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4 Grundlagen der Vermessung und Modellierung von Werkzeugmaschinen
Rundtisch
Horizontalschlitten
z-Achse
Fräseinheit
b-Achse
Abbildung 4-1: Aufbau einer Werkzeugmaschine (HELLER MCH 250)
Die Kraftübertragung erfolgt durch Wälzkörper zwischen Spindel und Mutter.
Kugelgewindetriebe zeichnen sich durch einen hohen Wirkungsgrad und geringen
Verschleiß aus. Durch Vorspannung werden Spielfreiheit und hohe
Positioniergenauigkeiten erreicht (MILBERG 1992). Die mechanischen Übertragungselemente
im Antriebsstrang stellen jedoch Nachgiebigkeiten zwischen den
Motorwellen und den zu bewegenden Baugruppen dar, die zu Schwingungen
führen können und so die Dynamik von Werkzeugmaschinen begrenzen. In den
letzten Jahren wurden deshalb Lineardirektantriebe, die ohne mechanische Übertragungselemente
auskommen, als Alternative zu den bewährten, elektromechanischen
Vorschubantrieben entwickelt. Die Vorteile dieser Antriebssysteme sind
höhere erzielbare Beschleunigungen, Geschwindigkeiten und Genauigkeiten. Die
vergleichsweise hohen Verlustleistungen resultieren jedoch in erheblichen thermischen
Belastungen (PRITSCHOW 1998). Die großen permanentmagnetischen
Anziehungskräfte erhöhen zudem den konstruktiven Aufwand erheblich. Aus
diesen Gründen sind die elektromechanischen Vorschubantriebe auf Basis von
Kugelgewindetrieben immer noch die am weitesten verbreitete Bauart zur Achspositionierung
in Werkzeugmaschinen.
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y-Achse
Vorschubmotor
Maschinenbett
Maschinenständer
x-Achse