Werkzeugmaschinen 1&2

•  herstellerneutral -> unabhängig von Interessen eines bestimmten Herstellers 
• durch Konsens getragen -> organisiert von Herstellern und Anwendern 
• auf Standards basieren -> weite Verbreitung in Form von Standarts 
• frei verfügbar -> für jeden Interessenten ohne Kosten 

• zusammenwirken   => standardisierte Semantik von Variablen, einheitliche Verhaltensmodelle und Kommunikationsmechanismen 
• portierbar => einzelne Systemkomponenten sind auf ver- schiedenen Plattformen lauffähig 
• erweiterbar => Vergrößern oder Verkleinern der Funktionalität eines Systems durch Einschränken oder Erweitern einzelner Komponenten 
• austauschbar => Ersetzen einer Komponente durch eine an- dere bzgl. Ihrer Fähigkeit, Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit 

• Analyse des Geschwindigkeitsverlaufs von mehreren Sätzen
• Geschwindigkeitsanpassung an den Satzübergängen
• Reduktion des Rucks
• Höhere Vorschübe

• Achsgeschwindigkeit am Satzbegin und -ende jeweils 0
• Starke Beschleunigungs- und Bremsvorgänge
• Erzeugung von Schwingungen und Ruck
• Begrenzung des Vorschubs
• Abhilfe: vorausschauende Interpolation

• Approximation einer Kontur durch Splines
• geringe Anzahl von Stützstellen -> weniger Sätze
• kontinuirlicher Geschwindigkeits- und Beschleunigungsverlauf
• höhere Ausführgeschwindigkeit
• bessere Dynamik
• größere Vorschübe

• Gute Dynamik (Zeitkonstanten 10-30ms)
• Ausregeln von Störgrößen (zB. Bearbeitungskräfte)
• Verzerrungsfreue Signalübertragung (gute Dämpfung, kein Überschwingen)
• Anpassbarkeit an das Gesamtsystem (Abstimmung auf andere Achsen)
• Hohe Steifigkeit

• Geschwindigkeitsverstärkung K_v
• Kennkreisfrequenz (Eigenfrequenz)  ω₀ 
• Grenzfrequenz  f_g 
• Dämpfungsgrad  D 

• Konstruktive Maßnahmen -> Einsatz moderner, leistungsstarker Antriebe
• Regelungstechnische Maßnahmen -> Parameteroptimierung
• Steuerungstechnische Maßnahmen -> Vorsteuerungsverfahren

• Schleppfehler: Differnz zwischen vorgegebenen Sollwert und realem Istwert einer Achse
• Abhilfe: erhöhung von K_v verringer den Schleppfehler, zu hohes K_v führt aber zu Überschwingen
• Wichtig: Schleppfehler sollte bei allen Achsen möglichst gleich sein -> keine Geometriefehler

• SERielles Echtzeit Communikations System zur Ansteuerung von Achsantrieben
• Serielles Bussystem auf Lichtwellenleiter-Basis (LWL)
• max Länge zwischen zwei Teilnehmern: bis 40m
• Datenübertragunsrate 2MBits/s

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Vorteile:

• mehr Transparenz der Produktion ( z.B. auch für ISO 9000 wichtig)  
• Kosteneinsparung
• hohe Sicherheit gegen fehlerhafte Eingaben  
• verbesserte Termintreue durch rechtzeitiges Erkennen von Problemen  
• Verkürzung der Durchlaufzeiten 

ABER:

• Schlüsselsysteme evtl. vorher überarbeiten  
• rechtliche Konsequenzen rechtzeitig überdenken (BetrVerfg, BDatSchg)  
• BDE als Baustein mit offenen Schnittstellen planen  
• auf Auswahl kompetenter Anbieter achten  
• die Mitarbeiter möglichst früh in den Auswahlprozess mit einbeziehen  
• effiziente Notorganisation frühzeitig einplanen 

• Werkzeugdatenverwaltung -> Werkzeugvoreinstellung/Standzeitüberwachung
• Maschinen und Betriebsdatenerfassung -> Erfassen und Protokollieren von Meldungen
• Auftragsverwaltung -> Auftragsfortschrittüberwachung
• Belegungsplan -> Maschinenbelegung
• Materialflußsteuerung -> Verwaltung von Arbeitsvorgängen

• Übersetzungsverhältnis bei Hauptantrieben 0,5 < i < 4 (möglichst nah bei 1)
• Möglichst wenig, möglichst kleine Zahnradpaare 
• Grenzzähnezahl z_min=14, Σz möglichst klein 
• Drehzahlbereich einer Welle möglichst klein wählen 
• Bei Mehrwellengetrieben (>2) größte Teilstufenzahl am Getriebeanfang

• geometrische und kinematische Genauigkeit
• Festigkeit
• Automatisierung
• Sicherheit
• Umweltverhalten

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• Hersteller
  • Baureihen/Baukastensysteme
  • Standardisierung
• technologische Entwicklung
  • Informatuionstechnik
  • Mikroelektronik
• Vorschriften
  • Arbeitsschutz
  • Maschinenschutz
• Anwender/Kunde
  • Kosten/Nutzen
  • Qualität

1. Beschreibung der Fertigungsaufgabe
   • zu fertigendes Werkstückspektrum (Gestalt, Material, Genauigkeit,...)
2. Auswahl des Fertigungsverfahrens/der Werkzeuge sowie Automatisierung
   • Verfahren (abtragend, spanend, umformend,..)
   • Automatisierung (Meßsteuerung, Vollautomat, Halbautomat,..)
3. Auslegung bzw Auswahl der Maschinen
   • Bemessung und Anordnung des Arbeitsraumes
   • Zahl und Lage der Bewegungsachsen
   • ...

• Gestelle
• Führungen
• Antriebe
• Steuerung

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• Hauptnutzungszeit: der Arbeitsgegenstand wird planmäßig verändert (es werden Späne gemacht)
• Nebenutzungszeit: das Betriebsmittel wird für die Hauptnutzung vorbereitet (beschicken oder entleeren, messen)

Gantry-Bauweise:

• Bewegung des Portals, starrer Tisch
• langsamere Verfahrgeschwindigkeit, da alle Aufbauten auf Portal

Tisch-Bauweise:

• Bewegung von Tisch, starres Portal
• größerer Bauraum, da doppelte Arbeitsraumlänge

Mengenleistung = Auftragsmenge/Belegungszeit = m/T_bB

Gantry-Bauweise

1. Maschinenportal
2. Spanntisch
3. Maschinenbett
4. Querbalken
5. Frässupport
6. Winkelfräßkopf
7. Portalschlitten

Tischbauweise

1. Maschinenportal
2. Spanntisch
3. Maschinenbett
4. Querbalken
5. Frässupport
6. Frässpindel
7. Hydrostatischer Tischantrieb

Konventionelle serielle Kinematiken 

• serielle Steifigkeitskonfiguration bedingt bei hoher Steifigkeit von Lager und Führungen entsprechend schwere Maschinenkörper 
• nichtgekoppelte Achsen mit einer einfachen Steuerung für räumliche Bewegungen und besserer menschl. Vorstellung für die Steuerungsanweisungen 
• meist nur geringfügig in der Achslänge eingeschränkte Bewegungsfreiheit 
• einfache kinematische Kette bei Standardmaschinen

Parallelkinematiken 

• parallele Steifigkeitskonfiguration aus mehrzählig, geschlossenen Kinematischen Ketten zwischen Gestell und bewegter Plattform (Begriff Parallelkinematiken) ergibt eine hohe Stuktursteifigkeit  
• Integration der Aktoren direkt zwischen Werkzeugträger und Maschinengestell bewirkt eine Reduktion der beweglichen Glieder der Kinematik von den Antriebsmassen 
• ungünstigere Verhältnisse von Bauraum zu nutzbarem Arbeitsraum und i.d.R. stärker eingeschränkte Beweglichkeit der Werkzeugplattform 
• durch die Komplexität der geometrisch-kinematischen Transformationszusammenhänge resultierend hoher Rechenaufwand zur Bewegungssteuerung 

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