Industrie-Lexikon

Räummaschine

Eine Räummaschine ist eine Werkzeugmaschine, mit dem Werkstücke durch das Fertigungsverfahren Räumen bearbeitet werden können. Dabei wird ein Räumwerkzeug, das mehrere hintereinanderliegende Schneiden hat, am Werkstück vorbeigeführt (Außenräumen) oder durch eine bereits vorhandene Bohrung hindurchgeführt (Innenräumen). Die Arbeitsbewegung besteht somit aus einer einzigen linearen Bewegung; hinzu kommen lediglich die Bestückung mit den Rohteilen und die Entnahme der Fertigteile, die jeweils manuell oder automatisiert erfolgen kann. Bei Räummaschinen wird unterschieden zwischen Außen- und Innenräummaschinen sowie zwischen waagrechten und senkrechten Maschinen mit entsprechender Werkzeugbewegung. Meistens werden die Innenräummaschinen senkrecht und die Außenräummaschinen waagrecht ausgeführt. Räummaschinen sind meist einfach aufgebaut verglichen mit anderen Werkzeugmaschinen wie Drehmaschine oder Fräsmaschinen und bestehen aus einem Gestell, einem hydraulischen oder elektrischen Antrieb, einer Spannvorrichtung für die Werkstücke und einer für das Werkzeug. Manchmal kommen auch mehrere Werkzeuge und Werkstücke gleichzeitig zum Einsatz.

Anforderungen
Sämtliche Werkzeugmaschinen sollen möglichst produktiv sein und dabei die geforderten Genauigkeiten einhalten. Bei Räummaschinen folgen daraus Forderungen nach möglichst hoher Schneidgeschwindigkeit, die jedoch begrenzt ist, da die Werkzeuge zu Beginn der Bearbeitung beschleunigt und am Ende wieder abgebremst werden müssen. Die erreichbaren Schnittgeschwindigkeiten liegen meist bei etwa 30 m/min, mit Sondermaßnahmen sind auch bis zu 120 m/min möglich. Die Räumkräfte sind sehr hoch und müssen während der Bearbeitung vom Gestell und Rahmen aufgenommen werden. Außerdem ändert sich die Räumkraft jedes Mal wenn ein weiterer Zahn des Werkzeugs in das Werkstück eindringt oder es verlässt, was zu Schwingungen führt die sich negativ auf die erreichbaren Genauigkeiten auswirken. Daher sollen Räummaschinen und ihre Antriebe möglichst eine hohe statische und dynamische Steifigkeit aufweisen. Dies betrifft außerdem die Werkstückaufnahme und die Führungen der Schlitten die zusätzlich noch verschleißarm sein sollen. Zudem wird eine gute Späneabfuhr gefordert. 


Antriebe
An Räummaschinen wurden lange Zeit vor allem hydraulische Antriebe verwendet, die sich durch geringe Anschaffungskosten und hohe Beschleunigungen auszeichnen. In neueren Maschinen kommen vermehrt Elektromotoren mit mechanischem Getriebe zum Einsatz, die sich durch hohe Steifigkeit, Energieeffizienz und niedrige Betriebskosten auszeichnen.

Hydraulische Antriebe
Hydraulische Antriebe werden bei häufig bei Senkrecht-Räummaschinen bis zu einer Räumlänge von etwa 2,5 Metern eingesetzt und bei waagrechten mit kurzen Hublängen. Sie sind günstig anzuschaffen, haben bezogen auf ihr Gewicht eine hohe Leistung (Leistungsgewicht) und können hohe Beschleunigungen erreichen bei begrenzter Höchstgeschwindigkeit. Da die Flüssigkeiten jedoch prinzipiell kompressibel sind, ist die Steifigkeit der Antriebe gering. Ebenso ist die Energieeffizienz eher niedrig, die Betriebskosten hoch und die Verwendung von modernen CNC-Steuerungen ist etwas aufwendiger, da die elektrischen Steuerungen erst die hydraulischen Ventile ansteuern müssen. Dafür werden Servo- oder Proportionalventile genutzt.

Als Bauarten kommen Axialkolbenpumpen, Flügelzellenpumpen und Zahnradpumpen in Frage. Die Flügelzellenpumpen zeichnen sich bei niedrigen Drehzahlen vor allem durch ihren geringen Schalldruckpegel aus.

Die meisten hydraulischen Antriebe arbeiten im niedrigen Druckbereich von 80 bis 100 bar. Für höhere Schnittgeschwindigkeiten werden auch Drücke von bis zu 150 bar genutzt, womit Geschwindigkeiten von 60 m/min möglich sind. Höhere Geschwindigkeiten bis 120 m/min sind zwar machbar, jedoch steigen die nötigen Volumenströme dabei an. Es werden große Zylinderdurchmesser benötigt, sowie spezielle und aufwendige hydraulische Schaltungen. Bei hohen Geschwindigkeiten werden daher meist elektromechanische Antriebe verwendet.

Elektromechanische Antriebe
Elektromechanische Antriebe bestehen aus einem Elektromotor und einem mechanischen Getriebe zur Umwandlung der rotatorischen Motorbewegung in eine lineare Arbeitsbewegung. Bei waagrechten Räummaschinen mit großem Hub werden dazu Zahnstange-Ritzel-Systeme verwendet, ansonsten kommen auch Kugelgewindetriebe oder Rollengewindespindeln in Frage. Elektrische Antriebe zeichnen sich durch einen niedrigeren Leistungsbedarf aus. Die Energiekosten sind im Leerlaufbetrieb geringer und können bei senkrechten Maschinen zusätzlich durch die Rückspeisung gesenkt werden. Der größte Vorteil der elektromechanischen Antriebe ist ihre hohe Steifigkeit, die zu geringeren Schwingungen und damit genaueren Werkstücken führt. Sie werden bei Aufgaben mit besonders hohen Anforderungen eingesetzt, etwa die Bearbeitung von dünnwandigen Rohren oder bei schwer zerspanbaren Werkstoffen. Die Verbindung mit CNC-Steuerungen ist bei ihnen einfacher. Außerdem fällt das Druckmedium der hydraulischen Antriebe weg. Daher sind elektromechanische Antriebe umweltfreundlicher und eignen sich für die Trockenbearbeitung die bei der Hartzerspanung Standard ist. Zwischen 2000 und 2015 hat die Verbreitung der elektromechanischen Antriebe ständig zugenommen, was auch durch eine strengere Umweltschutz-Gesetzgebung begünstigt wurde.

Der Standardaufbau der Antriebe besteht aus dem Motor, einer Kupplung, einem Riemengetriebe und einem Übersetzungsgetriebe. Torquemotoren können sehr hohe Drehmomente erzeugen und eignen sich als Direktantriebe, also ohne Kupplung und Getriebe, was zu einer höheren Steifigkeit und Dynamik des Antriebs führt und somit letztendlich zu einer höheren Produktivität.

Quelle: Wikipedia

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