1. Vorlesung Genauigkeitsverhalten

Wie wird die geometrische Genauigkeit einer Werkzeugmaschine definiert?

Sie beschreibt die Abweichung der realen Maschinengeometrie von der idealen Soll-Geometrie unter Ausschluss prozessbedingter Einflüsse.

Welche drei Hauptarten von Abweichungen werden beim Genauigkeitsverhalten unterschieden?

Systematische, zufällige und zeitabhängige Abweichungen.

Was versteht man unter systematischen Abweichungen?

Wiederholbare Fehler mit gleichbleibender Ursache, die theoretisch kompensiert werden können.

Welche Norm dient als Grundlage zur Erfassung geometrischer Genauigkeiten?

Die DIN EN ISO 230.

Welche Bedeutung hat die Wiederholgenauigkeit in der Fertigungstechnik?

Sie beschreibt die Fähigkeit einer Maschine, bei wiederholtem Anfahren derselben Position unter gleichen Bedingungen stets die gleiche Ist-Position zu erreichen.

Nennen Sie drei typische geometrische Abweichungsarten.

Geradheitsabweichung, Rechtwinkligkeit, Parallelitätsabweichung.

Welche Messtechnik kann zur Erfassung der Geradheitsabweichung eingesetzt werden?

Laserinterferometrie, Autokollimator oder geradheitsgeprüfte Lineale mit Messuhren.

Was ist der Unterschied zwischen Form- und Lageabweichung?

Formabweichungen beziehen sich auf die Geometrie eines Einzelelements, Lageabweichungen auf die Beziehung zwischen mehreren Elementen.

Warum ist die geometrische Genauigkeit besonders bei 5-Achs-Maschinen kritisch?

Wegen der kinematischen Ketten sind kleine Abweichungen in einer Achse überproportional auf das Endergebnis wirksam.

Welche Rolle spielt der Maschinenunterbau für die geometrische Genauigkeit?

Er beeinflusst über Steifigkeit und Schwingungsverhalten maßgeblich die Stabilität und Genauigkeit der Führungssysteme.

Welche Hauptursachen thermischer Verformungen in Werkzeugmaschinen gibt es?

Eigenwärme durch Antriebe, Umgebungswärme, Prozesswärme und Wärmeleitung über Maschinenteile.

Wie äußern sich thermisch induzierte Fehler auf die Genauigkeit?

Durch Expansion oder Kontraktion von Bauteilen kommt es zu Lageverschiebungen des Werkzeugs relativ zum Werkstück.

Wie kann thermisches Verhalten konstruktiv beeinflusst werden?

Durch symmetrischen Aufbau, thermisch stabile Werkstoffe, Temperaturmanagement (z. B. Kühlkreisläufe).

Warum sind Temperaturgradienten kritischer als absolute Temperaturen?

Weil sie zu asymmetrischen Verformungen führen, die schwerer vorhersehbar und kompensierbar sind.

Wie lässt sich das thermische Verhalten messtechnisch erfassen?

Über Temperaturfühler in kritischen Bauteilen sowie geometrische Vermessung des thermischen Driftverhaltens.

Was ist das Rückführsystem in einer Werkzeugmaschine?

Ein System zur Erfassung der Ist-Position, das die Regelung der Achsbewegungen ermöglicht (z. B. Glasmaßstäbe, inkrementale Encoder).

Wie beeinflusst das Umkehrspiel die Positioniergenauigkeit?

Es führt zu Differenzen zwischen Anfahr- und Ist-Position beim Richtungswechsel.

Welche Faktoren beeinflussen die Steuerungsgenauigkeit?

Steueralgorithmen, Regelgüte, Rückführungseinrichtungen und mechanisches Spiel.

Was bedeutet Interpolationsgenauigkeit?

Die Genauigkeit, mit der eine Steuerung vorgegebene Bahnverläufe zwischen mehreren Achsen einhält.

Nennen Sie Maßnahmen zur Verbesserung der steuerungstechnischen Genauigkeit.

Einsatz hochauflösender Messsysteme, digitale Antriebe, Kompensationstabellen, adaptive Regelung.

Welche Komponenten umfasst die Fehlerkette in der Fertigung?

Werkzeugmaschine, Steuerung, Spannsystem, Werkzeug, Werkstück, Prozessparameter.

Warum ist die Betrachtung der Fehlerkette entscheidend für die Fertigungsgenauigkeit?

Weil sich Einzelfehler kumulieren oder überlagern können und nur in Summe die Werkstückqualität beeinflussen.

Welche Wechselwirkungen bestehen zwischen thermischen und geometrischen Fehlern?

Thermisch verursachte Geometrieveränderungen verändern die Lager- und Führungsgenauigkeit dynamisch.

Wie lässt sich die Gesamtabweichung eines Bearbeitungsprozesses analytisch modellieren?

Über Superposition der Einzelfehler unter Berücksichtigung ihrer systemischen Abhängigkeiten und statistischen Eigenschaften.

Welche Rolle spielt die Maschinenumgebung für die Genauigkeit?

Temperatur, Schwingungen und Staub beeinflussen mechanische, thermische und sensorische Funktionen der Maschine.

Welche Norm legt Verfahren zur Prüfung von Werkzeugmaschinen fest?

Die DIN EN ISO 230-Reihe.

Was bedeutet die Angabe „Positioniergenauigkeit ±5 µm nach ISO 230-2“?

Die Maschine kann eine Position innerhalb einer Toleranz von ±5 µm bei wiederholtem Anfahren ansteuern, gemessen nach dem in ISO 230-2 definierten Verfahren.

Warum sind standardisierte Prüfverfahren essenziell für die Vergleichbarkeit von Maschinen?

Sie ermöglichen objektive, reproduzierbare und international vergleichbare Messergebnisse.

Welche Bedeutung haben Unsicherheiten in der Messung bei der Genauigkeitsbewertung?

Sie bestimmen die Vertrauenswürdigkeit der Messergebnisse und müssen bei der Interpretation berücksichtigt werden.

Wie kann die Genauigkeit einer Maschine im Betrieb langfristig erhalten bleiben?

Durch präventive Instandhaltung, regelmäßige Kalibrierung, Überwachung kritischer Parameter und systematische Kompensation.