Antriebe von Werkzeugmaschinen

Die Antriebe von Werkzeugmaschinen beeinflussen durch ihre Charakteristiken, beispielsweise Anlauf- und Bremsverhalten, Leistungs- und Drehmomentkurve, Regelbarkeit usw., mit welcher Präzision der Fertigungsprozess abläuft, und somit auch die resultierende Produktqualität. Grundsätzlich unterscheiden kann man zwischen zwei Antriebsarten: Vorschubantriebe und Hauptspindelantriebe. Vorschubantriebe, auch Servomotoren genannt, dienen bei einer Werkzeugmaschine dazu, durch Bewegung der Achsen (X, Y, Z, C, etc.) die gewünschte Kontur des Werkstücks zu erstellen. Dieser Antriebstyp wird meist als bürstenloser, permanenterregter Drehstrom-Synchronmotor ausgeführt, dessen Drehzahl und Drehrichtung über durch ein elektronisches Steuergerät erzeugte variable Spannung und Frequenz geregelt werden, kann aber auch als Schrittmotor ausgeführt sein. Diese stellen eine kostengünstige Alternative für einfachere Positionierungen dar. Wichtig sind für Vorschubantriebe ein konstantes Drehmoment für gleichmäßigen Vorschub, variable Drehzahl für präzisen Vorschub und schnelle Rückzugsbewegungen sowie schnelle Reaktion auf Drehzahländerungen durch geringes Trägheitsmoment und kurze Beschleunigungs- und Bremszeiten. Hauptspindelantriebe sind überwiegend Drehstrom-Asynchronmotoren, die die Hauptspindel entweder über einen Keilriemen antreiben oder direkt auf ihr montiert sind. Letztere Bauweise hat den Vorteil, dass störende Einflüsse durch Schwingungen, Querkräfte und Spiel entfallen. Zudem werden Bauelemente wie Motorwippe und Riementrieb überflüssig. Im Gegensatz zum Vorschubantrieb, der ein konstantes Drehmoment benötigt, ist die Anforderung beim Hauptspindelantrieb ein hoher Drehzahlstellbereich bei konstanter Leistung, was durch eine vollelektronische Ansteuerung des Antriebs gewährleistet wird.