Synthese von Ratterkarten für Fräsprozesse mit hochtourig drehenden Spindel-Lager-Systemen unter Berücksichtigung gyroskopischer Effekte
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In den experimentellen Untersuchungen konnte die Notwendigkeit zur Berücksichtigung des drehzahlabhängigen Übertragungsverhaltens des rotierenden Spindel-Werkzeug-Systems bei hochtourig geführten Fräsprozessen bestätigt werden. Vor diesem Hintergrund konnten auch Ergebnisse und Modelle aus einem - bereits durch die DFG geförderten - Projekt genutzt und die Eignung modellbasierter Methoden zur Ermittlung von Parametern modaler Ersatzbeschreibungen für geänderte Werkzeugkonfigurationen gezeigt werden. Der Einfluss des Drallwinkels und die damit verbundene Notwendigkeit zur Anwendung geeigneter Frequenzbereichsverfahren zur Stabilitätsprognose (multi frequency solution) konnte insbesondere für das Auftreten niederfrequenter Anteile der Strukturnachgiebigkeit gezeigt werden. Für andere Versuchskonfigurationen geht der in den Berechnungsverfahren gezeigte Effekt des Drallwinkels allerdings unter, gegenüber den Unsicherheiten bei der Parametrierung der verwendeten Modelle sowie der begrenzten Reproduzierbarkeit experimentell ermittelter Ratterkarten. Hierin liegen auch die Schwierigkeiten, die sich bei der Bearbeitung des Projektes ergaben. Aufgrund von Schwankungen und Unsicherheiten von Parametern lassen sich einige der simulativ gezeigten Effekte nicht eindeutig im Experiment verifizieren. Die Einflüsse solcher Unsicherheiten konnten in einer abschließenden Untersuchung gezeigt werden. Diese Herausforderungen hinsichtlich der Prognosegenauigkeit ergeben sich für eine praktikable Nutzung der Möglichkeiten der Stabilitätsprognose. Für zukünftige Forschungsarbeiten können daher aus den gewonnenen Erkenntnissen folgende Aufgabenschwerpunkte abgeleitet werden: • Ermittlung von Vertrauensbereichen der Modellparameter, • Definition geeigneter Beschreibungsformen für Parameterunsicherheiten der Prozessund Strukturmodelle, • Entwicklung effizienter Verfahren zur Berücksichtigung von Parameterunsicherheiten bei der Prognose von Stabilitätsgrenzen, • Ermittlung von Vertrauensbereichen der prognostizierten Stabilitätsgrenze, um eine bewertete Aussagesicherheit der Stabilitätsprognose bereitzustellen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Prognose von Stabilitätsgrenzen für das Fräsen – Einfluss der Modellansätze zur Beschreibung der Fräskräfte und der Dynamik des Spindel-Werkzeug-Systems auf die Stabilitätsprognose, ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 101 (2006) Heft 7/8
Großmann, K.; Mühl, A.; Löser, M.
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Synthesis of Stability Lobe Diagrams under Consideration of Speed Dependent Dynamics of Rotating Spindle-Tool-Systems, Proceedings of the 1st International Conference on Process Machine Interactions, Hannover 2008
Großmann, K.; Löser, M.
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Löser, M.; Großmann, K.: Influence of Helix Angle and Multi-Degree-of-Freedom Behavior of the Machine on the Chatter Stability in Milling; Proceedings of the 2nd International Conference on process Machine Interactions, Vancouver, Canada, 2010
Löser, M.; Großmann, K.
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Prediction of the machining result taking into account the interactions between machine tool and process using the example of chatter stability; Proceedings of the International Chemnitz Manufacturing Colloquium; Chemnitz; Germany; 2010
Großmann, K.; Löser, M.
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Einflussgrößen auf die Stabilität von Zerspanprozessen; ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 106 (2011) 3, S.147-152
Großmann, K.; Löser, M.
