Adaptive Reibflächen zur Schwingungsreduktion an Werkzeugmaschinen

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Lothar Gaul (†)
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2008 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 68318632

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Längs-, Biege und Torsionsschwingungen in Schlittensystemen von Werkzeugmaschinen (WZM) mittels eines adaptiven Reibtilgers zu dämpfen und zu verstimmen. Die Nutzung verschiedener Werkstücke, Werkzeuge, Bearbeitungsgeschwindigkeiten und Positionierungen des Schlittens erzeugen unterschiedliche Erregungen nach Amplitude und Frequenz. Daher wird ein adaptives Konzept zur Regelung der Steifigkeit und Dämpfung vorgeschlagen, das sich der Erregung anpassen kann. Als gewählter Lösungsansatz bietet ein adaptiver Reibtilger die Möglichkeit der Anpassung der Tilgersteifigkeit an die Erregungsfrequenz. Durch die semi-aktive Veränderung der Kontaktpressung am adaptiven Reibtilger mit Piezo-Stapelaktuatoren soll eine Mehrkriterienoptimierung zum Dämpfungsverhalten und zur Strukturabstimmung realisiert werden. Die Auslegung der Reibkontaktflächen an adaptiven Reibtilgern von WZM bedürfen neu entwickelter Modellierungswerkzeuge der Kontaktmechanik (Zerothickness Kontaktzonen) und der Regelungstechnik (flachheitsbasierte Konzepte). Im Rahmen des DF G-Schwerpunktprogramms SPP-1156 „Adaptronik für Werkzeugmaschinen" wurde anhand eines vom l AM und den INDEX-Werken GmbH entwickelten Schlittenexperiments die Effizienz des Reibtilgers nachgewiesen, nicht nur durch numerische Simulationen, sondern auch durch experimentelle Verifizierung. Im Rahmen des Transferantrages und weiterhin in Kooperation mit den INDEX-Werken GmbH ist der Reibtilger an ein INDEX-Drehfräszentrum G160 anzupassen und zu testen mit dem Ziel, den serienmäßigen Einbau in Drehfräszentren vorzubereiten. Dies erfordert nicht nur die Anpassung der konstruktiven Auslegung des Reibtilgers, sondern auch eine Weiterentwicklung numerischer Modelle, die in Zukunft als Software-Paket für INDEX zur Verfugung gestellt werden sollen. Durch die am IAM entwickelten Regelungskonzepte ist die Einstellung des Reibtilgers abhängig vom Bearbeitungsprozess automatisch umzusetzen. Die Kenntnisse zur numerischen Modellierung nicht-linearer Systeme und deren experimentelle Verifizierungen durch u. a. Experimentelle Modalanalyse (EMA) sind mit dem technischen Know-how der Firma INDEX über WZM zu verbinden, so dass sich eine Qualitätssteigerung der Bearbeitungsergebnisse erwarten lässt.

• DFG Programme: Research Grants (Transfer Project)
• Business and Industry: INDEX-Werke GmbH & Co. KG Hahn & Tessky