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Ultrapräzionsfräsen dank Komparator-Prinzip


Die erste flächig geführte Fräsmaschine hat sich in der Ultrapräzisionsfertigung durch eine sehr hohe Genauigkeit und Produktivität bewährt. Mit einem flächig wirkenden Messsystem entsteht ein mehrdimensionaler Komparator, was die Genauigkeit beträchtlich erhöht.

Das Bearb­eitungs­zentrum ›Präzoplan‹ im Technologie­zentrum der Mauser-Werke
[zum Vergrößern in das Bild Klicken]

Zur Herstellung einer dreiachsigen Werkzeugmaschine werden konventionell drei Linearachsen auf einem Maschinenbett angeordnet. Dabei ist ein Achsaufbau entweder werkstückseitig und/oder werkzeugseitig möglich. Es muss jedoch immer mindestens eine Achse auf eine andere gestapelt werden. Dabei führt das Stapeln von Achsen in Bezug auf einige Anforderungen zu einer ungünstigen Anordnung. So werden mechanische Ungenauigkeiten der Grundachse mit den Ungenauigkeiten der getragenen Achse addiert und durch Kippfehler erster Ordnung infolge des Offsets verstärkt. Die Grundachse muss außer ihrer eigenen die Masse der getragenen Achse inklusive deren Führung und Antrieb mittragen. Das begrenzt die Dynamik. Ferner leidet die Steifigkeit unter der Serienschaltung der Nachgiebigkeiten der Einzelachsen und durch die strukturelle Schwächung bei ausgefahrenen Achs­positionen. Besonders nachteilig: Steifigkeiten und erreichte Genauigkeiten sind positionsabhängig.

 

Aerostatisch flächig geführtes Maschinenkonzept
Eine Möglichkeit, den Achsstapel zu vermeiden, ist eine flächige Führung. Dabei wird ein Schlitten dreiachsig direkt auf einer Ebene geführt. Es müssen nur noch zwei oder drei Freiheitsgrade durch Führungs- und Antriebselemente per NC gesteuert werden. Vorteile wie höhere Steifigkeit und geringere Massen sind im direkten Kraftfluss vom Tool Center Point (TCP) zur Basis begründet. Das bietet unter anderem Potenzial im Hinblick auf die Präzisionsführung, die Genauigkeit der Lagemessung sowie die höhere Dynamik (Bild 2).
Der Schlitten (hellbraun) wird dabei direkt auf dem Grundkörper (blau), bestehend aus einer hochpräzisen Granitfläche, mittels Aerostatik geführt. Er übernimmt in seiner Bewegung die Genauigkeit der Granit-Führungsfläche. Durch Mittelungseffekte wird eine Geradheit der Führung von 0,3 µm erzielt. Die Seitenführung geschieht durch eine Traverse, die durch den Schlitten hindurch läuft und in Y-Richtung auf dem Granit geführt wird. Sie nimmt dabei als Kulissenführung den XY-Schlitten mit. Er wird relativ zur Traverse in X-Achs-Richtung mittels Kugelgewindetrieb angetrieben. Die gesamte Anordnung ist aerostatisch gegenüber dem Granit geführt. Die speziell entwickelte Aerostatik des Komparators erlaubt eine hohe Steifigkeit bei völliger Reibungsfreiheit. Somit werden die Schlitten mit einer Steifigkeit von mehreren 1000 N/µm gegenüber dem Granit auf einem Luftpolster mit einer Dicke von wenigen µm präzise, schwingungsfrei, langzeitstabil und verschleißfrei geführt. [...]

 

Hersteller:
Mauser-Werke Oberndorf
Maschinenbau GmbH

78727 Oberndorf
Tel. +49 7423 922-234
mauser[at]krause-mauser.com
Opens external link in new windowwww.praezoplan.com
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