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Führungen / Gestelle

Leistungen > Berechnung / Auslegung

Gestelle

Gestelle, wie z.B. Betten, Ständer, Querbalken und Körper, sind die tragenden Bauteile einer Maschine. Sie erfüllen meist noch die Aufgabe der Führung von Prozesseinheiten wie Spindelkästen, Supporte, Schlitten usw. Gestelle können ein- und mehrteilig sein, meist sind Fertigungs- und Transportmöglichkeiten die limitierenden Faktoren.
Gestelle nehmen die Prozesskräfte auf und leiten diese meist in ein Fundament weiter. Größere Gestelle (meist Betten) sind oft nicht eigensteif, sondern benötigen ein stabiles Fundament um die gewünschten Arbeitsresultate erzielen zu können. Diese Gestelle werden mit hochgenauen Ausrichtelementen mit dem Fundament verbunden.

Ständer-Rohteil aus Stahl in geschweißter Ausführung
Geschweißter Ständer (Rohteil)
Gestelle werden aus folgenden Werkstoffen hergestellt:

  • Stahl (geschweißt)
  • Stahlguss (GS)
  • Grauguss (GG)
  • Sphäroguss (GGG)
  • Reaktionsharzbeton (RHB)
  • Aluminium
  • Kohlenstofffaserverstärkter Kunststoff (CFK)

Die Auswahl des optimalen Werkstoffes erfolgt nach folgenden Kriterien:

  • Festigkeit (Plastische Verformung, Bruch)
  • Gewicht (Masseverteilung, statisches und dynamisches Verhalten)
  • Elastizitätsmodul (Statisches und dynamisches Verhalten)
  • Dämpfung (Dynamisches Verhalten)
  • Eigenspannungen, Kriechen (Langzeitgenauigkeit)
  • Wärmeausdehnung / -kapazität (Thermisches Verhalten)
  • Einzel- / Serienfertigung (Modellkosten)
  • Kosten (Rohmaterial, Fertigung)
  • Konstruktive Gestaltungsmöglichkeiten
  • Ressourcenverfügbarkeit

Bei Neukonstruktionen werden hochwertige Gestelle häufig mit der Finite-Elemente-Methode berechnet und optimiert.

Führungen

Führungen sind wichtige Komponenten im Kraftfluss einer Maschine und häufig integraler Bestandteil von Gestellen. Sie sind verantwortlich für das Leistungsvermögen und die Arbeitsgenauigkeit der Maschine und müssen folgende Anforderungen erfüllen:

  • Reibungsarm

  • Stick-Slip-Freiheit

  • Geringer oder kein Verschleiss

  • Fresssicherheit

  • Spielfreiheit

  • Hohe Steifigkeit

  • Gute Dämpfungseigenschaften

  • Hohe Genauigkeiten

  • Hohe Bahngeschwindigkeiten

  • Geringe Wärmeentwicklung

  • Gegebene Schmiermöglichkeiten

  • Einfache Montage und Inbetriebnahme

  • Wartungsfreiheit


Hydrostatische Führungen an einem Querbalken

Die Führungsprinzipien werden eingeteilt in:

  • hydrodynamische,

  • hydrostatische,

  • aerostatische,

  • elektromagnetische und

  • Wälzführungen

Hydrodynamische Pleuellagerung geschabt

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Quelle: Werkzeugmaschinen Konstruktion und Berechnung Bd. 2, 8. Auflage, Manfred Weck, Christian Brecher, Springer-Verlag 2006

 
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