blick über den tellerrand...

dies ist vielleicht für einige interessant, die wert auf extreme genauigkeit legen oder für die die
die diesekombination noch nicht kennen:

ich habe gestern auf youtube nach dem begriff "drehfräsen" gesucht. es gibt ne ganze reihe von verschiedenen
videos zu diesem thema, sowohl die maschinen, also auch cam- und andere software betreffend. unter anderem gibts
ein video für ne cam-autodesk-software zu sehen, die wunder bar den bearbeitungsvorgang simmuliert.

bei den gezeigten maschinen sind wahnsinns zerspanungsleistungen zu sehen - auch im ungekühlten zustand!

hintergrund für dat jannze:

zu beginn der 90er war ich im hauptstudium für maschinenbau an der (damals technische hochschule, seit 2000 technische uni) darmstadt. am dortigen institut "ptw" (produktionstechnik und werkzeugmaschinen, mittlerweile hat die abkürzung ne etwas andere bedeutung) hab ich ab 90 dort im wesentlichen für ne gruppe von drei doktoranden als hiwi gearbeitet - das witzige alle drei hießen mit vornamen thomas - und dann dort eine studienarbeit und später meine diplomarbeit an diesem institut geschrieben.

dort wurden solche im besonderen "hochgeschwindigkeitsdrehfräsmaschinen" gebaut und daran geforscht.
einer hat ne portalfräse konstruiert und einen großteil der bauteile dann aus cfk gebaut. die verarbeitung dieses werkstoffes, zumindest in diesem bereich, war was ganz neues und musste ebenfalls erst erforscht und berechnet werden.
der assistent hat dann formen für teile für seinen z.b z-achen arm und die führungschienen für x-achse gebaut und meine aufgabe war dann das füllen derselben mit cfk matten, die immer unter 45° geschnitten wurden, da die hauptbeansprung ne torsionsbelastung war. also wenig harz rein in die form , ne matte drüber, walzen , walzen und nochmal walzen, um die luft rauszudrücken und das verhältnis von vorberechnetem harz zu matte bei unter/um 50% zu behalten.
die form für die führungsteile war geschätzt etwa 10 m lang. an anfang war n gestell aufgebaut, auf dem lauter spulen mit cfk-faserbündeln aufgesteckt waren . die enden wurden zu einem dickeren bündle durch ne öse zusammen gefasst. das bündel lief dann durch das bekannte harzgemsich und wurde dann so lange gezogen bis es die form in der länge ausfüllte, abschneiden zurücklaufen wiederholen bis eine komplette lage in der form liegt. wider walzen , walzen walzen wegen der luft, bissl harz dazu walzen und das ganze von vorne, bis die komplette form voll war. ausgehärtet wurden diese profile dann geteilt, und die flächen allseits überarbeitet.

ein anderer war damit beschäftigt temperatureinflüsse bei diesen maschinen zu minimieren. hintergrund:
wärme führt bekanntermassen zu ausdehnungen. dies wäre erstmal kein problem , wenn sich alle teile nach allen seiten im gleichen verhältnis ausdehnen würden. da uns die verschiedenen werkstoffe da einen strich durch die rechnung machen, gibts verzug und damit toleranzen.
ein teil, das morgens nach dem einschalten der maschine gefertigt wird hat andere toleranzen als eins das mittags oder abends gedreht/gefräst wird. oder unterschiede zwischen sommer/winter, mit und ohne sonneneinstrahlung. es gibt genug anwendungen, in denen dies minimalen abweichungen nicht gebraucht werden können.

die maschinen bzw deren betten wurden aus polymerbeton blockweise gegossen , dann aufeinander gesetzt, verklebt teilweise verschraubt. die maschinen bekamen dann einhausungen. es gab mal den fall, dass sich im maschinenbetrieb die verbindung zwischen 2 blöcken gelöst hat, die hats dann durch die auftretenden kräfte mächtig verschoben, ein anderes mal hats n werkzeug zerlegt, das ding ist dann wie ein geschoß durch die umhausung.
warum die verwendung von diesem polymerbetong? er ist leicht zu verarbeiten, hat wahnsinns dämpfungseigenschafte, = bzw. besser als grauguss und lässt sich mit der entprechenden urform in fast jede beliebige form bringen.

zurück zum temperaturproblem:
einer der thomas-assistenten hatte dann die aufgabe bzw. sein doktorarbeitsthema die maschine auf konstanter temperatur zu halten. zu diesem zweck wurde ein wahnsinns mathematisches modell der kompletten maschine aufgestellt, das ein ausgeklügeltes rohrleitungssystem durch die maschine beinhaltete und versucht diese in diesem fall differnetialgleichungsmatrix zu lösen. durch die maschine wurde dann je nach bedarf kühl- oder heizmittel durchgeschickt, um das maschinenbett auf konstanter temperatur zu halten.

warum überhaupt dieser immense aufwand? bei dem sogenannten hochgeschwindigkeitsdrehfräsen - wir reden hier von drehzahlen 40.000 upm bis etwa 100.000 upm - folgende vorteile erreicht:
- dadurch dass sich sowohl das werkstück als auch des werkzeug bewegt, kommen sowohl laufend andere zähne des werkzeuges in eingriff als auch der bearbeitungswinkel ändert sich und die schneide jedes werkzeugzahns wird gleichmässiger belastet.
- dies führt zu höherer standzeit des werkzeuges
- somit weniger werkzeugverschleiß
- dies wiederum zu höherer genauigkeit des werkstückes
- weniger belastung der einzelnen werzeugschneiden lassen wesentlich höhere schnittgeschwindigkeitne und somit
- kürzere bearbeitungszeugen zu.

hat natürlich auch seine nachteile:
- siehe oben beschriebene sicherheitsvorkehrungen
- oder die extremen anforderungen an die antriebe. bei diesen wahnsinnsdrehzahlen machen die kugellager nicht mehr mit. ich kann mich dumpf erinnern, dass unter anderem mit magnetischen lagerungen experimentiert wurde, keine ahnung wie das genau aussahl. vielleich kann ja einer der hiesigen elektrotechniker was zu diesem problem beitragen.

für die die sich weiter informieren wollen:

- auf youtube suchen
- oder yahoo bzw google
- http://www.ptw.tu-darmstadt.de/fachgebiet_ptw/publikationen_ptw/dissertationen_ptw/schulz_ptw/index.de.jsp

hier sind unter anderem publikationen von den drei "thomas" aufgeführt:
Schmitt, Dipl.-Ing. T (1995)
Modell der Wärmeübertragungsvorgänge in der mechanischen Struktur von CNC-gesteuerten Vorschubsystemen

Lehmann, Dipl.-Ing. Th. (1991)
Orthogonales Drehfräsen – Spanbildung und Leistungsbedarf

an den nachnahmen des driten kann ich mich leider nimmer erinnern , in der liste sind noch einige mit dem "t" als vornahmen gelistet.