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.

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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. 

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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.

 

 

 

Material-Related Machine Structure Deformation

A machine bed thermally as stable as possible is a basic requirement for the production of high-precision workpieces.

Machine beds for machine tools can be produced from a variety of different materials. The thermal properties of these materials result in various deformations under the influence of heat.

Deformation Under Force

fixed beams

FEM model with four beams fixed on one side having equal outside dimensions (500 x 500 x 1200 mm) and equal bending strength with four different materials:

  • solid cast mineral composite
  • grey cast iron with 38 mm wall thickness
  • aluminium with 67 mm wall thickness
  • Hydropol® with 5 mm steel wall thickness

Material Characteristics

Development Of Ambient Temperature

  • start at 22 °C
  • jump to 32 °C, sustain for 24 h, then
  • jump back to 22 °C, sustain for 24 h

The position of the front surfaces as a function of time is evaluated in each case (average over the entire surface)

Zellweger Ingenieurgesellschaft mbH creates models for very fast calculation of the thermal growth of larger systems. The present comparison of designs originates from the preparatory work for a project with a large machine tool manufacturer. The exchange with framag on this topic took place at a later point in time.