Worauf ist bei WZ-Maschinen ein großer Wert zu legen um möglichst große Leistungen und Genauigkeit zu erreichen?
- Exaktheit d. Führungen & Spindeln
- thermische, statische & dynamische Stabilität der Werkzeugmaschine
Woraus besteht eine WZ-Maschine?
Gestell, Schlitten und Tische, Führungen, Antriebe, Messsysteme
Wie ist der Verlauf der Z-Achse definiert (Lage und Richtung)?
Z-Achse läuft in bzw. parallel zur Hauptspindelachse. Sie ist positiv zu sehen, wenn man vom Werkstückspindelstock in Richtung Werkzeug sieht.
Nenne 10 Kenngrößen einer WZ-Maschine
- Arbeitsraum X, Y, Z
- Spindelleistung und Drehzahl
- Werkzeugsystem
- Maschinendynamik
- Eilgang
- Beschleunigung
- Werkzeugwechselzeit
- Span-zu-Span-Zeit (<5 sek.)
- Werkstückwechselzeit
- Genauigkeit
Was versteht man unter der Maschinendynamik?
Maschinendynamik befasst sich mit dem Verhalten von Maschinen unter dynamischen Bedingungen.
-> Analyse von Schwingungen, kinetischen und kinematischen Aspekten sowie die Stabilität und Kontrolle von Maschinen.
-> Ziel ist es, die Funktionsweise, Effizienz und Zuverlässigkeit von Maschinen zu optimieren und sicherzustellen.
Welche sind die 3 Hauptanforderungen an ein Maschinenbett?
- große Oberflächen-, Maß- und Formgenauigkeiten
- statische & dynamische Steifigkeit
- thermische Stabilität
Welche Kriterien sind bei der Auswahl eines Maschinenbett-Werkstoffes wichtig?
Materialkosten, Wirtschaftliche Herstellung, Bearbeitbarkeit, Schweiß- und Gießbarkeit
Wozu dient das teilweise Befüllen mit Kernsand?
Um Schwingungen und Vibrationen während des Betriebs zu dämpfen
Warum sind offene Querschnitte bei der Maschinenbettgestaltung oft erforderlich?
- Spänefall
- Kühl- und Schmiermitteltransport
- Einbau von Spindeln, Riementrieben, etc.
Welche Aufgabe haben Führungen und welche 2 Arten sind dabei zu unterscheiden? (mit Beispielen)
Eine Führung hat die Aufgabe, fünf von sechs Freiheitsgraden eines starren Körpers zu binden und nur noch die Bewegung in einem einzigen Freiheitsgrad zuzulassen.
- Bewegungsführungen (z. B. Wergzeugschlitten bei einer Schleifmaschine)
- Verstellführungen (z. B. Tischführung einer Säulenbohrmaschine).
Worin unterscheiden sich Gleit- und Wälzführungen?
Gleitführungen: Trennung mittels flüssigem oder gasförmigem Medium
Wälzführungen: Trennung mittels relativ zueinander bewegten Wälzkörper
Welche 2 Arten von Gleitführungen unterscheidet man? Worin liegt deren Unterschied?
Hydrodynamische Gleitführung: Der Ölfilm wird aufgebracht & erst beim Anfahren baut sich langsam die Schmierung auf. (Stick-Slip-Effekt)
Hydrostatische Gleitführung: Ölfilm wird künstlich (durch Hydraulik o. Pneumatisch) beibehalten
Wodurch kommt es bei hydrodynamischen Gleitführungen zum Stick-Slip-Effekt?
Durch das zwischenzeitliche aussetzen des Ölfilms.
Erkläre den Stick-Slip-Effekt anhand einer Skizze zum Versuchsaufbau + Diagrammen (Federkraft/Zeit, Gleitweg/Zeit)
Welchen Vorteil haben hydrostatische Gleitführungen und wie werden diese realisiert?
Gleichmäßiger Schmierfilm, realisiert durch Hydraulik & Pneumatik. Genau definierter Schmierfilm (kein Stick-Slip-Effekt).
Warum ist die mögliche elastische Einfederung des Führungssystems zu beachten?
Weil es dadurch zu maßlichen Ungenauigkeiten kommt.
Nenne 5 Vorteile und 3 Nachteile von Wälzführungen
Vorteile von Wälzführungen:
- leichter, ruckfreier Lauf und geringer Verschleiß
- gute Reibwerte zwischen μ = 0,001 bis 0,004
- Käufliches Standardelement
- kein Stick-Slip
- Spielfreiheit durch Vorspannung möglich
Nachteile:
- geringe Dämpfung normal und parallel zur Bewegungsrichtung
- Fremdkörper kritischer als bei Gleitführungen
- wegen der hohen Anzahl an Tragelementen ist die Führung in der Regel statisch überbestimmt
Welche Wälzlagerarten haben eine größere Einfederung und welche nur eine geringe? Wie kann diese Einfederung verringert werden?
Wälzlager mit Kugeln -> größerer Einfederung
Wälzlager mit Rollenkörpern -> geringere Einfederung
Verringerung möglich durch Vorspannung
Wofür werden Antriebe benötigt?
Antriebe in Werkzeugmaschinen werden benötigt für:
- Hauptantriebe Fräs-, Drehspindel,…
- Nebenantriebe Vorschubantriebe x,y,z,A,B,
- Hilfsantriebe Wst. oder Wz-Transport (Eilgänge), Spannen des Wst., Kühler, etc
Welche Komponenten beinhaltet der Begriff „Antrieb“?
- Motoren
- Messsysteme
- Getriebe
- Übertragungselemente (Riemen, Kugelgewindespindeln, etc.)
Welche 3 Motorenprinzipien kommen bei WZ-Maschinen zum Einsatz?
Gleichstrommotor, Synchronmotor, Asynchronmotor
Wie erfolgt die Drehzahlverstellung bei Gleichstrommotoren?
Vergrößerung der Klemmenspannung bei konst. Moment
Feldschwächung bei konst. Leistung und vermindertem Drehmoment
Nenne 5 Vorteile und 2 Nachteile des Gleichstrommotors
Vorteile des Gleichstrommotors:
- Relativ gute Dynamik
- Hohe Gleichlaufgüte
- Geringe Geräuschentwicklung
- Großer Drehzahlstellbereich
- Einfache Ansteuerung
Nachteile des Gleichstrommotors:
- Wartungsaufwand der Bürsten
- Drehzahlbegrenzung durch mechanische Kommutierung
Welche 2 Bauarten von Synchronmotoren gibt es? Für welche Maschinen kommen diese jeweils zum Einsatz?
Schenkelpolläufer -> nur für Drehzahlen bis 1000 min^-1
Vollpolläufer -> für höhere Drehzahlen
Wie ist der Schenkelpolläufer aufgebaut und welche Nachteile ergeben sich daraus?
Schenkelpolläufer -> haben auf dem Läufer einzelne Magnetpole, die paarweise auf dem Umfang angeordnet sind.
Aufgrund des Platzbedarfs für die Einzelpole haben die Läufer einen großen Durchmesser. -> langsame Drehzahlen
Wie wird die Drehzahl bei mehrpoligen Läufern ermittelt?
Wie erfolgt die Drehzahlverstellung von Synchronmotoren?
Mittels Frequenzumrichter
Wie erfolgt die indirekte Wegmessung und welche Vor- und Nachteile hat diese Methode?
Als Maßverkörperung dient eine spielfreie Kugelrollspindel mit einer spielfrei eingestellten Mutter. Wegmessung -> indirekt über Drehgeber, der meist am Antriebsmotor angebaut ist.
Vorteil:
- geringe Kosten
- unempfindlich
Nachteil:
- Temperaturdehnung,
- Fertigungsungenauigkeiten der Spindel
- das Spiel von Spindel zu Mutter,welches für das Umkehrspiel bei Bewegungsumkehr verantwortlich ist
Wie erfolgt die direkte Wegmessung und welche Vor- und Nachteile hat diese Methode?
Bei der direkten Wegmessung wird die Messgröße unmittelbar mit der Bezugsgröße (z.B. Maßstab) verglichen.
- kein Umkehrspiel
- sehr hohe Genauigkeit
- Preis
- Abbesches Komperatorprinzip
Erkläre das Abbesche Komperatorprinzip
Durch Winkelfehler der WZM, ergeben sich Positionsfehler des Werkzeuges im
Arbeitsraum. Je größer der Abstand (Abbe-Offset) vom Messsystem, desto größer
wird auch die Positionsabweichung.
Erkläre den Unterschied zwischen absoluten und inkrementalen Bezugssystemen
a) Absolut
Ein absolutes Bezugssystem verwendet einen festen Referenzpunkt, zu dem alle Positionen oder Bewegungen gemessen werden.
b) Inkremental
Ein inkrementales Bezugssystem misst Positionen oder Bewegungen relativ zu einer vorherigen Position oder einem letzten Messpunkt.
Wie kann die Position bei einem inkrementalen System ermittelt werden?
Sie erzeugen Signale, die eine schrittweise Vergrößerung oder Verminderung des Messwertes in der angeschlossenen Elektronik bewirken
Erkläre den Unterschied zwischen analoger und digitaler Messwerterfassung (inkl. Diagrammen dazu)
Analoge Messwerterfassung erfolgt durch Potentiometer, lineare Messwerterfassung.
Digitale Messwerterfassung mit Strichwertmaßstab, Messwerterfassung mittels Impuls.
Welche 2 Arten von Asynchronmotoren werden unterschieden und welche Anwendungsbereiche gibt es für jeweilige Art?
Asynchronmaschine mit Schleifringmotor -> Kranmotoren oder Antriebsmotoren für Druckereipressen.
Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer -> Werkzeugmaschinen, Hebezeuge, Gebläse, Aufzüge
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