DE3626929A1 - Werkzeugmaschinenbett aus beton - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Werkzeugmaschinenbett aus Beton, das aus einem durch Zuganker vorgespannten Trag­ körper besteht, an dem Führungen sowie andere die Genauig­ keit der Werkzeugmaschine bestimmende Baugruppen befestigt sind.

Um den Metallanteil bei Werkzeugmaschinenbetten weiter zu senken und die gute innere Dämpfung von Beton noch besser ausnutzen zu können, hat man bereits Werkzeugmaschinen­ betten entwickelt, deren Tragkörper aus Beton mittels Zug­ anker vorgespannt ist. Außerdem sind metallische Befesti­ gungsleisten und Platten in den Beton eingelassen und durch Schrauben bzw. Zuganker unter Vorspannung zusätzlich mit dem Tragkörper aus Beton verbunden. Die Führungsbahnen sind als getrennte Führungsleisten mit den Befestigungsleisten verschraubt. Außerdem sind Zuganker quer und längs zu den Führungsbahnen angeordnet (CH-PS 6 34 243). Obwohl diese technische Lösung schon wesentliche Vorteile hinsichtlich der Heranführung des Tragkörpers aus Beton an den Zerspa­ nungsprozeß erzielt, können die wesentlich günstigeren thermischen Eigenschaften des Betons gegenüber Gußeisen bei dieser Konstruktion noch nicht ausreichend wirksam werden. Nach wie vor ist es durch die in den Beton eingelassenen Befestigungsleisten möglich, die von Wärmequellen der Werkzeugmaschine, beispielsweise vom Spindelkasten, er­ zeugte Wärme über die verhältnismäßig großen Berührungs­ flächen zwischen dem Tragkörper aus Beton und den me­ tallischen Befestigungsleisten in den Tragkörper abzuleiten. Das führt infolge der thermischen Belastung des Tragkör­ pers zu Verformungen, die sich auf die Arbeitsgenauigkeit auswirken. Ferner entsteht an den großen Berührungsflächen durch die stark unterschiedlichen Wärmeleitfähigkeiten vom Beton und Gußeisen ein Wärmestau, der in den Metall­ teilen zu höheren Temperaturen führt. Die dadurch entstehen­ den größeren Dehnungen der Befestigungsleisten gegenüber dem Beton führen zu zusätzlichen thermisch bedingten Span­ nungen des Beton-Stahlverbundes und bewirken zusätzliche statische Verformungen, wodurch die angestrebten geringeren thermisch bedingten Verformungen des Betonkörpers teilweise wieder kompensiert werden. Dadurch sind schon bei der Ferti­ gung des Werkzeugmaschinenbettes der Herstellung von Hoch­ genauigkeitsbearbeitungsmaschinen erste Grenzen gesetzt.

Ein weiterer Nachteil dieser technischen Lösung besteht da­ rin, daß die Führungsbahnleisten von vorne aufgeschraubt werden müssen. In den Führungsflächen verbleibende Löcher müssen nachträglich verschlossen werden, was einen zusätz­ lichen Aufwand erfordert und bereits bei geringen Absätzen zu erhöhtem Führungsbahnverschleiß führt.

Schließlich ist die Montagetechnologie der Befestigungslei­ sten und Führungsbahnleisten verhältnismäßig aufwendig. Beim Gießen des Tragkörpers müssen die Befestigungsleisten in der Gießform bereits als Einlegeteile genau justiert und arretiert werden, so daß beim Verdichten des Betons die Lage der Einlegeteile nicht verändert wird. Bevor die Führungsbahnleisten aufgeschraubt werden, müssen die Be­ festigungsleisten mechanisch bearbeitet werden. Zur Erzie­ lung der gewünschten Genauigkeit werden die montierten Führungsbahnleisten abschließend geschliffen. Das bedeutet, daß das Maschinenbett mindestens zweimal aufgenommen, ju­ stiert und bearbeitet werden muß. Beim Gießen und Verdichten des Tragkörpers müssen die Einlegeteile und die Bereiche, die nicht mit Beton ausgefüllt werden sollen, gut gegen auslaufende Betonmilch abgedichtet werden. Das ist oft nur mit einem hohen Aufwand zu realisieren.

Von Nachteil sind auch die fertigungstechnisch bedingten Fugen zwischen den Grenzflächen des Betonkörpers und der Ein­ legeteile. Bei der konstruktiv nicht zu vermeidenden, gegen­ über den Zugankern außermittigen Belastung entstehen auf Grund des geringen Widerstandsmomentes der Befestigungs­ leiste sowie der geringen Haftkräfte zwischen Betonober­ fläche und Einlegeteiloberfläche Vergrößerungen der Fugen. Das verringert die statische Steife und damit die Genauig­ keit der Werkzeugmaschine.

Ziel der Erfindung ist ein Werkzeugmaschinenbett aus Beton, das die Herstellung von Hochgenauigkeitsbearbeitungsmaschi­ nen ermöglicht und dessen Herstellung gegenüber den bisher bekannten Werkzeugmaschinenbetten aus Beton mit wesentlich geringerem Aufwand und durch weitere Reduzierung des Metall­ anteils kostengünstiger möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Werkzeugmaschinenbetten aus Beton derart zu verändern, daß die Arbeitsgenauigkeit der Werkzeugmaschine durch Verbes­ serung der statischen und dynamischen Steife des Werkzeug­ maschinenbettes sowie durch eine bewußte Nutzung der thermischen Vorteile, die Beton gegenüber Stahl- bzw. Guß­ werkstoffen besitzt, erhöht wird, daß die mechanische Be­ arbeitung der zu befestigenden Führungen und Baugruppen weitestgehend im unmontierten Zustand erfolgen kann und die Führungen ohne ihre Gleitflächen verletzende Durchbrüche montierbar sind.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Führungen sowie die anderen die Genauigkeit der Werkzeugma­ schine bestimmenden Baugruppen in im Tragkörper vorgesehenen Ausnehmungen fixiert und mittels der Zuganker direkt mit dem Tragkörper verspannt sind. Die Führungen weisen Sack­ löcher auf, in die die Zuganker eingeschraubt sind. Der Innendurchmesser der Durchführungen des Tragkörpers für die Zuganker ist deutlich größer als der Außendurchmesser der Zuganker, so daß die Zuganker mit Abstand zum Beton durch den Tragkörper hindurchgeführt sind.

Zur Verhinderung der Wärmeübertragung von den Zugankern in den Beton können die Zuganker zusätzlich in wärmeisolie­ renden Rohren geführt sein.

Die formschlüssige Fixierung der Führungen bzw. Baugruppen in den Ausnehmungen kann beispielsweise durch Paßsitz in geschliffenen Ausnehmungen erfolgen.

Die genaue Fixierung kann aber auch unter Vermeidung des verhältnismäßig hohen Schleifaufwandes nach Lagefixierung der Führungen und Baugruppen zueinander durch Vergießen mit einem aushärtbaren und druckfesten Stoff erreicht werden. Durch die direkte Befestigung der Führungen und der anderen die Genauigkeit der Werkzeugmaschine bestimmenden Baugruppen mittels der Zuganker auf dem Tragkörper aus Beton wird der Tragkörper noch näher als bisher an den Zerspanungsprozeß herangeführt, wodurch sich die dynamische Steife erhöht. Der Anteil an Berührungsflächen zwischen Beton und Metall wurde auf ein Minimum herabgesetzt, so daß nunmehr nur noch ein verhältnismäßig geringer Anteil an Wärme in den Trag­ körper einfließen kann. Die thermisch isolierte Führung der Zuganker verhindert zusätzlich eine Wärmeübertragung zwischen Zugankern und Tragkörper, so daß die thermische Belastung des Betons weiter reduziert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung hinsichtlich der Verrin­ gerung der Wärmeeinbringung in den Tragkörper besteht darin, daß als Wärmequellen wirkende Bauteile, beispielsweise der Spindelkasten, keine Verbindung zu weiteren am Tragkörper befestigten Teilen hat.

Die Erhöhung der statischen Steife der Werkzeugmaschine ist durch den Wegfall der wenig steifen Einlegeteile und damit auch der Fugen zwischen diesen und dem Betonkörper gewähr­ leistet.

Das rückseitige Einschrauben der Zuganker in die Sacklöcher der Führungen sichert eine geschlossene Führungsbahnfläche, so daß Führungsbahnverschleiß infolge von Absätzen der Ab­ deckungen der Führungsbahndurchbrüche vermieden wird. Die bereits bekannten Vorteile der Anwendung von Zugankern, nämlich die verhältnismäßig einfache Sicherung der Lage der auf dem Tragkörper zu befestigenden Teile, die Ge­ währleistung der statischen und dynamischen Steife sowie die Möglichkeit des Nachspannens, werden aus dem bekann­ ten Stand der Technik übernommen. So sind Zuganker nicht nur zum Befestigen der Metallteile auf dem Tragkörper und zur Aufnahme der in dieser Richtung im Beton wirken­ den Zugkräfte vorgesehen, sondern es sind auch Zuganker in der Nähe quer und längs zu den Führungen und anderen Baugruppen angeordnet, die die übrigen über den Beton ge­ leiteten Zugkräfte aufnehmen, so daß der Beton nur auf Druck beansprucht wird.

Durch die Vermeidung von Einlegeteilen vereinfacht sich auch die Montagetechnologie gegenüber der bekannten Lösung, die bereits schon Zuganker verwendet, wesentlich. Es müssen nicht wie bisher zwei Leisten, nämlich Befesti­ gungs- und Führungsbahnleisten, sondern nur noch die Führungsbahnleiste montiert werden. Außerdem entfällt das aufwendige Anfertigen, Einlegen, Justieren und Be­ festigen der Einlegeteile. Die Nuten für die Führungsleisten bzw. die Ausnehmungen für die anderen am Tragkörper zu befestigenden Baugruppen werden bereits an der Gießform vorgesehen. Sie können mit einem im Formbau üblichen Aufwand unter Verwendung extra steifer Formen mit einer Genauigkeit von ca. 0,1 mm/m betoniert werden. Diese Genauigkeit ist ausreichend, um bei der nachfolgenden Montage der vorgefertigten Führungen bzw. an deren Bau­ gruppen sowie mit einer abschließenden mechanischen Feinbearbeitung der Führungen die erforderliche Genauig­ keit der Werkzeugmaschine zu gewährleisten. Unter Um­ ständen kann es sogar möglich sein, daß die Montagege­ nauigkeit ausreichend ist, so daß die Führungen bereits fertig bearbeitet auf dem Tragkörper justiert und be­ festigt werden können.

Durch diese Betonbettkonstruktion, die wegfallende mecha­ nische Bearbeitung der Fügeflächen des Betonbettes und die montagefreundliche plastische Lagefixierung der Führungen und der anderen die Genauigkeit bestimmenden Baugruppen, das kontrollierte Einbringen der Zuganker erst im Montage­ prozeß sowie der Wegfall der Zulieferung von vorgefertigten Einbauteilen zum Betonwerk garantieren eine optimale Produk­ tionsorganisation mit geringen Durchlaufzeiten, niedrige Herstellungskosten sowie eine gleichbleibende Qualität in der Serie. Außerdem werden bei dieser Lösung die Kosten für metallische Teile weiter reduziert.

Möglichkeiten der Montagetechnologie werden im nachfolgenden Ausführungsbeispiel beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend am Beispiel eines Drehmaschinen­ schrägbettes näher erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch das Drehmaschinenschrägbett und

Fig. 2 die Vorderansicht des Drehmaschinenschrägbettes.

Das erfindungsgemäße Drehmaschinenschrägbett besteht aus einem Tragkörper 1 aus bewehrtem Beton, wobei der Beton aus allen Modifikationen der zement-, polymer- und metallgebun­ denen Betone bestehen kann.

Die Genauigkeit der Werkstückkontur bestimmende Führungs­ bahnleisten 2 und der Spindelkasten 3 der Drehmaschine sind direkt mit Zugankern 4, die sich im vorliegenden Beispiel in wärmeisolierenden Rohren 5 befinden, auf der Betonober­ fläche befestigt. Die Zuganker 4 werden rückseitig in Sack­ gewindebohrungen der Führungsbahnleisten 2 bzw. des Spindel­ kastens 3 eingeschraubt.

Die Lagesicherung der Führungsbahnleisten 2 und des Spindel­ kastens 3 auf dem Tragkörper 1 erfolgt formschlüssig, bevor­ zugt in Nuten 6. Die Nuten 6 sind im vorliegenden Beispiel so groß ausgeführt, daß nach Einsetzen der Führungsbahn­ leisten 2 bzw. des Spindelkastens 3 ein Fügespalt 7 ent­ steht. Die Genauigkeit der Führungsbahnleisten 2 und des Spindelkastens 3 zueinander wird durch ein Justieren und anschließendes Vergießen des Fügespaltes 7 mit einer aus­ härtbaren und druckfesten Masse gesichert. Bei Drehmaschi­ nen ist die durch Gießen des Tragkörpers 1 erreichte Ge­ nauigkeit der Auflagefläche der Nut 6 von 0,1 mm/m für die in y-Richtung erforderliche Bearbeitungsgenauigkeit ausreichend, da eine eventuelle Ungenauigkeit der Führungs­ bahnleisten 2 in dieser Richtung durch abschließendes Schleifen der Führungsbahnleisten 2 vernachlässigbar ist. Im Tragkörper 1 sind in der Nähe der Führungsbahnleisten 2 quer und längs zu ihnen Zuganker 8 ebenfalls in wärmeiso­ lierenden Rohren 5 direkt im Kraftfluß der Drehmaschine angeordnet, ohne daß diese Zuganker 8 metallischen Kontakt zum Spindelkasten 3 bzw. zu den Führungsbahnleisten 2 haben.

Auf Grund des geringen Abstandes der oberen Führungsbahn­ leiste 2 zum Rand des Tragkörpers 1 erfolgt die Druckver­ teilung der Zuganker 8 an dieser Stelle über Druckplatten 9. Die Montage der Führungsbahnleisten 2 und des Spindelkastens 3 auf dem Tragkörper 1 kann wie folgt geschehen:

Zuerst werden im Tragkörper 1 die Zuganker 8 quer und längs zu den Führungsbahnen sowie die Druckplatten 9 definiert vorgespannt. Anschließend werden die Führungsbahnleisten 2 und der Spindelkasten 3 mit geringen Kräften mittels der Zuganker 4 auf dem Tragkörper 1 befestigt und exakt zuein­ ander in x-Richtung ausgerichtet. Der Fügespalt 7 wird vergossen. Nach dem Aushärten werden die Zuganker 4 auf die volle Kraft vorgespannt.

Durch diese Konstruktion und Montage werden hohe Lagegenauig­ keiten von Führungsbahnleisten 2 und Spindelkasten 3 erreicht, so daß die Bearbeitungsaufmaße auf den Führungsbahnleisten 2 geringer gehalten werden können.

Bei den Werkzeugmaschinen, bei denen auch in y-Richtung eine hohe Bearbeitungsgenauigkeit gewährleistet werden muß, kann auch in dieser Richtung vor dem Vergießen eine genaue Justage erfolgen.

Prinzipiell ist es auch möglich, die Führungsbahnleisten 2 und den Spindelkasten 3 in auf Paßmaß vorgeschliffene Nuten 6 einzusetzen. Dadurch entfällt zwar das Vorspannen und Justieren, jedoch ist eine Feinbearbeitung der Füge­ flächen des Tragkörpers 1 und der Metallteile erforderlich.

• Bezugszeichenliste
   1  Tragkörper
   2  Führungsbahnleisten
   3  Spindelkasten
   4  Zuganker
   5  wärmeisolierende Rohre
   6  Nut
   7  Spalt
   8  Zuganker
   8  Druckplatte

Claims (3)

1. Werkzeugmaschinenbett aus Beton, das aus einem durch Zuganker vorgespannten Tragkörper besteht, an dem Führungen sowie andere die Genauigkeit der Werkzeug­ maschine bestimmende Baugruppen befestigt sind, gekennzeichnet dadurch, daß die Führungen sowie die anderen die Genauigkeit der Werkzeugmaschine bestimmenden Baugruppen in im Tragkörper (1) vorgesehenen Ausnehmungen fixiert und mittels der Zuganker (4) direkt mit dem Tragkörper (1) verspannt sind, wobei die Führungen Sacklöcher aufweisen, in die die Zuganker (4) eingeschraubt sind und der Innendurchmesser der Durchführungen für die Zuganker (4) durch den Tragkörper (1) deutlich größer ist, als der Außendurchmesser der Zuganker (4).

2. Werkzeugmaschinenbett nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Zuganker (4; 8) zusätzlich von wärme­ isolierenden Rohren (5) umgeben sind.

3. Werkzeugmaschinenbett nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet dadurch, daß die Führungen und Baugruppen nach Lagefixierung zueinander in den Ausnehmungen eingegossen sind.