlin.de/article/pj281/ar281048

Das Diamantwerkzeug für die Steinbearbeitung.

Mit Abbildungen.

Eine grosse Bedeutung hat der schwarze Diamant als Werkzeug bei der Bearbeitung von Steinmaterial erlangt, seitdem man seine Fassung in den Werkzeugträger mit Sicherheit bewerkstelligen konnte. Bemerkenswerth ist es, dass ein Ersatz für diesen theueren Stein nicht aufzufinden ist. Der dem Diamant an Härte anscheinend nahestehende Korund erreicht nicht annähernd die Leistungsfähigkeit des ersteren. Der Grund liegt in der ganz ausserordentlichen Härte des Diamantes, welcher zwar in der Mohs'schen Härtestufe den Härtegrad 10 einnimmt, jedoch 100 Mal härter ist als der mit dem Grad 9 bezeichnete Korund, so dass der Unterschied in der Härte zwischen Diamant und Korund weitaus grösser anzunehmen sein wird, als zwischen Korund und Talkstein, welches den Härtegrad 1 führt.

Die gewerblichen Zwecken dienenden Diamantsteine sind der schwarze Diamant, auch Carbon genannt, eine Abart, welche weder krystallisirt noch amorph ist und die in allen Farbenabstufungen zwischen Tiefschwarz und Sepiabraun vorkommt. Ferner der Boort, ein krystallisirter, nach Zusammensetzung oder Farbe fehlerhafter Diamant, bezieh. der Kugelboort, ein dichtes, kugelförmiges Agglomerat ausserordentlich kleiner Diamantkrystalle. Er ist wegen der natürlichen Rauhigkeit seiner Oberfläche als Werkzeug sehr geschätzt. Doch ist die Fassung des Boort viel schwieriger als jene des schwarzen Diamanten, welcher 50 bis 56 M. das Karat, also im Verhältniss fünf Mal so viel kostet als der Boort, welcher mit 8 M. das Karat (20,59 cg) bewerthet wird.

Sobald es sich um die Besetzung der Werkzeugträger mit Diamanten handelt, ist eine geeignete Auswahl derselben von der höchsten Bedeutung, welche bei Boortsteinen mit Sicherheit zu erreichen selbst den Diamanthändlern nicht immer möglich ist.

Deshalb sind die zum Bohren und Schneiden harter Gesteine wie Granit, Syenit u.s.w. verwendeten Werkzeugträger, Bohrkronen, Sägeblätter nur mit den besten schwarzen Diamanten, Carbonsteinen, zu besetzen.

Die Wahl guter Boortdiamanten ist aus dem Grunde sehr schwierig, weil die Händler diese Steine färben und dadurch die schwammige Beschaffenheit und Porosität der Steine zu verdecken vermögen.

Nach Revue générale, 1890 Bd. 4 Nr. 12 * S. 90, reichen die Bestrebungen, Diamanten als Werkzeuge für die Steinbearbeitung zu verwenden, bis in das Jahr 1854 zurück, in welchem Jahre Bigot-Dumaine am 18. Mai ein französisches Patent darauf erhielt, während in demselben Jahre Hermann am 30. Juli ebenfalls ein Patent erwarb, welches Veranlassung zu einem Process gab, in welchem Hermann unterlag, trotzdem derselbe als der eigentliche Urheber angesehen wird.

Textabbildung Bd. 281, S. 121
Zwei Jahre später (1856) führte Georg Leschot den Diamant in den Bergwerksbetrieb zum Zwecke des Gesteinbohrens ein, während dessen Sohn Rudolf Leschot (1859) den mit Diamanten besetzten Bohrer in rascher Kreisung betrieb. Diese Gesteinsbohrer wurden von amerikanischen und englischen Technikern, Beaumont und Appleby, verbessert, sowie 1878 von Brandt beim Bau des Gotthardt-und 1881 beim Arlbergtunnel verwendet, wobei Presswasser als Triebkraft wirkte. Angeblich soll diese Brandt'sche Gesteinsbohrmaschine einen Vorläufer in den von Leschot und Stapff 1869 bereits angeregten, mit Presswasser betriebenen Diamantbohrmaschinen besitzen.

Hermann hatte bereits früher, jedoch mit geringem Erfolg versucht, gerade Blätter aus Eisen oder Kupfer mit Diamanten zu besetzen, um dieses Werkzeug zum Sägen der Steinblöcke zu verwenden.

Das erste Kreissägeblatt wurde von James Gilmore von Painsville, Ohio, im J. 1863 mit Diamanten besetzt, worauf 1867 von Branck-Crookes aus Saint-Louis |122| ein Sägeblatt von 1,07 m Durchmesser mit 48 Diamanten hergestellt wurde, welches zum Schneiden von Steinblöcken diente und 40000 M. gekostet haben soll. Allerdings war die Leistung gewaltig im Verhältniss zu den damals üblichen Sägewerken mit Verwendung von Sand; indem mittels Diamantsäge 11 qm Schnittfläche in einer Stunde in mittelhartem Stein zu liefern möglich war. Von Hugh-Young in New York wurde zu derselben Zeit der geraden Blattsäge mit Diamantbesetzung viel Aufmerksamkeit geschenkt.

Textabbildung Bd. 281, S. 122
Dem Einwande, dass beim Eingriff der Kreissäge in die Schnittfurche die einzelnen Diamantspitzen starken Stössen ausgesetzt sind, steht bei der geraden Blattsäge mit Schnittwirkung im Hin- und Rücklauf der Nachtheil entgegen, dass durch die Umkehrung der Druckrichtung die Diamanten in ihrer Fassung gelockert werden. Man hat dies dadurch zu umgehen versucht, dass man die Blattsäge nur in einer Richtung zum Schnitt veranlasste, im Rück laufe jedoch durch geeignete Kammrollenunterstützung das Sägeblatt von dem Schnittfurchenboden abhob.

Textabbildung Bd. 281, S. 122
Dieses Verfahren hatte aber den weiteren Nachtheil im Gefolge, dass die Leistung auf die Hälfte verringert wurde, ohne dabei einen Vortheil zu erlangen, weil das Niederlassen des Sägerahmens mit dem Sägeblatt auf den Boden der Schnittfurche niemals stossfrei zu ermöglichen war.

Ganz eigenthümlich ist das Verhalten einer, nach Art der Bundgatter ausgeführten mehrfachen Säge mit 20 Blättern. Bei diesem Sägewerke verminderte sich der Vorschub um 9/10 desjenigen Werthes, wie er bei einer Säge mit einem Blatte vorkommt, und sobald ein einziges dieser Blätter abwich, hielt es alle anderen zurück.

Auch die Frage, ob die lothrechte der wagerechten Betriebsweise der geraden Blattsäge vorzuziehen sei, ist zu Gunsten der wagerechten Anordnung entschieden worden. Es ist allerdings hierbei die Gefahr, welche durch das Losreissen eines einzigen Diamanten entsteht, das den Bestand der übrigen gefährdet, gross, doch kann man dieser Gefahr dadurch begegnen, dass in den Blattrücken zwischen den einzelnen Diamanten Aussparungen freigelassen werden, in welchen die losgebrochenen Diamantsplitter abgefangen werden.

Uebrigens wird durch den starken Spülwasserstrahl der losgelöste Diamantsplitter mit dem Steinschlamm sofort weggeschwemmt.

Dahingegen ist der Vortheil ersichtlich, welchen die wagerechte Betriebsweise gegen die lothrechte in der Leichtigkeit einer genauen Schnittführung und Schaltung besitzt, welche bei lothrecht schwingendem Sägerahmen und gesteuertem Steinblock nur mit vielen Verwickelungen und ziemlichen Umständen zu ermöglichen ist. Man braucht bloss an die Unzulänglichkeit der Unterstützungen eines mehrere 1000 k schweren Steinblockes auf zwei unabhängigen Wagengestellen u.s.w. zu denken, um sofort von dieser Betriebsart abzukommen.

Ebenso wenig hat sich die Bandsäge zum Schneiden der Gesteinsblöcke bewährt, weil die Schwierigkeit der Diamantfassung mit der schwächeren Blattdicke zunimmt und ein Reissen des Sägebandes stets den Verlust mehrerer Diamantspitzen im Gefolge hat. Immer bleibt die Fassung oder die Befestigung des Diamanten im Werkzeughalter, d. i. die Herstellung des Sägeblattes, die wichtigste Verrichtung.

L. Taverdon hatte 1878 mit Hilfe eines galvanoplastischen Verfahrens sich eine Bohrkrone aus Kupfer hergestellt, in welche die Diamanten eingeschlossen waren und die entweder an das Bohrerrohr angelöthet oder in das selbe eingeschraubt wurde. Durch die fortwährenden Erschütterungen lockerten sich aber die Diamanten und verloren die Fassung, weil das Kupfer viel zu wenig widerstandsfähig |123| gegen den Druck war, welchen das Bohrwerkzeug auszuhalten hatte. Es musste deshalb dieses Verfahren als erfolglos aufgegeben werden.

Nachher wurden in den Vereinigten Staaten unzählige Versuche zur Fassung der schwarzen Diamanten wiederholt und alle möglichen Verschlüsse, sowie das Einpressen des Diamanten unter Wasserdruckpressen im kalten Zustande versucht, welche aber keine dauernde und haltbare sichere Fassung gewährten.

Taverdon versuchte es später mit dem Löthen, aber leider lässt sich ein Diamantstein nicht wie ein Metallstück mittels Löthung innig verbinden.

Textabbildung Bd. 281, S. 123
Da jedoch der aus reinem Kohlenstoff bestehende Diamant in der Hitze verbrennt und je nach der Dauer durch die Hitze mehr oder weniger angegriffen wird, so hatte man anfänglich vor jeder bedeutenderen Erwärmung der Diamantsteine sich in Acht genommen.

Wird der Diamant während 2 bis 3 Minuten einer Erhitzung bis 800° C. ausgesetzt, so verliert derselbe seine Durchsichtigkeit und wird opalisirend. Einer höheren Hitze ausgesetzt, verbrennt derselbe an der Oberfläche; dieselbe wird, wenn sie ursprünglich glatt gewesen, später genarbt, welches aber durch Schleifen zu beseitigen geht.

Nachdem man nun erkannt hat, dass die Fassung der Diamanten im kalten Zustande unzulänglich, die Löthung ebenso unzureichend und ebenso wie das Umschliessen der Steine mit erhitzten Metallen den Diamant in schädlicher Weise beeinflussen, sofern diese Erhitzung länger andauert, wird neuerdings von Fromholt in Paris ein rasches Walzverfahren in einer einzigen entsprechenden Hitze mit einer besonderen Vorrichtung in der Weise durchgeführt, dass der Diamant vorher in einem Stahlstück kalt eingesetzt und diesem Stück durch das Walzverfahren die gewünschte Form gegeben wird, in welcher es später am Sägeblatt am passendsten angebracht wird. Die auf diese Weise durch kurze Hitze hervorgebrachte Fassung gibt ohne Vorversuche einen sehr guten Schluss.

Dieses nach Revue industrielle, 1891 Nr. 4 * S. 33, von Kohler patentirte Verfahren wird in der Weise durchgeführt, dass man eine kleine Leiste aus weichem Stahl U-förmig schliessend umbiegt, zwischen den Schenkeln einen Diamant klemmt, dieses Stück bis zur Schweisshitze erhitzt und die Schweissung vornimmt, indem man dieses Stück schwalbenschwanzförmig auspresst.

Bei der Herstellung dieser Einsatzstücke muss besonders beachtet werden, dass die Diamantsteine eine bestimmte Freilage erhalten und derart gegen einander versetzt sind, damit bei der Besetzung des Kreis- oder Blattsägehalters eine entsprechende, staffelförmig abgesetzte Reihenfolge quer zur Bewegungsrichtung, also im Sinne der Schnittfurchenbreite erhalten wird, welche ausserordentlich zum Erfolge der Arbeitswirkung beiträgt.

Nachdem nun in den Umfang des Kreissägeblattes oder in den Rücken der Blattsäge eine entsprechend eingetheilte Anzahl von schwalbenschwanzförmigen Einschnitten eingefräst worden sind, erfolgt die Einstellung der Einsätze nach der Hauptebene bezieh. nach dem Schnittkreise und nach vollendeter Berichtigung der Diamanten mit Rücksicht auf die Schnittbreite findet das Einlöthen dieser Einsatztheile mittels Zinnloth statt.

Beachtet muss dabei werden, dass die Diamanten in der Schnittrichtung frei liegen und derart auch in den Stand gesetzt sind, den Angriff auf den Stein auszuführen.

Dass die Schnittwirkung oder die Leistung mittels Diamantwerkzeugen 20 bis 50 Mal grösser ist als nach dem alten Verfahren mittels Sandzugabe bedarf kaum einer Erwähnung.

Fromholt's liegende Steinsäge.

Zum Zerlegen grosser Steinblöcke sind Blattsägen nicht zu entbehren. Durch diese Vorarbeit werden die Steinblöcke für die Bearbeitung mittels Kreissägen erst vorgerichtet. Das Schaubild (Fig. 1 S. 121) zeigt die Anordnung einer solchen Blattsäge nach Revue générale, 1890 Bd. 4 Nr. 12 * S. 91. Sie besteht aus einem Rahmengestell a, in welchem zwei an Schraubenspindeln b, bezieh. an Ketten hängende Gabellager zwei Stützrollen c tragen, auf denen der Sägerahmen d gleitend sich stützt.

Der nach Art gewöhnlicher Handsägen gebaute Sägerahmen d mit freiliegendem Blatt e wird durch ein seitlich angeordnetes, selbständiges Kurbeltriebwerk f in Schwingungen versetzt, während ein Schneckentriebwerk g die ununterbrochen verlaufende Schaltung der Hängespindeln b besorgt.

Um aber sowohl das Heben, als auch das Niederlassen des Sägerahmens d in rascher Gangart zu ermöglichen, ist ein Winkelradwendetriebwerk h vorgesehen, welches durch den Handhebel i eingestellt wird.

Der Steinblock ruht auf dem über Schienen laufenden |124| Wagen k, welcher während der Arbeit mit den seitlichen Grubenleisten l verschraubt oder verankert wird.

Der Sägehub ist auf 600 mm, die minutliche Hubzahl auf 90 bemessen, was einer mittleren Schnittgeschwindigkeit von 1,8 m/Sec. entspricht.

Textabbildung Bd. 281, S. 124
Der Vorschub des mit Diamanten besetzten Blattes quer zur Schnittrichtung beträgt für eine Stunde beim Schneiden von Carraramarmor, Kalkstein u.s.w. 250 mm, von mittelhartem Stein von Enville aus Lothringen 500 mm. Bei einer Blattlänge von 6 m können mit diesem Sägewerk Steinblöcke von 5 m Länge und 2,5 m Höhe zerlegt werden.

Dearden's Steinsäge.

Die Haupteigenthümlichkeit dieses Sägewerkes besteht in dem in der Höhe stellbaren Kurbeltriebwerk, welches dieselbe Höheneinstellung wie der Sägerahmen selbsthätig einnimmt.

Nach dem englischen Patent Nr. 7525 vom 6. Mai 1889 wird diese Steinblocksäge von S. und W. Dearden in Nelson Lancashire, England, nach der in Fig. 2 S. 122 dargestellten Anordnung ausgeführt.

An dem Seitenständer A gleitet vermöge einer Schraubenspindel D ein Lagerschlitten B, in welchem das Kurbeltriebwerk E läuft, das durch die Kurbelschubstange E F den an vier Ketten schwebend gehaltenen Säger ahmen bethätigt.

Der Betrieb des Kurbelwerkes ist mittels eines Riemens ermöglicht, welcher über die Scheibe L auf der Kurbelwelle, die Triebscheibe J, die Gegenscheibe J1 und über die Leitrollen G H geführt ist. Dieser an Ketten hängende Lagerschlitten B wird durch ein von der Hubbetriebs welle bethätigtes Excenterschaltwerk mittels Winkelräder durch die bereits erwähnte Schraubenspindel D, welche in der Mutter C einsetzt, gesteuert.

Fromholt's Kreissäge mit Diamantbesatz

(Fig. 3 bis 6 S. 122 und 123).

Diese kleine für Hand- oder Kraftbetrieb eingerichtete Kreissäge ist mit besonderer Berücksichtigung des Hausgewerbes gebaut.

Nach Revue générale, 1890 Bd. 4 Nr. 12 * S. 93, beträgt der Durchmesser des Kreisblattes 180 mm, und es kann der gerade Vorschub des Aufspanntisches zwischen 0,06 bezieh. 0,26 mm für eine Umdrehung der Kreisscheibe abgeändert werden.

Der Aufspanntisch (Fig. 6) gleitet vermöge vier Stützrollen auf zwei sauber abgehobelten ⌶-Schienen, welche auf irgend einer Werkbank genau wagerecht und parallel angebracht sind.

Im Lagerstück a kreist die Spindel mit dem Kreissägeblatt b vermöge der Riemenscheibe c zwischen den Spitzen d d, welche im angegossenen Bügel sitzen. Vermöge der Stufenscheiben e und f wird die Schneckenwelle g bethätigt, die wieder mittels des Schraubenrades h ein grosses Schraubenrad i treibt, welches in die 1040 mm lange Zahnstange k des Aufspanntisches eingreift.

Zu rascheren Einstellbewegungen ist aber ein Winkelradantrieb l mit Handkurbel n vorgesehen, welches durch Verschiebung der Hülse m mittels des Handhebels p eingerückt wird.

D'Espine Achard's Kreissägen.

Textabbildung Bd. 281, S. 124
Nach Revue industrielle, 1891 Nr. 4 * S. 33, werden von D'Espine Achard und Comp. mit Diamanten besetzte Kreissägen für Steinbearbeitung nach folgenden Anordnungen und in je vier Grössenabstufungen gebaut. Mit fest gelagertem Kreissägeblatt, mit hochstellbarem Lagerschlitten, mit wagerecht stellbarem Kreisblatt und endlich mit lothrecht stellbarem Lagerschlitten und gleichzeitig mit wagerecht verstellbarem Kreisblatt.

Für alle Grössenabstufungen beträgt die Tischbreite 750 mm. Mit diesen Maschinen mittlerer Grösse können Steinblöcke von den folgenden Abmessungen mit entsprechenden Kreissägeblattdurchmessern geschnitten werden und zwar:

|125|
Blattdurchmesser 750 1000 1250 1500 mm
Blockhöhe 300 425 550 650 mm
Blocklänge 1500 1750 2000 2500 mm

Dahingegen können mit den Kreissägemaschinen grosser Ausführung bei den Blattdurchmessern von 2200, 2500, 2700, 3000 mm Steinblöcke von

900 1000 1100 1250 mm Höhe
2200 2500 2700 3000 mm Länge
2000 2000 2800 2800 mm Breite

geschnitten werden.

Der Schnittvorschub richtet sich nach der Härte des Steinmaterials und beträgt für Granit aus den Alpen 2, verschiedene Marmorarten aus der Schweiz 5 bis 8, Marmor mittlerer Härte 10, weissen Carraramarmor 15 und Molasse aus Bern und Freiburg 20 cm in der Minute.

Mittlere Steinsäge mit fliegendem Kreisblatt und Diamantbesetzung (Fig. 7 bis 9).

Eine dieser vorgenannten Ausführungen mittlerer Grösse mit hochstellbarem Lagerschlitten ist in Fig. 7 bis 9 dargestellt.

An der lothrechten Führung des Ständers b, welcher überdies zu einer Fussplatte a erweitert ist, kann ein Schlittenlager c vermöge einer Handradspindel d in entsprechende Hochstellungen gebracht und in diesen durch zwei Bremsschrauben e gesichert werden.

An der im Schlitten c lagernden Welle ist fliegend das Kreissägeblatt f und am anderen freien Ende die Antriebscheibe g angeordnet.

Um das Kreisblatt f bei Beginn des Schnittes vor Schwankungen und Abweichungen zu bewahren, sind am vorderen Schlittenlager zwei Führungsbügel h angeschraubt, in welchem mittels Stellschrauben i das Kreisblatt geführt wird. Später führt sich dasselbe in der Schnittfurche von selbst, in welche mittels eines Rohres k reichliche Wassermengen eingeleitet werden.

Der Aufspanntisch l gleitet auf zwei Schienen, von welchen die rechtsliegende, m, eine dachförmige, die andere, n, aber eine flache Führungsleiste besitzt.

Diese Schienen liegen auf der Bettplatte a und auf drei gusseisernen Querschwellen o, die auf Steinpfeilern aufgelegt sind.

An die Unterseite des Tisches l ist eine Schneckenzahnstange p der ganzen Länge nach angeschraubt, in welche die Schnecke q einsetzt, die entweder in langsamer Gangart durch das Schneckentriebwerk r s durch Vermittelung des Rädervorgeleges t u und eines Riemen Vorgeleges von der Scheibe v an der Kreissägespindel betrieben wird, bezieh. während der Schnittwirkung den Steinblock schaltet, oder es kann bei Einstellbewegungen, welche behufs Zeitersparniss rascher durchzuführen sind, das aus Winkelrädern zusammengesetzte Wendegetriebe w in Anwendung kommen. Alsdann wird mittels einer auf der Steuerwelle x vorgesehenen Zahnkuppelung y das Schneckentriebwerk r s ausgerückt, während die von einem selbständigen Vorgelege betriebene Riemenscheibe z auf das Wendegetriebe einwirkt.

Mit dieser Maschine können ohne Umspannung des Steinblockes keine Parallelschnitte geführt werden. Dies ist jedoch leicht abzuändern, indem man den Standfuss b auf einer Wange stellbar und beweglich macht, welche winkelrecht zur Tischrichtung steht, also eine Anordnung trifft, welche bei Wagerechtbohrmaschinen oft anzutreffen ist.

Grosse Steinkreissäge (Fig. 10 und 11).

Textabbildung Bd. 281, S. 125
Das mit Diamanten besetzte 3 m grosse Kreisblatt A wird vermöge der mit Längskeil versehenen glattgebohrten Nabe auf die Welle B verlegt und durch zwei Ringmuttern, die sich auf das Gewinde von B schrauben, sichergestellt. Zu diesem Behufe ist die Gewindewelle B mit |126| einer Längsnuth für den Nabenkeil versehen. Der Betrieb dieser Welle wird durch Fest- und Losscheibe D und C, die Schaltbewegung der Plattform H durch die Stufenscheibe E besorgt.

An einen oberen Rahmen sind sowohl die drei Hauptlager für die Welle B, als auch auf dessen Querverbin düngen der an Ketten hängende Schutzhelm des Kreisblattes A gestützt. Daselbst finden ebenfalls die beiden Gabeln mit den Führungsschrauben für das Kreisblatt entsprechende Befestigung.

Textabbildung Bd. 281, S. 126
In dem zwischen den Lagerpfeilern F freibleibenden Raum gleitet auf zwei Führungsleisten, von denen eine dachförmig, die andere aber glatt ist, die Plattform H, auf welcher der den Steinblock tragende Wagen G auf zwei Gleisen geht, der vermöge Kuppelungsschrauben I und Bremsklötzen mit der Plattform H gehörig verankert wird.

In die an der Unterseite der Plattform H vorgesehene Zahnstange K greift die Schnecke J, welche zur Schaltung der Plattform H, sowie zu anderen Einstellbewegungen derselben dient. Um den dabei auftretenden axialen Druck günstig aufzufangen, lauft die Schneckenwelle J zwischen Druckschrauben.

Während die Schaltung für den Arbeitsbetrieb von der Stufenscheibe E abgeleitet wird, ist für die rascher verlaufenden Anstellbewegungen der Plattform ein zweites, aus offenen und gekreuzten Riemen bestehendes, auf die unteren Scheiben L geführtes selbständiges Riementriebwerk angebracht. Mittels eines Schnekkentriebwerkes M erfolgt die Uebertragung auf die früher erwähnte Schneckenwelle J.

Durch eine Zahnkuppelung N kann jederzeit der Schaltungsbetrieb dieser Welle J entweder durch einen Handhebel oder durch ein selbsthätiges Stellwerk unterbrochen werden, sowie bei Anstellbewegungen die Verbindung mit dem Stufenscheibentriebwerk mittels Kuppelung aufzuheben ist.

Ausserdem ist der Wagen G noch mit einer Drehscheibe ausgerüstet, welche, mittels eines Schneckenrades bethätigt, verschieden gerichtete Schnitte durch Wendung des Steinblockes ermöglicht.

Pregél.

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