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Drehen - Drehmaschinen

Fein- und Präzisionsdrehmaschinen

Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
S. 275

Fein- und Präzisionsdrehmaschinen werden eingesetzt, wenn besondere Ansprüche an Oberflächen, Maßgenauigkeit sowie Form- und Lagetoleranzen gestellt werden. Die wesentlichen Merkmale von Präzisionsdrehmaschinen sind eine hochgenaue Arbeitsspindel und ein Schlitten mit hoher Wiederholgenauigkeit im Sub-Mikrometer-Bereich.

Beim Fertigungsverfahren Drehen kann man anhand der erreichbaren IT-Klassen, nämlich der sogenannten ISO-Toleranzen, zwischen Präzisions-, Hochpräzisions- und Ultrapräzisionsdrehen unterteilen. Aus Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass die Präzisionsdrehbearbeitung mit einem typischen Vorschub von 100 μm eine Endbearbeitungsqualität bis IT7 liefern kann.

Tabelle 1: Drehbearbeitung mit den Unterteilungen von Präzisions-, Hochpräzisions- und Ultrapräzisionsdrehen

Für das Präzisionsdrehen sind Werkstücke aus Stahl und NE-Metall besonders geeignet. Das Hochpräzisionsdrehen kann eine bessere Bearbeitungsqualität von IT2 bis IT6 anbieten. Dies bewirkt einen ca. 10-fach kleineren Vorschub im Vergleich zu Präzisionsdrehen. Wenn man noch präzisere Bearbeitungsqualität anfordern möchte, kommt das Ultrapräzisionsdrehen zum Einsatz. Dieses Verfahren ist besonders geeignet für die direkte Fertigung optischer Oberflächen wie z. B. Linsen oder Spiegel [1] und kann dabei Werkstücktoleranzen von IT01 bis IT1 erreichen. Generell kann die Optikfertigung als Treiber der Präzisionstechnik bezeichnet werden [2]. Beim Ultrapräzisionsdrehen werden häufig Diamantwerkzeuge zur Bearbeitung der nichteisenmetallischen, plastischen und monokristallinen Materialien eingesetzt [3].

Laut Definition sind die wesentlichen Merkmale für Präzisionsdrehmaschinen eine hochgenaue Arbeitsspindel und eine Schlitten mit hoher Wiederholgenauigkeit im Sub-Mikrometer-Bereich. Auf Grund dieser extremen Anforderungen an die Genauigkeit der Präzisions-Drehbearbeitung werden dabei spezifische Maßnahmen eingesetzt, z. B. ist ein zusätzliches Dämpfungssystem im Maschinenbett integriert, um die Maschine vom Boden gegenüber Boden-/Fundamentschwingungen zu entkoppeln. Zugleich werden die einzelnen Maschinenkomponenten separat auf der Maschinenstruktur angeordnet, damit sich die Komponenten nicht gegenseitig in Form von zusätzlicher Wärme und Schwingungen beeinflussen können. Als eine mögliche Gegenmaßnahme zur Vermeidung von thermisch bedingen Verformungen und Abweichung werden solche Präzisionsmaschinen oftmals in klimatisierten Räumen aufgestellt.

Aerostatische und hydrostatische Führungssysteme weisen eine deutlich bessere Dämpfung gegenüber konventionellen Systemen auf. Daher werden Schlittenführungen und Spindellagerungen mit solchen Systemen ausgerüstet. Als typisches Beispiel für eine Ultrapräzisionsdrehmaschine moderner Bauart kann die Drehmaschine Slantbed-Mikroturn 50 CNC der Firma Hembrug mit ölhydrostatischen Lagerungen angesehen werden. Diese zugrunde liegende Konstruktion mit zusätzlichen hydrostatischen Gewindespindeln liefert eine hohe Rundlaufgenauigkeit von 0,1 μm und eine gute Elimination zusätzlicher Vibrationen, wobei aber derartige Maßnahmen zur Erhöhung der Bearbeitungspräzision gleichzeitig mit höheren Investitionskosten verbunden sind.


Inhaltsverzeichnis
Auszug aus

Handbuch Spanen

Herausgeber: Günter Spur
10/2014, 1392 Seiten, € 299,99
ISBN: 978-3-446-42826-3
S. 275
Literaturhinweis

[1] Weck, M.; Brecher, C.: Werkzeugmaschinen – Maschinenarten und Anwendungsbereiche. 6. Aufl ., Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 2005

[2] Brecher, C.; Klocke, F.: Optikfertigung. Treiber für die Präzisionstechnik. In: Wettbewerbsfaktor Produktionstechnik – Aachener Perspektiven, Tagungsband, 2008, S. 203 – 230

[3] Bulla, B.; Klocke, F.; Dambon, O.: Analysis on ductile mode processing of binderless, nano crystalline tungsten carbide through ultra precision diamond turning. Journal of Materials Processing Technology 212 (2012) 5, S. 1022 – 1029

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