Schlüsselwort: Magnetführung

Die Anforderungen einer hohen Produktivität bei gleichzeitig sehr hoher Fertigungsgenauigkeit bei der HSC-Bearbeitung stellen aufgrund der mit der höheren Dynamik steigenden Schwingungsanregung des Maschinengestells gerade bei dem Einsatz der Lineardirektantriebstechnik eine nicht zu vernachlässigende Herausforderung dar. Das Ziel dieser Arbeit ist die Weiterentwicklung und Erforschung ruckentkoppelter Vorschubachsen und aktiver, magnetischer Führungseinheiten am Beispiel einer Hochgeschwindigkeitsfräsmaschine im Hinblick auf die dadurch erreichbare Produktivitäts- und Genauigkeitssteigerung. Hierzu wurde der Werkzeugmaschinen-Prototyp „Neximo“ entwickelt und realisiert, dessen X- und Y-Achse mit der Ruckentkopplungstechnologie ausgestattet ist und die Z-Achse durch ein magnetisches Führungssystem geführt wird. Zunächst erfolgte die ausführliche Beurteilung der statischen und dynamischen Maschineneigenschaften sowie des geometrischen und kinematischen Verhaltens. Die durchgeführten Vergleichsuntersuchungen der „Neximo“-Maschine mit einer Serienmaschine für die HSC-Bearbeitung in Bezug auf die Dynamik und Genauigkeit bestätigen das hohe Potential dieses neu entwickelten Maschinenprototyps, der die hohen Anforderungen des Werkzeug- und Formenbaus somit erfüllt. Die anschließende Analyse der weiterentwickelten Ruckentkopplungstechnologie im Hinblick auf die resultierende Anregung des Maschinengestells erfolgte sowohl anhand von Schwingungsmessungen als auch durch die Fertigung von Referenzwerkstücken. Die Ergebnisse zeigten eine nur bedingt erfolgreiche Schwingungsreduktion durch den Einsatz der Ruckentkopplungstechnologie, was auf die bereits sehr guten Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften der „Neximo“-Maschine zurückzuführen ist. Die Magnetführung der Z-Achse konnte erfolgreich in Betrieb genommen werden und die Analyse des Führungs- und Störverhaltens bestätigte das hohe, dynamische Steifigkeits- und Dämpfungsvermögen dieser Technologie im Vergleich zu einer herkömmlichen Profilschienenführung. Die besondere Herausforderung der Magnetführung der „Neximo“-Maschine stellen die unterlagerte X-Achse und die damit verbundenen, hohen Querbeschleunigungen dar. Dieser Tatsache konnte durch den Einsatz einer vorgesteuerten Regelung begegnet werden, so dass das Einsatzgebiet der Magnetführungstechnologie auch auf bewegte Achsen erweitert werden konnte.