Werkzeugmaschine - Machine tool

Eine Metalldrehmaschine ist ein Beispiel für eine Werkzeugmaschine

Eine Werkzeugmaschine ist eine Maschine zum Handhaben oder Bearbeiten von Metall oder anderen starren Materialien, normalerweise durch Schneiden, Bohren , Schleifen , Scheren oder andere Formen von Verformungen. Werkzeugmaschinen verwenden eine Art Werkzeug, das das Schneiden oder Formen durchführt. Alle Werkzeugmaschinen haben gewisse Mittel zum Einspannen des Werkstücks und sorgen für eine geführte Bewegung der Maschinenteile. Somit wird die Relativbewegung zwischen dem Werkstück und dem Schneidwerkzeug (die als Werkzeugweg bezeichnet wird ) von der Maschine zumindest bis zu einem gewissen Grad gesteuert oder eingeschränkt, anstatt vollständig "freihändig" oder " freihändig " zu sein. Es handelt sich um eine kraftbetriebene Metallschneidmaschine, die bei der Verwaltung der erforderlichen Relativbewegung zwischen dem Schneidwerkzeug und dem Auftrag hilft, die die Größe und Form des Auftragsmaterials ändert.

Die genaue Definition des Begriffs Werkzeugmaschine variiert von Benutzer zu Benutzer, wie im Folgenden erörtert wird . Während alle Werkzeugmaschinen „Maschinen sind, die Menschen helfen, Dinge herzustellen“, sind nicht alle Fabrikmaschinen Werkzeugmaschinen.

Heutzutage werden Werkzeugmaschinen typischerweise anders als durch den menschlichen Muskel (zB elektrisch, hydraulisch oder über eine Gelenkwelle ) angetrieben , die verwendet werden, um hergestellte Teile (Komponenten) auf verschiedene Weise herzustellen, die Schneiden oder bestimmte andere Arten von Verformung umfassen.

Werkzeugmaschinen ermöglichten mit ihrer inhärenten Präzision die wirtschaftliche Herstellung von Wechselteilen .

Nomenklatur und Schlüsselbegriffe, miteinander verbunden

Viele Technikhistoriker sind der Ansicht, dass echte Werkzeugmaschinen geboren wurden, als der Werkzeugweg zum ersten Mal, zumindest teilweise, von der Maschine selbst geführt wurde, so dass eine direkte, freihändige menschliche Führung des Werkzeugwegs (mit Händen, Füßen oder Mund) war nicht mehr die einzige Führung im Schneid- oder Umformprozess. In dieser Definitionsauffassung lieferte der Begriff, der zu einer Zeit entstand, als alle Werkzeuge bis dahin Handwerkzeuge waren , lediglich eine Bezeichnung für "Werkzeuge, die Maschinen statt Handwerkzeuge waren". Frühe Drehmaschinen , die vor der späten Mittelalter Periode und moderne Holzdrehmaschinen und Töpferscheiben können oder auch nicht unter dieser Definition fallen, je nachdem wie man sieht in der Kopfplatte Spindel selbst; aber die frühesten historischen Aufzeichnungen über eine Drehmaschine mit direkter mechanischer Kontrolle des Schneidwerkzeugwegs stammen von einer Schraubendrehmaschine aus dem Jahr 1483. Diese Drehmaschine "produzierte Schraubengewinde aus Holz und verwendete einen echten Kreuzschlitten".

Die mechanische Werkzeugwegführung ist aus verschiedenen Grundkonzepten entstanden:

  • Erstens das Spindelkonzept selbst, das die Bewegung des Werkstücks oder des Werkzeugs auf die Drehung um eine feste Achse beschränkt . Dieses uralte Konzept ist an sich schon älter als Werkzeugmaschinen; die frühesten Drehmaschinen und Töpferscheiben haben es als Werkstück eingebaut, aber die Bewegung des Werkzeugs selbst war bei diesen Maschinen völlig freihändig.
  • Der Maschinenschlitten ( Werkzeugbahn ), der viele Formen hat, wie Schwalbenschwanzbahnen, Kastenbahnen oder zylindrische Säulenbahnen. Maschinenschlitten schränken die Werkzeug- oder Werkstückbewegung linear ein . Wenn ein Stopp hinzugefügt wird, kann auch die Länge der Linie genau gesteuert werden. (Maschinenschlitten sind im Wesentlichen eine Teilmenge von Linearlagern , obwohl die Sprache, die zur Klassifizierung dieser verschiedenen Maschinenelemente verwendet wird, konnotative Grenzen enthält .
  • Verfolgung, bei der den Konturen eines Modells oder einer Schablone gefolgt und die resultierende Bewegung auf den Werkzeugweg übertragen wird.
  • Nockenbetrieb , der im Prinzip mit dem Abtasten verwandt ist, aber ein oder zwei Schritte von der Anpassung des verfolgten Elements an die endgültige Form des reproduzierten Elements entfernt sein kann. Beispielsweise können mehrere Nocken, von denen keine direkt der gewünschten Ausgangsform entspricht, einen komplexen Werkzeugweg betätigen, indem Komponentenvektoren erzeugt werden , die sich zu einem Nettowerkzeugweg addieren.
  • Die Van-der-Waals-Kraft zwischen ähnlichen Materialien ist hoch; Freihandfertigung von quadratischen Platten, produziert nur quadratische, flache Referenzkomponenten für den Werkzeugmaschinenbau, auf den Millionstel Zoll genau, aber nahezu variantenlos. Der Prozess der Merkmalsreplikation ermöglicht es, die Ebenheit und Rechtwinkligkeit einer Fräsmaschinen-Kreuzschlittenbaugruppe oder die Rundheit, das Fehlen von Konizität und die Rechtwinkligkeit der beiden Achsen einer Drehmaschine mit einer besseren Genauigkeit und Präzision auf ein bearbeitetes Werkstück zu übertragen als ein Tausendstel Zoll, nicht so fein wie ein Millionstel Zoll. Wenn sich die Passung zwischen gleitenden Teilen eines hergestellten Produkts, einer Maschine oder Werkzeugmaschine diesem kritischen Tausendstel-Zoll-Maß nähert, wirken Schmierung und Kapillarwirkung zusammen, um zu verhindern, dass die Van-Der-Waals-Kraft wie Metalle miteinander verschweißt, wodurch die geschmierte Lebensdauer der gleitenden Teile um ein Faktor von Tausenden bis Millionen; Die Katastrophe des Ölmangels im konventionellen Automobilmotor ist eine nachvollziehbare Demonstration der Notwendigkeit, und in der Luft- und Raumfahrt wird ein ähnliches Design zusammen mit Festschmierstoffen verwendet, um zu verhindern, dass das Van-Der-Waals-Schweißen die Passflächen zerstört. Angesichts des Elastizitätsmoduls von Metallen korreliert der Bereich der Passungstoleranzen in der Nähe von einem Tausendstel Zoll mit dem relevanten Bereich der Zwangsbedingung zwischen einem extremen dauerhaften Zusammenbau zweier zusammenpassender Teile und einem freien Gleitsitz dieser beiden Teile andererseits Teile.

Die abstrakt programmierbare Werkzeugwegführung begann mit mechanischen Lösungen, wie beispielsweise bei Spieluhren und Jacquard-Webstühlen . Die Konvergenz der programmierbaren mechanischen Steuerung mit der Werkzeugwegsteuerung von Werkzeugmaschinen wurde viele Jahrzehnte verzögert, teilweise weil den programmierbaren Steuerungsmethoden von Spieldosen und Webstühlen die Steifigkeit für Werkzeugwege von Werkzeugmaschinen fehlte. Später kamen elektromechanische Lösungen (wie Servos ) und bald elektronische Lösungen (einschließlich Computer ) hinzu, was zu numerischer Steuerung und numerischer Computersteuerung führte .

Bei der Betrachtung des Unterschieds zwischen Freihand-Werkzeugwegen und maschinenbedingten Werkzeugwegen werden die Konzepte Genauigkeit und Präzision , Effizienz und Produktivität wichtig, um zu verstehen, warum die maschinenbedingte Option einen Mehrwert bietet .

Materieadditiv, stofferhaltend und stoffsubtraktiv „Manufacturing“ kann auf sechzehn Arten erfolgen: Erstens kann das Werk entweder in einer Hand oder in einer Klemme gehalten werden; zweitens kann das Werkzeug entweder in einer Hand oder in einer Klemme gehalten werden; drittens kann die Energie ohne Einschränkung entweder von der/den Hand(en), die das Werkzeug und/oder das Werkstück halten, oder von einer externen Quelle kommen, einschließlich zum Beispiel einem Fußtritt desselben Arbeiters oder einem Motor; und schließlich kann die Steuerung entweder von der/den Hand(en), die das Werkzeug und/oder das Werkstück halten, oder von einer anderen Quelle kommen, einschließlich einer numerischen Computersteuerung. Mit zwei Auswahlmöglichkeiten für jeden von vier Parametern werden die Typen zu sechzehn Arten der Herstellung aufgezählt, wobei Matter-Additiv das Malen auf Leinwand ebenso leicht wie 3D-Drucken unter Computersteuerung bedeuten könnte, Matter-Preserving könnte das Schmieden am Kohlefeuer bedeuten so einfach wie das Stempeln von Nummernschildern, und Matter-Subtracting könnte bedeuten, beiläufig eine Bleistiftspitze so leicht zu schnitzen, wie es bedeuten könnte, die endgültige Form einer laserbedampften Turbinenschaufel präzise zu schleifen.

Menschen sind im Allgemeinen sehr talentiert in ihren Freihandbewegungen; Die Zeichnungen, Gemälde und Skulpturen von Künstlern wie Michelangelo oder Leonardo da Vinci und unzähligen anderen talentierten Menschen zeigen, dass der menschliche Freihandwerkzeugweg ein großes Potenzial hat. Der Wert , den Werkzeugmaschinen zu diesen menschlichen Talenten hinzufügten, liegt in den Bereichen Steifigkeit (Einschränkung des Werkzeugwegs trotz Tausender Newton ( Pfund ) Kraft im Kampf gegen die Einschränkung), Genauigkeit und Präzision , Effizienz und Produktivität . Mit einer Werkzeugmaschine können Werkzeugwege eingeschränkt werden, die kein menschlicher Muskel einschränken könnte; und Werkzeugwege, die mit Freihandverfahren technisch möglich sind, aber viel Zeit und Geschick erfordern würden, können stattdessen auch von wenig freihandbegabten Personen schnell und einfach ausgeführt werden (weil die Maschine das übernimmt). Der letztere Aspekt von Werkzeugmaschinen wird von Technologiehistorikern oft als "Einbau der Fertigkeit in das Werkzeug" bezeichnet, im Gegensatz dazu, dass die den Werkzeugweg einschränkende Fertigkeit in der Person liegt , die das Werkzeug führt. Beispielsweise ist es physikalisch möglich , austauschbare Schrauben, Bolzen und Muttern vollständig mit Freihand-Werkzeugwegen herzustellen. Es ist jedoch wirtschaftlich sinnvoll , sie nur mit Werkzeugmaschinen herzustellen.

In den 1930er Jahren verwies das National Bureau of Economic Research (NBER) der USA auf die Definition einer Werkzeugmaschine als "jede Maschine, die nicht mit Handkraft betrieben wird und ein Werkzeug zur Bearbeitung von Metall verwendet".

Im engsten umgangssprachlichen Sinn bleibt der Begriff nur den Maschinen vorbehalten, die spanende Bearbeitungen durchführen , also die vielfältigen [konventionellen] Bearbeitungs- und Schleifarten . Bei diesen Prozessen handelt es sich um eine Form der Verformung, bei der Späne entstehen . Jedoch Wirtschafts verwendet einen etwas breiteren Sinn , dass auch Metallverformung von anderen Typen, die das Metall in Form drücken , ohne das Abschneiden Späne, wie Walzen, Stanzen mit umfasst Gesenke , Scheren, Quetschen , Nieten und andere. So drückt sich in der Regel in der ökonomischen Definition von Werkzeugmaschinen enthalten. Dies ist zum Beispiel die Breite der Definition, die Max Holland in seiner Geschichte von Burgmaster und Houdaille verwendet , die auch eine Geschichte der Werkzeugmaschinenindustrie im Allgemeinen von den 1940er bis in die 1980er Jahre ist; er spiegelte den Sinn des Begriffs wider, der von Houdaille selbst und anderen Firmen der Branche verwendet wurde. Viele Berichte über den Export und Import von Werkzeugmaschinen und ähnliche wirtschaftliche Themen verwenden diese weiter gefasste Definition.

Auch die umgangssprachliche Bedeutung der [konventionellen] Metallzerspanung wird aufgrund der sich im Laufe der Jahrzehnte wandelnden Technologien immer mehr hinfällig. Die vielen in jüngster Zeit markierte entwickelten Verfahren „Bearbeitung“, wie Funkenerosion , elektrochemische Bearbeitung , Elektronenstrahlbearbeitung , photochemische Bearbeitung und Ultraschallbearbeitung oder auch Plasmaschneiden und Wasserstrahlschneiden , werden oft von Maschinen durchgeführt , dass die meisten logisch sein könnte Werkzeugmaschinen genannt. Darüber hinaus werden einige der neu entwickelten additiven Fertigungsverfahren , bei denen es nicht um das Wegschneiden, sondern um das Hinzufügen von Material geht, von Maschinen ausgeführt, die in einigen Fällen möglicherweise als Werkzeugmaschinen bezeichnet werden. Tatsächlich entwickeln Werkzeugmaschinenbauer bereits Maschinen, die sowohl subtraktive als auch additive Fertigung in einem Arbeitsraum beinhalten, und Retrofits bestehender Maschinen sind im Gange.

Die Verwendung der Begriffe in natürlicher Sprache variiert mit subtilen konnotativen Grenzen. Viele Redner widersetzen sich der Verwendung des Begriffs "Werkzeugmaschine" für Holzbearbeitungsmaschinen (Schreiner, Tischsägen, Frässtationen usw.), aber es ist schwierig, eine echte logische Trennlinie aufrechtzuerhalten, und daher akzeptieren viele Redner eine breite Definition. Es ist üblich, dass Maschinenbauer ihre Werkzeugmaschinen einfach als "Maschinen" bezeichnen. Normalerweise umfasst das Massensubstantiv "Maschinen" sie, aber manchmal wird es verwendet, um nur diejenigen Maschinen zu implizieren, die von der Definition von "Werkzeugmaschinen" ausgeschlossen sind. Aus diesem Grund können die Maschinen in einem lebensmittelverarbeitenden Betrieb, wie Förderbänder, Mischer, Behälter, Teiler usw. im Gegensatz.

In Bezug auf die oben zitierte NBER-Definition aus den 1930er Jahren könnte man argumentieren, dass ihre Spezifität für Metall obsolet ist, da es heute für bestimmte Drehmaschinen, Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren (definitiv Werkzeugmaschinen) durchaus üblich ist, ausschließlich Kunststoffbearbeitungsaufgaben zu bearbeiten Arbeitslebensdauer. Daher könnte die obige NBER-Definition erweitert werden, um zu sagen, dass ein Werkzeug verwendet wird, um Metall oder andere Materialien mit hoher Härte zu bearbeiten . Und seine Spezifität „von anderen als Handkraft betrieben“ Problematisch ist auch, wie Werkzeugmaschinen können von Menschen mit Strom versorgt werden , wenn entsprechend einrichten, wie mit einem Fußhebel (für eine Drehmaschine ) oder einen Handhebel (für einen Former ). Handbetriebene Former sind eindeutig „das Gleiche“ wie Former mit Elektromotor, außer kleiner“, und es ist trivial, eine Mikrodrehmaschine mit einer handkurbelten Riemenscheibe anstelle eines Elektromotors anzutreiben. Somit kann man sich fragen, ob die Stromquelle wirklich ein wichtiges Unterscheidungskonzept ist; aus wirtschaftlichen Gründen war die Definition des NBER jedoch sinnvoll, da der größte Teil des kommerziellen Wertes der Existenz von Werkzeugmaschinen durch solche entsteht, die mit Strom, Hydraulik usw. angetrieben werden. Das sind die Launen der natürlichen Sprache und des kontrollierten Vokabulars , die beide ihren Platz in der Geschäftswelt haben.

Geschichte

Vorläufer der Werkzeugmaschinen waren Bogenbohrer und Töpferscheiben , die vor 2500 v. Chr. Im alten Ägypten existierten , und Drehmaschinen, von denen bekannt ist, dass sie seit mindestens 1000 bis 500 v. Aber erst im späteren Mittelalter und im Zeitalter der Aufklärung begann sich das moderne Konzept einer Werkzeugmaschine – einer Klasse von Maschinen, die als Werkzeuge bei der Herstellung von Metallteilen verwendet werden und einen maschinengeführten Werkzeugweg beinhalten – zu entwickeln. Uhrmacher des Mittelalters und Renaissance-Männer wie Leonardo da Vinci trugen dazu bei, das technologische Milieu des Menschen auf die Voraussetzungen für industrielle Werkzeugmaschinen zu erweitern. Im 18. und 19. Jahrhundert, und vielfach sogar im 20. Jahrhundert, waren die Hersteller von Werkzeugmaschinen eher die gleichen Personen, die diese dann zur Herstellung der Endprodukte (Manufakturwaren) nutzten. Aus diesen Wurzeln entwickelte sich jedoch auch eine Branche von Werkzeugmaschinenbauern, wie wir sie heute definieren, also Menschen, die sich auf den Bau von Werkzeugmaschinen zum Verkauf an andere spezialisiert haben.

Historiker von Werkzeugmaschinen konzentrieren sich oft auf eine Handvoll wichtiger Branchen, die die Entwicklung von Werkzeugmaschinen am meisten vorangetrieben haben. In der Reihenfolge ihrer historischen Entstehung waren sie Feuerwaffen (Kleinwaffen und Artillerie ); Uhren ; Textilmaschinen; Dampfmaschinen ( stationär , Marine , Eisenbahn und andere ) (die Geschichte, wie Watts Bedürfnis nach einem genauen Zylinder Boultons Bohrmaschine anspornte, wird von Roe diskutiert ); Nähmaschinen ; Fahrräder ; Autos ; und Flugzeuge . Andere könnten ebenfalls in diese Liste aufgenommen werden, aber sie stehen in der Regel mit den bereits aufgeführten Grundursachen in Verbindung. Zum Beispiel Wälzlagern sind eine Industrie von sich selbst, aber dieser Industrie wichtigsten Triebfedern der Entwicklung waren die Fahrzeuge bereits aufgeführten Züge, Fahrräder, Autos und Flugzeugen; und andere Industrien, wie Traktoren, landwirtschaftliche Geräte und Tanks, wurden stark von denselben Mutterindustrien übernommen.

Werkzeugmaschinen deckten einen Bedarf, der während der industriellen Revolution in England Mitte bis Ende des 18. Jahrhunderts durch Textilmaschinen geschaffen wurde . Bis dahin wurden Maschinen hauptsächlich aus Holz gefertigt, oft inklusive Getriebe und Wellen. Die zunehmende Mechanisierung erforderte mehr Metallteile, die meist aus Gusseisen oder Schmiedeeisen bestanden . Gusseisen konnte in Formen für größere Teile wie Motorzylinder und Zahnräder gegossen werden, war jedoch mit einer Feile schwer zu bearbeiten und konnte nicht gehämmert werden. Rotglühendes Schmiedeeisen konnte in Formen gehämmert werden. Schmiedeeisen bei Raumtemperatur wurde mit Feile und Meißel bearbeitet und konnte zu Zahnrädern und anderen komplexen Teilen verarbeitet werden; Handarbeit fehlte jedoch an Präzision und war ein langsamer und teurer Prozess.

James Watt war nicht in der Lage, einen genau gebohrten Zylinder für seine erste Dampfmaschine zu haben, und versuchte mehrere Jahre lang, bis John Wilkinson 1774 eine geeignete Bohrmaschine erfand und 1776 die erste kommerzielle Maschine von Boulton & Watt bohrte .

Der Fortschritt in der Genauigkeit von Werkzeugmaschinen geht auf Henry Maudslay zurück und wurde von Joseph Whitworth verfeinert . Dass Maudslay um 1809 in seinem Geschäft (Maudslay & Field) an der Westminster Road südlich der Themse in London die Herstellung und Verwendung von Meisterhobelmessgeräten etabliert hatte, wurde von James Nasmyth, der 1829 bei Maudslay angestellt war, bezeugt und Nasmyth dokumentiert ihre Verwendung in seiner Autobiographie.

Das Verfahren zur Herstellung der Meisterhobellehren reicht bis in die Antike zurück, wurde aber in der Maudslay-Werkstatt in einem noch nie dagewesenen Maße verfeinert. Der Prozess beginnt mit drei quadratischen Platten, von denen jede eine Identifizierung erhält (z. B. 1,2 und 3). Der erste Schritt besteht darin, die Platten 1 und 2 mit einem Markierungsmedium (heute Bläuung genannt) aneinander zu reiben, um die hohen Stellen freizulegen, die durch Schaben von Hand mit einem Stahlschaber entfernt werden würden, bis keine Unregelmäßigkeiten mehr sichtbar sind. Dies würde keine wirklichen ebenen Oberflächen erzeugen, sondern eine "Kugel und Pfanne" konkav-konkav und konvex-konvex-Passung, da diese mechanische Passung wie zwei perfekte Ebenen übereinander gleiten kann und keine hohen Stellen aufweist. Das Reiben und Markieren wird wiederholt, nachdem 2 relativ zu 1 um 90 Grad gedreht wurde, um eine konkav-konvexe "Kartoffelchip"-Krümmung zu beseitigen. Als nächstes wird die Platte Nr. 3 verglichen und abgeschabt, um der Platte Nr. 1 in den gleichen zwei Versuchen zu entsprechen. Auf diese Weise wären die Platten Nummer 2 und 3 identisch. Als nächstes wurden die Platten Nummer 2 und 3 gegeneinander geprüft, um festzustellen, welcher Zustand vorlag, entweder waren beide Platten "Bälle" oder "Sockel" oder "Chips" oder eine Kombination. Diese wurden dann abgeschabt, bis keine hohen Stellen mehr vorhanden waren, und dann mit Platte Nummer 1 verglichen. Ein Wiederholen dieses Vorgangs des Vergleichens und Abkratzens der drei Platten könnte ebene Oberflächen mit einer Genauigkeit von einem Millionstel Zoll (der Dicke des Markierungsmediums) erzeugen.

Die traditionelle Methode zur Herstellung der Oberflächenmessgeräte verwendete ein Schleifpulver, das zwischen den Platten gerieben wurde, um die hohen Stellen zu entfernen, aber es war Whitworth, der die Raffinesse beitrug, das Schleifen durch Handschaben zu ersetzen. Irgendwann nach 1825 arbeitete Whitworth für Maudslay und dort perfektionierte Whitworth das Handschaben von Meisteroberflächen-Hobellehren. In seinem 1840 der British Association for the Advancement of Science in Glasgow vorgelegten Aufsatz wies Whitworth auf die inhärente Ungenauigkeit des Schleifens aufgrund fehlender Kontrolle und damit ungleicher Verteilung des Schleifmaterials zwischen den Platten hin, was zu einem ungleichmäßigen Materialabtrag von den Platten führen würde Platten.

Mit der Schaffung von Meisterebenenlehren mit solch hoher Genauigkeit könnten dann alle kritischen Komponenten von Werkzeugmaschinen (dh Führungsflächen wie Maschinenwege) mit ihnen verglichen und mit der gewünschten Genauigkeit abgeschabt werden. Die ersten Werkzeugmaschinen zum Verkauf angeboten werden (dh im Handel erhältlich) wurden durch konstruiert Matthew Murray um 1800. Andere, wie in England Henry Maudslay , James Nasmyth und Joseph Whitworth , bald folgte dem Weg ihres Unternehmertums von hergestellten Endprodukte zu erweitern und Mühlenbauer arbeiten im Bereich des Baus von Werkzeugmaschinen für den Verkauf.

Eli Whitney Fräsmaschine, um 1818

Wichtige frühe Werkzeugmaschinen enthielten die Schiebedrehmaschine ruht, Leit- und Zugspindeldrehmaschinen , Revolverdrehbank , Fräsmaschine , Muster Tracing - Drehmaschine, Shaper und Metallhobelmaschine , die vor dem Jahr 1840. Mit diesen Werkzeugmaschinen alle im Einsatz war die Jahrzehnte alten Ziels der Herstellung austauschbare Teile wurde endlich realisiert. Ein wichtiges frühes Beispiel für eine heute selbstverständliche Sache war die Standardisierung von Schraubverbindungen wie Muttern und Bolzen. Bis etwa Anfang des 19. Jahrhunderts wurden diese paarweise verwendet, und selbst Schrauben derselben Maschine waren in der Regel nicht austauschbar. Es wurden Verfahren entwickelt, um Schraubengewinde mit einer höheren Präzision als die der Vorschubschraube in der verwendeten Drehmaschine zu schneiden. Dies führte zu den Taktlängenstandards des 19. und frühen 20. Jahrhunderts.

Die amerikanische Produktion von Werkzeugmaschinen war ein entscheidender Faktor für den Sieg der Alliierten im Zweiten Weltkrieg. Im Krieg verdreifachte sich die Produktion von Werkzeugmaschinen in den USA. Kein Krieg war stärker industrialisiert als der Zweite Weltkrieg, und es wurde geschrieben, dass der Krieg ebenso von Maschinenfabriken wie von Maschinengewehren gewonnen wurde.

Die Produktion von Werkzeugmaschinen konzentriert sich auf etwa 10 Länder weltweit: China, Japan, Deutschland, Italien, Südkorea, Taiwan, Schweiz, USA, Österreich, Spanien und einige andere. Die Innovation von Werkzeugmaschinen wird in mehreren öffentlichen und privaten Forschungszentren weltweit fortgesetzt.

Antriebsstromquellen

„alles Drehen des Eisens für die von Herrn Slater gebauten Baumwollmaschinen erfolgte mit Handmeißeln oder Werkzeugen in Drehmaschinen, die mit Handkraftkurbeln gedreht wurden“. David Wilkinson

Werkzeugmaschinen können aus einer Vielzahl von Quellen angetrieben werden. Menschen- und Tierkraft (über Kurbeln , Treträder , Laufbänder oder Laufräder ) wurden in der Vergangenheit ebenso genutzt wie Wasserkraft (über Wasserrad ); Nach der Entwicklung der Hochdruckdampfmaschinen Mitte des 19. Jahrhunderts nutzten die Fabriken jedoch zunehmend Dampfkraft. Die Fabriken verwendeten auch hydraulische und pneumatische Energie. Viele kleine Werkstätten nutzten bis zur Elektrifizierung nach 1900 weiterhin Wasser, Menschen- und Tierkraft .

Heutzutage werden die meisten Werkzeugmaschinen mit Strom betrieben; Manchmal werden hydraulische und pneumatische Energie verwendet, dies ist jedoch ungewöhnlich.

Automatische Kontrolle

Siehe auch: Geschichte der Numerischen Steuerung

Werkzeugmaschinen können manuell oder automatisch gesteuert werden. Frühe Maschinen verwendeten Schwungräder , um ihre Bewegung zu stabilisieren, und hatten komplexe Systeme von Zahnrädern und Hebeln, um die Maschine und das zu bearbeitende Werkstück zu steuern. Kurz nach dem Zweiten Weltkrieg wurde die numerische Steuerung (NC) Maschine entwickelt. NC-Maschinen verwendeten eine Reihe von Zahlen, die auf Papierband oder Lochkarten gestanzt wurden , um ihre Bewegung zu steuern. In den 1960er Jahren wurden Computer hinzugefügt, um dem Prozess noch mehr Flexibilität zu verleihen. Solche Maschinen wurden als Computerized Numerical Control (CNC)-Maschinen bekannt . NC- und CNC-Maschinen konnten Sequenzen immer wieder präzise wiederholen und konnten viel komplexere Teile produzieren als selbst die erfahrensten Werkzeugbediener.

Schon nach kurzer Zeit konnten die Maschinen die verwendeten Schneid- und Umformwerkzeuge automatisch wechseln. Beispielsweise kann eine Bohrmaschine ein Magazin mit einer Vielzahl von Bohrern zum Herstellen von Löchern unterschiedlicher Größe enthalten. Früher mussten Maschinenbediener normalerweise entweder den Meißel manuell wechseln oder das Werkstück zu einer anderen Station bewegen, um diese verschiedenen Operationen durchzuführen. Der nächste logische Schritt bestand darin, mehrere verschiedene Werkzeugmaschinen miteinander zu kombinieren, alle unter Computersteuerung. Diese sind als Bearbeitungszentren bekannt und haben die Art und Weise, wie Teile hergestellt werden, dramatisch verändert.

Beispiele

Beispiele für Werkzeugmaschinen sind:

Beim Herstellen oder Formen von Teilen werden verschiedene Techniken verwendet, um unerwünschtes Metall zu entfernen. Darunter sind:

Andere Techniken werden verwendet, um das gewünschte Material hinzuzufügen . Geräte , die fabrizieren Komponenten durch selektive Zugabe von Material genannt werden Rapid - Prototyping - Maschinen.

Werkzeugmaschinenbauindustrie

Siehe auch: Werkzeugmaschinenbauer

Laut einer Umfrage des Marktforschungsunternehmens Gardner Research betrug der weltweite Markt für Werkzeugmaschinen im Jahr 2014 rund 81 Milliarden US-Dollar. Der größte Hersteller von Werkzeugmaschinen war China mit 23,8 Milliarden US-Dollar Produktion, gefolgt von Deutschland und Japan mit 12,9 Milliarden US-Dollar bzw. 12,88 Milliarden US-Dollar. Südkorea und Italien vervollständigten die Top-5-Produzenten mit einem Umsatz von 5,6 Milliarden US-Dollar bzw. 5 Milliarden US-Dollar.

Siehe auch

Verweise

Literaturverzeichnis

Weiterlesen

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  • Floud, Roderick C. (2006) [1976], The British Machine Tool Industry, 1850-1914 , Cambridge, England: Cambridge University Press, ISBN 978-0-521-02555-3, LCCN  2006275684 , OCLC  70251252. Eine Monographie mit den Schwerpunkten Geschichte, Ökonomie sowie Import- und Exportpolitik. Originalveröffentlichung von 1976: LCCN 75-046133, ISBN  0-521-21203-0 .
  • Hounshell, David A. (1984), From the American System to Mass Production, 1800–1932: The Development of Manufacturing Technology in the United States , Baltimore, Maryland: Johns Hopkins University Press, ISBN 978-0-8018-2975-8, LCCN  83016269 , OCLC  1104810110 Eine der detailliertesten Geschichten der Werkzeugmaschinenindustrie vom späten 18. Jahrhundert bis 1932. Nicht umfassend in Bezug auf Firmennamen und Verkaufsstatistiken (wie Floud sich konzentriert), aber sehr detailliert in der Untersuchung der Entwicklung und Verbreitung praktikabler Austauschbarkeit und das Denken hinter den Zwischenschritten. In späteren Werken ausführlich zitiert.
  • Noble, David F. (1984), Forces of Production: A Social History of Industrial Automation , New York, New York, USA: Knopf, ISBN 978-0-394-51262-4, LCCN  83048867 . Eine der detailliertesten Geschichten der Werkzeugmaschinenindustrie vom Zweiten Weltkrieg bis in die frühen 1980er Jahre, dargestellt im Kontext der gesellschaftlichen Auswirkungen der sich entwickelnden Automatisierung über NC und CNC.
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. Eine Biographie eines Werkzeugmaschinenbauers, die auch eine allgemeine Geschichte der Branche enthält.

Externe Links