Drehmaschine

Eine Drehmaschine (auch Drehbank genannt) ist eine Werkzeugmaschine, mit der rotierende Werkstücke durch Zerspanung in eine rotationssymmetrische Form gebracht werden können. Da moderne Drehmaschinen mit den ursprünglichen Drehbänken (siehe Bild unten) nur noch die Kinematik gemeinsam haben, sich in der Konstruktion aber erheblich unterscheiden, spricht man heute üblicherweise von Drehmaschine. In der Holzbearbeitung spricht man von Drechselbank.

Die Arbeitsspindel (Drehachse) ist meist horizontal angeordnet, seltener vertikal.

Karusseldrehmaschine

Eine Drehmaschine mit vertikaler Arbeitsspindel für besonders große Werkstücke nennt man Karusselldrehmaschine. Um das Werkstück nicht unnötig umspannen zu müssen, kann die Karusselldrehmaschine auch mit Werkzeugaufnahmen zum Bohren und Fräsen ausgestattet werden. Seit einiger Zeit gibt es auch Vertikaldrehmaschinen für kleinere Werkstücke, bei denen die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Arbeitsspindel (Vorschub-/Zustellbewegung) durch die Spindel erzeugt wird, während das Werkzeug feststeht. Für die Fertigung von größeren Stückzahlen einfacher Teile (z. B. Schrauben, Muttern u. ä.) werden Drehmaschinen verwendet, die einen mit mehreren Werkzeugen bestückten und durch einen mechanischen Ablaufantrieb in entsprechenden Takten gesteuerten Schlitten (sowie Spannkopf und ggf. auch Reitstock) haben. Meist kann bei diesen Maschinen das stangenförmige Halbzeug durch die Hohlspindel mechanisch durchgeschoben werden. Solche Drehmaschinen werden in der Industriesprache Drehautomat genannt.

Ultrapräzisionsmaschinen

Besonders im optischen Bereich, bei der Herstellung von Spiegeln und Formeinsätzen aus Nichteisenmetallen, kommen so genannte Ultrapräzisionsmaschinen zum Einsatz. Hochgenaue Linearführungen und Spindeln (sub-Mikrometer), sowie die Verwendung von "Einkorndiamanten" als Drehmeißelschneide, sind die wesentlichen Unterscheidungsmerkmale. Da die Abtragsraten sehr gering sind (wenige Mikrometer), werden gut vorgeformte Rohlinge vorausgesetzt.

Bohrwerk

Den Drehmaschinen im Aussehen ähnlich sind Bohrwerke, die für die Innenbearbeitung hohler Werkstücke bestimmt sind. Sie gehören jedoch nicht zu Drehmaschinen, da dort die Werkzeuge rotieren und die Werkstücke fest eingespannt sind.

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Grundlegende Bestandteile

Spindelstock

Auf der linken Seite der Drehmaschine befindet sich der Spindelstock mit Antrieb, Getriebe und Arbeitsspindel, an deren Ende das Spannzeug, meist ein Drehmaschinenfutter, angebracht werden kann. Ein Futter dient zum Spannen des Werkstücks oder Werkzeugs. Das Futter lässt sich abnehmen, so dass man je nach Bedarf ein Drei- oder Vierbackenfutter, ein Spannzangenfutter, eine Planscheibe oder anderes Spannzeug verwenden kann.

Die hohle Bauweise der Arbeitsspindel verringert die Schwungmasse, erhöht die Formstabilität und es lassen sich längere Rohmaterialien bis zur Größe der Arbeitsspindelbohrung hindurchschieben. Dadurch ist es nicht notwendig, diese vor der Bearbeitung abzusägen. Dies spart Material und vor allem Zeit.

Die Arbeitsspindel wird über einen einen Riementrieb von einem Elektromotor angetrieben. Die Drehzahl lässt sich bei älteren Drehmaschinen durch Umlegen eines Riemens oder durch ein Schaltgetriebe variieren. In Modernen Drehmaschinen sind meist Motoren mit stufenloser Drehzahlverstellung eingebaut.

Die Vorschubbewegung wird von der Arbeitsspindel an das Wendegetriebe abgeleitet, das die Vorschubrichtung schaltet. Über Wechselräder oder Riemen besteht eine Verbindung zum Vorschubgetriebe, mit dem die Vorschubgeschwindigkeit an Leit- und Zugspindel geschaltet wird. Da die Vorschubgeschwindigkeit beim Drehen in Millimeter pro Umdrehung angegeben wird, spielt die Drehzahl der Arbeitsspindel keine Rolle. Bei neueren Maschinen ersetzt eine Kugelgewindespindel die Leit- und Zugspindel.

Werkzeugschlitten

Drehmeissel im Wechselhalter-800.jpg im Wechselhalter]] Auf dem Maschinenbett kann der Werkzeugschlitten (Support) von Hand mit einer Kurbel oder auch durch automatischen Vorschub mittels Zug- oder Leitspindel nach links und rechts gefahren werden. Der Werkzeugschlitten besteht aus Bettschlitten, Planschlitten, Oberschlitten und Schloßkasten. Der Bettschlitten ist dabei die tragende Einheit. Auf ihm verfährt der quer gelagerte Planschlitten, welcher über ein Getriebe ebenfalls mit der Leitspindel verbunden ist. Die oberste Einheit bildet der parallel zum Bett angeordnete und drehbare Oberschlitten mit Schnellwechselhalter für Werkzeughalter. Beim Oberschlitten ist nur manueller Vorschub möglich. Da der Oberschlitten drehbar gelagert ist, können mit ihm spitze Kegel gedreht werden. Duch Zuschalten eines Vorschubes und gleichzeitigem Verfahren des Oberschlittens können geübte Dreher auch Rundungen drehen.

Um wirtschaftlich zu arbeiten, wird heute zum zügigen Drehmeißelwechsel ein Schnellwechselhalter mit passendem Werkzeughalter verwendet (siehe Abbildung Rechts). Vereinzelt sind noch Spanner in Gebrauch, bei denen der Drehmeißel mit zwei oder drei Schrauben in einem Halter fixiert wird. Das Spannen der Drehwerkzeuge direkt auf den Oberschlitten ist heute nicht mehr zulässig.

Sind auf dem Schlitten mehrere Werkzeuge in einer drehbaren Vorrichtung, dem "Revolverkopf" angebracht, bezeichnet man die Maschine als Revolverdrehmaschine. Der Revolver-Werkzeugschlitten besteht aus Bettschlitten, Planschlitten und Revolverkopf. Bei den Revolverköpfen unterscheidet man, je nach Lage der Achse, "Sternrevolver" mit senkrechter Achse und "Trommelrevolver" mit waagerechter Achse.

Reitstock

Drehmaschinen-Reitstock-800.jpg Auf der rechten Seite des Maschinenbetts befindet sich meist ein Reitstock. Er kann nach links oder rechts verschoben und an jeder Stelle festgeklemmt werden. Er enthält eine Pinole, die sich über eine Kurbel ebenfalls verschieben lässt und in der sich eine Zentrierspitze oder ein Bohrfutter (zum Anbringen diverser Werkzeuge, wie Bohrer, Gewindebohrer u. Ä.) einspannen lassen. Die Zentrierspitze kann fest stehen oder mitlaufend sein.

Reitstock im Pferdesport: siehe Gerte

Drehmaschinenfutter

Bei den Backenfuttern sind die Bewegungen der einzelnen Backen so gekoppelt, dass die Bauteile zentrisch eingespannt werden. Für runde oder sechskantige Werkstücke eignet sich ein Dreibackenfutter am besten. Hat man ein Werkstück mit quadratischem oder Achtkant-Querschnitt, empfiehlt sich ein Vierbackenfutter. Die Backen erlauben das Spannen von außen, sowie das Spannen von innen in einer im Werkstück befindlichen Bohrung. Für das Einspannen eines größeren Werkstückes von außen lassen sich die Backen entweder umdrehen oder gegen andere austauschen, die größere Durchmesser spannen können. Die Futter können hand- oder kraftbetätigt sein. Für unregelmäßig geformte Werkstücke oder zum exzentrischen Spannen in der Einzelfertigung verwendet man eine so genannte Planscheibe. Sehr lange Werkstücke werden oft "zwischen Spitzen" gedreht, d. h.: Auf der Spindelstockseite befinden sich Mitnehmerscheibe und Mitnehmerspitze, auf der Reitstockseite eine feste oder mitlaufende Spitze. Da in manchen Fällen die Genauigkeit eines Backenfutters nicht ausreicht, gibt es Futter für Spannzangen, die genauer sind. Auch sogenannte ungehärtete "weichen Backen" für das Dreibackenfutter, welche auf den jeweiligen Durchmesser und der benötigten Einspannlänge des Werkstücks passend ausgedreht werden, haben einen optimalen Rundlauf.

Erweiterungen

Automatischer Vorschub

Um Material gleichmäßig abtragen zu können gibt es einen automatischen Vorschub. Dazu dient die Zugspindel, eine runde Stange mit einer Nut oder eine Sechskantstange entlang des Bettes, die sich in einem einstellbarem Verhältnis zur Hauptspindel dreht. Ein Getriebe im Schlosskasten des Werkzeugschlittens überträgt die Drehbewegung der Zugspindel auf eine am Drehmaschinenbett angebrachte Zahnstange oder auf die Spindel des Planschlittens. Die Schlitten lassen sich ankoppeln und dadurch in Längsrichtung, bei besseren Drehbänken auch der auf dem Werkzeugschlitten gelagerte Planschlitten in Querrichtung automatisch verfahren.

Gewindeschneideinrichtung

Je nach Ausstattung der Drehmaschine lassen sich Innen- und Außengewinde in allen Ausführungen und Größen, wie z. B. Trapez-, Metrisches-und Whithworthgewinde drehen. Dabei wird das passende Verhältnis aus Drehung und Vorschub durch auswechselbare Zahnräder im Vorschubgetriebe oder mittels einer Nortonschwinge (ein Schaltgetriebe) eingestellt. Die Vorschubbewegung erfolgt hierbei jedoch nicht über die Zugspindel, sondern über die wesentlich präzisere Leitspindel. Mit einem dem Gewindeprofil entsprechend geformten Drehmeißel und einem der Gewindesteigung übereinstimmendem Vorschub lassen sich Gewinde sehr einfach drehen.

Lünette (Setzstock)

Beim Bearbeiten langer Werkstücke kommt es leicht zu Schwingungen. Dies führt zu einer wellig gemusterten Oberfläche des Werkstücks (Rattermarken), erhöhter Abnutzung der Spindellager sowie Lärmbelästigung. Außerdem drückt dann der Drehmeißel aufgrund der Bearbeitungskräfte u. U. das Werkstück aus der Drehachse, wodurch die Geometrie des Werkstücks fehlerhaft wird. Daher empfiehlt es sich, in diesen Fällen im Reitstock eine Zentrierspitze einzusetzen und von rechts gegen das Werkstück zu drücken.

Sollte wegen der gewünschten Form des Werkstücks der Einsatz einer Zentrierspitze nicht möglich sein oder nicht ausreichen, ist der Einsatz einer Lünette notwendig. Die Lünette wird zwischen Futter und Schlitten fest auf das Bett gesetzt. Eine einfache Lünette enthält drei Stangen aus gehärtetem Stahl, die einzeln nach innen und außen geschraubt werden können und in Abständen von je 120° radial an das Werkstück gedrückt werden. Bei geeigneter Schmierung wirkt diese Anordnung wie ein Gleitlager. Bessere Lünetten haben drei kugelgelagerte Rollen, die sich beim andrücken an das Werkstück mitdrehen.

Es gibt verschiedene Ausführungen z. B. eine feststehende Lünette, wie oben beschrieben oder eine mitlaufende Lünette. Die mitlaufende Lünette wird am Schlitten befestigt und ermöglicht z. B. das durchgehende Bearbeiten und Gewindeschneiden von langen Wellen oder Spindeln.

Drehmaschinen, bei denen das Werkzeug durch ein Computerprogramm geführt wird, werden CNC-Drehmaschinen genannt.

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