Auswirkungen der Fehler in den Positionen der Maschinenachsen beim fünfachsigen Fräsen

Für Fertigungsaufgaben aus der Luft- und Raumfahrt, aber auch für Werkstücke aus dem Automobil-, Schiffs- und Turbinenbau wurde mit dem fünfachsigen Fräsen ein geeignetes Fräsverfahren zur Verfügung gestellt. Es gestattet, die Werkzeugachsrichtung und die Lage der Werk­ zeugspitze relativ zum Werkstück kontinuierlich und simultan zu steuern [ 1 J. Dieses Fräsverfahren bedingt u. a. den Einsatz einer Fünfachsen­ Fräsmaschine, die neben translatorischen Maschinenachsen (T-Achsen) auch über rotatorisehe Maschinenachsen (R-Achsen) verfügt. Bild 1/1 zeigt eine solche Maschine mit 3 T- (X', Y, Z) und 2 R-Achsen (B, C') in ihrem schematischen Aufbau [2] (Achsbezeichnung - auch im folgen­ den - nach ["3 ]). Obwohl sich die vorliegende Arbeit an Fünfachsen­ Fräsmaschinen orientiert, besitzt die Untersuchung auch Gültigkeit für Fünfachsen-Werkzeugmaschinen allgemein, es wird im folgenden ver­ einfachend von Fünfachsen-Maschinen gesprochen. Bild 1/1: Fünfachsen-Fräsmaschine mit 3 T- und 2 R-Achsen am Insti­ tut für Steuerungstechnik der Werkzeugmaschinen und Ferti­ gungseinrichtungen (ISW) der Universität Stuttgart [23] -22 - Sofern Fertigungsalternativen vorhanden sind, entscheidet außer der Fer­ tigungszeit und den Fertigungskosten insbesondere der auftretende Bear­ beitungsfehler am Werkstück über den wirtschaftlichen Einsatz einer Fünfachsen-Maschine L 4]. Dieser Bearbeitungsfehler wird durch un­ terschiedliche Faktoren bestimmt. Ein maßgeblicher Anteil des Bear­ beitungsfehlers des Werkstücks resultiert aus dem Fehler in den Posi­ tionen der Maschinenachsen innerhalb deren Verfahrbereich 1). Zus- men mit geometrischen Kenngrößen einer Fünfachsen-Maschine ergibt sich daraus ein systematischer Fehler in Richtung und Position des Werkzeugs, der als Abweichung [6 J des Werkzeugs betrachtet werden kann. Dies führt u. a. zu Gestaltabweichungen am Werkstück.