Analyse der Wärmeentstehung im Antrieb und Temperierung von Strukturen und Antrieben am Beispiel von Werkzeugmaschinen

An die spanende Fertigung werden Forderungen nach einer immer größeren Genauigkeit und höherer Produktivität gestellt. Thermo-elastische Verformungen stellen dabei das größte Problem bei der Umsetzung dieser Forderungen dar. Bei konventionellen Maßnahmen, wie der Temperierung von Struktur- bzw. auch ganzer Fertigungsbereiche, wird versucht die Werkzeugmaschine auf einer konstanten Betriebstemperatur zu halten, um so durch eine geeignete statische Auslegung der Maschinenstruktur die geforderte Präzision zu erreichen. Wechselnde Arbeitsprozesse während der Fertigung sorgen andererseits für eine nicht konstante Belastung der Antriebe, allen voran des Hauptspindelantriebs. Dadurch kommt es zu einem schwankenden Wärmeeintrag der Antriebe in die Werkzeugmaschine, wodurch die Korrektur der thermischen Verlagerung erheblich beeinträchtigt wird. Der Vortrag zeigt am Beispiel eines Hauptspindelantriebs Möglichkeiten auf, die Entstehung von Verlustwärme, die Abführung dieser Wärme durch Kühlkreisläufe sowie die Übertragung der Wärme von der Quelle in die Maschinenstruktur zu steuern. Sehr volatile Wärmeströme können so vergleichmäßigt werden, was zu einem homogeneren Temperaturfeld führt. Die resultierende Verformung ist einer steuerungstechnischen Korrektur dann zugänglicher.