Strukturbasierte Modellierung des drehzahlabhängigen Übertragungsverhaltens eines Spindel/Werkzeug-Systems
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Vorhaben zur hybriden – simulativen und messtechnischen – Ermittlung von Übertragungsfrequenzgängen konnte umgesetzt und auf zwei Referenz-Systeme angewandt werden. Je nach Charakteristik des untersuchten Systems lassen sich dabei unterschiedlich gute Prognoseergebnisse erzielen. Mit diesem Vorgehen lässt sich der messtechnische Aufwand zur Ermittlung der drehzahlabhängigen Frequenzgänge und damit die Zeit in der eine Maschine durch Messungen belegt werden muss reduzieren. Mit dem - zunächst für ruhende Systeme - dargestellten Ansatz zur Kopplung modaler Ersatzbeschreibungen des Spindel-Lager-Systems mit Strukturmodellen des Werkzeug-Futter-Systems lässt sich dieses Vorgehen prinzipiell erweitern und auf andere Spindel- Futter-Werkzeug-Konfigurationen übertragen. Im Rahmen des Projektes konnten Grundlagen für die messtechnischen Untersuchungen an rotierenden Spindeln bereitgestellt werden. Es wurden Anforderungen an das Minimalmodel hinsichtlich Diskretisierung, Modellvereinfachung und Modellumfang definiert. Mit den durchgeführten Sensitivitätsanalysen konnten Parametereinflüsse ermittelt sowie die zu erwartenden Fehler abgeschätzt werden. Die gewonnenen Erkenntnisse sind dabei zumindest qualitativ auf andere Spindel-Lager-Werkzeug-Systeme übertragbar. Die Quantifizierung von Unsicherheiten, die sich bei einer Anwendung des Vorgehens auf weitere Untersuchungsobjekte ergeben ist allerdings schwierig. Für einzelne Aspekte, wie Parametersensitivitäten sowie messtechnische und modellierungsseitige Einflüsse konnten „lokale“ Aussagen für die untersuchten Referenzsysteme gemacht werden, die sich allerdings auch je nach Charakteristik (z.B. der Einbausituation) für die beiden Systeme unterscheiden. Für die Bereitstellung einer bewerteten Aussagefähigkeit der Modelle anderer Untersuchungsobjekte müssten die Einzelaspekte und ihr Zusammenwirken systematisch aufbereitet und zusammengefasst werden. Dies könnte Aufgabe zukünftiger Forschungsarbeiten sein.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- Diskussion von Einflussparametern der Struktur- und Prozessmodellierung auf die simulierte Stabilitätsaussage. In: Tagungsband zum 10. Dresdner WZM-Fachseminar, 8./9.12.2005
Mühl, A.; Löser, M.
- 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 Jahrgang 101 (2006) Heft 7/8 S.
Großmann, K.; Mühl, A.; Löser, M.
- Maschinenverhalten unter Prozesswirkung oder Prozessverhalten unter Maschineneinfluss? Fachgespräch zwischen Industrie und Hochschule – Innovative Prozesse im Werkzeug- und Formenbau, ISF Dortmund, 14.-15.3.2007, Vortragsband, S. 23-44
Großmann, K.
- Modellierung eines Spindel-Werkzeug-Systems – Untersuchungen zum drehzahlabhängigen Übertragungsverhalten, ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Jahrgang 103 (2008), Heft 1-2; S. 53-57
Großmann, K., Löser, M.; Mühl, A.; Grismajer, M.
- 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.
- 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.
- Einflussgrößen auf die Stabilität von Zerspanprozessen; ZWF Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb 106 (2011) 3, S.147-152
Großmann, K.; Löser, M.
