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Bankbestimmungstafel für spanabhebende Werkzeugmaschinen Zweck der
Erfindung Die Bankbestimmungstafel bezweckt die wirtschaftliche Ausnutzung und Verwendung
der spanabhebenden Werkzeugmaschinen, und zwar durch gleichzeitige Übersicht -über
alle in Frage kommenden Gesichtspunkte, wie Verwendbarkeit jeder Maschine zur Bearbeitung
der verschiedenen Werkstoffe, ferner zur Auswahl der jeweils geeigneten Bank aus
einer Reihe von Bänken eines = Werkbetriebes Arbeitsunterweisung durch Angabe der
günstigsten Dreh- (Hub-) Zahlen und Stuf., Schnittiefen, Vorschübe für sämtliche
Werkstoffe und Abmessungen derselben, zur Erkenntnis des Arbeitsbereiches der Werkzeugstahlarten,
zur genauen Ermittlung der Laufzeiten und der Belegung der Bänke sowie als Fristentafel
usw.
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Stand der Technik Schon Taylors Bemühungen waren darauf eingestellt,
ein Instrument zu schaffen, das einerseits die Stärke und Konstruktion jeder Bank
und anderseits die Gesetze des Metallschneidens berücksichtigte. Taylor erklärte
die Schaffung -eines solchen Instruments als den wichtigsten Teil seiner gesamten
Arbeiten, da es ihn in .den Stand setzen würde, die Ermittlung und Kontrolle der
Schnittgeschwindigkeiten, Vorschübe usw., aus der Hand des Arbeiters, der sie- rein
gefühlsmäßig ermittelte, in die des berufenen Leiters zu legen.. Der von Taylor
entworfene Schieber hat sich jedoch nicht einführen können, da er außerordentlich
verwickelt zu --bedienen war, auf umständlichen Gesetzen aufbaute und auch jeweils
nur für eine Bank Geltung hatte. Infolgedessen blieb in den Betrieben alles bei
der bisherigen Handhabung, d. h. der Arbeiter wählte nach Gutdünken die wirtschaftlichsten
Einstellungen seiner Maschine aus. Ebenso wurde die Feststellung der Arbeitszeiten
auf Grund von sogenannten »Erfahrungswerten« vorgenommen, die keineswegs als die
richtigen anzusehen, sondern mehr als ein Erraten zu bezeichnen waren.. Bei diesen
Festlegungen wurde auf die Eigenart der im Betriebe vorhandenen Maschinen überhaupt
keine Rücksicht genommen. Einen ,ersten Schritt weiter führte die im Jahre 1921
in der Zeitschrift .>Der Betrieb« veröffentlichte Bankbestimmungstafel. Diese
Bankbestimmungstafel unterscheidet sich von der vorliegenden Erfindung jedoch ganz
wesentlich. Der Name soll jedoch beibehalten werden, da er sich in der Technik bereits
eingeführt hat. Diese erste Bankb:estimmungstafel baute ebenfalls auf Erfahrungswerten
auf, d. h. sie nahm noch keine Rücksicht auf die Zerspannungsgesetze, sondern nur
auf einige Bankeigenschaften, die s. Zt. durch einen Koeffizienten und die Felderdarstellung
berücksichtigt wurden. Die 7erspanungsgesetze konnten mangels geeigneter Durchforschung
noch nicht berücksichtigt werden. Infolgedessen wurde die damalige Bankbestimmungstafel
anders eingerichtet
als die vorliegende. Die damalige Bankbestimmungstafel
ging von Annahmen für die Schnittgeschwindigkeit aus, die für jedes Material, das
bearbeitet werden sollte, als konstant anzusehen war.
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Technischer Fortschritt der Erfindung Die vorliegende Bankbestimmungstafel
geht von den Zerspanungsgesetzen aus:, nach denen die Schnittgeschwindigkeit keine
Konstante ist, sondern eine Funktion dies Spanquerschnitts. Ebenso ist die erforderliche
Leistung der Maschine keine Konstante, da auch der spezifische Schnittdruck -eine
Funktion des Spanquerschnitts ist. Des weiteren ist die Größe der Schnittgeschwindigkeit
und damit der Leistung eine Funktion des benutzten Werkzeuges (Schnellstahl, Gußstahl,
Stellit). Durch die vorliegende Bankbestimmungstafel wird also der gesamten Metallbearbeitung
durch spanabhebende Formung die feste Grundlage gegeben, um ohne Rechnung alle in
Frage kommenden Gesichtspunkte berücksichtigen und somit wirtschaftlich arbeiten
zu können, ohne willkürlich hineingetragene Annahmen. Beschreibung der Erfindung
Abb. i stellt ,eine Ausführungsart der Bankbestimmungstafel von vorn dar.
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Abb. 2 stellt die Rückseite der Bankhestimmungstafel dar.
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Abb. 3 ist (ein Schnitt nach Linie A-B in Abb. 2.
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Abb. ¢ stellt eine andere Ausführungsart der Bankbestimmungstafel
von rückwärts dar. Abb. 5 ist ein Schnitt nach Linie A-B der Abb. q..
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Gemäß Abb. i enthält das Mittelfeld a die Nummern der Bänke, Spitzenhöhen
und sonstige zur Kenntlichmachung der Bänke geeignete Eintragungen. Jede Bank ist
durch einen horizontalen Streifen links und rechts von a dargestellt. Rechts des
Feldes a sind im Feld b auf Grund arithmetischer oder logarithmischer Teilung die
an den verschiedenen Bänken vorhandenen Vorschübe eingetragen. Im linken Feld c
sind die vorhandenen Umdrehungs- (bzw. Hub-) Zahlen, und zwar gemäß einem. zuzulassenden
Schnittgeschwindigkeitsabfall in entsprechend langen Rechtecken doder Strichen,
angegeben. Jedes Rechteck enthält die Bezeichnung der Riemienlage bzw. der Schaltstufe
und die zugehörige Leistung in P. S. oder einem anderen Maß.
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Unterhalb dieser die Konstruktionseigenarten angebenden Einteilung
der Bankbestimmungstafel befinden sich, und zwar praktischerweise hinter einem Schlitz
so angeordnet, daß jeweils nur seine Skalenreihe sichtbar ist, auf @einean verschiebbaren
oder einem verschiebbaren und drehbaren Körper (Walze, Polygon, Schieber, Band u.
dgl.j il Abmessungsskalen (Durchmesser, Arbeitslängen usw.) für die @einzelnen Wierkstoffe
(Gußeis@en, S.-M.-Stahl, Rotguß usw.). Die Beziehung Drebdurchmesser (bzw. Arbeitslänge)
und Umdrehungs- (bzw. Hub-) Zahl stellt :ein vertikaler Läufergl her, der, über
die Abmessungsskalen f,. horizontal verschoben, die betreffenden Rechtecke oder
Striche schneidet oder nicht schneidet und damit die geeigneten bzw. nichtgeeigneten
Bänke und (im Eignungsfalle) die einzustellenden Stufen der Bänke anzeigt.
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Die Einstellung der für den betreffenden Werkzeugstahl (z. B. Schnellstahl,
Stellit, Gußstahl usw.) beim gewählten Spanquerschnitt günstigsten Schnittgeschwindigkeit
geschieht vorher durch Verschiebung des Körpers f1 am Knopf r1, so daß in einem
kleinen, am selben Körper f1 ehigezeichnet@en Feld ja der größte bzw. gewählte Spanquerschnitt
unter einen der in Frage kommenden, am Hauptkörper A befestigten Pfeile il, 12,13
usw. für die Werkzeugstahlsorte zu stehen kommt. (Die Einstellung der Schnittgeschwindigkeit
kann auch umgekehrt erfolgen durch Einstellung der weiter unten beschriebenen Leistungsskala
über die rechten Pfeile ll, L2, 13 usw., so daß der Spanquerschnitt sichergibt.)
Durch diese Verschiebung des Körpers il und Einstellung des Sparquerschnitts
unter den Werkzeugpfeil i wird die hoben :erörterte funktionale Abhängigkeit der
Schnittgeschwindigkeit vom Sparquerschnitt selbsttätig eingestellt. Obgleich es
nicht immer von Belang. ist, die herrschende Schnittgeschwindigkeit auch zahlenmäßig
zu ermitteln, kann man diese Feststellung sehr einfach durch Ablesen der unter dem
Dreieck »Schnittgeschwindigkeit« stehenden. Zahl auf der Abmiessungsskala bewirken.
Ein Errechnen ist also nicht nötig.
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Um den weiteren Gesichtspunkt, nämlich die funktionale Abhängigkeit
der Leistung bzw. des Schnittdruckes vom Sparquerschnitt gleichfalls selbsttätig
zu erreichen, müssen sich die einzelnen Punkte der Leistungsskala k schneller, langsamer
oder gleichmäßig zur Verschiebung der Punkte der Abmessungsskala f1 verschieben.
Dies kann z. B. durch eine Ausführung nach Abb. 2 und 3 oder nach Abb. q. und 5
erzielt werden. Die erste Ausführung sei I, die zweite als Beispiel gezeigte sei
II genannt. Bei II ist der Körper f1 durchgehend, bei I in zwei Teile f1 und h geteilt.
Außer diesen beiden Ausführungen können . die gegenseitigen Verschiebungen auch
durch Zahnräder, Rollen, Kupplungen, Schnurzüge o. dgl. bewirkt werden.
Bei
I ist rechts vom Körper/, ein gleichartiger Körper k mit Leistungsskalen angebracht,
der sich zwangläufig um ein bestimmtes Vielfaches der Verschiebung des Körpers f1
verschiebt; die Vervielfältigung kann evtl. anders eingestellt werden. Auf ähnliche
vervielfachende Weise verschieben sich untrer (oder über) diesem Körper k Werkzeugpfeile
h, h, 13, die zu dem bei h
eingestellten Spanquerschnitt selbsttätig
die benötigte Leistung an k anzeigen.
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Bei II (Abb.4, 5) :erfolgt die Verschiebung der Skalenwerte k durch
Wahl verschiedener Maßstäbe für die Abmessungsskalen und Leistungsskalen. Die Pfeile
h, h, 13 verschieben sich hierbei nicht, sondern sind fest am Hauptkörper
A angebracht.
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Ausführlicher sei die Storchschnabelausführung nach Abb. a und 3 beschrieben.
Die beiden Körper f1 und k drehen sich durch eine entsprechende Einstellung am Knopf
r1 gemeinsam, da sie durch Nut und Feder oder ähnliche Mitnahmeorgane verbunden
sind. Außer dieser gemeinsamen Drehbewegung hat jeder Körper durch die gezeigte
Verbindung noch die Möglichkeit, vom anderen Körper unabhängige Verschiebebewegungen
auszuführen. Die gegenseitige Verschiebebewegung von fl und k, die in bestimmtem,
jedoch verschieden einstellbarem Verhältnis erfolgen soll, wird durch einen kleinen
gestrichelt gezeichneten Storchschnabelmechanismus bewirkt. Am Körper f i sind die
Gabeln p und g dieses Hebelsystems im beliebigen Punkte v, an einem in einer Nut
t drehbaren Ring tt befestigt. Der Ring a macht die Bewegungen des Körpers
f, in Verschieberichtung mit, dagegen nicht in Drehrichtung, so daß auch: die Gabeln
p und g nur die Verschiebung mit f i mitmachen. Das eine Ende v des kleinen gestrichelten
Storchschnabels ist am Hauptkörper A befestigt, das andere Ende w am Körper k, ebenso
wie die Gabeln p und g an f1, durch Ring und Nut verschiebbar, jedoch nicht die
Drehbewegung mitmachend, befestigt.
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Die zwangläufige, verschiebende Verbindung der rechten Leistungspfeile
h, 12,13 usw. gegen die Körper f1 und k wird durch einen ähnlichen größeren
Storchschnabel bewirkt. Dieser zweite Storchschnabel kann, wie gezeichnet, Teile
mit dem anderen gemeinsam haben. Das freie Ende x ist an einem hin und her beweglichen
Körper y befestigt, der die Pfeile 11-L3 usw. trägt. Für gewöhnlich haben diese
Pfeile festen Abstand voneinander, den man jedoch unter Umständen ändern kann, ebenso
kann man ihre Anzahl bei Bedarf vermehren oder vermindern. Das Verhältnis, in dem
die Körper f i und k gegenseitig verschiebbar sind, kann bei- Ausführungsbeispiel
I (Abb. a) dadurch geändert werden, daß man -entweder größere oder kleinere Storchschnäbel
verwendet oder dadurch, daß man die Befestigungspunkte der einzelnen Glieder an
andere Stellen, o1 usw., verlegt. Bei Ausführungsbeispiel II (Abb.4) kann dies Verhältnis
durch ein anderes Verhältnis der Maßstäbe für f1 und k geändert werden, bei Zahnräder-,
Rollen- u. dgl. Ausführung- durch Vergrößern oder Verkleinern der betreffenden Teile.
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Wie aus Abb. i ersichtlich, ist am Hauptkörper A ein Schieber z mit
Schnittiefenskalen angeordnet, der mit einem an ihm befestigten Pfeil z1 über die
vorhandene Leistung gestellt wird. Anstatt diesen Pfeil über die Leistung zu stellen,
kann man ihn auch über eine V orschubskala oder unter eine solche, z2, stellen und
dadurch die Aufteilung des Spanquerschnitts in Vorschub und Schnittiefe erreichen.
Der Vertikalläufer g; stellt die Verbindung zwischen der theoretischen Vorschubzahl
z2 und der praktischen im Feld b und der Schnittiefe z1 her.
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Zur Zeitermittlung dient ein über den Hauptkörper A laufender Horizontalschieber
e, und zwar in Verbindung mit den Läufern g1 und g2, die auf die Dreh- (Hub-) Zahl.
(Feld e) bzw. auf den ermittelten Vorschub (Feld b) eingestellt werden und somit
für einen bestimmten Fall jeweils festliegen. Man stellt unter den einen Läufer
u i die Längenskala, von e und liest sofort unter g2 auf der Schnittzeitskala von
e die genaue Zeit ab.
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Es können noch weitere Hilfsmittel zur Ergänzung an der Tafel vorgesehen
werden. Sao kann. z. B. unter dem Körper f,' ein weiterer Körper f2 angebracht werden,
der z. B. in einem weiteren Schlitz sichtbar wird und Skalen trägt für Gewindeschneiden,
Reiben usw. und der durch einen Knopf r. gedreht wird. Anwendungsbeispiel Es sei
gegeben: Der zu bearbeitende Werkstoff »Stahl«, der Drehdurchmesser io5 mm, die
Drehlänge aoo mm, ein Maschinenpark mit neun Bänken gemäß gezeichneter Konstruktion,
der abzudrehende S.panquerschnitt i mm2; Werkzeug: Schnellstahl.
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Es sei gesucht: die zugehörige wirtschaftlichste Schnittgeschwindigkeit,
die benötigte Leistung, die wirtschaftlichste Bank des Parkei, der Vorschub und
die Arbeitszeit.
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Anwendung: Man stellt durch Drehung am Knopf r1 den in Frage kommenden
Werkstoff »Stahl« nach vorn, so daß man durch den Schlitz ablesen kann. Gleichzeitig
verschiebt man f1 so, daß der abzudrehende Spanquerschnitt i mm2 unter den Schnellstahlpfeil
1. kommt. Man kann ablesen: die wirtsehaft
Iiche Schnittgeschwindigkeit
(untrer dem Dreieck) 2o m/min; die benötigte Leistung am Schnellstahlpfei1 12=i,32
P.S. Der linke Läufer g1 wird über den Durchmesser 105 gestellt und schneidet
die Felder der Bänke: i-2-3' 4-5',-6-; die Felder der Bänke 7-8-9 werden. nicht
mehr geschnitten, d. h. diese Bänke weisen geeignete Schnittgeschwindigkeiten gar
nicht auf, fallen also von vornherein ausl. Unter den in Frage kommenden Bänken
ist die Bank 3 die günstigste, da sie die benötigte Leistung (i,32 P.S.) gerade
zur Verfügung stellen kann (vgl. die Zahl 1,32); die zu benutzende Stufe dieser
Bank ist Wo, d. h. der Riemen der Bank ist auf die größte Stufe zu legen ohne Einschaltung
des Pädervora leges..
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Stellt man den Pfeil zl über die Leistung oder die Schnittiefe 4 unter
o,25, so erkennt man, daß der theoretisch verlangte Vorschub an der Bank 3 einstellbar
ist, da der Läufer g2 den Vorsehubstrich bei .der Bank schneidet. Die Arbeitszeit
ermittelt man. mit e, indem man unter g1 die Länge (2oo mm) einstellt und unter
g2 die Zeit (8' Minuten) abliest. Hiermit ist alles berücksichtigt, was überhaupt
bei: der wirtschaftlichen Zerspanung zu berücksichtigen ist.