(I) Spindeldrehfehler
Der Spindeldrehfehler bezeichnet die Abweichung zwischen der tatsächlichen momentanen Drehachse der Spindel und ihrer mittleren Drehachse. Zu den Hauptursachen des radialen Spindeldrehfehlers gehören: Koaxialitätsfehler der Wellenabschnitte der Spindel, verschiedene Fehler der Lager selbst, Koaxialitätsfehler zwischen den Lagern sowie Spindelverbiegungen. Durch eine angemessene Verbesserung der Fertigungsgenauigkeit von Spindel und Gehäuse, die Auswahl hochpräziser Lager, die Erhöhung der Montagegenauigkeit der Spindelkomponenten, das Auswuchten von Hochgeschwindigkeits-Spindelkomponenten sowie das Vorspannen von Wälzlagern lässt sich die Drehgenauigkeit der Werkzeugmaschinenspindel verbessern.
(II) Führungsbahnfehler
Führungsschienen sind die Referenzfläche einer Werkzeugmaschine, die das relative Lageverhältnis der verschiedenen Maschinenkomponenten bestimmt und zugleich Maßstab für die Bewegung der Maschine darstellt. Die Genauigkeitsanforderungen an Drehbankführungsschienen umfassen hauptsächlich folgende drei Aspekte: Geradheit in der horizontalen Ebene; Geradheit in der vertikalen Ebene; sowie Parallelität (Verdrehung) der vorderen und hinteren Führungsschienen. Neben Fertigungsfehlern der Führungsschienen selbst sind auch ungleichmäßiger Verschleiß sowie die Montagequalität der Schienen bedeutende Ursachen für Führungsschienenfehler.
(III) Übertragungskettenfehler
Der Übertragungsfehler der Antriebskette bezeichnet den relativen Bewegungsfehler zwischen den Übertragungsgliedern am Anfang und am Ende einer intern verbundenen Antriebskette. Übertragungsfehler entstehen durch Fertigungs- und Montagefehler jedes Gliedes der Antriebskette sowie durch Verschleiß im Laufe des Gebrauchs.
(IV) Werkzeuggeometriefehler
Jedes Werkzeug unterliegt im Zerspanungsprozess zwangsläufig einem Verschleiß, der wiederum Veränderungen in den Abmessungen und der Form des Werkstücks verursacht. Durch die korrekte Auswahl von Werkzeugmaterialien und den Einsatz neuer, verschleißfester Werkstoffe, die sinnvolle Festlegung geometrischer Parameter sowie Schnittparameter sowie den richtigen Einsatz von Kühlschmierstoffen lässt sich der dimensionsbezogene Werkzeugverschleiß möglichst gering halten. Bei Bedarf können zudem Kompensationseinrichtungen eingesetzt werden, um den dimensionsbezogenen Werkzeugverschleiß automatisch auszugleichen.
(V) Positionierfehler
- Datum-Nichtübereinstimmungsfehler: Das Datum, das zur Bestimmung der Abmessungen und Position einer bestimmten Oberfläche auf einer Teilezeichnung dient, wird als Konstruktionsdatum bezeichnet. Das Datum, das auf einem Prozessblatt zur Bestimmung der Abmessungen und Position der bearbeiteten Oberfläche für diesen speziellen Arbeitsgang verwendet wird, nennt man Betriebsdatum. Beim Bearbeiten eines Werkstücks auf einer Werkzeugmaschine müssen mehrere geometrische Merkmale des Werkstücks als Positionierungsdaten ausgewählt werden. Stimmt das gewählte Positionierungsdatum nicht mit dem Konstruktionsdatum überein, entsteht ein Datum-Nichtübereinstimmungsfehler.
- Unpräzise Fertigungsfehler von Paaren von Positionierungselementen: Die Positionierungskomponenten einer Spannvorrichtung können nicht absolut präzise gemäß ihren Nennmaßen gefertigt werden; ihre tatsächlichen Abmessungen (oder Positionen) dürfen innerhalb festgelegter Toleranzen variieren. Die Werkstückpositionierungsfläche und das Positionierungselement der Spannvorrichtung bilden gemeinsam das Paar von Positionierungselementen. Die maximale Positionsabweichung des Werkstücks, die durch die ungenaue Fertigung dieses Paars sowie durch die Spielverbindung zwischen ihnen verursacht wird, wird als unpräzise Fertigungsfehler dieses Positionierungselementpaars bezeichnet.
(VI) Fehler infolge der Verformung des technologischen Systems unter Einwirkung von Kräften
- Werkstücksteifigkeit: Ist die Steifigkeit des Werkstücks im Vergleich zu Werkzeugmaschine, Schneidwerkzeug und Spannvorrichtung im technologischen System relativ gering, so beeinflusst die durch unzureichende Steifigkeit bedingte Verformung des Werkstücks unter dem Einfluss der Zerspanungskräfte die Bearbeitungsgenauigkeit erheblich.
- Werkzeugsteifigkeit: Ein Außendrehwerkzeug weist in Richtung senkrecht (y) zur bearbeiteten Oberfläche eine hohe Steifigkeit auf, sodass seine Verformung vernachlässigt werden kann. Beim Bohren eines kleinen Innendurchmessers besitzt der Bohrstab jedoch eine sehr geringe Steifigkeit, und seine unter Belastung auftretende Verformung beeinflusst die Bohrgenauigkeit erheblich.
- Steifigkeit von Werkzeugmaschinenkomponenten: Werkzeugmaschinenbestandteile setzen sich aus vielen Einzelteilen zusammen. Bis heute existiert keine einfache und geeignete Berechnungsmethode zur Bestimmung der Steifigkeit von Werkzeugmaschinenkomponenten; sie wird überwiegend experimentell ermittelt. Der Zusammenhang zwischen Verformung und Belastung ist nichtlinear. Die Belastungskurve und die Entlastungskurve stimmen nicht überein; die Entlastungskurve liegt hinter der Belastungskurve zurück. Der zwischen beiden Kurven eingeschlossene Flächeninhalt entspricht der während des Belastungs-Entlastungszyklus verlorenen Energie, die durch die Arbeit der Reibungskräfte sowie durch die Kontaktverformungsarbeit aufgebraucht wird. Nach der ersten Entlastung kehrt die Verformung nicht zum Ausgangspunkt der ersten Belastung zurück, was auf eine vorhandene Restverformung hinweist. Nach mehreren Belastungs-Entlastungszyklen fallen der Ausgangspunkt der Belastungskurve und der Endpunkt der Entlastungskurve zusammen, und die Restverformung nimmt schrittweise gegen Null ab.
(VII) Fehler durch thermische Verformung des technologischen Systems
Die Auswirkungen der thermischen Verformung des technologischen Systems auf die Bearbeitungsgenauigkeit sind erheblich, insbesondere bei Präzisionsbearbeitungen und der Bearbeitung großer Teile. Durch thermische Verformung verursachte Bearbeitungsfehler können mitunter bis zu 50% des gesamten Werkstückfehlers ausmachen. Werkzeugmaschine, Schneidwerkzeug und Werkstück werden von verschiedenen Wärmequellen beeinflusst; ihre Temperaturen steigen allmählich an, gleichzeitig geben sie Wärme über unterschiedliche Wärmeübertragungsmechanismen an die Umgebung und den Raum ab.
(VIII) Einstellfehler
Bei jeder Operation der mechanischen Zerspanung ist stets eine Form der Justierung des technologischen Systems erforderlich. Da eine Justierung nie absolut präzise sein kann, entstehen Justierfehler. Im technologischen System wird die gegenseitige Lagegenauigkeit zwischen Werkstück und Schneidwerkzeug auf der Werkzeugmaschine durch entsprechende Einstellungen an Maschine, Schneidwerkzeug, Spannvorrichtung oder Werkstück gewährleistet. Wenn die ursprüngliche Genauigkeit von Werkzeugmaschine, Schneidwerkzeug, Spannvorrichtung, Rohling usw. den Prozessanforderungen entspricht und dynamische Faktoren unberücksichtigt bleiben, spielt der Einfluss des Justierfehlers eine entscheidende Rolle für die Bearbeitungsgenauigkeit.
(IX) Messfehler
Bei der Vermessung eines Teils während oder nach der Bearbeitung beeinflussen das Messverfahren, die Genauigkeit des Messgeräts sowie Werkstück, subjektive und objektive Faktoren unmittelbar die Messgenauigkeit.
