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Drehmaschine Optimierte Aufstellelemente verbessern Oberflächenqualität beim Drehen

| Autor / Redakteur: Süleyman Güney / Bernhard Kuttkat

Eine elastische und dämpfende Lagerung von Drehmaschinen mit Haupt- und Gegenspindel reduziert deutlich die Schwingungen der Maschine durch passende Schwingungsisolation, Schwingungsdämpfung und Schwingungstilgung. Das führt zu einer Verbesserung der Werkstückoberflächenqualität beim Drehen.

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Optimierte Aufstellelemente stabilisieren das dynamische Verhalten des Zweispindel-Drehzentrums. Die Schwingungen der Drehmaschine wurden reduziert und die Übertragung der Schwingungen von der Umgebung auf die Drehmaschine und umgekehrt verringert. Bild: Isoloc
Optimierte Aufstellelemente stabilisieren das dynamische Verhalten des Zweispindel-Drehzentrums. Die Schwingungen der Drehmaschine wurden reduziert und die Übertragung der Schwingungen von der Umgebung auf die Drehmaschine und umgekehrt verringert. Bild: Isoloc
( Archiv: Vogel Business Media )

An Drehmaschinen mit einer Hauptspindel und einer Gegenspindel sowie einem oberen und einem unteren Werkzeugrevolver treten bei gleichzeitiger Bearbeitung von zwei Werkstücken Wellenmuster an der Oberfläche von Werkstücken auf. Solche Probleme entstehen insbesondere dann, wenn die Hauptspindel oder auch die Gegenspindel in einem bestimmten Drehzahlbereich betrieben werden, wobei die Schnittgeschwindigkeit und die Vorschubgeschwindigkeit dabei eine Rolle spielen.

Infolge des Betriebs einer solchen Drehmaschine kommt es zu Erschütterungen, also zu mechanischen Schwingungen der Drehmaschine und des Aufstellortes, die vom Menschen spürbar sind, und zu Körperschall, also zu mechanischen Schwingungen von Maschinen, die sekundär zur Luftschallabstrahlung führen.

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Dieser Luftschall ist hörbar, wenn solche Maschinen beispielsweise mittels Stahlklötzen und Schrauben starr aufgestellt werden. Umgekehrt werden die Schwingungen von der Umgebung auf diese Drehmaschinen übertragen, die die Eigenfrequenzen der Maschinen und deren Teile sowie der Werkstücke anregen.

Grundsätzlich ist es möglich, durch Maßnahmen der passenden Schwingungsisolation, Schwingungsdämpfung und Schwingungstilgung die Schwingungen von Maschinen zu reduzieren, wie praktische Untersuchungen an einer Drehmaschine mit einer Hauptspindel und einer Gegenspindel, bei einer starren und bei einer elastischen und dämpfenden Aufstellung, zeigen.

Drehmaschine erzeugt Wellenmuster bei gleichzeitiger Bearbeitung an Haupt- und Gegenspindel

An der Hauptspindel werden Stangen mit verschiedenen Längen zwischen 500 und 1200 mm und mit verschiedenen Durchmessern von 50 bis 65 mm bearbeitet, während bei der Gegenspindel kürzere Stangen bis zu 200 mm mit verschiedenen Durchmessern bis 50 mm gedreht werden. Bei gleichzeitiger Bearbeitung dieser Stangen treten Wellenmuster an der Oberfläche der kürzeren Stange auf.

Dieses Problem entsteht insbesondere, wenn die Hauptspindel eine Drehzahl von 3000 min—1 hat und die Gegenspindel mit 3330 min—1 betrieben wird, wobei die Schnittgeschwindigkeit v = 300 m/min und die Vorschubgeschwindigkeit f = 0,1mm/U beträgt.

Die Eigenfrequenzen des Hauptspindelstocks ohne Werkstück liegen zwischen 50 und 900 Hz, wobei die ausgeprägte Resonanzstelle bei der Frequenz von 200 Hz auftritt. Die Amplituden des Hauptspindelstockes werden bei dieser Frequenz bis 10-fach verstärkt. Der Dämpfungsgrad in Z-Richtung ist 5%.

Eigenfrequenzen der Werkstücke in der Drehmaschine zu berücksichtigen

Die Eigenfrequenzen eines relativ langen und schmalen Werkstückes, das in die Hauptspindel eingespannt wurde, liegen zwischen 50 und 600 Hz. Die ausgeprägten Resonanzstellen werden bei den Frequenzen von 300 und 500 Hz hervorgerufen, bei der die Amplituden etwa 20-fach verstärkt werden.

Die Eigenfrequenzen des unteren Revolvers für die Hauptspindel liegen bei 50 bis 500 Hz. Der Dämpfungsgrad des Revolvers in Z-Richtung beträgt 5%. Dabei tritt eine ausgeprägte Resonanzstelle bei der Frequenz von 460 Hz auf, wobei Schwingungen in Z-Richtung 10-fach verstärkt werden. Die Eigenfrequenzen des Revolvers für die Gegenspindel liegen im Bereich 45 bis 150 Hz. Der aus der Ausschwingkurve errechnete Dämpfungsgrad in Z-Richtung des oberen Revolvers beträgt 6%.

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