The selection and preliminary treatment of suitable materials strongly influences the finishing quality due to extremely high standards demanded in ultraprecision machining. Through the selection of suitable cutting parameters, depending upon the material's properties appropriate finishing techniques for the tooling of ultraprecision components can be applied. In this area, necessary influence factors of finishing techniques with geometrically defined and undefined cutting edges are dealt with to realize the conditions demanded. In order to fulfill them, ultraprecision machining requires special machine plans and machine elements. Qualities of different realized solutions for tooling machines will be presented. Another point of interest is the examination of machines and their components, namely the static, dynamic and thermal qualities. The examination of finished ultraprecision components is an important step within the finishing process. Various measurement techniques are described, with respect to their obtainable accuracy and possible application in the finishing process. Also the quality assured finishing of ultraprecision components will be discussed in this field.

by Professor Pat McKeown Cranfield Precision Engineering, UK Member of Joint Organising Committee IPES6/UME2 PROGRESS IN PRECISION ENGINEERING Metal working companies in tool making, prototype manu facture and subcontract machining often use the label "precision engineering" to indicate that they are accustomed to working to finer tolerances than is normally expected in series production. But what we are concerned with in this and our preceding international conferences is much wider and deeper than this. Precision engineering is a grouping of multidis ciplinary scientific and engineering skills and techniques, firmly based on dimensional metrology, by which a wide range of new advanced technology products is made possible. In the last 5 - 10 years we have witnessed dramatic progress in precision engineering, particularly by the rapid development of its important sub-sets, micro-engineering and nanotechnology. I t is a part icular pleasure for me and my colleagues on the Organising Committee to welcome you to Braunschweig on the occasion of this the first joint international meeting in high precision manufacturing/precision engineering to be held in Germany. Our aim is to bring together the world's leading precision engineering practitioners from areas of application as diverse as optics for astronomy, micro and nano machining process research, design and development of ul tra preclslon machine tools and metrology equipment, advanced materials, bio medical research and new sensor/transducer systems."

The first part of this volume provides the user with assistance in the selection and design of important machine and frame components. It also provides help with machine design, calculation and optimization of these components in terms of their static, dynamic and thermoelastic behavior. This includes machine installation, hydraulic systems, transmissions, as well as industrial design and guidelines for machine design. The second part of this volume deals with the metrological investigation and assessment of the entire machine tool or its components with respect to the properties discussed in the first part of this volume. Following an overview of the basic principles of measurement and measuring devices, the procedure for measuring them is described. Acceptance of the machine using test workpieces and the interaction between the machine and the machining process are discussed in detail. The German Machine Tools and Manufacturing Systems Compendium has been completely revised. The previous five-volume series has been condensed into three volumes in the new ninth edition with color technical illustrations throughout. This first English edition is a translation of the German ninth edition.

Ein Buch zum 100-jahrigen Bestehen des Laboratoriums fur Werkzeugmaschinen und Betriebslehre der RWTH Aachen, kurz Werkzeugmaschinenlabor (WZL) genannt. Ausfuhrlich beschreibt es die Entwicklungsgeschichte von der kleinen Versuchswerkstatt im Keller zu einem der grossten und leistungsfahigsten Hochschulinstitute in Europa. Mit 32 Fachbeitragen zu Forschungsschwerpunkten, die das WZL initiierte. Plus: Habilitationen, Dissertationen, Kolloquien."

The first part of this third volume focuses on the design of mechatronic components, in particular the feed drives of machine tools used to generate highly dynamic drive movements. Engineering guides for the selection and design of important machine components, the control technology of feed drives, and the measuring systems required for position capture are presented. Another focus is on process and diagnostic equipment for manufacturing machines and systems. The second part describes control concepts including programming methods for various applications of modern production systems. Programmable logic controllers (PLC), numerical controllers (NC) and robot controllers (RC) are part of these presentations. In the context of automated manufacturing systems, the various levels of the automation pyramid and the importance of control systems are also outlined. Finally, the volume deals with the engineering of machines and plants. The German Machine Tools and Production Systems Compendium has been completely revised. The previous five-volume series has been condensed into three volumes in the new ninth edition with colored technical illustrations throughout. This first English edition is a translation of the German ninth edition.

Das Buch richtet sich sowohl an Studierende wie auch an den Anwender, der bei der Auswahl geeigneter Maschinen eines umfassenden UEberblicks uber die existierenden Systeme bedarf. Die sechste Auflage ist neu bearbeitet und hinsichtlich der graphischen Prasentation verbessert worden. Sie stellt die neuesten Entwicklungen rund um den geregelten Vorschubantrieb in allen Anwendungsbereichen dar. Das Kompendium Werkzeugmaschinen - Fertigungssysteme umfasst funf Bande, die die immer komplexer werdende Materie des Werkzeugmaschinenbaus bundeln. Der Schwerpunkt von Band 3 liegt auf der Auslegung mechatronischer Komponenten, insbesondere den zur Erzeugung hochdynamischer Antriebsbewegungen verwendeten Vorschubantrieben von Werkzeugmaschinen. Vorschubantriebe zahlen zu den wichtigsten Hauptkomponenten von Werkzeugmaschinen, an die hohe Anforderungen bezuglich ihrer dynamischen Eigenschaften gestellt werden. Gefordert werden grosse Beschleunigungen und Geschwindigkeiten bei gleichzeitig geringen Bahnabweichungen. Vorgestellt werden Konstruktionshilfen bei der Auswahl und Auslegung wichtiger Maschinenkomponenten. Ein Schwerpunkt liegt auf der mechanischen und regelungstechnischen Auslegung von Vorschubantrieben mit direkten und konventionellen Antrieben, sowie den zur Positionserfassung benoetigten Messsystemen. Ein weiterer Schwerpunkt widmet sich den Prozess- und Diagnoseeinrichtungen von Maschinen- und Prozesszustanden. Neben einer ausfuhrlichen Schilderung der klassischen Prozess- und Maschinenzustandsuberwachung basierend auf der Auswertung externer Sensoren, wird ausfuhrlich auf die sensorlose Prozessubwachung auf Basis der Motorstroeme der Hauptspindel- und Vorschubmotoren eingegangen.

Ein Schwerpunkt der Neuauflage sind neue Messverfahren fur das thermische Verhalten von Werkzeugmaschinen. Dieses wird bei standig steigenden Vorschubgeschwindigkeiten und Achsbeschleunigungen zunehmend wichtiger. Weitere Schwerpunkte sind die Beurteilung moderner Vorschubsysteme, wobei der Autor besonders auf das Verhalten linearer Direktantriebe und die Verwendung moderner Steuerungen eingeht. Ein abschliessendes Kapitel befasst sich mit dem Gerauschverhalten von Werkzeugmaschinen. Ein Buch fur Praktiker und Studenten des Maschinenbaus."

Das Buch richtet sich an Studierende wie auch an die Hersteller und Anwender von Werkzeugmaschinen, die sich einen Uberblick bzw. eine Hilfestellung bei der Auslegung und Anwendung von Werkzeugmaschinen- und Robotersteuerungen verschaffen wollen.

Das Kompendium Werkzeugmaschinen Fertigungssysteme umfasst funf Bande, die die immer komplexer werdende Materie des Werkzeugmaschinenbaus durchleuchten und bundeln.

Dieser Band 4 verfolgt das Ziel, die moglichen Steuerungskonzepte einschliesslich ihrer Programmiertechniken fur die verschiedenen Anwendungsbereiche ausfuhrlich darzulegen. Insbesondere wird auf die Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS) wie auch auf die numerische Steuerung (NC) detailliert eingegangen. Diese beiden Steuerungsarten finden hauptsachlich bei Werkzeugmaschinen und Robotern Anwendung. Eine besondere Rolle bei hochdynamischen Vorschubantrieben spielt die angepasste Fuhrungsgrossenerzeugung fur die Achsbewegungen. Die Massabweichungen am Werkstuck mussen trotz hoher Geschwindigkeiten und Beschleunigungen klein sein. Eine weitere wichtige Thematik stellt die Anbindung der Maschinen an ubergeordnete Leitrechner sowie die steuerungstechnische Verkettung von mehreren Maschinen, Transportsystemen und Robotern zu einem Fertigungssystem wie einer Transferstrasse oder eines Flexiblen Fertigungssystems (FFS) dar. Hierzu ist eine meist komplexe Leitstandssoftware mit einer ergonomischen Benutzerschnittstelle erforderlich."

Die Funktionstuchtigkeit moderner "Leistungsgetriebe" wird in erster Linie von den Bauteileigenschaften der eingesetzten "Zahnrader" sowie von den Eigenschaften der Wellen-Lagersysteme und des Getriebegehauses bestimmt. Die anforderungsgerechte Auslegung der Verzahnungen stellt deshalb einen Schwerpunkt bei der Getriebekonstruktion dar. Dieses Buch behandelt die Vorgange unmittelbar im Zahneingriff moderner Leistungsgetriebe. Es werden Auslegungs- und Berechnungsverfahren beschrieben, die auf der Grundlage numerischer Simulationsrechnungen die durch den Herstellprozess erzeugte, reale Zahngeometrie vorherbestimmen. Es wird der Einfluss unterschiedlicher Werkstoffe und Warmebehandlungsverfahren auf die Tragfahigkeit der Verzahnungen untersucht und das Schwingungs- und Gerauschverhalten von Getrieben erortert. Hieraus werden konstruktive Massnahmen zur Auslegung gerauscharmer Leistungsgetriebe abgeleitet. Da die Fertigungsgenauigkeit in hohem Masse das Bauteilverhalten der Getriebe beeinflusst, erhalt der Leser ebenfalls eine Ubersicht uber moderne Verfahren zur Messung und Prufung des fertigungsbedingten Verzahnungszustandes sowie der Messdatenverarbeitung. Das Buch wendet sich gleichermassen an Studenten des Maschinenbaus und Konstruktionsingenieure in der Industrie."

Gesicherte Aussagen k|nnen in der Planungsphase von CIM-Projekten nur noch mit Hilfe von Rechnersystemen ermittelt werden, in denen der gesamte Produktionsablauf simuliert werden kann. Sinn und Zweck der Simulation ist es daher, den jeweiligen unternehmensspezifischen Ablauf im geplanten System m|glichst real abzubilden, so da~ in Abh{ngigkeit ablaufspezifischer Einfl}sse gesicherte Aussagen }ber das reale Verhalten des Gesamtsystems gewonnen werden k|nnen. Neben den theoretischen Grundlagen der Simulationstechnik zeigt das Buch Vorgehensweisen zum Aufbau von Simulationsmodellen und erl{utert diese anhand von Praxisbeispielen aus dem Bereich Proze~simulation mit Blechumformung, Massivumformung, NC- und Roboter-Programmierung, Simulation in der Anlagenplanung mit Fabrikplanung, Planung und Betrieb von flexiblen Fertigungssystemen sowie Simulation in der Produktionssteuerung mit Produktionsprogrammplanung und Produktionsfeinplanung.

Mit Hilfe der FEM wurde der EinfluB von DurchbrUchen in Werkzeug- maschinen fUr zwei verschiedene Gestellbauteile untersucht. Zum einen ist dies ein kastenformiger Stander, bei dem der Steifigkeits- abfall infolge eines Durchbruches von Interesse ist. Hierzu wurde eine Vielfalt von Durchbruchsformen und -groBen untersucht. Zum anderen ist das ein O-Gestell einer Umformmaschine. Hierbei interes- siert die Spannungsausbildung im Gestell infolge eines Durchbruches. Die Ergebnisse der Rechnung fUr den Stander mit Kastenquerschnitt zeigen den erheblichen EinfluB, den ein Durchbruch auf die Steifig- keit haben kann. Die Ergebnisse wurden so aufbereitet, so daB der EinfluB von verschiedenen Durchbruchsformen und -groBen aus graphi- schen Darstellungen dem Konstrukteur direkt zuganglich ist. Weiter- hin kann er mit Hilfe von Kurven gleicher Steifigkeit die fUr seinen Fall optimale Durchbruchsform auswahlen. Zur Verminderung des Einflusses des Durchbruches auf die Steifig- keit wurden zwei konstruktive MaBnahmen rechentechnisch untersucht. Die erste MaBnahme ist die Einbringung einer Querschotte direkt ober- und unterhalb des Durchbruches. Diese MaBnahme erwies sich insbesondere bei der Torsion als besonders geeignet, wo eine bis zu 265 % Steigerung der Steifigkeit gegenUber dem Fall ohne Quer- schotte erzielt werden konnte. Die zweite MaBnahme war die Anbrin- gung eines Wulstes urn den Durchbruchsrand. Hierbei ergab sich mit 152 % Steifigkeitssteigerung ebenfalls beim Lastfall Torsion das beste Ergebnis.

Die im Getriebebau realisierten Gewichts- und GroBenein- sparungen fuhren einerseits zu groBen Kostenersparnissen, andererseits jedoch zu Beanspruchungen, die an die Gren- zen der Belastbarkeit heranreichen. Die Forderungen hin- sichtlich einer hohen Lebensdauer der Getriebe mussen je- doch weiterhin erfullt sein. Dies ist beispielsweise fur Turbogetriebe in Kraftwerks- anlagen und Antriebe der Rohstoff- und metallverarbeiten- den Industrie (z. B. Drehofen- und Walzwerksantrieben) von Bedeutung, wo eine sehr hohe LebenSdauer bei extremen Be- lastungen gefordert wird. Die Praxis zeigt, daB trotz Einsatz modernster Berechnungs- methoden und Berucksichtigung groBer Sicherheitsfaktoren fruhzeitig Schadensfille zu verzeichnen sind, die in den Unternehmen zu groBen verlusten fuhren. Grunde dieser Schadensfille sind hiufig dynamische Zusatz- belastungen und auch fertigungstechnisch bedingte und last- bedingte Flankenrichtungsfehler, welche durch zu geringe Steifigkeiten der Getriebebauteile hervorgerufen werden. Infolge der Bestrebungen im Getriebebau zu groBeren Lei- stungen bei kleineren Bauweisen kommt es daruber hinaus zu Temperaturbelastungen, welche wiederum erhebliche thermisch bedingte Verformungen hervorrufen kOnnen. Zur sicheren Di- mensionierung der Zahnradgetriebe ist daher eine hinrei- chend genaue Vorausberechnung der lastbedingten Verformun- gen erforderlich. Bei Kenntnis der lastbedingten Verformun- gen ist es dann moglich, ihren tragfihigkeitsmindernden EinfluB durch geeignete Korrekturen an den Verzahnungen zu kompensieren.

Die Realisierung einer digitalen adaptiven Leistungsregelung fur die Drehbearbeitung mit Hilfe eines Mikroprozessors zeigt, daB die vielfaltigen Moglichkeiten eines Mikroprozessors nicht nur fur umfangreiche Steuerungs-, sondern auch fur zeitkritische Regelungsaufgaben sinnvoll ausgenutzt werden konnen. Es konnte gezeigt werden, daB mit einer digitalen Regelung bes- sere Regelergebnisse zu erzielen sind, als es mit analog aufge- bauten Reglern mit vergleichbarem Aufwand moglich ware. Als Grund hierfur kann die Tatsache angegeben werden, daB auf besondere Be- arbeitungsbedingungen (z. B. Bearbeitung von unrunden Werkstuk- ken) mit gezielten MaBnahmen (z. B. Reglerkennwertumschaltung) reagiert werden kann, ohne daB hierzu ein unvertretbar hoher Auf- wand notwendig wird. Eine Anpassung der Reglerkennwerte an die variable Neigung der Bearbeitungsbahn bei Zirkularinterpolation bedeutet z. B. bei analog aufgebauten Reglern einen nicht vertretbaren Aufwand. Hier ist der Mikroprozessor mit seiner Fahigkeit, arithmetische Operationen softwaremaBig durchzufuhren, eindeutig uberlegen. Wegen seiner hohen Flexibilitat und seiner leichten Handhabung ergeben sich auBerdem Vorteile bei der Anpassung des Reglers an, unterschiedliche Regelstrecken. Die relativ einfache und weitgehend standardisierte BTR-Schnitt- stelle macht es moglich, die digitale Regelung ohne tiefgreifen- de Kenntnis der steuerungsinternen Funktionsablaufe zu realisie- reno Damit wird die Abhangigkeit des Anwenders vom Steuerungsher- steller bei der Losung eines speziellen Steuerungsproblems erheb- lich reduziert. Besonders hervorzuheben ist die einfache Erweiterungsmoglichkeit und die Mehrfachausnutzung des Mikroprozessors. So wurde gezeigt, daB zusatzlich zur digitalen Leistungsregelung auch die Aufgabe der Einhaltung konstanter Schnittgeschwindigkeit durch den Mikro- prozessor ubernommen werden kann.

1m Rahmen eines Forschungsvorhabens (IV A 3-5081) des Land- amtes fUr Forschung wurden in den Jahren 1971 und 1972 am Werk- zeugmaschinenlabor der TH Aachen grundlegende Untersuchungen durchgefUhrt, die zu dem Ergebnis fUhrten, daB Kleinrechner grtind- satzlich in der Lage sind, die BeViegungsablaufe von numerischen Werkzeugmaschinen zu steuern, sowie StellgroBen an die I'laschine auszugeben und auBerdem zeitunkritisch die Haschinensignalanderungen zu bearbeiten. Als Erganzung zu diesem Forschungsvorhaben erteilte das Landesamt fUr Forschung fUr die Jahre 1973 und 1974 dem '({erk- zeugmaschinenlabor einen weiteren Forschungsauftrag (IV B 1-5431), in dem die IvloGlichkeiten untersucht werden sollten, das in dem Vor- haben IV A 3-5081 realisierte CNC-System, be tehend aus einer CNC- Steuerung und einer Revolverdrehmaschine, durch anwenderorientierte und prozeBbedingte Systemerganzungen zu verfeinern und auBerdem den Auslastungsgrad dieser Steuereinheiten durch Ubernahme zusatzlicher Funktionen zu erhohen. Die im folgenden beschriebenen Ergebnisse der dicsbezUglich durchge- fUhrten Forschuncsarbeiten unteilen sich in - prozeBbedingte Systemerganzungen, die sich r.: tit Problemen des Gewindeschneidens auf zylindrischen oder kegeligen Korpern sowie der digitalen Glattung bei Schnittmotorantrieben be- schaftigen, - anwenderorientierte Systemerganzungen, unter denen Erstellungs- und Korrekturmoglichkeiten von NC-Lochstreifen zu verstehen sind - Systemerweiteru. 'lgen durch die Ubernahme von logischen steuerungs- funktionen der AnpaBsteuerung numerischer ', '!erkzeugmaschinen und durch die ealisierung von Hilfsmitteln, mit denen die ?erti- gungseinrichtung automatisch Uberwacht werden w. nn. 2 2. Erarbeitung der Struktur und ArbeitsVieise erganzender Systemteile zu einer Basis-CNC 2. 1 Die digitale Glattung Bei Verwendung von Schrittmotorantrieben soll dieser Baustein uni- versell, d. h.

Band 3 bietet einen UEberblick bzw. eine Hilfestellung bei der Auslegung und Anwendung der mechatronischen Vorschub-Elemente bei der automatisierten Antriebstechnik in Werkzeugmaschinen, Industrierobotern und verketteten Fertigungseinrichtungen. Auch das umfangreiche Gebiet der sich standig weiter entwickelnden Maschinensteuerungen und deren Programmierung bis hin zur Fertigungsleittechnik wurde auf den neuesten Stand gebracht.