Industrie-Lexikon

RĂ€ummaschine

Eine RĂ€ummaschine ist eine Werkzeugmaschine, mit dem WerkstĂŒcke durch das Fertigungsverfahren RĂ€umen bearbeitet werden können. Dabei wird ein RĂ€umwerkzeug, das mehrere hintereinanderliegende Schneiden hat, am WerkstĂŒck vorbeigefĂŒhrt (AußenrĂ€umen) oder durch eine bereits vorhandene Bohrung hindurchgefĂŒhrt (InnenrĂ€umen). Die Arbeitsbewegung besteht somit aus einer einzigen linearen Bewegung; hinzu kommen lediglich die BestĂŒckung mit den Rohteilen und die Entnahme der Fertigteile, die jeweils manuell oder automatisiert erfolgen kann. Bei RĂ€ummaschinen wird unterschieden zwischen Außen- und InnenrĂ€ummaschinen sowie zwischen waagrechten und senkrechten Maschinen mit entsprechender Werkzeugbewegung. Meistens werden die InnenrĂ€ummaschinen senkrecht und die AußenrĂ€ummaschinen waagrecht ausgefĂŒhrt. RĂ€ummaschinen sind meist einfach aufgebaut verglichen mit anderen Werkzeugmaschinen wie Drehmaschine oder FrĂ€smaschinen und bestehen aus einem Gestell, einem hydraulischen oder elektrischen Antrieb, einer Spannvorrichtung fĂŒr die WerkstĂŒcke und einer fĂŒr das Werkzeug. Manchmal kommen auch mehrere Werkzeuge und WerkstĂŒcke gleichzeitig zum Einsatz.

Anforderungen
SĂ€mtliche Werkzeugmaschinen sollen möglichst produktiv sein und dabei die geforderten Genauigkeiten einhalten. Bei RĂ€ummaschinen folgen daraus Forderungen nach möglichst hoher Schneidgeschwindigkeit, die jedoch begrenzt ist, da die Werkzeuge zu Beginn der Bearbeitung beschleunigt und am Ende wieder abgebremst werden mĂŒssen. Die erreichbaren Schnittgeschwindigkeiten liegen meist bei etwa 30 m/min, mit Sondermaßnahmen sind auch bis zu 120 m/min möglich. Die RĂ€umkrĂ€fte sind sehr hoch und mĂŒssen wĂ€hrend der Bearbeitung vom Gestell und Rahmen aufgenommen werden. Außerdem Ă€ndert sich die RĂ€umkraft jedes Mal wenn ein weiterer Zahn des Werkzeugs in das WerkstĂŒck eindringt oder es verlĂ€sst, was zu Schwingungen fĂŒhrt die sich negativ auf die erreichbaren Genauigkeiten auswirken. Daher sollen RĂ€ummaschinen und ihre Antriebe möglichst eine hohe statische und dynamische Steifigkeit aufweisen. Dies betrifft außerdem die WerkstĂŒckaufnahme und die FĂŒhrungen der Schlitten die zusĂ€tzlich noch verschleißarm sein sollen. Zudem wird eine gute SpĂ€neabfuhr gefordert. 


Antriebe
An RĂ€ummaschinen 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 hĂ€ufig bei Senkrecht-RĂ€ummaschinen bis zu einer RĂ€umlĂ€nge von etwa 2,5 Metern eingesetzt und bei waagrechten mit kurzen HublĂ€ngen. Sie sind gĂŒnstig anzuschaffen, haben bezogen auf ihr Gewicht eine hohe Leistung (Leistungsgewicht) und können hohe Beschleunigungen erreichen bei begrenzter Höchstgeschwindigkeit. Da die FlĂŒssigkeiten 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 mĂŒssen. DafĂŒr werden Servo- oder Proportionalventile genutzt.

Als Bauarten kommen Axialkolbenpumpen, FlĂŒgelzellenpumpen und Zahnradpumpen in Frage. Die FlĂŒgelzellenpumpen 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. FĂŒr höhere Schnittgeschwindigkeiten werden auch DrĂŒcke von bis zu 150 bar genutzt, womit Geschwindigkeiten von 60 m/min möglich sind. Höhere Geschwindigkeiten bis 120 m/min sind zwar machbar, jedoch steigen die nötigen Volumenströme dabei an. Es werden große Zylinderdurchmesser benötigt, 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 RĂ€ummaschinen mit großem 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 können bei senkrechten Maschinen zusĂ€tzlich durch die RĂŒckspeisung gesenkt werden. Der grĂ¶ĂŸte Vorteil der elektromechanischen Antriebe ist ihre hohe Steifigkeit, die zu geringeren Schwingungen und damit genaueren WerkstĂŒcken fĂŒhrt. Sie werden bei Aufgaben mit besonders hohen Anforderungen eingesetzt, etwa die Bearbeitung von dĂŒnnwandigen Rohren oder bei schwer zerspanbaren Werkstoffen. Die Verbindung mit CNC-Steuerungen ist bei ihnen einfacher. Außerdem fĂ€llt das Druckmedium der hydraulischen Antriebe weg. Daher sind elektromechanische Antriebe umweltfreundlicher und eignen sich fĂŒr die Trockenbearbeitung die bei der Hartzerspanung Standard ist. Zwischen 2000 und 2015 hat die Verbreitung der elektromechanischen Antriebe stĂ€ndig zugenommen, was auch durch eine strengere Umweltschutz-Gesetzgebung begĂŒnstigt wurde.

Der Standardaufbau der Antriebe besteht aus dem Motor, einer Kupplung, einem Riemengetriebe und einem Übersetzungsgetriebe. Torquemotoren können sehr hohe Drehmomente erzeugen und eignen sich als Direktantriebe, also ohne Kupplung und Getriebe, was zu einer höheren Steifigkeit und Dynamik des Antriebs fĂŒhrt und somit letztendlich zu einer höheren ProduktivitĂ€t.

Quelle: Wikipedia

 

 

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