Entwicklung einer aktiven Werkzeugaufnahme für rotierende Werkzeuge mit automatisiertem Reglerentwurf zur Leistungsssteigerung von Werkzeugmaschinen

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Annika Raatz
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2011 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 183131338

Das Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Steigerung der Produktivität von Werkzeugmaschinen mit rotierender Werkzeugaufnahme durch aktives Beeinflussen der Maschinenstruktur. Der begrenzende Faktor für die Leistung einer Werkzeugmaschine ist das dynamische und statische Verhalten. Werden Werkzeugmaschinen in den Grenzbereichen betrieben, kann es zu nicht gewollten Maschinenschwingungen kommen. Diese führen dazu, dass entweder die Bearbeitung der Werkstücke nicht beendet wer-den kann oder es werden Parameterwerte (Vorschub, Geschwindigkeit etc.) gewählt, die nicht die volle Maschinenleistung ausreizen. Im Rahmen dieses Vorhabens soll zum einen eine aktive Werkzeugaufnahme für Maschinen mit rotierender Werkzeugaufnahme entwickelt werden und zum anderen soll durch einen automatisierten Reglerentwurf die Integration der Werkzeugaufnahme in das Gesamtsystem der Maschine deutlich vereinfacht werden. Die aktive Werkzeugaufnahme ersetzt die bereits vorhandene Werkzeugaufnahme und mit Hilfe dieser sollen auftretende Schwingungen kompensiert werden. Die gesamte Aktorik und Sensorik, die zur Schwingungsreduzierung benötigt wird, ist in der aktiven Werkzeugaufnahme integriert. Auf eine äußere Anbringung der Messeinrichtung, die gegebenenfalls durch die raue Prozessumgebung oder den zur Verfügung stehenden Bauraum beeinträchtigt wird oder auch selbst den Arbeitsraum der Maschine negativ beeinflusst, kann somit verzichtet werden. Zur Vereinfachung der Übertragbarkeit und Implementierung der aktiven Werkzeugaufnahme in weitere Maschinen wird zudem ein automatisierter Reglerentwurf entwickelt. Dazu wird eine Methode erarbeitet, die es erlaubt, mit Hilfe der entwickelten aktiven Werkzeugaufnahme eine automatisierte Identifikation mit anschließender Auslegung verschiedener Regelungskonzepte durchzuführen. Das Vorhaben vereinfacht die Einbindung aktiver Module in bereits bestehende oder neu entwickelte Maschinenstrukturen und stellt eine mögliche Plattform für zukünftige adaptronische Projekte dar.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Professor Dr.-Ing. Jürgen Hesselbach