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.
Die Spindel (Drehachse) ist meist horizontal angeordnet, seltener vertikal. Eine Drehmaschine mit vertikaler Spindel für besonders große Werkstücke nennt man Karusselldrehmaschine. Seit einiger Zeit gibt es auch Vertikaldrehmaschinen für kleinere Werkstücke, bei denen die Relativbewegung zwischen Werkzeug und Spindel (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.
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.
Grundlegende Bestandteile
Spindel
Auf der linken Seite der Drehmaschine befindet sich der Spindelstock mit der Arbeitsspindel, an deren Ende sich das Spannzeug (Futter) befindet. Im Futter kann ein Werkstück eingespannt werden. Üblicherweise lässt sich das Futter abnehmen, so dass man je nach Bedarf ein Drei- oder Vierbackenfutter, ein Spannzangenfutter, eine Planscheibe oder ein anderes Futter verwenden kann. Bei den Backenfuttern sind die Bewegungen der einzelnen Backen so gekoppelt, dass die Bauteile zentrisch eingespannt werden. Für runde 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.
In der Arbeitsspindel befindet sich eine Bohrung, durch die man längere Rohmaterialien von nicht zu großem Durchmesser schieben kann. Dadurch ist es nicht notwendig, diese vor der Bearbeitung abzusägen. Man spart Material und vor allem Zeit. Da in manchen Fällen die Genauigkeit eines Dreibackenfutters nicht ausreicht, gibt es Futter für Spannzangen, die genauer sind.
Die Arbeitsspindel wird über einen Elektromotor angetrieben. Die Drehzahl lässt sich bei älteren Drehmaschinen durch Umlegen eines Riemens oder durch ein Schaltgetriebe variieren. Heute verwendet man meist Motoren mit stufenloser Drehzahlverstellung.
Vom Motor (je nach Bauart Flansch- oder Fußmotor) werden außerdem die Zug- und die Leitspindel angetrieben, mit deren Hilfe der Werkzeugschlitten auf dem Drehmaschinenbett hin- und her bewegt werden kann.
Schlitten
Auf dem Maschinenbett kann ein Werkzeugschlitten von Hand mit einer Kurbel oder auch durch automatischen Vorschub mittels Zug- oder Leitspindel nach links und rechts gefahren werden. Der unterste Teil des Werkzeugschlittens ist der Bettschlitten. Auf dem Bettschlitten befindet sich ein weiterer, quer zum Bettschlitten gelagerter Schlitten, der Planschlitten, auf dem sich eine Drehscheibe befindet. Mit deren Hilfe läßt sich der darüber befindliche, parallel zum Bettschlitten angeordnete Oberschlitten in seiner Laufrichtung verstellen. Dies erlaubt das Drehen von Kegeln.
Auf dem Oberschlitten befindet sich ein Halter für die Drehwerkzeuge. Sie wurden früher als Drehstähle, heute als Drehmeißel bezeichnet.
Sind auf dem Schlitten mehrere Werkzeuge in einer drehbaren Vorrichtung angebracht, wird dieser als Revolver (2.) bezeichnet, die Maschine wird dann Revolverdrehmaschine genannt.
Reitstock
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
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. Der Schlitten lässt sich ankoppeln und dadurch in Längsrichtung, bei besseren Drehbänken auch in Querrichtung automatisch verfahren.
Gewindeschneideinrichtung
Mit einer Drehmaschine lassen sich auch Außengewinde sowie Innengewinde ab einer Größe von etwa M 20 drehen. Dabei wird das passende Verhältnis aus Drehung und Vorschub durch auswechselbare Zahnräder oder durch eine Nortonschwinge (ein Schaltgetriebe) eingestellt. Der Vorschub erfolgt hierbei ebenfalls über einen Spindelantrieb, jedoch nicht wie beim automatischen Vorschub über die Zugspindel, sondern über eine weitere Spindel, die Leitspindel. Die Leitspindel ist eine lange Bewegungsschraube mit Trapezgewinde, die sehr genau ist. Mit einem entsprechend geformten Drehmeißel lassen sich dann Gewinde drehen.
Lünette
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 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 mitdrehen, wenn sie an das Werkstück gedrückt werden.