Werkzeugmaschinen

Im Wort „Werkzeugmaschine“ sind die Begriffe Werkzeug und Maschine enthalten. Statt unmittelbarer manueller Anwendung eines Werkzeugs wird also hier das Werkzeug in einer Maschine geführt und angetrieben, um ein Werkstück geometrisch bestimmter Gestalt zu fertigen. Die begriffliche Nähe zum „Fertigen“ wird deutlich: „Fertigen ist das Herstellen von Werkstücken geometrisch bestimmter Gestalt“ (O. Kienzle, später DIN 8580) /TON81/. Gemeinsame kennzeichnende Merkmale für Werkzeugmaschinen sind:

Das Gestell und seine Teile werden je nach Lage und Form mit Bett, Ständer, Portal, Rahmen o.ä. bezeichnet (Abb. 2.1). Es ist das tragende Element einer Werkzeugmaschine

Werkzeugmaschinen sind schwingungsfähige Systeme. Ihre Güte wird nicht nur nach ihrem Verhalten unter statischer Belastung, sondern auch nach ihrem dynamischen Verhalten beurteilt. Schwingungen in Werkzeugmaschinen haben Auswirkungen auf die Qualität des herzustellenden Produktes, auf die Mengenleistung und damit auf die Wirtschaftlichkeit und auf den Bedienenden /TÖN80/. Schwingungen beeinträchtigen

Führungen haben die Aufgabe, die nach Lage und Richtung vorgegebene Bewegung eines Maschinenteils störungsfrei zu ermöglichen und dabei Bewegungen in anderen Freiheitsgraden zu unterbinden. Nach dem zulässigen Freiheitsgrad lassen sich unterscheiden

An Werkzeugmaschinen treten drei Arten von Bewegungen auf:

Wie in Abschnitt 5.1 bereits erläutert, lassen sich die in Werkzeugmaschinen auftretenden Bewegungen gliedern in Hauptbewegungen, Vorschubbewegungen und Stellbewegungen.

Steuerungen sind infornationsverarbeitende Teilsysteme einer Werkzeugmaschine. Sie verknüpfen Eingangsvariablen und wandeln sie zu Ausgangsgrößen. Eingangsvariablen sind einmal von außen eingegebene Informationen wie Schaltimpulse über Tastschalter oder Koordinatendaten über Lochstreifen oder zum anderen Rückmeldungen aus der Maschine wie binäre Signale von Grenztastern oder Lagerückmeldungen von Wegmeßsystemen. Ausgangsgrößen dienen der Betätigung, von Antriebs- oder Stellgliedern bzw. der Informationsausgabe über Anzeigeelemente wie Leuchtdioden oder Bildschirme.

Numerische Steuerung bedeutet, daß die zum Betreiben von Werkzeugmaschinen notwendigen Informationen (Arbeitsinfonnationen) in Ziffern und Zeichen kodiert sind. So ist evident, daß die Entwicklung der NC-Technik (NC: numerical control) eng mit der der elektronischen Rechenanlage verbunden ist. Das gilt für die anfängliche Entwicklung und in starkem Maße auch für den gegenwärtigen Stand.

In hydraulischen Antrieben werden Energien durch Druckflüssigkeiten übertragen. Zur Energieübertragung durch strömende Medien lassen sich Geschwindigkeiten und Drücke nutzen. Für stationäre, d. h. zeitlich nicht veränderliche Strömungen reibungsfreier Flüssigkeiten läßt sich die von Daniel Bernoulli (Hydrodynamica, Straßburg 1738) aufgestellte Druckgleichung anschreiben (Abb. 9.1).

Nachformsteuerungen, auch Kopiersteuerungen genannt, führen ein Werkzeug nach einem Bezugsfonnsttick — das ist z.B. ein Modell, eine Schablone oder eine Meisterwelle -, in dem die Form des Werkstücks, das gefertigt werden soll, gespeichert ist. Das Bezugsformstück ist ein abtastbarer Körper, der als Geometriespeicher dient, oder eine optisch abzutastende Zeichnung. Man spricht von einer „analogen Speicherung“ der Geometrieinfonnationen im Gegensatz zu „digitaler Speicherung“ in numerischen Steuerungen. Mit Nachformsteuerungen können — im Rahmen technologischer und kinematischer Restriktionen des Fertigungsvorgangs und der Steuerung — beliebige Formen am Werkstück erzeugt werden. Sie werden in Drehmaschinen, Schleifmaschinen (zum Abrichten), Holzbearbeitungsmaschinen, Brennschneid- und Laserschneidmaschinen, Drahterodiennaschinen, Nibbelmaschinen und in Fräsmaschinen für Bewegungen zur Erzeugung ebener Konturen und auch räumlicher Umrisse /VOG58/ eingesetzt. Eine Automatisierung des gesamten Arbeitsablaufes ist mit Hilfe einer zusätzlichen Programmsteuerung möglich; eine gebräuchliche Version ist die Nockensteuerung, die Zusatzaggregate schaltet, Eilvorund Rückläufe auslöst etc.. Neue Nachfonnmaschinen werden z.T. für den Anschluß von numerischen Bahnsteuerungen vorbereitet, wobei insbesondere bei Fräsmaschinen auch die Kombination von Nachformsteuerung und numerischer Steuerung möglich ist.