Identifikation der gebrauchsdauerreduzierenden Betriebszustände von Hauptspindellagerungen auf Basis der wirkenden dynamischen Last am Schneideneingriffspunkt (DynaLast)

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.01.2017 bis 31.12.2019
Organisationseinheit:
Lehrstuhl für Werkzeugmaschinen, Maschinentechnik
Fördergeber:
Arbeitsgemeinschaft industrieller Forschungsvereinigungen AiF
Status:
Abgeschlossen

Forschungspartner

  • VDW - Verein Deutscher Werkzeugmaschinenfabriken e.V.

Kontakt

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+49 241 80 27968

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Die bisherige Auslegung von Spindelsystemen sowie die Untersuchung des Betriebs- und Verschleißverhaltens von Spindellagern erfolgen nur unter der Annahme statischer Lasten. Der Einfluss von dynamischen Prozesslasten wurde nicht untersucht. Das Ziel des Projektes ist daher die Identifikation der gebrauchsdauerreduzierenden Betriebszustände von Hauptspindellagerungen auf Basis der wirkenden dynamischen Last am Schneideneingriffspunkt.

Zu Beginn des Projektes werden in realen Fräsprozessen die real auftretenden Lagerlasten ermittelt. Diese Größen dienen schließlich der Modellierung des Spindelsystems zur Berechnung externer und interner Lagerlasten aufgrund der Spindeldynamik und den kinematischen Eigenschaften der Spindellager.

Im Rahmen des Projektes werden zwei baugleiche Prüfstände entwickelt und gefertigt, welche eine prozessähnliche Belastung der Spindelsysteme ermöglichen. Hierbei stehen die dynamische Belastung der rotierenden Spindelwelle und die Messmethode zum Ermitteln der auftretenden Lagerlasten im Fokus der Tätigkeiten. Die Belastung der Spindel kann in Anlehnung an reale Prozesslasten in radialer und axialer Richtung sowohl im schwellenden als auch mit wechselnden Lastbereich erfolgen.

Im Rahmen der anschließenden Prüfstanduntersuchungen werden die Versuchsspindeln in Dauerlaufversuchen bis zum Ende der Lagergebrauchsdauer betrieben. Zur besseren Identifikation gebrauchsdauerreduzierender Betriebszustände wird die Spindel in ersten Versuchsreihen mit rein harmonischen Lasten im Bereich der Eigenfrequenzen des Spindelsystems belastet. Nachfolgend werden reale Prozesslasten abgebildet um den Einfluss eines komplexen Belastungszustandes zu bewerten. Begleitend zu den Prüfstanduntersuchungen erfolgt eine Korrelationsanalyse zwischen den eingeleiteten dynamischen Lasten und den beobachteten Lagerausfallmechanismen. Dieses Vorgehen erlaubt die Beantwortung des Forschungsthemas welches die Identifikation gebrauchsdauerreduzierender Betriebszustände von Hauptspindellagerungen thematisiert.