Thermostabile Werkzeugmaschinen

höchste Thermotabilität durch Hydropol®

Thermostabile Werkzeugmaschine

Werkzeugmaschinen, welche bei Temperaturänderung völlig unverändert bleiben sind wünschenswert, jedoch nicht realisierbar, da die Wärmeausdehnung von Werkstoffen nicht gleichmäßig über alle Temperatur- und Geometriebereiche erfolgt.

Bis zu 80 % der Genauigkeitsabweichungen moderner Bearbeitungsmaschinen sind erfahrungsgemäß auf thermoelastische Verlagerungen der Maschinenstruktur zurückzuführen.

Ein thermisch-hochstabiles Maschinenbett ist eine Grundvoraussetzung für den Genauigkeitsgrad einer Werkzeugmaschine und somit für die Fertigung von Präzisionswerkstücken.

PCM_Grafik_deutsch

Hydropol® - der Werkstoff mit höchster Thermostabilität

Die Werkstoffeigenschaften und die Verbundbauweise von Hydropol®-Maschinenbetten bieten optimale Voraussetzungen, um eine hohe Thermostabilität zu erreichen. Die hohe Wärmestabilität von Hydropol® bedeutet auch eine hohe Wärmekapazität. Somit werden kurzfristig auftretende Temperaturschwankungen unmittelbar kompensiert.

Stahl mit einem nahezu gleichen Ausdehnungskoeffizient wie Hydropol® ist ein häufig verwendeter Werkstoff im Maschinenbau. Für die Präzision ausschlaggebende Teile wie Führungsschienen, werden unmittelbar an das Maschinenbett geschraubt und haben dieselbe Wärmeausdehnung.

Latente Wärmespeicher

Durch den Einsatz von „Phase Change Materials“ oder kurz PCMs kann die thermische Masse eines Bauteils wesentlich gesteigert werden, ohne die tatsächliche Masse zu erhöhen. Bei Anforderungen, welche mit unseren Standard-Hydropol®-Sorten nicht mehr zu erreichen sind, werden PCMs entsprechend verarbeitet und eingesetzt. Dadurch kann dem Bauteil Wärmeenergie hinzugefügt werden, ohne dass sich dabei das Bauteil selbst erwärmt. 

Newsletter 01

Temperierte Maschinenbetten

Eine weitere Möglichkeit um Temperatureinflüssen gezielt entgegenzuwirken, ist die Integration von Heiz- oder Kühlkreisläufen in das Hydropol® Maschinenbett. Durch die spezielle Konstruktion und Bauweise von Hydropol® ist dies mit nur geringem Aufwand zu realisieren. Je nach Anforderung kann das Bett großflächig oder aber auch nur partiell temperiert werden. Als Trägermedium kann das Kühlschmiermittel verwendet werden, aber auch separate Kreisläufe, wie z.B.: elektrische Heizungen stellen kein Problem dar.

Jahrzehntelange Erfahrung

Unser Entwicklungsteam forscht stets an neuen und innovativen Lösungen, um unsere Produkte weiter zu optimieren. Dazu fließen unsere Erfahrungen und Erkenntnisse aus langjähriger Praxis und Marktführung mit ein. Die Zusammenarbeit mit namhaften Universitäten ermöglicht uns den Zugang zu Forschungseinrichtungen, sowie breitgefächertem Wissen.

Unser Ziel ist, durch die kontinuierliche Verbesserung unserer Produkte neue Maßstäbe zu setzen.

 

 

 

Werkstoffabhängige Maschinenstrukturverformung

Ein thermisch möglichst stabiles Maschinenbett ist eine Grundvoraussetzung für die Fertigung von hochgenauen Werkstücken.

Maschinenbetten für Werkzeugmaschinen können aus unterschiedlichen Werkstoffen gefertigt werden. Die thermischen Eigenschaften dieser Werkstoffe ergeben unter dem Einfluss von Wärme unterschiedliche Verformungen.



Verformung unter Krafteinwirkung

bei eingspannten Balken

FEM-Modell mit vier einseitig fest eingespannten Balken gleicher Außenabmessung (500 x 500 x 1200 mm) und gleicher Biegefestigkeit mit vier unterschiedlichen Werkstoffen:

  • Mineralguss massiv
  • Grauguss mit Wandstärke 38 mm
  • Aluminium mit Wandstärke 67 mm
  • Hydropol® mit Stahl-Wandtärke 5 mm

Werkstoffkenndaten

Verlauf der Umgebungstemperatur

  • Start bei 22 °C
  • Sprung auf 32 °C, 24 h halten, danach
  • Sprung zurück auf 22 °C, 24 h halten

Ausgewertet wird jeweils die Position der vorderen Flächen in Funktion der Zeit (Mittelwert über die ganze Fläche)

Die Zellweger Ingenieurgesellschaft mbH erstellt Modelle zur sehr schnellen Berechnung des Wärmeganges grösserer Systeme. Der vorliegende Bauweisenvergleich stammt aus den Vorbereitungsarbeiten für ein Projekt mit einem grossen Werkzeugmaschinenhersteller. Der Austausch mit framag zu diesem Thema hat erst zu einem späteren Zeitpunkt stattgefunden.