Vorlesung 7 Flashcards
Führungen
Aufgabe und Anforderungen
Aufgabe:
- Zulassen von Bewegungen zwischen 2 Gestellbauteilen in einem Freiheitsgrad und Verhindern unzulässigen Verschiebungen oder Verdrehungen in den anderen fünf Freiheitsgraden
Anforderungen:
- zwangfreier Lauf ohne Verkanten, hohe Bewegungsgüte
- hohe geometrische und kinematische Genauigkeit
- geringe Reibung
- niedriger Verschleiß
- gute Dämpfung
- hohe statische, dynamische und thermische Steife
- gutes statisches, dynamisches und thermisches Verhalten
- Schutz vor Spänen, gute Ableitung der Späne
- niedrige Herstellungs- und Betriebskosten
Führungen
Klassifizierung
Klassifizierung:
- Basis für die Anordnung der Führungsflächen im Querschnitt der Führung: geometrische Grundformen Rechteck, Dreieck und Kreis
Vor- und Nachteile der Führungsarten
Flach- bzw. Rechteckführung
Vorteile:
- einfache Fertigung der parallel und rechtwinklig zueinander liegenden Flächen
- voneinander unabhängig, konstruktive Auslegung der Steifigkeiten in den einzelnen Richtungen
Nachteile:
- hohe Anzahl an Führungsflächen
- notwendige Spieleinstellung in der
- Seitenführung und dem Umgriff
Vor- und Nachteile der Führungsarten
Dach- bzw. Prismenführungen
Vorteile:
- automatische Zentrierung bzw. Nachstellung durch Geometrie
Nachteile:
- aufwendige Fertigung der nicht rechtwinkligen und parallelen Führungsflächen
- Ansammlung von Öl und Spänen auf den Führungsflächen
- notwendige Anpassarbeiten zur mehrfacher Überbestimmung quer zur Bewegungsrichtung
Vor- und Nachteile der Führungsarten
Schwalbenschwanzführung
Vorteile:
- geringste Anzahl an Führungsflächen
- günstige Fertigungskosten
Nachteile:
- aufwändige Anpassungsarbeiten bei der Montage
- geringe und unsymmetrische Steifigkeit
Vor- und Nachteile der Führungsarten
Säulenführung
Vorteile:
- geringe Anzahl an Führungsflächen
- günstige Fertigungskosten
Nachteile:
- aufwändige Anpassungsarbeiten bei der Montage
- geringe Steifigkeit
Führungsbahnschutz:
Aufgaben, Anforderungen
Aufgaben:
- Schutz vor Beschädigungen und vor dem Eindringen von Schmutz
- Gewährleistung der notwendigen Genauigkeit und Lebensdauer
- evtl. zum staufreien Transport der Späne und des Kühlschmierstoffes
Anforderungen:
- widerstandsfähig gegenüber erhitzten Spänen, Kühlschmierstoff und Führungsbahnschmierstoff
- ausreichende Stabilität bei mechanischer Belastung (z. B. Begehbarkeit), besonders bei hohen Beschleunigungen
Führungsbahnschutz:
Arten
Funktionsprinzipien zum Trennen der Führungsflächen
Wälzführungen:
Vor- und Nachteile, Unterteilung
Vorteile:
- hohe Positioniergenauigkeit, da Reibungszahl μ ≤ 0,05 (kein Stick-slip!)
- meist Fettschmierung „for life“ ausreichend
- sehr geringer Verschleiß
- durch Vorspannung spielfreies Arbeiten auch unter voller Belastung und Steifigkeitserhöhung
Nachteile
- geringe Dämpfung
- hohe Empfindlichkeit gegen Verschmutzung und Späne, deshalb meist Anwendung der Abdeckung mittels Teleskopblechsystem
- mehr Aufwand für Vorspannung und Klemmung erforderlich
- hohe Qualität der Wälzkörper erforderlich (Sortierung)
- hohe Qualität der Laufflächen erforderlich
- große Anforderungen an die Werkstoffe von Rollen und Führungsleisten wegen hoher örtlicher Pressung
Unterteilung nach Anordnung im Querschnitt der Führung:
- Flachführung
- Dachführung
- Prismenführung
- Säulenführung
- Kombinationen daraus
Gleitführung mit hydrodynamischer Schmierung:
Prinzip, Gestaltung
Prinzip:
- Ohne erhöhten Druck
- WZM oft im Gebiet der Mischreibung
- Reibung, Verschleißerscheinungen und Unleichförmigkeit der Bewegung (Stick-Slip-Effekt)
Prinzip der hydrodynamischen Schmierung und Stribeck-Diagramm
Stick-Slip-Effekt
Gleitführung mit hydrostatischer Schmierung:
Prinzip
Gleitführung mit hydrostatischer Schmierung:
mit erhöhem Druck
- Wirkungsweise im Gebiet der Flüssigkeitsreibung
- Start- und Bewegungsreibwert gleich groß und sehr gering
- kein Berühren der Führungsflächen
Prinzip der steten Führungsflächentrennung
- Leiten von Öl mit Hilfe von Pumpen in Öltaschen
- Begrenzung durch Stege an den Seiten
- Abheben einer Führungsfläche durch Druckaufbau über zugeleiteten Ölstrom
- Abfließen des Öls zu den freien Seiten über den entstehenden Führungsspalt h
Gleitführung mit hydrostatischer Schmierung:
Vor- und Nachteile
Vorteile:
- kein Verschleiß
- Bewegungsgleichförmigkeit bei gutem statischem Verhalten
- kein Stick-slip-Effekt
- hohe Führungsgenauigkeit
- große Dämpfung quer zur Bewegungsrichtung
- Aufnahme hoher Belastungen
Nachteile:
- relativ hohe technische und finanzielle Aufwand für die Ölversorgung/-kühlung
- hohe Herstellungskosten
- unzureichende Dämpfung in Bewegungsrichtung
Gleitführung mit hydrostatischer Schmierung:
Gestaltung
Prinzip einer hydrostatischen Gleitführung mit Umgriff
Gleitführung mit hydrostatischer Schmierung:
Gestaltung
Konstruktive Ausführung einer hydrostatischen Führungsbahn als Flachführung
Ölversorgungssysteme: Vor- und Nachteile
System „Eine Pumpe pro Öltasche”
Vorteile:
- hohe Steife und
- vollständige Nutzung der Pumpenleistung zur Erzeugung der Tragkraft
Nachteile:
- hoher Aufwand
- Spalthöhe und Steife temperaturabhängig (Änderung der Viskosität des Öls)
Ölversorgungssysteme: Vor- und Nachteile
System „Eine gemeinsame Pumpe und eine Konstantdrossel pro Öltasche“
Vorteile:
- geringer Aufwand
- Spalthöhe und Steife nicht temperaturabhängig
Nachteile:
- geringere, von der Belastung abhängige Steife, erhöhte Wärmeerzeugung durch Drosseln und VDÜ
Ölversorgungssysteme: Vor- und Nachteile
System „Eine gemeinsame Pumpe und eine Regeldrossel pro Öltasche“
Vorteile:
- sehr große Steife der Führung unabhängig von der Belastung
- konstante Höhenlage des Schlittens
Nachteile:
- hoher Aufwand für Regeldrosseln, da Regelkreis, Gefahr der Instabilität
- erhöhte Wärmeerzeugung durch Drosseln und VDÜ
