Verfahren in der Zerspanung Die Geschichte des Langdrehens

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Kaum ein Verfahren ist so sehr mit der Schweiz und Schweizer Präzision verknüpft wie das Langdrehen – weit über die Landesgrenzen hinaus. Im Englischen ist deshalb auch von „Swiss-type turning“ die Rede. Kein Wunder, denn die Geschichte des Langdrehens ist eng verbunden mit der Herstellung von Uhren.

Es gibt bestimmte Produkte, die weltweit mit der Schweiz verbunden werden und einen ausgezeichneten Ruf genießen. Vor allem Schweizer Uhren, Schweizer Käse oder auch Schweizer Schoggi haben sich rund um den Erdball einen Namen gemacht und stehen bei Schweiztouristen hoch im Kurs. Doch nicht nur Consumerprodukte, sondern auch Schweizer Maschinen und Werkzeugmaschinen sind international ein Symbol für hohe Präzision und Qualität. Und es gibt ein Verfahren, welches quasi die Schweizer Fertigungstugenden verkörpert: das Langdrehen. Viele Begriffe gibt es für das Langdrehen. In der Schweiz beziehen sie sich vor allem auf die Ursprünge in der Westschweiz. Automatendrehen ist ein oft gebrauchter Begriff, eine Verkürzung des französischen „tour automatique à poupée mobile“, also des Automatendrehens mit beweglichem Spindelstock. Das Wort Décolletage hat sich dagegen als Begriff für verschiedene Drehbearbeitungen durchgesetzt. Im englischsprachigen Ausland verzichtet man auf die feinen Unterschiede. Der Begriff „Swiss-type turning“ steht für das Langdrehen, mit „Swiss-type automatic lathe“ ist ein Langdrehautomat gemeint.

Die Anfänge der Langdrehautomaten

Doch zurück zu den Anfängen in der Westschweiz, genauer gesagt nach Moutier im Jura bernois. Die Erfindung der Schweizer Drehautomatik wird Jakob Schweizer zugeschrieben, einem im Berner Jura ansässigen Uhrmacher, der seinen Lebensunterhalt zunächst mit der Herstellung von Uhren verdiente. Zu dieser Zeit wurden die Uhrenschrauben mühsam Stück für Stück auf kleinen Uhrmacherdrehbänken mit manueller Steuerung und der Uhrmacherlupe gefertigt. Die Grundidee war eine Komplettfertigung der Uhrenschrauben mit gezogenen Messingstangen und dem Drehen des Schraubenhalses. Daher kommt auch der Begriff Décolletage, er leitet sich vom französischem Wort „collet“ ab, das für Kragen oder Hals steht.

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Bereits 1872 bis 1873 entwickelte der Wegbereiter und Langdreh-Pionier in Biel seinen ersten Prototyp eines kurvengesteuerten Langdrehautomaten für den Eigenbedarf. Schon die erste Maschine enthielt eine geniale Erfindung, den beweglichen Spindelstock. In diesem Fall handelt es sich um eine Vorrichtung, die der Maschine die simultane Drehbewegung des Materials mit dem Verfahren in die Längsrichtung erlaubt. Bis heute können selbst modernste CNC-Maschinen nicht auf diese Lösung verzichten. Die radialen Werkzeughalter konnten einfache Einstechbearbeitung durchführen.

Die eigentliche Industrialisierung begann um 1880, als sich der Deutschschweizer Mechaniker Nicolas Junker in Moutier niederließ mit dem Ziel, Schrauben und Ritzel für die Uhrenindustrie in einer effizienten Weise herzustellen. In der Folge stattete Junker die Maschine mit verschiedenen Verbesserungen aus. Dazu gehört insbesondere der Kombiapparat für Gegenbearbeitungen, radiale und vertikale Werkzeuge und auch ein einfaches Stangenvorschubsystem. Am sternförmigen Aufbau der Bearbeitungsfläche des Drehautomaten hat sich in den folgenden Jahrzehnten nicht viel geändert. Auch die Technologie des beweglichen Spindelstocks ist im Zeitalter der CNC-Maschinen Standard. Die Junker-Fabrik wurde nach einigen Namensänderungen als Tornos Fabrique de Machines Moutier SA neugegründet. Das Produktionsprogramm umfasste auch die Herstellung von Drehautomaten mit dem Schweizer-Junker-System. Nach verschiedenen Verbesserungen erschienen 1969 erste Mehrspindelmaschinen und etwas später automatische Stangenlader.

Im Jahr 1904 schloss sich Joseph Petermann, ein Hersteller von Uhrmacherstempeln, mit dem Techniker André Bechler zusammen. Unter dem Namen Bechler & Cie begannen die beiden Partner mit der Entwicklung von Drehautomaten nach dem Schweizer-Junker-System. André Bechler hat das System weiter perfektioniert, indem er eine Wippe hinzufügte, Pendelträger für zwei gegenüberliegende Werkzeughalter, die auf beiden Seiten der Spindelachse angeordnet sind und abwechselnde Bearbeitungsvorgänge mit einer einzigen Kurve durchführen. 1914 trennte sich André Bechler von Joseph Petermann, begann mit der Herstellung von Drehautomaten in Eigenregie und gründete die Firma Fabrique de machines André Bechler SA.

Zwei neue Berufe: Décolleteur und Kurvenscheibenmacher

Die Maschinen waren damals über Nockenwellen gesteuert, die über verschiedene Hebelbewegungen die beweglichen Teile der Maschine angetrieben haben, wie zum Beispiel den beweglichen Spindelstock, Wippe, Schlitten, den Kombiapparat und weitere. Dies führte zur Entstehung neuer Berufe. Der Décolleteur, auch Automatendreher genannt, war verantwortlich für das Bedienen und Einstellen der Maschine. Der Kurvenscheibenmacher oder -berechner war ein Spezialist, der über sehr gute Geometrie-, Trigonometrie- und Mathematikkenntnisse verfügen musste, um die Kurvenscheiben berechnen zu können. Für jedes auf Drehautomaten zu fertigende Werkstück musste ein Kurvenscheibenspiel erstellt und auf der Maschine montiert werden. Das alles war sehr aufwändig, oft mussten die Kurvenscheiben nachbearbeitet und neu montiert werden. Die Langdrehautomaten waren für die Fertigung von großen Serien ausgelegt, wie sie in der Uhrenindustrie gefordert wurden. Die Inbetriebsetzung der Maschine und der Rüstaufwand haben sehr viel Zeit in Anspruch genommen. Es beinhaltete die Berechnung, das Vorzeichnen, Anzeichnen und die Fertigung eines kompletten Kurvenscheibenspiels.

Nach dem Zweiten Weltkrieg gab es in Moutier mit Tornos, Petermann und Bechler drei Unternehmen, die direkt miteinander im Wettbewerb standen. Alle drei Unternehmen stellten vom Konzept her identische Langdrehautomaten her und vermarkteten diese weltweit. Zusammen beschäftigten die drei Unternehmen über 3000 Mitarbeiter. Moutier zählte zu dieser Zeit gerade etwa 6000 Einwohner. Die internationale Nachfrage nach den Swiss Automatic Lathes war groß genug, dass sich alle drei Unternehmen entwickeln konnten, ohne sich untereinander zu stören. Aber es herrschte ein ständiger Wettbewerb um die besten Mitarbeiter und es gab verschiedene Auseinandersetzungen. So wird unter anderem von großen Schlägereien berichtet, wie beispielsweise auf der „Foire suisse des Echantillons“ in Basel Ende der 1950er Jahre. Das ging so weiter bis in die späten 1960er Jahre, als Tornos Petermann übernommen hatte. Später kam es zu einer Annäherung zwischen Tornos und Bechler, was im Jahr 1981 zur Firma Tornos-Bechler SA führte. Seitdem sind die drei Schweizer Langdrehautomaten-Hersteller und ehemaligen Konkurrenten unter einem Dach und dem Namen Tornos SA vereint.

Langdrehen in der heutigen Zeit: Flexibilität und Digitalisierung

Heute ist Tornos nicht mehr nur allein auf die Uhrenindustrie ausgerichtet. Tornos-Kunden sind in der Automobilindustrie, in der Connector- und Pneumatikindustrie, in der Medizintechnik sowie in der Luft- und Raumfahrt angesiedelt. Und natürlich hat das Unternehmen seine Maschinen und die Langdreh-Technologie immer weiter entwickelt. Ende der der 1990er Jahre entwickelte Tornos das Konzept Deco 2000. Die Idee bestand darin, viel Know-how, das vom Bediener gefordert war, in die Maschine zu integrieren. Ein anpassungsfähiger Drehautomat war geboren, mit dem man auch der Nachfrage nach kleineren Losgrößen wirtschaftlich gerecht werden konnte. Numerische Steuerung und Software arbeiteten zum ersten Mal in perfekter Symbiose zusammen und ermöglichten phänomenale Zeitersparnisse.

Ein großer Wurf ist Tornos auch mit der Swiss-Nano-Serie gelungen. Der Spezialdrehautomat ist ausgelegt für Mikro- und Nanopräzision und arbeitet mit einer einzigartigen Kinematik, mit der das Drehen, Bohren, Fräsen und Entgraten sowie die Vor- und Nachbearbeitung möglich sind. Immer mehr sind auch flexible Maschinen gefragt. Eine Lösung dafür ist eine Kombination von Technologien auf einer Maschine, wie dem Stangen- und Automatendrehen. Das auf der EMO 2019 in Hannover vorgestellte Stangendrehzentrum Swissdeco 36 TB vereint beide Technologien. Tieflochbohrungen mit Innengewinde können auf dieser Maschine problemlos hergestellt werden.

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Was steckt hinter den hocheffizienten Werkzeugwegen?

Aber auch die Digitalisierung und IoT-Lösungen sind bei Tornos ein großes Thema. Die Tisis-Software ist inspiriert von der Funktionsweise eines Smartphones und stellt vernetzte und intelligente Maschinen in den Mittelpunkt der Überlegungen. Die Maschinen sind ziemlich intelligent geworden, verfügen über eine fortschrittliche Kinematik, um selbst komplexeste Operationen auszuführen, und Sensoren überwachen die Temperatur.

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