Werkzeugmaschinen 1&2

• 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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Hauptfunktionen:

• Sicherung der geometrischen Lage der einelnen Elemente der WZM
• Aufnahme von Kräften und Momenten

Nebenfunktionen:

• Aufnahme von Funktionsgruppen (Getriebe, Hydraulikaggregate)
• Führung von Stoffströmen (Kühlschmierstoffe, Späne)

• statische Kräfte (Gewichtskräfte, Wirkkräfte, Spannkräfte)
• dynamische Kräfte (Unwuchten, Wirkkräfte, Trägheitskräfte)
• thermische Einflüsse (Lagererwärmung, Erwärmung der Hydraulik, ext. Wärmequellen)
• Auflösen von Eigenspannungen (Schweißeigenspannung, Gußeigenspannung, Härteeigenspannung)

• Stahl (hohe Festigkeit/Steifigkeit; schlechte Werkstoffdämpfung)
• RH-Beton (gute Dämpfung, niedrige Festigkeit/Steifigkeit)

• Scharnierbandförderer
• Sedimentationsbecken
• Magnetabstreifer
• Anschwemmfilter

• Wirkkräfte -> aus der Bearbeitung
• Schwerkräfte -> aus Gewichten
• Reibkräfte -> aus Lagerungen und Führungen
• Spann & Klemmkräfte -> aus Eigenspannungen und Schlittenklemmungen

Fremderregung:

• über Fundament eingeleitete Störgrößen
• Unwuchten, Zahneingriffsstöße, Lagerfehler
• Messereingriffsstöße

Selbsterregung:

• Aufbauschneidenbildung
• Lagekopplung
• Regernerativeffekt

passive Dämpfungssystem -> Energieentzug

• Reibungsdämpfung (Gestellbauteile -> Scheuerleisten)
• Hilfsmassendämpfer (Maschinenständer, -tische, Bohrstangen, Dreh-, Fräs- und Schleifspindeln
• abstimmbare Hilfsmassendämpfer (Frässpindeln, Bohrstangen, Stößel)
• Dämpfungsbüchse (Derh-, Fräs- und Schleifmaschinenspindeln)

aktive Dämpfungssysteme -> Energiezufur

• aktive Dämpfer (Maschinentische, Werkzeugstößel, Querbalken, nachgiebige Werkstücke)
• geregelte mechanische Impendanz (Aufnahme von Drehwerkzeugen)

passive Maßnahmen

• Auslagerung von Wärmequellen
• Thermosymmetrische Konstruktion
• Kompensation durch Zusatzelemente

aktive Maßnahmen

• Kühlung
• Erwährmung
• Steuerung

Aufgabe: 

• Die vorgegebene Bewegung eines Maschinenteils nach Lage und Richtung ermöglichen und Bewegungen in anderen Freiheitsgraden verhindern
• Aufnahme von Bearbeitungs-, Gewichts- und Beschleunigungskräften

Man unterscheidet nach dem Freiheitsgrad: 

• Längsführungen -   Führungen zur Bewegung der Supporte und Arbeitstische 
• Rundführungen -   Lagerung der Hauptspindeln 

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• hohe Arbeitsgenauigkeit und großes Leistungsvermögen
  • hohe Steifigkeit
  • gute Dämpfung
  • geringe Reibung
  • geringens Spuil bzw. spielfrei
• niedrige Herstellkosten
  • kostengünstige und einfache Fertigung
  • gute Montierbarkeit
  • preisgünstige Werkstoffe
• geringe Betriebskosten
  • Betriebssicherheit
  • geringe Schmutzempfindlichkeit
  • geringer Wartungsbedarf
  • Überlastbarkeit

• Vorteile:
  • hohe Steifigkeit
  • hohe Dämpfung
  • hohe Betriebssicherheit
  • niedrige Kosten
• Nachteile:
  • schwergängig
  • schlechte Verschleißfestigkeit
  • nur bis mittlerem Geschwindigkeitsbereich

• Vorteile:
  • hohe Steifigkeit
  • hohe Dämpfung
  • gute Verschleiseigenschaften
  • hoher Geschwindigkeitsbereich
• Nachteile:
  • hoher Bauaufwand
  • nur mittlere Betriebssicherheit
  • teuer

• Vorteile:
  • hohe Dämpfung
  • sehr geringe Reibung
  • geringer Verschleis
  • hoher Geschwindigkeitsbereich
• Nachteile
  • geringe Steifigkeit
  • hoher Bauaufwand
  • hohe Kosten
  • geringe Tragfähigkeit

• Vorteile:
  • hohe Betriebssicherheit
  • hoher Standardisierungsgrad (Katalogbauteil)
  • geringer Bauaufwand
  • geringere Kosten
  • hohe Tragfähigkeit
• Nachteile:
  • Verschleis/Reibung
  • weniger Steif
  • schlechte Dämpfung

• Vorteile:
  • nahezu keine Reibung
  • Verschleisfrei
  • hoher Geschwindigkeitsbereich
• Nachteile:
  • hoher Bauaufwand
  • teuer
  • mittlere Betriebssicherheit

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Abwechselndes Haften und Gleiten im Bereich der Haftreibung, Festkörperreibung und Mischreibung. Verschwindet sobald die Gleitkörper vollständig durch das Schmiermedium getrennt sind.

Vermeidung des Stip-Slick-Effekts durch: 

• geringeren Reibwertabfall im vorderen Bereich der Stribeck-Kurve 
• zäheres Öl 
• größere Tragflächen 
• geringere Massen 

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gut-> schlecht

B - A - C