DIN 69888-2008 Requirements for balancing of rotating tool systems《旋转工具设备的平衡用要求》.pdf

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1、September 2008DEUTSCHE NORM Normenausschuss Werkzeuge und Spannzeuge (FWS) im DINNormenausschuss Werkzeugmaschinen (NWM) im DINPreisgruppe 16DIN Deutsches Institut fr Normung e.V. Jede Art der Vervielfltigung, auch auszugsweise, nur mit Genehmigung des DIN Deutsches Institut fr Normung e.V., Berlin,

2、 gestattet.ICS 21.120.40; 21.240!$Paj“1456271www.din.deDDIN 69888Auswuchtanforderungen an rotierende WerkzeugsystemeRequirements for balancing of rotating tool systemsExigences dquilibrage pour systmes doutillage rotatifsAlleinverkauf der Normen durch Beuth Verlag GmbH, 10772 Berlin www.beuth.deGesa

3、mtumfang 37 SeitenDIN 69888:2008-09 2 Inhalt Seite Vorwort . 3 Einleitung 3 1 Anwendungsbereich 4 2 Normative Verweisungen. 4 3 Begriffe und Formelzeichen 5 3.1 Begriffe 5 3.2 Formelzeichen. 6 4 Anforderungen 7 4.1 Allgemeines. 7 4.1.1 Spann-Ungenauigkeiten. 7 4.1.2 Erreichbare Restunwucht 8 4.1.3 G

4、egenberstellung der Restunwuchten 8 4.1.4 Eigenverhalten von Werkzeugmaschinen und Komponenten. 8 4.2 Auswuchtanforderungen auf Basis der Schwingungsbelastung der Spindel . 9 4.2.1 Allgemeines. 9 4.2.2 Ermittelung der Auswuchtanforderungen .9 4.2.3 Behandlung von Fehlern der Wuchtmaschinen und der W

5、iederholgenauigkeit . 10 4.2.4 Auswuchtanforderungen an Werkzeugkomponenten 10 4.2.5 Auswuchtanforderungen an Werkzeugsysteme mit Fhrung im Werkstck. 10 4.2.6 Behandlung der Unwuchtarten Statisches/Dynamisches Auswuchten 12 4.2.7 Einfluss der Kegel-Hohlschfte (HSK) auf die dynamische Unwucht. 16 4.3

6、 Auswuchtanforderungen an rotierende Werkzeugsysteme. 17 5 Bezeichnung 25 Anhang A (informativ) Zulssige Restunwucht theoretischer Ansatz und Berechnungsbeispiele . 26 A.1 Theoretischer Ansatz . 26 A.1.1 Theoretische Grundlagen 26 A.1.2 Theoretischer Ansatz . 26 A.2 Berechnungsbeispiele . 28 A.2.1 B

7、erechnungsbeispiel fr zulssige statische Restunwucht eines Zerspanungswerkzeuges mit L Lstat, zul. 32 A.2.3 Berechnungsbeispiel fr Werkzeuge mit einer Umfangsgeschwindigkeit grer 1 000 m/min . 34 A.3 Komponentenwuchten . 34 A.4 Reproduzierbar messbare Restunwuchten . 35 Anhang B (informativ) Auswuch

8、ten von modular aufgebauten Werkzeugen 36 B.1 Allgemeines.36 B.2 Auswuchten des Gesamtsystems36 B.3 Auswuchten von Komponenten37 DIN 69888:2008-09 3 Vorwort Diese Norm wurde vom Normenausschuss Werkzeuge und Spannzeuge (FWS) von Fachleuten des Unter-ausschusses NA 121-01-14-01 UA Wuchtanforderungen

9、an rotierende Werkzeugsysteme“ im Arbeitsaus-schuss NA 121-01-14 AA Werkzeuge fr die spanende Bearbeitung auf Metallbearbeitungsmaschinen Sicherheit“, erarbeitet. Es wird auf die Mglichkeit hingewiesen, dass einige Texte dieses Dokuments Patentrechte berhren knnen. Das DIN ist nicht dafr verantwortl

10、ich diesbezgliche Patentrechte zu identifizieren. Einleitung Die Drehzahlen bei der spanenden Bearbeitung sind aufgrund weiterentwickelter Schneidstoffe und Werk-zeuge in den letzten Jahren gestiegen. Daraus resultieren neue Anforderungen an den Wuchtzustand der Gesamtsysteme (Maschinenspindel, Span

11、nzeug und Werkzeug). Die in DIN ISO 1940-1 enthaltenen Anforderungen ber die Auswuchtgte von Rotoren in konstantem (starrem) Zustand lassen sich aus folgenden Grnden nicht auf diese Gesamtsysteme bertragen: Maschinenspindeln, Spannzeuge und Werkzeuge weisen im Gegensatz zu anderen starren Rotoren (z

12、. B. Elektromotorenanker usw.) wesentliche Besonderheiten auf: a) Spindel, Spannzeug und Werkzeug bilden ein System mit z. T. hoher zeitlicher Varianz (z. B. hufige Werkzeugwechsel in Bearbeitungszentren). b) Aufgrund radialer sowie winkelbezogener Spann-Ungenauigkeiten fhrt ein wiederholter Werkzeu

13、gwech-sel in der Spindel zu einer nderung des Auswuchtzustands des Gesamtsystems. c) Passungstoleranzen der einzelnen Bauelemente (Spindel, Spannzeug und Werkzeug) setzen Grenzen beim Auswuchten. Insbesondere Spann-Ungenauigkeiten von Werkzeugsystem und Spindel setzen dem reproduzierbaren Wuchtzusta

14、nd eine systemspezifische Grenze, wenn nicht das Auswuchten des gesamten gefgten Systems einschlielich der Spindel erfolgt. Fr das Auswuchten des Gesamtsystems werden in dieser Norm keine De-tails festgelegt. Vor diesem Hintergrund wurden auf Basis von DIN ISO 1940-1 Verfahren entwickelt, mit denen

15、Auswuchtan-forderungen an rotierende Werkzeugsysteme, unter Bercksichtigung der wesentlichen Einflussgren abge-leitet werden knnen. Diese sind in Form von Diagrammen und mathematischen Ableitungen dargestellt. Wesentliches Ziel ist die Begrenzung von unwuchtbedingten Maschinenschwingungen und daraus

16、 resultie-renden Systembelastungen sowie Prozessbeeintrchtigungen. Die Unwucht wirkt hierbei als drehzahlharmo-nische Anregung der Maschinenstruktur. Hierbei ergibt sich aus Unwuchtbetrag und Drehzahl die Gre der anregenden Kraft. Die vorliegende Norm DIN 69888 ist das Ergebnis von Forschungsergebni

17、ssen des PTW Institut fr Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen der Technischen Universitt Darmstadt, der GFE Gesellschaft fr Fertigungstechnologie und Entwicklung e. V. in Schmalkalden und den Beratungen des NA 121-01-14-01 Wuchtanforderungen an rotierende Werkzeugsysteme. Aufgrun

18、d der Forschungsergebnisse wurde nachgewiesen, dass sich diese Norm fr den wesentlichen Teil der praktischen Anwendungen aus technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten eignet. Eine Einfhrung in das Thema Auswuchten enthlt die Norm DIN ISO 19499, Mechanische Schwingungen Auswuchttechnik Einfhru

19、ng und Leitfaden fr die Auswahl und Anwendung von Auswuchtnormen (ISO 19499:2007). Dieses Dokument enthlt ntzliche Informationen zu weiteren Normen, die sich mit dem Auswuchten von Rotoren befassen. Fr das Auswuchten von Holzbearbeitungswerkzeugen enthlt DIN EN 847-1 zustzliche Festlegungen. DIN 698

20、88:2008-09 4 1 Anwendungsbereich Diese Norm legt Auswuchtanforderungen fr Werkzeugsysteme mit Schnittstellen HSK25 bis HSK100 nach DIN 69063-1, DIN 69063-2, DIN 69063-5, DIN 69063-6, DIN 69893-1, DIN 69893-2, DIN 69893-5 und DIN 69893-6 bezogen auf ihre jeweilige Betriebsdrehzahl fest. Fr die Schnit

21、tstellen HSK125 und HSK160 sind in dieser Norm keine Angaben enthalten, es wird empfohlen, die Grenzwerte fr HSK100 anzuwenden. Sinngem kann die Norm fr Werkzeugsysteme mit Schnittstellen und Aufnahmen wie ABS, CAPTO, KM, SK und Zylinderschaft angewendet werden. Hierbei sind die bauartspezifischen B

22、elange der Schnittstellen und Aufnahmen zu bercksichtigen. Die Norm gilt unter folgenden Voraussetzungen: a) Das Werkzeugsystem wird im Bereich der Betriebsdrehzahlen als starr angenommen. b) Die Grenze der schwingungsmechanischen Belastung wird durch die zulssige Lagerbelastung der Ma-schinenspinde

23、l definiert. c) Die Einhaltung der nach dieser Norm festgelegten Anforderungen fr Werkzeugsysteme (Lagerbelastung und damit Schwinggeschwindigkeit) zielt darauf ab, dass es zu keinen unwuchtbedingten Beeintrch-tigungen in der Fertigung kommt. Die in der Praxis mglichen Streinflsse, wie z. B. Eigenfr

24、equenzen und uere Streinflsse, werden in die-ser Norm nicht behandelt. ANMERKUNG 1 Unter Umstnden kann es durch ungnstige Prozess- und Systemverhltnisse, wie Partialresonanzen der Maschinenstruktur in Kombination mit bestimmten Drehzahlen oder durch konstruktive sowie maschinen- technische Gegebenhe

25、iten (z. B. lang auskragende Achsen, beengte Platzverhltnisse, schwingungsanfllige Vorrichtungen/Spannzeuge und Werkstckgestaltung), zu erhhten Schwingungsbelastungen und Auswuchtanforderun-gen kommen. Dies ist vom Zusammenwirken zwischen Maschine und Spindel-Werkzeugsystem im Einzelfall abhngig und

26、 kann nicht durch eine Norm abgedeckt werden. Eine Abweichung von den hier empfohlenen Grenzwerten kann in Einzelfllen erforderlich sein. ANMERKUNG 2 Aus Sicherheitsgrnden darf nach DIN EN ISO 15641 bei Werkzeugen mit Umfangsgeschwindig-keiten 1 000 m/min die Wuchtgte nicht schlechter als G 40 sein.

27、 Dies ist bei der Anwendung dieser Norm zu berck-sichtigen. 2 Normative Verweisungen Die folgenden zitierten Dokumente sind fr die Anwendung dieses Dokuments erforderlich. Bei datierten Verweisungen gilt nur die in Bezug genommene Ausgabe. Bei undatierten Verweisungen gilt die letzte Ausgabe des in

28、Bezug genommenen Dokuments (einschlielich aller nderungen). DIN 69063-1, Werkzeugmaschinen Aufnahmen fr Kegel-Hohlschfte Teil 1: Fr Form A und Form C nach DIN 69893, Anschlussmae DIN 69063-2, Werkzeugmaschinen Aufnahmen fr Kegel-Hohlschfte Teil 2: Fr Form B und Form D nach DIN 69893, Anschlussmae DI

29、N 69063-5, Werkzeugmaschinen Aufnahmen fr Kegel-Hohlschfte Teil 5: Fr Form E nach DIN 69893; Anschlussmae DIN 69063-6, Werkzeugmaschinen Aufnahmen fr Kegel-Hohlschfte Teil 6: Fr Form F nach DIN 69893, Anschlussmae DIN 69893-1, Kegel-Hohlschfte mit Plananlage Teil 1: Kegel-Hohlschfte Form A und Form

30、C, Mae und Ausfhrung DIN 69888:2008-09 5 DIN 69893-2, Kegel-Hohlschfte mit Plananlage Teil 2: Kegel-Hohlschfte Form B und Form D, Mae und Ausfhrung DIN 69893-5, Kegel-Hohlschfte mit Plananlage Teil 5: Kegel-Hohlschfte Form E; Mae DIN 69893-6, Kegel-Hohlschfte mit Plananlage Teil 6: Kegel-Hohlschfte

31、Form F; Mae und Ausfhrung DIN EN 847-1, Maschinen-Werkzeuge fr die Holzbearbeitung Sicherheitstechnische Anforderungen Teil 1: Frs- und Hobelwerkzeuge, Kreissgebltter DIN EN ISO 15641, Frswerkzeuge fr die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung Sicherheitstechnische Anforderungen DIN ISO 1925, Mechanische S

32、chwingungen Auswuchttechnik Begriffe DIN ISO 1940-1, Mechanische Schwingungen Anforderungen an die Auswuchtgte von Rotoren in konstantem (starrem) Zustand Teil 1: Festlegung und Nachprfung der Unwuchttoleranz DIN ISO 19499, Mechanische Schwingungen Auswuchttechnik Einfhrung und Leitfaden fr die Ausw

33、ahl und Anwendung von Auswuchtnormen 3 Begriffe und Formelzeichen 3.1 Begriffe Fr die Anwendung dieses Dokuments gelten die Begriffe nach DIN ISO 1925 und die folgenden Begriffe. 3.1.1 Gesamtsystem Summe aller Bauteile, durch die aufgrund deren Gestaltung, Form, Abweichungen von Plan- und Rundlauf u

34、sw. Unwucht entstehen kann (u. a. Maschinenspindeln und Werkzeugsysteme) 3.1.2 Werkzeugsystem Zusammenbau von Werkzeug und Spannzeug, wobei das Spannzeug im Werkzeug (z. B. Werkzeuggrund-krper mit einer HSK-Schnittstelle) integriert sein kann 3.1.3 Werkzeug besteht aus dem Werkzeuggrundkrper (z. B.

35、Schaft), Zwischenelementen (z. B. Kassette, modulare Bauteile) und der Schneide (z. B. Schneidplatte, Bohrerspitze) 3.1.4 Spannzeug Spannmittel, mit dem das Werkzeug fixiert wird und die Verbindung zwischen Spindel und Werkzeug darstellt 3.1.5 Trennstelle Kontaktstelle zwischen Spannzeug und Werkzeu

36、g oder zwischen Werkzeugteilen 3.1.6 Schnittstelle Kontaktstelle zwischen Werkzeugsystem und Spindel DIN 69888:2008-09 6 3.2 Formelzeichen Tabelle 1 Formelzeichen Formel- zeichen Benennung Einheit a Gesamthebelarm Abstand vorderes Lager Werkzeugschwerpunkt mm aMmaschinenseitiger Hebelarm aus general

37、isiertem Spindelmodell (vorderes Lager/HSK-Planflche) bis zur HSK-Planflche mm aWwerkzeugseitiger Hebelarm (Spindelnase bis zum Schwerpunkt des Werkzeuges) mm b Lagerabstand aus generalisiertem Spindelmodell mm c Wuchtebenenabstand mm Cdyndynamische Tragzahl eines Spindelwlzlagers N DBBezugsdurchmes

38、ser mm eHSKFgegenauigkeit der HSK-Schnittstelle m FmKraft infolge Momentenunwucht N Fm, L1Kraft an Lager 1 des generalisierten Spindelmodells infolge Momentenunwucht N Fm, L2Kraft an Lager 2 des generalisierten Spindelmodells infolge Momentenunwucht N FsKraft infolge statischer Unwucht N Fs, L1Kraft

39、 an Lager 1 des generalisierten Spindelmodells infolge statischer Unwucht N Fs, L2Kraft an Lager 2 des generalisierten Spindelmodells infolge statischer Unwucht N Fres, L1resultierende Gesamtkraft an Lager 1 des generalisierten Spindelmodells N Fres, L2resultierende Gesamtkraft an Lager 2 des genera

40、lisierten Spindelmodells N FuAmplitude der Unwuchtkraft N G Auswuchtgtestufe mm/s L Gesamtlnge des Werkzeugsystems mm Lstat, maxmaximale Lnge eines noch statisch auswuchtbaren Werkzeugsystems mm mWWerkzeugmasse kg mW1minimale schnittstellenspezifische Werkzeugmasse kg mW2maximale schnittstellenspezi

41、fische Werkzeugmasse kg n Drehzahl min 1nmaxmaximale schnittstellenspezifische Drehzahl im Rahmen dieser Norm min 1nminminimale schnittstellenspezifische Drehzahl im Rahmen dieser Norm min 1P quivalente Lagerbelastung N P/CdynLagerbelastung, Ausnutzung der Tragfhigkeit eines Lagers % u Unwuchtmasse

42、g DIN 69888:2008-09 7 Formel- zeichen Benennung Einheit U Unwucht gmm UE 1gemessener Unwuchtanteil in Auswuchtebene 1 bei dynamischer Unwucht gmm UE 2gemessener Unwuchtanteil in Auswuchtebene 2 bei dynamischer Unwucht gmm UE, zulzulssige Restunwucht fr eine Auswuchtebene gmm UmUnwucht in einer Ausgl

43、eichsebene infolge Momentenunwucht gmm Um, zulzulssige Unwucht infolge Momentenunwucht gmm Uminminimal erzielbare Restunwucht eines Werkzeugsystems im Betrieb gmm UMomentMomentenunwucht gmm Ustatstatische Unwucht gmm Ustat, zulzulssige statische Unwucht gmm Ustat, zul, Standardzulssige statische Res

44、tunwucht Standardbearbeitung gmm Ustat, zul, Schlichtzulssige statische Restunwucht Schlichtbearbeitung gmm UWMauf einer Auswuchtmaschine reproduzierbare Restunwucht gmm Uzul, G40zulssige Restunwucht, um G40 nach DIN EN ISO 15641 nicht zu ber-schreiten gmm Winkel UWinkel zwischen statischer und Mome

45、ntenunwucht vcUmfangsgeschwindigkeit m/min Drehfrequenz rad/s 4 Anforderungen 4.1 Allgemeines 4.1.1 Spann-Ungenauigkeiten Aufgrund von passungs- und montagebedingten Ungenauigkeiten beim Einsetzen eines Werkzeugs in die Spindel entstehen Unwuchten, die durch das Auswuchten des Werkzeugs nicht vermie

46、den werden knnen. Selbst wenn das Werkzeug auf kleinere zulssige Restexzentrizitten als das Ma der radialen Montagefehler ausgewuchtet wird, kann dieser Unwuchtzustand nach dem Einsetzen in die Spindel nicht reproduzierbar erreicht werden. Beim Einsetzen eines HSK-Werkzeuges nach DIN 69893 in die Sp

47、indel kann eine Fgegenauigkeit von 2 m bis 4 m (je nach HSK-Gre) erreicht werden. Faktoren wie Verschlei und Rundlauffehler der Spindel knnen zu einer schlechteren Fgegenauigkeit fhren. Dadurch kann die reproduzierbare Restunwucht des Gesamtsystems ungnstiger werden. Dies gilt insbesondere bei Werkz

48、eugen mit anderen Schnitt- und/oder Trennstellen, z. B mit seitlicher Spannflche. Dadurch wird grundstzlich die Spann- und Fgegenauigkeit beeintrchtigt. In A.4 ist der Bereich reproduzierbar erreichbarer Restunwuchten fr verschiedene Werkzeugschnittstellen und Werkzeugmassen dargestellt. Systematische Spannfehler knnen auf einer Auswuchtmaschine durch Auswuchten auf Umschlag reduziert werden (siehe DIN ISO 1940-2). Tabelle 1 (fortgesetzt) DIN 69888:2008-09 8 4.1.2 Erreichbare Restunwucht Die erreichbare Restunwucht eines Werkzeugs wird zudem durch die Auswuchtmaschine begrenzt (siehe A.4).