Industrie-Lexikon

Räummaschine

Eine R√§ummaschine ist eine Werkzeugmaschine, mit dem Werkst√ľcke durch das Fertigungsverfahren R√§umen bearbeitet werden k√∂nnen. Dabei wird ein R√§umwerkzeug, das mehrere hintereinanderliegende Schneiden hat, am Werkst√ľck vorbeigef√ľhrt (Au√üenr√§umen) oder durch eine bereits vorhandene Bohrung hindurchgef√ľhrt (Innenr√§umen). Die Arbeitsbewegung besteht somit aus einer einzigen linearen Bewegung; hinzu kommen lediglich die Best√ľckung mit den Rohteilen und die Entnahme der Fertigteile, die jeweils manuell oder automatisiert erfolgen kann. Bei R√§ummaschinen wird unterschieden zwischen Au√üen- und Innenr√§ummaschinen sowie zwischen waagrechten und senkrechten Maschinen mit entsprechender Werkzeugbewegung. Meistens werden die Innenr√§ummaschinen senkrecht und die Au√üenr√§ummaschinen waagrecht ausgef√ľhrt. R√§ummaschinen sind meist einfach aufgebaut verglichen mit anderen Werkzeugmaschinen wie Drehmaschine oder Fr√§smaschinen und bestehen aus einem Gestell, einem hydraulischen oder elektrischen Antrieb, einer Spannvorrichtung f√ľr die Werkst√ľcke und einer f√ľr das Werkzeug. Manchmal kommen auch mehrere Werkzeuge und Werkst√ľcke gleichzeitig zum Einsatz.

Anforderungen
S√§mtliche Werkzeugmaschinen sollen m√∂glichst produktiv sein und dabei die geforderten Genauigkeiten einhalten. Bei R√§ummaschinen folgen daraus Forderungen nach m√∂glichst hoher Schneidgeschwindigkeit, die jedoch begrenzt ist, da die Werkzeuge zu Beginn der Bearbeitung beschleunigt und am Ende wieder abgebremst werden m√ľssen. Die erreichbaren Schnittgeschwindigkeiten liegen meist bei etwa 30 m/min, mit Sonderma√ünahmen sind auch bis zu 120 m/min m√∂glich. Die R√§umkr√§fte sind sehr hoch und m√ľssen w√§hrend der Bearbeitung vom Gestell und Rahmen aufgenommen werden. Au√üerdem √§ndert sich die R√§umkraft jedes Mal wenn ein weiterer Zahn des Werkzeugs in das Werkst√ľck eindringt oder es verl√§sst, was zu Schwingungen f√ľhrt die sich negativ auf die erreichbaren Genauigkeiten auswirken. Daher sollen R√§ummaschinen und ihre Antriebe m√∂glichst eine hohe statische und dynamische Steifigkeit aufweisen. Dies betrifft au√üerdem die Werkst√ľckaufnahme und die F√ľhrungen der Schlitten die zus√§tzlich noch verschlei√üarm sein sollen. Zudem wird eine gute Sp√§neabfuhr gefordert. 


Antriebe
An Räummaschinen wurden lange Zeit vor allem hydraulische Antriebe verwendet, die sich durch geringe Anschaffungskosten und hohe Beschleunigungen auszeichnen. In neueren Maschinen kommen vermehrt Elektromotoren mit mechanischem Getriebe zum Einsatz, die sich durch hohe Steifigkeit, Energieeffizienz und niedrige Betriebskosten auszeichnen.

Hydraulische Antriebe
Hydraulische Antriebe werden bei h√§ufig bei Senkrecht-R√§ummaschinen bis zu einer R√§uml√§nge von etwa 2,5 Metern eingesetzt und bei waagrechten mit kurzen Hubl√§ngen. Sie sind g√ľnstig anzuschaffen, haben bezogen auf ihr Gewicht eine hohe Leistung (Leistungsgewicht) und k√∂nnen hohe Beschleunigungen erreichen bei begrenzter H√∂chstgeschwindigkeit. Da die Fl√ľssigkeiten jedoch prinzipiell kompressibel sind, ist die Steifigkeit der Antriebe gering. Ebenso ist die Energieeffizienz eher niedrig, die Betriebskosten hoch und die Verwendung von modernen CNC-Steuerungen ist etwas aufwendiger, da die elektrischen Steuerungen erst die hydraulischen Ventile ansteuern m√ľssen. Daf√ľr werden Servo- oder Proportionalventile genutzt.

Als Bauarten kommen Axialkolbenpumpen, Fl√ľgelzellenpumpen und Zahnradpumpen in Frage. Die Fl√ľgelzellenpumpen zeichnen sich bei niedrigen Drehzahlen vor allem durch ihren geringen Schalldruckpegel aus.

Die meisten hydraulischen Antriebe arbeiten im niedrigen Druckbereich von 80 bis 100 bar. F√ľr h√∂here Schnittgeschwindigkeiten werden auch Dr√ľcke von bis zu 150 bar genutzt, womit Geschwindigkeiten von 60 m/min m√∂glich sind. H√∂here Geschwindigkeiten bis 120 m/min sind zwar machbar, jedoch steigen die n√∂tigen Volumenstr√∂me dabei an. Es werden gro√üe Zylinderdurchmesser ben√∂tigt, sowie spezielle und aufwendige hydraulische Schaltungen. Bei hohen Geschwindigkeiten werden daher meist elektromechanische Antriebe verwendet.

Elektromechanische Antriebe
Elektromechanische Antriebe bestehen aus einem Elektromotor und einem mechanischen Getriebe zur Umwandlung der rotatorischen Motorbewegung in eine lineare Arbeitsbewegung. Bei waagrechten R√§ummaschinen mit gro√üem Hub werden dazu Zahnstange-Ritzel-Systeme verwendet, ansonsten kommen auch Kugelgewindetriebe oder Rollengewindespindeln in Frage. Elektrische Antriebe zeichnen sich durch einen niedrigeren Leistungsbedarf aus. Die Energiekosten sind im Leerlaufbetrieb geringer und k√∂nnen bei senkrechten Maschinen zus√§tzlich durch die R√ľckspeisung gesenkt werden. Der gr√∂√üte Vorteil der elektromechanischen Antriebe ist ihre hohe Steifigkeit, die zu geringeren Schwingungen und damit genaueren Werkst√ľcken f√ľhrt. Sie werden bei Aufgaben mit besonders hohen Anforderungen eingesetzt, etwa die Bearbeitung von d√ľnnwandigen Rohren oder bei schwer zerspanbaren Werkstoffen. Die Verbindung mit CNC-Steuerungen ist bei ihnen einfacher. Au√üerdem f√§llt das Druckmedium der hydraulischen Antriebe weg. Daher sind elektromechanische Antriebe umweltfreundlicher und eignen sich f√ľr die Trockenbearbeitung die bei der Hartzerspanung Standard ist. Zwischen 2000 und 2015 hat die Verbreitung der elektromechanischen Antriebe st√§ndig zugenommen, was auch durch eine strengere Umweltschutz-Gesetzgebung beg√ľnstigt wurde.

Der Standardaufbau der Antriebe besteht aus dem Motor, einer Kupplung, einem Riemengetriebe und einem √úbersetzungsgetriebe. Torquemotoren k√∂nnen sehr hohe Drehmomente erzeugen und eignen sich als Direktantriebe, also ohne Kupplung und Getriebe, was zu einer h√∂heren Steifigkeit und Dynamik des Antriebs f√ľhrt und somit letztendlich zu einer h√∂heren Produktivit√§t.

Quelle: Wikipedia

 

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