Produktionstechnik (Fach) / Werkzeugmaschinen (Lektion)

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• Anforderungen an Werkzeugmaschinen Flexibilität Sicherheit Wartungsarm (Zuverlässig) geringe Bertiebskosten Wirtschaftlichkeit Genauigkeit Prozesssicherheit
• Komponenten einer Werkzeugmaschine Gestell: Ständer/Fundament, Schlitten/Supporte Führungen: Geradführungen, Lagerungen Antriebe: Hauptantrieb, Vorschubantrieb Steuerung: Leistungssteuerung, Informationssteuerung
• konventionelle Universalmaschinen Einzel- und Kleinstserien Standardmascinen Steuerung n.v oder CNC manuelle Werkstückhandhabung
• Einsatzgebiet Flexible Fertigungszelle Mittelserien Bearbeitungszentrum mit Plattenspeicher CNC Steuerung evtl. Überwachungseinrichtung Werkstückhandhabung: Plattenspeicher oder Stangenlader
• Einsatzgebiet Transferstraße Großserien Sondermaschine SPS Steuerung getaktete Werkstückhandhabung
• Genauigkeit von Werkzeugmaschinen Fertigungsgenauigkeit: Durch Konstruktion festgelegt Herstellgenauigkeit: Einfluss von Maschine, Werkzeug Arbeitsgenauigkeit: nur Werkzeugmaschine 10x genauer als Fertigungsgenauigkeit
• Maschinenbedingte Fehler Materialfehler geometrische Fehler Bewegungsfehler Steuerungsfehler
• Prozessbedingte Verformung statische Verformungen (gewicht) dynamische Verformungen (schwingungen) thermische Verformungen tribologische Verformungen
• TCP Tool Center Point=Ort des Werkstoffeinsatzes
• Wie wirkt sich Kraft auf Arbeitsgenauigkeit aus? (Kenngrößen) Verlagerung des TCP durch Konstante Kraft: Gewicht Werkstück/Maschinenkomponenten abhilfe durch steife Konstruktion Wechselnde Kraft: Bearbeitungskräfte, Prozess, Meiseleingriffe abhilfe Schwingungsreduzierung
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• Statische Steifigkeit k k = Bekastung/Verformung = F/x
• Dynamische Optimierung Die Optimierung von Maschienenstrukturen gestalten sich abhängig vom Bearbeitungsprozess unterschiedlich. Eine Struktur, die für eine Bearbeitung optimiert wurde könnte in einem anderen Zustand nicht stabil sein.
• Wärmequellen in WZM intern: Maschine: Motoren, Führungen, Lagerung, Getriebe Prozess: Prozesswärme, Werkstück, Werkzeug, Kühlschmiermittel, Späne... extern: Sonnenstrahlung Luft Umgebung
• Umgebungseinflüsse auf Wärme in WZM Hallenklima: Temperaturverteilung, Temperaturschwankung, Luftströmung Wärmequellen: Sonne, Heizkörper, benachbarte Anlagen Wärmesenken: Fundamente, geöffnetes Hallentor
• Maßnahmen um thermische Störeinflüsse klein zu halten externe Installation der Antriebe Isolation der Maschine gegen äußere Wärmebelastung Abfuhr der Reibungswärme aus Lagern und Getriebe Abfuhr der Wärme aus dem Bearbeitungsprozess (Kühlen, Abransport der Späne)
• konstruktive Maßnahmen gegen Wärme in der WZM Veringerung der Wärmequellen: Wärmequellen außerhalb der Maschine Verbesserung des Wirkungsgrades Schmierung Lagerart Gleitpaarung regelbare Pumpen kühlung des Zerspanprozesses Späneabfuhr Verringerung der Auswirkung thermisch optimierte Konstruktion thermosymmetrie kompensation von Verlagerungen thermisch optimierte Werkstoffauswahl geringer Ausdehnungskoeffizient gute Wärmeleitfähigkeit Dehnfugen
• Kompensatorische Maßnahmen gegen Wärme in der WZM mit Eingriff in Enegiehaushalt: geregelte Kühlung/Heizung ohne Eingriff in Energiehaushalt: Nachstellen des Werkstücks, Entwicklung von kompensationalgorithmen

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