antriebstechnik 9/2017

ANTRIEBE FÜR WERKZEUGMASCHINEN I SPECIAL
03 Versuchsaufbau:
Bearbeitung einer schrägen
Fläche mit unterschiedlichen
Motorenkonzepten
an der Z-Achse
04
z in mm
Gemessene Konturabweichungen: Achsmotor mit flacher Momentenwelligkeit
(grüne Linie), adaptierter Motor mit deutlich höheren Abweichungen (rote Linie),
Überhöhungsfaktor der Konturabweichung: 1 000
170
160
150
140
–60
–40
–20 0 20 40 60
y in mm
ten, lediglich für diesen Einsatzzweck adaptierten
Achsmotor aus der Automatisierung
angetrieben. Bearbeitet wurde eine schräge
Fläche an einem Musterwerkstück. Dazu
wurde die Z-Achse beim Abzeilen mit
einem Vorschub F = 6 250 mm/min um
60 mm in Y-Richtung und 17,5 mm in
Z-Richtung verfahren.
Die Untersuchungen belegen die erwarteten
Effekte der Momentenwelligkeit nicht
nur anhand der Messdaten zur Konturabweichung
(Differenz zwischen tatsächlich
gefräster und gewünschter Bahn), sondern
auch sichtbar auf der Oberfläche des Testwerkstücks.
Der für die Werkzeugmaschine
optimierte Achsmotor verfügt über eine
niedrige Momentenwelligkeit
und erzeugt eine gleichmäßig
ansteigende Oberfläche
ohne sichtbare Schattierungen. Beim
lediglich für die Werkzeugmaschine adaptierten
Achsmotor aus der Automatisierung
sind die Effekte der Momentenwelligkeit in
Form von Schatten auf der schrägen Oberfläche
deutlich sichtbar.
In Messwerten ausgedrückt: Im Bereich
der optisch sichtbaren Störungen erreicht
der Achsmotor eine effektive Konturabweichung
von 0,2 µm. Beim für die Werkzeugmaschine
adaptierten Achsmotor beträgt
dagegen die effektive Abweichung 1,2 µm
und ist damit um mehr als Faktor 5 größer.
Alles aufeinander abgestimmt
Um ausgezeichnete Bearbeitungsergebnisse
bei der spanenden Fertigung zu
erhalten, müssen alle Komponenten der
Werkzeugmaschine auf diese besondere
Anforderung abgestimmt und dafür aus-
gelegt sein. Das gilt auch für die Achsmotoren.
Motoren für die Automatisierungstechnik
sind beispielsweise mehr
auf die Beschleunigungsfähigkeit des Gesamtsystems
ausgelegt, weshalb sie ein
möglichst geringes Trägheitsmoment bezogen
auf das Maximalmoment besitzen.
Außerdem wird bei Motoren in der Automatisierung
eine höhere Momentenwelligkeit
akzeptiert, die sich beim Einsatz
die ser Motoren in der Werkzeugmaschine
in sichtbar schlechterer Oberflächenqualität
niederschlägt.
Speziell für die Werkzeugmaschine ausgelegte
Achsmotoren wie die Motoren der
Baureihe QSY zeichnen aber nicht nur
durch ausgewogene Störsteifigkeit und
Beschleunigungsfähigkeit sowie geringer
Momentenwelligkeit aus. Für den Einsatz
in der Werkzeugmaschine bringen sie u. a.
auch hochgenaue optische Geber und eine
hohe mechanische Steifigkeit mit.
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05 Der speziell für die
Werkzeugmaschine
ausgelegte Achsmotor
erzeugt eine gleichmäßig
ansteigende Oberfläche
ohne sichtbare Schattierungen
(links); Werkstück
mit deutlich sichtbaren
Schatten auf der schrägen
Oberfläche, bearbeitet mit
einem für die Werkzeugmaschine
adaptierten
Motor (rechts)
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