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| Gestelle für Werkzeugmaschinen | 06-10-06 |
| In der Fachwelt wird dieses Thema heftig und kontovers diskutiert. Die an verschiedenen Stellen durchgeführten Untersuchungen sind kaum vergleichbar und teilweise von Neigungen und Interessenslagen dominiert. Sicher gibt es nicht „die“ Patentlösung, jedoch erweist sich der gute alte Grauguß immer wieder als zuverlässiger und berechenbarer, klassischer Werkstoff für den Werkzeugmaschinenbau, besonders wenn es um Hochpräzision geht. Wir von PRIMACON werden immer wieder gefragt, warum wir keinen Polymerbeton verwenden. Die Antwort ist ganz einfach: „Weil Grauguß (bei uns GG 20) für unsere Anwendung der geeignetere Werkstoff ist.“ Die Wettbewerber betonen häufig die angeblichen Vorzüge von Polymerbeton (verharmlosend „Mineralguß“ genannt) als Werkstoff für Maschinengestelle. So wurde in Fachbeiträgen eine um 1000 bis 2000% bessere statische und dynamische Dämpfung genannt, wobei uns nicht klar ist, wie eine statische Dämpfung definiert sein kann. Die angegebenen Prozentwerte sind utopisch. Der Hersteller dieser Gestelle gibt eine bis zu zehnmal bessere (1000%) Schwingungsdämpfung und eine um 30% höhere Körperschalldämpfung gegenüber Grauguß an. Hierbei sind jeweils die Randbedingungen dieser Untersuchungen nicht beschrieben. Eine uns bekannte Untersuchung mit vergleichbaren Voraussetzungen wurde an der TU Wien durchgeführt. Für diese Untersuchungen wurden Gestelle für eine Drehmaschine aus verschiedenen Werkstoffen angefertigt und die entsprechenden Schwingungs-untersuchungen durchgeführt. Dabei hat das Gestell aus Grauguß besser abgeschnitten, als das aus Polymerbeton (Mineralguß). Für die statische Steifigkeit und das dynamische Verhalten einer Maschine ist die konstruktive Gestaltung wesentlich entscheidender, als die Werkstoffwahl, wobei z. B. Grauguß wesentlich mehr Gestaltungs-möglichkeiten zulässt, als andere Werkstoffe. Vielleicht ist hierfür jedoch etwas mehr gestalterisches Geschick erforderlich? Zum dynamischen Verhalten einer Maschine ist festzustellen, dass große wirksame Massen dieses dynamische Verhalten verschlechtern. Ausschlaggebend für das dynamische Verhalten ist die Resonanzfrequenz des Systems. Diese wird bestimmt durch die Federkonstanten, das Regelkreisverhalten und die zu beschleunigenden Massen. Wird die Masse größer, sinkt die Resonanzfrequenz und damit die Dynamik der Maschine. Die Maschinen von PRIMACON sind so ausgelegt, dass ein optimales Verhältnis der wirksamen Federkonstanten und Massen erreicht wird, d. h. soviel Steifigkeit wie sinnvoll und erforderlich und so wenig Massen wie möglich. Wichtig ist zudem eine Entkoppelung der Maschinenmasse von der Masse des Fundamentes, da sonst die Masse des Fundaments in die für die Resonanzfrequenz wirksame Masse eingeht. Bei den Präzisions-Werkzeugmaschinen von PRIMACON ist diese Entkoppelung doppelt ausgeführt. Zum einen ist die eigentliche Maschine (Ständer mit Tischsystemen und Frässpindel) auf dem Untergestell mit Schwingungsdämpfern befestigt, zum anderen steht das Untergestell auf schwingungsdämpfenden Stellkeilen. Dieses verhindert zusätzlich, dass Schwingungen des Fundaments gedämpft werden und das Bearbeitungsergebnis nicht verschlechtern. Der Hersteller der „Mineralguß“-Gestelle und ein Wettbewerber behaupten des weiteren eine bessere thermische Stabilität, bedingt durch die hohe Wärmekapazität und die schlechte Wärmeleitfähigkeit. Diese Aussage stimmt, wenn man kurze Zeitintervalle betrachtet. Die Formänderungen über längere Zeit können jedoch dramatisch sein, wenn z. B. große NC-Programme im Formenbau abgearbeitet werden, die lange Fräszeiten erfordern. Nachfolgende Skizze verdeutlicht dies. In dem gezeigten Beispiel erwärmt die eingebaute Steuerung die Innenseite des Gestells. Die schlechte Wärmeleitung verhindert eine schnelle Ableitung nach außen, so dass die Innenseite mit der Zeit deutlich erwärmt wird. Diese Erwärmung der Innenseite führt zu einer Ausdehnung und damit Durchwölbung der Gestelldecke und folglich zum Absinken des aufmontierten Tischsystems, bezogen auf die übrigen Maschinenkomponenten. Die angegebene hohe Abformgenauigkeit für Mineralguß von beispielsweise ±0,05 mm für Parallelitätsabweichungen ist im Präzisions-Werkzeugmaschinenbau unzureichend und derartige Flächen müssen ohnehin nachgearbeitet werden. Die als Pluspunkt dargestellte Eigenschaft des elektrischen Isolators für Polymerbeton kann nicht als positiver Punkt bewertet werden, besonders im Hinblick auf die elektromagnetische Verträglichkeit und die elektrische Sicherheit. Die weiterhin dargestellte chemische Beständigkeit von Polymerbeton ist nicht ausreichend, da die in der Zerspanungs-technik verwendeten Kühlschmiermittel sehrwohl Polymere angreifen und/oder quellen lassen. Dagegen ist auch eine Oberflächenbehandlung mit versiegelnder Wirkung kein zuverlässiger Schutz. Die daraus resultierenden Maßänderungen des Maschinengestells sind nicht tragbar. Ein weiterer Punkt ist die Entsorgung von Polymerbeton. Angeblich ist die Deponie als Bauschutt zugelassen, jedoch kann dies nicht überall und für alle Zeiten angenommen werden. Ein im weiteren Sinne vergleichbarer Abfallstoff (Croning-Sand, ein kunststoff-beschichteter Quarzsand) ist nicht zugelassen und muss als Sondermüll entsorgt werden. Diese Ausführungen sollen keineswegs die generelle Verwendbarkeit von Polymerbeton für Maschinenbetten in Frage stellen, sondern lediglich klarstellen, dass erst die Abwägung aller Anforderungen, Daten und Fakten zur Wahl des geeigneten Werkstoffes führen kann. PRIMACON Maschinenbau GmbH PRIMACON Maschinenbau GmbH Wöther Kirchstraße 10 82380 Peißenberg Tel: 08803 6321-0 Fax: 08803 6321-13 Web: www.primacon.de Die PRIMACON Maschinenbau GmbH wurde 1995 gegründet. Ein eingespieltes Team von Ingenieuren, Technikern und Meistern mit Erfahrung im Präzisionsmaschinenbau und der Mikrotechnik war die Grundlage für einen sehr erfolgreichen Start. Das Firmenziel ist die Entwicklung, Produktion und Vertrieb von kundenorientierten Lösungen im Bereich NC-gesteuerter Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren. Ein leistungsfähiges Entwicklungsteam steht für technisch und wirtschaftlich ausgereifte Lösungen von Serienmaschinen für vielseitige Anwendungen. Kundenspezifische Anpassungen optimieren die PFM Hochpräzisions-Fräsmaschinen und Bearbeitungszentren für spezielle Anwendungen. Die Kernkompetenz der PRIMACON liegt in der Entwicklung, Produktion und Technologie von Fräsanlagen für das Teilespektrum MIKRO bis MIDI von mittlerer bis sehr hoher Komplexität und sehr hohen Genauigkeitsansprüchen. Für die Branche Werkzeug- und Formenbau, Uhren- und Schmuckindustrie sowie die Medizin- und Dentaltechnik entwickeln die PRIMACON-Ingenieure Lösungen, die höchste Anforderungen erfüllen. Quelle: www.openpr.de | |
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