Eigenschaftsmodellbasierte Korrektur lastabhängiger Strukturverformungen

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.07.2019 bis 30.06.2023
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen, Maschinendatenanalyse und NC-Technik
Fördergeber:
Deutsche Forschungsgemeinschaft DFG
Status:
Laufend

Kontakt

Name

Marcel Fey

Oberingenieur

Telephone

work Phone
+49 241 80 27409

E-Mail

 

Neben dem statischen und dynamischen Verhalten wird die Bearbeitungsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen wesentlich durch thermische Einflüsse bestimmt. Verschiedene interne und externen Wärmequellen führen dabei zu einer instationären Temperaturverteilung innerhalb der Maschinenstruktur und damit zu Verlagerungen des Tool-Center-Points. Während sich nach dem aktuellen Stand der Technik das spindelbedingte Wachstum in z-Richtung relativ gut korrigieren lässt, gilt dies für die restlichen Verlagerungsanteile nur bedingt.

Die Deutsche Forschungsgesellschaft - DFG - fördert dieses Projekt mit dem Ziel volumetrische thermo-elastische Verlagerungen von Werkzeugmaschinen zu minimieren. Hierzu wurde bereits eine volumetrische Messmethodik auf Basis von Tracking Interferometern für die Erfassung thermisch bedingter volumetrischer Fehler qualifiziert. Diese Messmethodik bildet die Grundlage für die anschließende Entwicklung eines Korrekturmodells, welches die auftretenden Verlagerungen auf Basis steuerungsinterner Daten ohne die Integration zusätzlicher Messtechnik, wie Temperatursensoren, korrigiert.

Speziell konstruierte und gefertigte hydraulische Belastungseinheiten für Spindel- wie auch Linearachsen ermöglichen die gezielte Untersuchung des lastabhängigen thermo-elastischen Maschinenverhaltens. In bisherigen Versuchen konnte gezeigt werden, dass thermo-elastische Strukturverformungen aufgrund von Achsbelastungen hochgradig poseabhängig sind. Eine positionsunabhängige Korrektur kann in diesem Fall kein zufriedenstellendes Ergebnis liefern. Dabei werden die betrachteten Fehlerparameter gem. ISO 230 unterschiedlich stark von einer thermischen Achslast beeinflusst, sodass die Entwicklung eines Korrekturalgorithmus auf einzelne Fehlerparameter fokussiert werden kann. Im weiteren Verlauf des Projektes liegt der Fokus auf thermo-elastische Verlagerungen durch Umgebungstemperaturschwankungen sowie Belastungen von Drehachsen.