Aktive Systeme zur Leistungssteigerung von Fräsprozessen
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| Veröffentlicht: |
Aachen
Apprimus-Verl.
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
| Schriftenreihe: | Ergebnisse aus der Produktionstechnik
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| adam_text | Titel: Aktive Systeme zur Leistungssteigerung von Fräsprozessen
Autor: Manoharan, Dodwell
Jahr: 2012
INHALTSVERZEICHNIS
ZEICHEN, EINHEITEN UND BENENNUNGEN.........................................................III
1 EINLEITUNG.........................................................................................................1
2 STAND DER TECHNIK.........................................................................................5
2.1 Strukturmechanisches Verhalten von Werkzeugmaschinen...........................................5
2.1.1 Das Nachgiebigkeitsverhalten......................................................................................6
2.1.2 Messtechnische Untersuchung von Werkzeugmaschinen...........................................9
2.2 Simulation des strukturmechanischen Verhaltens.........................................................13
2.2.1 Simulation mit Hilfe der Finite-Elemente-Methode.....................................................13
2.2.2 Mehrkörpersimulation mit flexiblen Körpern...............................................................15
2.2.3 Gekoppelte Simulationen mit flexiblen Körpern..........................................................16
2.2.4 Simulationsgestützte Stabilitätsanalyse.....................................................................17
2.3 Maßnahmen zur Verbesserung des Nachgiebigkeitsverhaltens...................................20
2.3.1 Konstruktive Maßnahmen...........................................................................................21
2.3.2 Passive Maßnahmen..................................................................................................23
2.3.3 Aktive Maßnahmen.....................................................................................................26
3 AUFGABENSTELLUNG UND ZIELSETZUNG..................................................39
4 ANALYSE DYNAMISCHER SCHWACHSTELLEN............................................41
4.1 Ständermaschinen..............................................................................................................41
4.2 Box-in-Box-Maschinen.......................................................................................................42
4.3 Portalmaschinen.................................................................................................................43
4.4 Fazit der Analyse dynamischer Schwachstellen.............................................................44
5 STRUKTURINTEGRIERTE KOMPENSATIONSMODULE.................................47
5.1 Entwurf der strukturintegrierten Kompensationsmodule...............................................49
5.1.1 Grundlagen zur Krafteinleitung in Schieberstrukturen................................................49
5.1.1.1 Analytische Beschreibung..................................................................................49
5.1.1.2 Untersuchung der Wirkpunkte der Rückstellkräfte.............................................53
5.1.2 Anforderungen an den Prüfstand................................................................................54
5.1.3 Ansatz zur konstruktiven Umsetzung.........................................................................55
5.1.4 Auslegung der Kompensationsmodule für den Prüfstand..........................................58
5.1.5 Modellierung der Kompensationsmodule...................................................................62
5.1.5.1 Modellierung der mechanischen Struktur...........................................................62
5.1.5.2 Modellierung der piezoelektrischen Aktoren.......................................................69
5.1.5.3 Aufbau und Modellierung der Regelung.............................................................72
5.1.6 Gekoppelte flexible Mehrkörpersimulation der Kompensationsmodule.....................74
5.2 Aufbau des Versuchsstandes............................................................................................76
5.2.1 Konstruktion................................................................................................................77
5.2.2 Sensorik, Aktorik und Messdatenverarbeitung...........................................................78
5.2.3 Charakterisierung des Prüfstands..............................................................................82
5.2.4 Implementierung der Regelung und Validierung........................................................86
5.3 Simulation der Kompensationsmodule in einer Portalmaschine..................................89
5.3.1 Aufbau der Versuchsmaschine und Abgleich.............................................................89
5.3.2 Integration der Kompensationsmodule in den Z-Schieber.........................................91
5.3.3 Ergebnisse der gekoppelten Simulation an der Portalmaschine................................93
5.4 Simulationsgestützte Stabilitätsanalyse..........................................................................95
5.4.1 Aufbau der zeitbasierten Stabilitätssimulation............................................................95
5.4.2 Ergebnisse der Stabilitätssimulation...........................................................................97
6 AKTIVE WERKSTÜCKAUFLAGE......................................................................99
6.1 Entwurf der aktiven Werkstückauflage...........................................................................100
6.1.1 Anforderungen..........................................................................................................100
6.1.2 Konzeptionierung, Auslegung und Umsetzung........................................................101
6.1.3 Charakterisierung der Achsverhalten der AWA........................................................105
6.2 Entwurf einer Regelung zur Rattervermeidung.............................................................107
6.3 Experimentelle Untersuchung im Fräsprozess.............................................................112
6.4 Stabilitätsanalyse für die aktive Werkstückauflage......................................................120
7 ZUSAMMENFASSUNG UND AUSBLICK........................................................123
8 LITERATUR......................................................................................................129
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