Einblicke in die Geschichte des Drehens und der Drehmaschine

Die Anfänge

"Die Drehbewegung ist wahrscheinlich so alt wie die Menschheit selbst. Ihre Entwicklung im Laufe der Jahrtausende ist bezeichnend für die Entwicklung der menschlichen Technik überhaupt."

(Hegele,1921)

Die ersten Drehbewegungen bestanden darin, dass ein fester Körper an einer Schnur im Kreise geschwungen wurde, wie z.B. bei einer Schleuder oder das der Körper an einem Faden hing und diesen durch Drehung zusammen drehte, wie bei einer alten Spindel.

Am Anfang trat auch bei technischen Vorrichtungen, bei denen eine Achse im Umdrehung versetzt wurde, wie z.B. beim Bohren, eine wälzende und nicht eine gleitende Bewegung auf, indem dir Hände die Achse oder die Bohrerspindel quirlartig hin und her drehten. Erst später erfolgt der Antrieb mit der Schnur, die man hin und her zog und wobei der Bohrer durch ein Stück, das man oben gegen den Kopf presste, geführt und beschwert wurde.

Ein großer Fortschritt in der Entwicklung der Drehbewegung wurde durch die Erfindung des Rades herbeigerufen. Technisch bedeutete das Rad insofern eine Neuerung, als damit eine Bewegung zur Anwendung gelangte, wobei stets gleitende Reibung vorhanden ist. Da nun das Rad als "Mutter" sämtlichen Maschinenteile mit drehender Bewegung gelten kann, bedeutet seine Erfindung einen wesentlichen Abschnitt in der Entwicklung der Technik überhaupt.

Eine der frühsten technischen Anwendung der Drehbewegung ist die kreisende Spindel der  Töpferscheibe, in ihren einfachsten Formen, wohl das Urbild einer Drehbank. Mit der einen Hand drehte der Töpfer möglichst rasch die Scheibe, mit der anderen knetete und formte er seine Töpfe. Schnell aber erkannte man das ein Antrieb, aus einer senkrechten Spindel, durch die bloßen Füße eine viel effizienter Methode war.

Eine weitere technische Anwendung der Drehbewegung war die Drehmühle aus zwei Steinen.

Bald wurde dar obere Stein mit einem hölzernen Handgriff versehen und der erste Kurbelantrieb war in Verbindung mit dem treibendem Arm erfunden.

Die Dreherei im Altertum

Die Ehre, die Drehbank im heutigen Sinne erfunden zu haben, kommt wahrscheinlich den alten Agyptern zu. Die in ihren Gräbern gefundenen gedrehten Tongefäße aus dem 4. und 5. jahrtausend v.Chr. werfen schon einen hohen Grad von technischer Vollkommenheit auf.

Nach der griechischen Überlieferung zu Folge, soll der Erfinder des ersten "Luftschiffs" ,  Dädalus, auch der Erfinder der ersten Drehbank sein. Zum bau seines Luftschiffes soll er runde, gedrehte Stangen verwendet haben.

Diese Drehbank, der alten Griechen, war natürlich sehr einfach. Sie hatte ihr Vorbild in der Entwicklung des Bohrers, der schon früh mit einer Schnur umwickelt und hin und her gedreht wurde. Dabei kam man bald darauf, die beiden Schnurenden durch ein gekrümmtes Stück Holz, ähnlich dem Jagdbogen, miteinander zu verbinden. Auf diese Weise erhielt man den Bohrer mit dem Fiedelbogen, dessen Schnurr mehrmals um die Bohrspindel gewunden war und bei dem die eine Hand das obere Pressstück hielt und die andere den Bogen führte.

Ganz ähnlich sah die älteste Drehbank aus, an Stelle der senkrecht Bohrspindel trat die wagerechte Drehspindel. Die Lagerung geschah wie heute durch zwei gegenüberliegende kegelförmige Spitzen, von denen die eine wohl beweglich und verschiebbar war, damit das Drehstück zwischen den Spitzen drehbar eingespannt werden konnte. Um das Werkstück wurde eine Schnur ein- oder mehreremal geschlungen und ähnlich dem Fiedelbogen befestigt.

Durch hin- und herziehen wurde die Drehbewegung erzeugt. Damit war die einfache Spitzendrehbank erfunden.

Von den Griechen übernahmen, die Kunst das Drehens, die Römer. Diese verstanden schon Bronze zu drehen.

Die Drehbank im Mittelalter

Mit dem Untergang der Alten Völker gingen auch ihre technischen Errungenschaft mit verloren. Klosterbrüdern ist es zu verdanken, das diese die alten Schriften studierten und der Drehbank wieder einen neuen Aufschwung verschafften. Klosterbrüder waren es wohl auch, welche die Drehbank dadurch bedeutend vervollkommneten, dass sie das eine Ende der Schnur mit einem Fußtritt und das andere mit einem an der Decke befestigten federnden holz verbanden. Durch diese Wippe hatte nun der Fuß den Antrieb übernommen, so dass die Hände für die eigentliche Dreharbeit frei blieben.

Das Drehen beschränkte sich meist auf Holz und Stein. Die Metalle, namentlich das harten Eisen, waren für die mittelalterlichen Werkzeuge meist viel zu hart.

Schon im ausgehenden Mittelalter wurde die hin- und hergehende Spindelbewegung der Wippe durch Einfügen eines Schwungrades in eine stetig umlaufende verwandelt.

Die Erfindungen des stetigen Drehbankantriebs durch Tretrad, Kurbel und Schwungrad stellten für die damalige Zeit einen großen Fortschritt dar.

Eine schwierige Sache war von jeher die sichere, dichte und dauerhafte Lagerung und Zentrierung der Drehspindel. Von dieser, nicht von der Geradführung des Werkzeugs, hängt die Genauigkeit und Spanleistung der Drehbank wesentlich ab. Weil Holzlager sich sehr schnell abnützen, wurden schon früh, metallische, zylindrische Lagerschalen verwendet, welche auswechselbar waren. Diesen Lagerschalen fehlte aber die Nachstellbarkeit, um die unvermeidliche Abnutzung und damit die Lockerung der Lagerung auszugleichen. Man kam dann schnell auf die Idee kegelförmigen Lagerzapfen zu verwenden .

1671 wurde auf verschiedene Führungen aufmerksam gemacht, um z.B. ovale Teile besser  drehen zu können, bei denen dem einzigen walzenförmigen Zapfen eine querliegende, wagerechte Ebene hinzugefügt ist, gegen die der zu führende Werkzeugschlitten gedrückt wird und woran er gleitet .

Die Umwandlung der Holzdrehbank

Die Erfindung der Dampfmaschine durch James Watt brachte nach und nach auch eine vollständige Umwandlung der Werkzeuge und Werkzeugmaschinen für die Eisenbearbeitung.

Es war nun möglich, durch die starken Umdrehungskräfte, Eisen und Stahl bearbeiten zu können. Dazu kam noch das der Drehantrieb von der Kraft des menschlichen Fußes unabhängig gemacht wurde und somit der Dreher seine ganze Aufmerksamkeit in die Bearbeitung seines Werkstückes setzten konnte.

Die eiserne Drehbank

Maudslan war der erste der eine ganze Drehbank aus Eisen lieferte, für die er eigene Formen schuf durch Einführung besonderer Maschinenfüße mit abgerundeten Übergängen, anstatt der Holzbalkenform üblichen scharfen Ecken. Er fertigte die ersten genauen Bettführungen und Leitspindeln und erfand den Antrieb der Leitspindel durch Wechselräder. Ihm sind auch die ersten festgelegten Gewindegangzahlen zu verdanken.

Weiter Verbesserungen erreichten Bodmer, Roberts, For und Mauran. Sie verstärkten die Abmessungen der Drehbank, erfanden den Schlittenantrieb durch Zahnstange, einen runden, drehbaren Stahlhalter, die Kröpfung des Betts, die seitliche Verstellbarkeit des Reitstockoberteils, die Reitstockpinole mit Innengewinde.

Die Maschinen wurden jetzt allgemein für den Verkauf gebaut und die Gestalt der Drehbank begann feste Formen anzunehmen. Man war jetzt so weit, dass die auftretenden Kräfte richtig erkannt, das entbehrliche Beiwerk weggelassen und die Materialeigentümlichkeiten voll berücksichtigt wurden.

Whitworth schuf den Hohlguss, der bei geringstem Materialaufwand größten Widerstandsfähigkeit aufwies, und bildete einen eigentlichen Whitworthstil für Drehbänke aus. Schon seine erste Drehbank im Jahre 1835 zeigte bedeutende Fortschritte in bezug auf zweckmäßige Handhabung und Betriebssicherheit, wie rechteckigen Kastenquerschnitt des Bettes, doppelte Rädervorgelege parallel und hinter der Arbeitsspindel, selbsttätigen Planzug, Regelräderwendegetriebe zum Antrieb der Leitspindel, Kreuzsupport und Doppelstahlhalter.

Die Schaffung und Umgestaltung des Werkzeugschlittens ging von Frankreich aus. Die ihm dort gegebene Bezeichnung "Support", d.h. Unterlage, ist auch in Dt. bis heute gebräuchlich geblieben.

Um 1785 wird in der ersten franz. Enzyklopädie eine nachstellbare Führung für geradlinige Bahn beschrieben, die aus Ober- und Unterschlitten besteht und den ersten durchgebildeten sogenannten Kreuzsupport darstellt.

In England erfand im Jahr 1794 Maudslan ein sog. "silde rest" (Werkzeughalter) für Drehbänke, der einen in der Länge verschiebbaren Unterschlitten und einen quer zur Drehbankachse laufenden Oberschlitten besaß und dazu noch um eine Befestigungsschraube drehbar war.

Eine Einrichtung zur selbsttätigen Fortbewegung des Werkzeugschlittens war Anfangs sehr einfach. Die Fortbewegung wurde über einen sog. "Faulenzer" mit Stellscheibe, Kette und Sperrrad erreicht .

(Hegele,1921)

Drehbank mit Faulenzer

Im Jahre 1841 schilderte Rasmnth in einer englischen Zeitschrift die Vorteile der mechanischen Führung gegenüber der Handstichelführung, ich meinen an dieser Abbildung lässt sich gut erkennen, wie weit der Fortschritt in dieser Zeit gekommen ist.

(Hegele,1921)

Handführung und mechanische Führung des Stichels nach Rasmnth

Mit der Vergrößerung und Vervollkommnung der Drehbänke wuchs die Notwendigkeit, die Schlittenführung zu verbessern. Um das Jahr 1880 war die Längsrichtung des Schlittens keilförmige Leiste als bestes, wenn auch teueres Mittel zur Sicherung von Schlitten anerkannt, allgemein eingeführt wurde sie aber erst  in den 90er Jahren.

Eine wesentliche Verbesserung brachte der weitere Ausbau des Antriebs des Dreh- und Spindelstocks durch den Einbau einer glatten Riemenscheibe und später einer Stufenscheibe an Stelle der alten Schnurrolle. Ein weiterer Fortschritt war die Hinzufügung eines oder mehrere Zahnradvorgelege, um die Geschwindigkeit möglichst oft ändern zu können.

Die nächste Verbesserung war, die Führung des Schlittens und das gleichmäßige weiterschieben desselben durch eine Schraubenspindel. Man brachte an der Vorderseite des Bettes eine mit Schraubengewinde versehene Welle an, die man Leitspindel nannte, weil sie den Werkzeugschlitten und damit den Stahl selbsttätige weiterleitete. So konnte man jetzt die Maschine zum Lang- und Plandrehen, aber auch zum Gewindeschneiden zu benutzen. Es dauert aber wieder einige jahrzehnte, bis man zur Schonung der Leitspindel die Verschiebung beim gewöhnlichen Drehen einer Zahnstange und einer besonderen Zugspindel übertrug. So ist die Drehbank nach und nach die allgemeinste und wichtigste Werkzeugmaschine von größter Leistungsfähigkeit und vielseitiger Verwendbarkeit geworden. Dabei hat sich auch die ganze äußere Form der Drehbank immer zweckmäßiger, einheitlicher und schöner gestaltet, bis zur heutigen Universaldrehmaschine.