Untersuchung des Einflusses von Wärmedehnungen bei Werkzeugmaschinen auf die Fertigungsstabilität

تقاضای روزافزون در مورد دقت کار ماشین‌آلات مستلزم بررسی سیستماتیک همه عواملی است که بر دقت ابعادی و شکلی قطعه‌های کار تولیدی تأثیر می‌گذارند. جابجایی بین لبه برش ابزار و قطعه کار و همچنین تغییرات در جهت تعیین شده حرکت و انحراف از سرعت حرکت تعیین شده به عنوان متغیرهای تأثیرگذار رخ می دهد. دلایل می تواند در خطاهای هندسی و سینماتیکی در ماشین و همچنین در تغییر شکل ماشین در طول فرآیند کار باشد. متغیرهای تأثیرگذار اخیر عبارتند از تغییر شکل ماشین به دلیل نیروهای برش و تغییر شکل دوره ای به دلیل عدم تعادل. اینها تأثیر یکسانی روی هر قطعه کار دارند. تغییر شکل هایی نیز رخ می دهد که به زمان کارکرد دستگاه بستگی دارد، به عنوان مثال ناهماهنگی لبه برش به دلیل سایش ابزار و تغییر شکل ماشین در نتیجه گرمایش. تحقیقات حاضر به علل و اثرات انبساط حرارتی ناشی از ماشین ابزار می پردازد. علت تغییر شکل گرمایش ناهموار تک تک قطعات ماشین در حین کار است. گرمایش از یک سو توسط منابع گرمایی در مجاورت دستگاه مانند تابش خورشیدی، گرمایش و جریان هوا و از سوی دیگر با تبدیل انرژی الکتریکی یا مکانیکی به گرما در داخل دستگاه اتفاق می‌افتد. بررسی‌های گسترده نشان داده‌اند که منابع گرمایی اخیر معمولاً تأثیر بیشتری بر دقت کار ماشین‌ابزار دارند.

Die ständig wachsenden Forderungen an die Arbeitsgenauigkeit von Werkzeug­ maschinen verlangen eine systematische Untersuchung aller Faktoren, die die Maß-und Formgenauigkeit der zu fertigenden Werkstücke beeinflussen. Als Einflußgrößen treten Verlagerungen zwischen Werkzeugschneide und Werk­ stück auf sowie Änderungen der vorgeschriebenen Bewegungsrichtung und Abweichungen von der vorgeschriebenen Bewegungsgeschwindigkeit. Die Ur­ sachen können sowohl in geometrischen und kinematischen Fehlern der Maschine liegen als auch durch Verformung der Maschine während des Arbeitsvorganges hervorgerufen werden. Zu den letztgenannten Einflußgrößen zählen Verformun­ gen der Maschine durch Schnittkräfte und periodisch wiederkehrende Verformun­ gen durch Unwuchten. Diese wirken sich bei jedem Werkstück in gleicher Weise aus. Außerdem treten Verformungen auf, die von der Laufzeit der Maschine abhängig sind, beispielsweise Schneidkantenversatz auf Grund von Werk­ zeugverschleiß und Maschinenverformungen infolge von Erwärmung. Die vorliegenden Untersuchungen befassen sich mit den Ursachen und Aus­ wirkungen thermisch bedingter Dehnungen der Werkzeugmaschinen. Ursache für die Verformung ist die ungleichmäßige Erwärmung der einzelnen Maschinenteile während des Betriebes. Die Erwärmung erfolgt einerseits durch Wärmequellen in der Umgebung der Maschine, wie Sonnenstrahlung, Heizung und Luftströmung, andererseits durch Umsetzung elektrischer oder mechanischer Energie in Wärme innerhalb der Maschine. Eingehende Untersuchungen ergaben, daß die letztgenannten Wärmequellen im allgemeinen den größeren Einfluß auf die Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen haben.