Werkzeugmaschinen und Werkzeugsysteme

Ingenieurwissenschaften und Informatik

Version 7.0 vom 10.08.2022

11B0456

Fundamentals of machine tools

• Maschinenbau (B.Sc.)
• Maschinenbau im Praxisverbund (B.Sc.)
• Lehramt an berufsbildenden Schulen - Teilstudiengang Metalltechnik (M.Ed.)
• Mechatronic Systems Engineering (M.Sc.)
• Fahrzeugtechnik (Bachelor) (B.Sc.)

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Werkzeugmaschinen zählen zu den bedeutendsten Produktionsmitteln in der fertigungstechnischen Industrie und sind die Basis, auf der Rationalisierung, Produktionsentwicklung und Qualitätsverbesserung in allen Teilbereichen beruhen. Zu tiefgreifendem Verständnis der Fertigungsprozesse ist fundiertes Wissen über das Einflußverhalten der entsprechenden Werkzeugmaschinen erforderlich. Für Werkzeugmaschinen der beiden Fertigungsgrundprinzipien -abbildendes und gesteuertes Formen- werden die verschiedenen Maschinenkonzepte und deren Komponenten vorgestellt sowie Berechnungs- und Analysemethoden zur Bestimmung des Maschinenverhaltens und der Kosten vermittelt. Für die Ingenieurausbildung im Studienschwerpunkt Produktionstechnik ist dieses Modul eine Pflichtlehrveranstaltung, die zur Auswahl oder Konstruktion der geeigneten Maschinen einschließlich der Steuerungen notwendig ist.

1 Einteilung und Elemente der Werkzeugmaschinen

2 Gestelle
2.1 Aufbau und Aufgaben
2.2 Thermische Einflüsse
2.3 Statische Kräfte
2.4 Eigenspannungen

3 Dynamisches Verhalten von Werkzeugmaschinen
3.1 Freie Schwingungen
3.2 Anregungen bei Werkzeugmaschinen
3.3 Fremderregte Schwingungen
3.4 Selbsterregte Schwingungen

4 Geradführungen
4.1 Funktion, Anforderungen und Eigenschaften
4.2 Formen
4.3 Gleitführungen
4.4 Wälzführungen
4.5 Hydrostatische Führungen

5 Hauptantriebe
5.1 Motoren
5.2 Getriebe
5.3 Energiespeicher

6 Vorschubantriebe
6.1 Prinzipieller Aufbau
6.2 Lageregelung
6.3 Gleichstrommotor
6.4 Drehstrommotor
6.5 Schrittmotor
6.6 Linearmotor
6.3 Hydraulischer Antrieb

7 Numerische Steuerungen
7.2 Aufbau numerischen Steuerungen
7.3 Steuerungsarten
7.4 Eingabe, Programmierung
7.5 Interpolation
7.6 Wegmeßsysteme
7.7 Fehler der Lageeinstellung

Wissensverbreiterung
Studierende - erkennen die Zusammenhänge im System Werkzeug/Maschine/Werkstück, - analysieren die Wechselwirkung zwischen Eingangsgrößen, Systemparametern und technologischen Kenngrößen und - beurteilen die Interdependenzen der einzelnen Werkzeugmaschinenkomponenten zur Auslegungsoptimierung bei maximaler Wirtschaftlichkeit der Gesamtinvestition
Wissensvertiefung

Können - instrumentale Kompetenz
Die Studieren wenden rechnerunterstützte Berechnungsverfahren und meßtechnischer Analysen an, um die leistungs- und genauigkeitsbestimmenden Kriterien, wie die geometrischen, kinematischen, statischen, dynamischen, und thermischen Eigenschaften der Maschine zu bewerten, sie kalkulieren die Wirtschaftlichkeit einer Investitionsentscheidung auf Basis der Herstellkosten mit statischen und dyn. Verfahren der Investitionsrechnung. Die Studierenden setzen moderne Programmiersysteme zur NC-Programmerstellung ein.

Können - kommunikative Kompetenz
Die Studierenden planen auf Grundlage der geforderten technologischen wirtschaftlichen Kenngrößen Investitionen, und leiten mit dem vermittelten Systemverständnis gezielt Verbesserungen der Produktivität und Fertigungsqualität ein.


Können - systemische Kompetenz

Vorlesung mit intergrierten Übungen, Laborübungen im Werkzeugmaschinenlabor, Projektarbeit

Grundlagen der Fertigungstechnik, Mathematik I. II u. III, Steuerungs- und Regelungstechnik, Windows Anwendungen

Adams, Bernhard

Adams, Bernhard

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Weck, M.: Werkzeugmaschinen 1-Maschinenarten und Anwendungsbereiche-5. Auflage, Springer Verlag, Berlin 1998Weck, M.: Werkzeugmaschinen 2 -Konstruktion und Berechnung- 6. Auflage, Springer Verlag, Berlin 1997Weck, M.: Werkzeugmaschinen 3 -Automatisierung und Steuerungstechnik- 4. Auflage, Springer Verlag, Berlin 1995Milberg, J.: Werkzeugmaschinen -Grundlagen, Springer Verlag, Berlin, 1999Conrad, K.-J., u.a.: Taschenbuch der Werkzeugmaschinen, Fachbuchverlag, Leipzig, 2002

Klausur 2-stündig

Experimentelle Arbeit

Berechnungsaufgaben, Fragen zum Verständnis

Kenntnisse der Elemente von Werkzeugmaschinen: Gestelle, Betten, Führungen für Wirkbewegungen, Vorschub- und Hauptantriebe, Aufgaben der Elemente und realisierte Lösungen. Vertiefte Kenntnisse des informatorischen Übertragungsverhaltens: mechanische, geometrische und thermische Störgrößen und deren realisierte Kompensationen. Kenntnisse der Strukturen numerischer Steuerungen und der Durchführung und Organisation der NC-Programmierung. Fertigkeiten beim Lösen anwendungsbezogener Aufgabenstellungen.

1 Semester

Nur Sommersemester

Deutsch