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Ultra Präzisions Bearbeitung

Maschine für Ultrapräzisions-Bearbeitung (Bild: Fraunhofer IPT)
Maschine für Ultrapräzisions-Bearbeitung (Bild: Fraunhofer IPT)

Bei der Ultra Präzisions (UP) Bearbeitung geht es um die Fertigung von Teilen mit höchsten Anforderungen bezüglich geometrischer Genauigkeit und Oberflächen­qualität. Anwendungsgebiete finden sich in der Optik für Mikroskope, Laser, Fiber-Optiken, Anzeigen, Reflektoren usw.

Die meisten UP-Maschinen auf dem Markt setzen auf analoge Verstärker, um die hohen Oberflächengüten zu erreichen. Dem Fraunhofer IPT in Aachen ist es in Zusammenarbeit mit Triamec nun gelungen, erstmalig mit getakteten, digitalen High-End-Verstärkern von Triamec vergleichbare Resultate zu erzielen, jedoch mit deutlich geringerem Energieverbrauch und zu tieferen Kosten.

Detail Freiform-Flächenbearbeitung (Bild: Fraunhofer IPT)
Detail Freiform-Flächenbearbeitung (Bild: Fraunhofer IPT)

Realisiert wurden verschiedene Mehr-Achsen-Systeme mit Luftlagern, hydrostatischen Lagern und Portalen. Als Steuerung werden Windows-PCs mit Beckhoff TwinCAT und der CNC-Erweiterung von ISG eingesetzt, womit die sehr spezifischen Fertigungsprogramme effizient umgesetzt werden können. Die Triamec Servo-Drives sind über den Tria-Link transparent in das TwinCAT-System eingebettet.

Die CNC erreicht zur Zeit eine Soll-Daten Erzeugungsrate von 5kHz. Die Sollwerte werden im TwinCAT-System auf 10kHz interpoliert und an die Servo-Drives als P,V,A-Triplets (Pos.-, Geschw.- und Beschleunigungswerte) gesendet. Dort werden sie für die Positionsregelung auf 50kHz weiter interpoliert.

Auch die Encoder-Autokalibration wird hier sehr erfolgreich eingesetzt – die luftgelagerten Achsen sind nun beim Fahren kaum mehr zu hören.

Für die grossen, luftgelagerten Portale wurden spezielle Algorithmen in Tama entwickelt, damit sich beide Motoren die Last korrekt teilen und sich das Portal perfekt gleichmässig bewegt.

Das System ist so erfolgreich, dass das Fraunhofer IPT in Aachen bereits verschiedenste Maschinen damit ausgerüstet hat.