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2017 | Buch

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Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme

Konstruktion, Berechnung und messtechnische Beurteilung

verfasst von: Christian Brecher, Manfred Weck

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : VDI-Buch

Enthalten in: Springer Professional "Wirtschaft+Technik" , Springer Professional "Technik"

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Über dieses Buch

Im ersten Teil dieses zweiten Bandes werden dem Anwender Hilfen bei der Auswahl und Auslegung wichtiger Maschinenkomponenten und Gestellbauteile sowie deren Konstruktion, Berechnung und Optimierung hinsichtlich ihres statischen, dynamischen und thermischen Verhaltens gegeben. Hierbei werden auch Maschinenaufstellung, hydraulische Systeme, Getriebe sowie Industriedesign und Richtlinien zur Maschinengestaltung behandelt.

Der zweite Teil widmet sich der messtechnischen Untersuchung und Beurteilung der gesamten Werkzeugmaschine bzw. deren Komponenten hinsichtlich der im ersten Teil dieses Bandes behandelten Eigenschaften. Nach einem Überblick über die messtechnischen Grundlagen und Messgeräte wird die Vorgehensweise zu deren messtechnischer Erfassung beschrieben. Auf die Maschinenabnahme durch Prüfwerkstücke sowie die Wechselwirkung zwischen Maschine und Bearbeitungsprozess wird detailliert eingegangen.

Das Kompendium „Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme" wurde vollständig ü

berarbeitet. Die bisher fünfbändige Reihe wird in der neuen 9. Auflage zu drei Bänden mit durchgängigen Farbabbildungen zusammengefasst.

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Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

Kapitel Kapitel 1. Einführung

Zusammenfassung

Die Arbeitsgenauigkeit, die Leistungsfähigkeit und das Um weltverhalten einer Produktionseinrichtung beeinflussen wesentlich die Qualität der herzustellenden Produkte sowie die Einsatzbreite der Maschine für eine wirtschaftliche Fertigung.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 2. Anforderungen und Bauformen

Zusammenfassung

Gestelle und Gestellbauteile sind die stützenden Grundkörper der Werkzeugmaschinen. Sie tragen und führen die einzelnen Bau- und Funktionselemente und sind in ihrer Größe und Gestalt durch die geforderten Bearbeitungsaufgaben der Maschine festgelegt.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 3. Strukturbauteile und -Baugruppen

Zusammenfassung

Gestellbauteile in Werkzeugmaschinen sind über Koppelstellen miteinander verbunden, um die präzise räumliche Positionierung des Werkzeugs und effiziente Bearbeitung des Werkstücks zu ermöglichen. Daher kommt diesen Strukturbauteilen neben der Auslegung der Maschinenelemente eine zentrale Bedeutung zu. Die möglichst genaue Einhaltung der relativen Lage der einzelnen Bauteile zueinander im ent- und belasteten Zustand erfordert leistungsfähige Gestellbauteile mit hohen Ansprüchen hinsichtlich der statischen Steifigkeit, des dynamischen Systemverhaltens sowie der thermischen Unempfindlichkeit.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 4. Aufstellung und Fundamentierung von Werkzeugmaschinen

Zusammenfassung

Die Auslegung der Aufstellung einer Werkzeugmaschine ist eine wichtige Konstruktionsaufgabe, der sowohl für die Funktionsfähigkeit einer Maschine (Genauigkeit, Bearbeitungsgüte) als auch für das Umweltverhalten (Erschütterungen) erhebliche Bedeutung zukommt. Zur Aufstellung einer Werkzeugmaschine gehören in der Regel Aufstellelemente und das Fundament. Gemeinsam mit der Maschine und dem Baugrund bilden diese Komponenten das Gesamtsystem Maschinenaufstellung, dessen statische und dynamische Eigenschaften an die jeweiligen Erfordernisse angepasst werden müssen. Diese werden im Wesentlichen von konstruktiven Merkmalen der aufzustellenden Maschine und ihrer Arbeitsweise beeinflusst.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 5. Hydraulik

Zusammenfassung

Neben elektrischen Antrieben werden im Werkzeugmaschinenbau hydraulische Antriebe eingesetzt. Der Hauptvorteil des hydraulischen gegenüber dem elektrischen Antrieb ist in der weitaus höheren Leistungsdichte zu sehen. Sie ist der Grund für ein geringeres Bauvolumen und damit für ein niedrigeres Leistungsgewicht und ein besseres Zeitverhalten. Nachteilig beim hydraulischen Antrieb sind ein geringerer Wirkungsgrad, Schmutzempfindlichkeit, Temperaturabhängigkeit und die höhere Geräuschentwicklung. Die hohe Leistungsdichte in Verbindung mit der Reibung bewirken zudem einen höheren Verschleiß einzelner, sich berührender Bauelemente [BEIT12; CZIC12; HEMM89].

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 6. Führungen, Lagerungen und Vorschubsysteme

Zusammenfassung

Besondere Anforderungen an Werkzeugmaschinen sind eine hohe Arbeitsgenauigkeit und ein großes Leistungsvermögen über lange Zeit bei niedrigen Herstell- und Betriebskosten (Bild 6.1). Lagerungen und Führungen beeinflussen durch ihre Lage direkt im Kraftfluss der Maschine in besonderem Maße die statischen und dynamischen Eigenschaften der Maschine.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 7. Getriebe

Zusammenfassung

Ein Getriebe ist im weiteren Sinne jede Baugruppe, die der Anpassung, zwangsläufigen Umwandlung und Übertragung von Bewegungen und Momenten bzw. Kräften bei der Energieübertragung dient.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 8. Industriedesign und Richtlinien zur Maschinengestaltung

Zusammenfassung

Das Kapitel behandelt wesentliche Inhalte des Themenbereichs Industriedesign sowie der einzuhaltenden Richtlinien bei der Auslegung und Konstruktion von Maschinen sowie bei deren Betrieb und Entsorgung. Insbesondere die Maschinenrichtlinie 2006/42/EG [EU06] wird im Kapitel 8.2 vorgestellt und erläutert. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die in diesem Buch dargestellten Inhalte keinen Anspruch auf Vollständigkeit erheben und ausschließlich einen Auszug der geltenden Richtlinien darstellen.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 9. Methoden und Messgeräte zur Erfassung der Maschineneigenschaften

Zusammenfassung

Produktivität, Arbeitsgenauigkeit, Umweltverhalten und Zuverlässigkeit von Werkzeugmaschinen beeinflussen wesentlich das Leistungsvermögen einer Werkzeugmaschine und damit die Qualität der gefertigten Produkte und die Wirtschaftlichkeit der Fertigung. Der Produktivitätsdruck und die Entwicklung der Lohnkosten führen in starkem Maße zur Erhöhung der Automatisierung des Fertigungsprozesses und damit der Komplexität der Anlagen. Diese Entwicklung wird von ständig steigenden Zuverlässigkeitsanforderungen an die Maschinen begleitet.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 10. Geometrisches und kinematisches Verhalten von Werkzeugmaschinen

Zusammenfassung

Die geometrischen Maßabweichungen der auf spanenden, umformenden und abtragenden Werkzeugmaschinen hergestellten Werkstücke hängen von folgenden Einflussgrößen ab:

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 11. Statisches Verhalten von Werkzeugmaschinen

Zusammenfassung

Die in (Kap. 10) beschriebenen Verfahren zur Beurteilung des Maschinenverhaltens beschränken sich auf die Überprüfung der Geometrie und Kinematik im lastfreien Zustand der Maschine. Eine vollständige Beschreibung der Maschineneigenschaften setzt jedoch die Kenntnis des Verhaltens unter statischer, dynamischer und thermischer Last voraus. Statische Lasten treten in Form von Werkstück- und Werkzeugmassen sowie Prozess- und Spannkräften (z. B. bei Drehmaschinen: Werkstückaufnahme zwischen Spitzen) auf. Um deren Einflüsse auf das geometrische und kinematische Maschinenverhalten ermitteln zu können, müssen die Prüfungen der Arbeitsgenauigkeit unter definierten Belastungen erfolgen. In dem zurückgezogenen Normvorschlag DIN V 8602 sind hierfür verschiedene Mess- und Auswerteverfahren festgelegt.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 12. Thermo-elastisches Verhalten von Werkzeugmaschinen

Zusammenfassung

Das thermo-elastische Verformungsverhalten von Werkzeugmaschinen nimmt, wie das zuvor behandelte statische Last-Verformungsverhalten, entscheidenden Einfluss auf die Arbeitsgenauigkeit. So verursachen thermo-elastische Strukturverformungen bis zu 75% der am Werkstück auftretenden Bearbeitungsungenauigkeiten [MAYR12].

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 13. Dynamisches Verhalten von Werkzeugmaschinen

Zusammenfassung

Die Arbeitsgenauigkeit einer spanenden Werkzeugmaschine wird durch die an der Schnittstelle zwischen Werkzeug und Werkstück auftretenden Abweichungen von den vorgegebenen Arbeitsbewegungen bestimmt. Diese geometrischen und kinematischen Abweichungen werden auch durch statische und dynamische Kräfte bewirkt, die alle im Kraftfluss der Maschine liegenden Bauteile wie Gestelle, Betten, Schlitten, Spindeln usw. verformen.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 14. Maschinenabnahme mit Prüfwerkstücken

Zusammenfassung

Abnahmeuntersuchungen an Werkzeugmaschinen haben vor allem eine Beurteilung der mit der Maschine realisierbaren Bauteilqualität oder der Zykluszeit zur Fertigung eines Bauteils zum Ziel. Eine der wichtigsten Methoden dazu ist die Fertigung von Prüfwerkstücken und deren anschließende Vermessung.

Christian Brecher, Manfred Weck

Kapitel 15. Geräuschverhalten von Werkzeugmaschinen

Zusammenfassung

Verursacht durch hohe Lärmbelastungen am Arbeitsplatz wird eine große Anzahl von Arbeitnehmern bei der Ausübung ihrer Tätigkeit behindert oder auf Dauer sogar physisch geschädigt. So liegt, wie aus Bild 15.1 ersichtlich, bei der Mehrzahl der gewerblichen Berufsgenossenschaften die Lärmschwerhörigkeit an der Spitze aller zu entschädigenden Berufskrankheiten [HECK08].

Christian Brecher, Manfred Weck

Backmatter

Titel: Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme
verfasst von: Christian Brecher
Manfred Weck
Copyright-Jahr: 2017
Verlag: Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN: 978-3-662-46567-7
Print ISBN: 978-3-662-46566-0
DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-662-46567-7

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