Effiziente Ermittlung von Stabilitätskarten

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Produktionsautomatisierung und Montagetechnik ; Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2020
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 312052494

Die erreichbare Produktivität moderner Werkzeugmaschinen wird durch Instabilitäten in Form von Ratterschwingungen signifikant begrenzt. Ratterschwingungen sind selbsterregte und sich regenerativ selbst verstärkende Schwingungen, die aus den Wechselwirkungen von Prozess und Maschine herrühren. Trotz zahlreicher Untersuchungen, ist der Rattereffekt noch nicht vollständig beherrscht und erforscht. Daher ist es notwendig eine umfassende Untersuchung der einzelnen Stabilitätseinflüsse durchzuführen. Die experimentelle Ermittlung von Stabilitätskarten, in denen die Stabilitätsgrenzen in Abhängigkeit von Schnitttiefe und Drehzahl dargestellt werden, ist jedoch aufwändig und schlecht reproduzierbar. Zur Reduktion des experimentellen Aufwands existieren bereits zwei unterschiedliche Ansätze: die kontinuierliche Schnitttiefenvariation und die kontinuierliche Drehzahlvariation. Beide Ansätze verfügen jedoch über einige Nachteile bezüglich des Versuchsaufwands.Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung einer standardisierbaren Methodik zur effizienten, automatisierten und reproduzierbaren experimentellen Ermittlung von Stabilitätskarten. Langfristiges Ziel ist die Standardisierung der Aufnahme von Stabilitätskarten. Die Methodik basiert auf einer Kombination aus den beiden oben erwähnten Ansätzen. Das Neuartige hieran ist, dass nicht nur ein Parameter, sondern sowohl Schnitttiefe als auch Drehzahl variiert werden, sodass die Stabilitätsgrenzen kontinuierlich abgetastet werden. In einer geplanten zweiten Projektphase werden Möglichkeiten zum Ausgleich statistischer Einflüsse auf die Stabilitätskartenermittlung erforscht.Zur Entwicklung der neuen Methodik erfolgt zunächst eine weiterführende Untersuchung der beiden bestehenden Ansätze zur Klärung der Randbedingungen. Zusätzlich wird eine geeignete Rattererkennungsmethode ausgewählt und weiterentwickelt. Die neue Methodik wird anschließend aus einer Kombination der beiden Ansätze sowie der Rattererkennungsmethode entwickelt und auf Versuchsträgermaschinen validiert und bewertet.Ergebnis des Projektes ist eine neue, gut standardisierbare, experimentelle Methodik zur effizienten und automatisierbaren Stabilitätskartenermittlung, mit der eine einfache und umfassende Erforschung unterschiedlicher weiterer Stabilitätseinflüsse möglich ist. Zusätzlich wird durch die Methodik auch die Ermittlung optimaler Prozessparameter für eine stabile Bearbeitung vereinfacht.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr.-Ing. Alexander Epple; Dr.-Ing. Marcel Fey