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125 Jahre Zerspanungstechnik

Vom Faustkeil bis zur smarten Werkzeugmaschine

| Autor/ Redakteur: Peter Königsreuther / Peter Königsreuther

Hart formt weich Man kann heute nur ahnen, wann der Mensch erkannte, dass sich Holz, Knochen oder Stein mit härteren und/oder schweren Gegenständen und Muskelkraft nutzbringend verändern lassen. Hier ist ein Einblick in das, was dadurch ausgelöst wurde.

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Einen Tausende von Jahren dauernden Entwicklungsweg hat die Zerspanungstechnik von ersten primitiven Werkzeugen aus Stein und Knochen bis zu dieser smarten Hybridmaschine von DMG Mori durchlaufen, die nicht nur fräsen, sondern auch additiv fertigen kann.
Einen Tausende von Jahren dauernden Entwicklungsweg hat die Zerspanungstechnik von ersten primitiven Werkzeugen aus Stein und Knochen bis zu dieser smarten Hybridmaschine von DMG Mori durchlaufen, die nicht nur fräsen, sondern auch additiv fertigen kann.
(Bild: DMG Mori)

Veränderungen bestimmen unser Leben. Und der Mensch verändert seit grauer Vorzeit seine Umwelt, sodass er bei der Jagd oder im Kampf einen Vorteil hat. Auch Gebrauchsgegenstände wurden stetig optimiert, um nützlichere Dinge zu schaffen, als sie die Natur liefert.Kenner der Prähistorie vermuten, dass Bohren und Schaben die ersten Zerspanungsprozesse waren, die der Mensch genutzt hat. Erste Steinwerkzeuge wurden in Ostafrika gefunden, und sollen gut 1 Mio. Jahre alt sein. Nach neueren Erkenntnissen hat der Mensch zu dieser Zeit auch bereits das Feuer beherrscht. Um 80.000 v. Chr. wurde im Rahmen der Faustkeilkultur (Es gab auch sogenannte Abschlag- und Klingenkulturen) aus dem Universalwerkzeug Faustkeil vielleicht die Steinaxt mit Stiel, die über dessen Hebelwirkung mehr Kraft ins Geschehen brachte, um schneller, kraftschonender und präziser arbeiten zu können. Und etwa 4000 v. Chr. bohrte man in der Mittelsteinzeit schon mit dem Fiedelbohrer.

Steinzeitlicher Fiedelbohrer für die Steinbearbeitung.
Steinzeitlicher Fiedelbohrer für die Steinbearbeitung.
(Bild: Technische Sammlung Menschheitsgeschichte, Berlin 1928)

Dauerbrenner Feile

Leicht kann man sich vorstellen, dass aus dem Feuersteinschaber im Laufe der Jahrhunderte die Feile hervorgegangen ist. Dann lernte der Mensch den Umgang mit Metallen dazu. Das Spiel mit dem Feuer hatte er ja schon im Griff. Er baute erst mit Bronze in der Antike, dann auch mit Eisen zur Zeit der Römer. Und schon relativ früh gab es Werkstoffexperten, die das Härten von Metall oder das Legieren beherrschten. Feilen fertigte man schließlich aus Metall, das nach dem sogenannten Hauen der Riefen beim Feilenhauer noch gehärtet werden konnte. Nun war man in der Lage andere Metalle samt Eisen, nicht nur zu schmieden oder zu gießen sondern noch präziser und feiner spanend nachzubearbeiten.

Außer der Säge, blieb die Feile jahrhundertelang das wichtigste muskelkraftbewegte Zerspanungswerkzeug für Metalle, sieht man vom wasserkraftbewegten Schleifstein ab dem 15. Jahrhundert einmal ab. Im 16. Jahrhundert erfand man in Nürnberg außerdem den hölzernen Schraubstock, mit dem sich bekanntlich wesentlich genauer arbeiten lässt als mit anderen damals üblichen Spannsystemen oder gar durch halten des Werkstücks mit der Hand. Diesem folgte noch im selben Jahrhundert der eiserne Schraubstock mit zweiter Backe.

Einst waren Schlosser gemachte Männer

In dieser Zeit wurden auch Drehbänke mit Wippe und sowohl die Waagrecht- als auch Senkrechtbohrmaschine mit fuß- oder handbetriebenem Schwungrad aus der Taufe gehoben. Der Schlosser mutierte zum Zerspanungskönner, in dessen Hand die Feile ihre beste Wirkung entfaltete. Zwar gab es im 18. Jahrhundert bereits Manufakturen, wie Gewehrfabriken, die zur Serienfertigung von Metallteilen in der Lage waren und zum Teil die Dampfkraft nutzten, doch die Sache mit der Feile in der Hand änderte sich wahrscheinlich erst als der Engländer Richard Roberts 1817 die erste handbetriebene Hobelmaschine mit Kettenantrieb vorstellte. Und das hat sich gelohnt: Wie es heißt, kostete das händische Hobeln von Metall im Jahre 1850 pro Quadratmeter etwa 20 Mark. Die Hobelmaschine ließ den Preis auf rund 9 Pfennig rutschen und machte damit auch das Endprodukt günstiger. Ein Ziel, das nicht nur der Werkzeugmaschinenbau noch heute verfolgt, um beim Anwender den Investitionswunsch in neue Fertigungssysteme zu wecken.

Die Geburt des echten Fräsens

Das Fräsen aber, parallel zum Drehen einer der wichtigsten Zerspanungsprozesse überhaupt, ging als maschinengewordene Bearbeitungsmöglichkeit in Form einer Horizontalfräsmaschine 1818 aus den USA an den Start. Zwei Jahre später gab es die ersten Wendelbohrer zur Metallverarbeitung und 1829 fand die Geburt der Mikrometerschraube durch Henry Maudslay statt. Etwas später kam man auf die Idee Kaliber- und Ringlehren zu verwenden, die Withworth ersonnen hat. Und 1861 hat das Unternehmen Brown&Sharpe die erste Universalfräsmaschine präsentiert. Zeitgleich gab es erste richtige Fräser, denn bis dato verwendete man quasi feilenartige Werkzeuge für die flächige Werkstückbearbeitung. Zehn Jahre später bringt das gleiche Unternehmen das erste System zum Schärfen von Fräswerkzeugen auf den Markt. Parallel machte die Metallurgie in Sachen Stahl- und Eisenerzeugung sowie beim Gießen große Fortschritte. Und die Drehmaschine hat aufgrund einer weiteren Idee von Maudslay eine Zugspindel verpasst bekommen, die das Drehen von Hand überflüssig und wesentlich präziser macht – eine wichtige Voraussetzung für die Herstellung exakt runder Kolben, Stangen und Rohren für die aufkeimende Motorisierung der Welt.

So sieht die erste Maudslay-Leitspindel-Drehbank aus, die ab 1800 für die Produktion von Schrauben verwendet werden konnte.
So sieht die erste Maudslay-Leitspindel-Drehbank aus, die ab 1800 für die Produktion von Schrauben verwendet werden konnte.
(Bild: The Machine Tool Collection, London 1966)

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