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Kompensation

Möglichkeiten der rechnerischen Kompensation von Geometrieabweichungen

Sind die Geometrieabweichungen einer Maschine durch Messung ermittelt, können sie grundsätzlich auch rechnerisch kompensiert werden. Bei Koordinatenmessgeräten kann ein aufgenommener Messpunkt vor der Auswertung oder der Anzeige des Messwertes mit einem bekannten Abweichungsvektor korrigiert werden. Bei Bearbeitungsmaschinen sind die Anforderungen höher: Schon während der Wegplanung muss der Kompensationsvektor in Echtzeit für jeden interpolierten Bahnpunkt berechnet werden.

Dies war in der Vergangenheit ein Grund dafür, dass die Kompensationsmöglichkeit bei Werkzeugmaschinensteuerungen durch die vorhandene Rechenleistung begrenzt war. Diese Einschränkung gibt es bei modernen Werkzeugmaschinensteuerungen nicht mehr.

Deshalb bieten Steuerungen heute umfangreiche Kompensationsmöglichkeiten bis hin zur vollständigen volumetrischen Kompensation, so dass die Geometrieinformationen, die durch die Etalon-Technologie gewonnen werden, optimal zur Genauigkeitssteigerung verwertet werden können.

Gemeinsam mit den großen Steuerungsherstellern hat Etalon die notwendigen Algorithmen für die volumetrische Kompensation entwickelt und validiert, so dass eine durchgängige Datenrichtigkeit und getestete Schnittstellen bei Anwendung der Etalon-Technologie gewährleistet werden können.

Aufbereitung der Grundlagen

Auch in der Aufbereitung der Grundlagen war Etalon tätig: Um die Möglichkeiten der volumetrischen Kompensation in der Industrie bestmöglich zu nutzen, war es notwendig, eine einheitliche Sprache zwischen Messtechnikern, Werkzeugmaschinenbauern und den Anwendern von Werkzeugmaschinen zu schaffen. Alle Beteiligten sollten die Möglichkeiten aber auch die Grenzen der rechnerischen Kompensation von Werkzeugmaschinen kennen.

Hierzu wurde ein internationales Dokument auf den Weg gebracht, der ISO Technical Report 16907 „Numerical Compensation of Machine Tools“. Dieses umfangreiche Dokument stellt die Grundlagen für die Anwendung von rechnerischen Kompensationen bei Bearbeitungsmaschinen zusammen und ist eine gute fachliche Grundlage für jeden, der sich mit diesem Thema beschäftigt, ob Messtechniker, Maschinenbauer oder Anwender.

Anwendung der Etalon-Technologie

Die Etalon-Technologie wird heute in vielen Anwendungen zu Erhöhung der geometrischen Genauigkeit verwendet, ob zur Kalibrierung von hochgenauen Koordinatenmessgeräten, bei kleinen und mittleren Bearbeitungszentren mit hohen Genauigkeitsanforderungen oder im Großmaschinenbau: Bei höchsten Anforderungen vertrauen weltweit Kunden auf die Etalon- Technologie für die Kompensation von Maschinenabweichungen und reduzieren dabei die räumlichen Abweichungen ihrer Maschinen um 50% bis 90%.

BILDER
WAS KANN DIE KOMPENSATION LEISTEN?
  • Eine Kompensation reduziert die Wirkung von geometrischen Fehlern und führt daher zu einer höheren geometrischen Qualität der hergestellten Werkstücke.
  • Mit einer regelmäßigen Kompensation kann die Werkzeugmaschinengenauigkeit über den Lebenszyklus der Maschine erhalten werden. Geometrische Änderungen durch Alterung, Verschleiß, Fundamentabsenkungen, Kollisionen oder Veränderungen der thermischen Umgebung können teilweise oder vollständig ausgeglichen werden.
  • Durch die Verringerung der geometrischen Anforderungen an Führungsbahnen, Positioniersysteme und die Montagegenauigkeit der Maschinenkomponenten können die Gesamtkosten für die Produktion von Werkzeugmaschinen reduziert werden.
  • Bei Messungen von Bauteilen auf der Werkzeugmaschine kann eine Kompensation die Messunsicherheit reduzieren.
WAS KANN DIE KOMPENSATION NICHT LEISTEN?
  • Die Reproduzierbarkeit der Bewegung bleibt der Grenzwert für die erreichbare Genauigkeit.
  • Thermoelastische Verformungen bleiben eine wichtige Quelle von geometrischen Veränderungen.
  • Bei den meisten Werkzeugmaschinen kann zwar die Positionierung des TCP im gesamten Volumen ideal kompensiert werden, die Orientierung des Werkzeugs bleibt jedoch abweichungsbehaftet. Große rotatorische Abweichungen in Verbindungen mit sehr großen Werkzeugen können daher weiterhin Abweichungen sichtbar machen.
  • Die geometrischen Anforderungen an den Maschinenkomponenten und Anordnung können auch für die Steifigkeit, die Wiederholbarkeit und die Haltbarkeit der Werkzeugmaschine verantwortlich sein. Sie können auch deshalb nicht beliebig reduziert werden.