Adaptronische Kompensation von Winkelverlagerungen an Werkzeugmaschinen-Hauptspindeln

机床主轴角位移自适应补偿

• 批准号: 12713316
• 负责人: Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• 金额: --
• 依托单位: Fachgebiet Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik
• 依托单位国家: 德国
• 项目类别: Priority Programmes
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 德国
• 起止时间: 2004-12-31 至 2009-12-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/12713316?language=en
• 关键词: Adaptronische; Kompensation; von; Winkelverlagerungen; Werkzeugmaschinen

Winkelverlagerungen an Werkzeugmaschinen-Hauptspindeln stellen eine unmittelbar qualitätsbeeinflussende Größe in der Charakterisierung von Werkzeugmaschinen und Produktionsprozessen dar. Aus heutiger Sicht ist die Kompensation von axialen und radialen Verlagerungen weitestgehend kontrollierbar, wohingegen die Kompensation von Winkelverlagerungen noch nicht zufrieden stellend realisiert ist. Aufgrund thermisch nicht symmetrischer Konstruktionen im Bereich der Hauptspindelaufnahme und dort an Führungen und der Anbindung an den Spindelstock, tritt aufgrund von Wärmeverlustleistungen im Gebiet der Hauptspindel eine inhomogene Erwärmung des Spindelgehäuses auf. Diese Inhomogenitäten im Temperaturfeld führen schließlich zu einer Biegung der Spindelaufnahme und somit zu Winkelverlagerungen der Spindel. Ein Ansatz zur gezielten Verringerung von Winkelverlagerungen in der Spindelaufnahme ist der Einsatz von adaptronisch geregelten Zugstäben, die in axialer Richtung an der Spindelaufnahme angeordnet sind. Durch Verwendung hochsteifer CFK-Stäbe wird durch gezielte Heizung eine Kontraktion hervorgerufen, die über definierte Krafteinleitungspunkte eine der thermischen Verformung gegenläufige Verformung in die Spindelaufnahme einbringt. Die erforderliche Heizleistung wird in diesem Fall über Heizfolien und Peltierelemente generiert. Durch die axiale Anordnung der Zugstäbe ist der Einsatz von Peltierelementen in diesem Fall besonders sinnvoll, da hierbei durch die Anordnung der Peltierelemente zwischen Spindelaufnahme und Kompensationsstruktur sowohl der Kühl- als auch den Heizeffekt nutzbar gemacht wird. Ziel des beantragten Projektes ist zunächst die Entwicklung der Kompensationsstruktur, bestehend aus CFK-Zugstäben und Kopplungselementen zur Krafteinleitung in die Spindelaufnahme. Über adaptronisch wirkende Heizung sowie Kühlung durch die Peltierelemente erfolgt eine gezielte Beeinflussung der thermisch verursachten Winkelverlagerung über die Kühlung der Spindelaufnahme bei gleichzeitiger Heizung und damit Kontraktion der CFK-Zugstäbe. Die entwickelte Kompensationsstruktur wird im Anschluss in eine prototypische Spindelaufnahme integriert. Basierend auf den Erkenntnissen aus dem vorangegangenen Projekt „CFK-Kompensationsstrukturen zur Verringerung thermisch bedingter Verformungen wird im weiteren Verlauf eine adaptronisch wirkende thermische Regelung implementiert, um durch gezielten thermischen Eingriff die Winkelverlagerungen zu kompensieren. Über konstruktive Variationen der Spindelaufnahme wird in der Folge sowohl das Reglerverhalten als auch das Verhalten der Kompensationsstruktur in Bezug auf das zu erzielende Ergebnis analysiert und optimiert.

Winkelverlagerungen 和 Werkzeugmaschinen-Hauptspindeln stellen eine unmittelbar qualitätsbeeinflussende Größe in der Charakterisierung von Werkzeugmaschinen und Produktionsprozessen dar.控制栏上，Winkelverlagerungen noch nicht zufrieden stellend realisiert ist 的补偿。温度不均匀会导致 Spindelaufnahme 的 Biegung 和 Spindel 的 Winkelverlagerungen 的问题。 von Winkelverlagerungen in der Spindelaufnahme ist der Einsatz von adjustment geregelten Zugstäben, die in axiser Richtung an der Spindelaufnahme angeordnet sind.在 Spindelaufnahme einbringt 中定义热敏状态下的 Krafteinleitungspunkte 热状态状态。珀耳帖元件在秋季会变得更加严重，因为珀耳帖元件的旋转轴和补偿结构会与 Heizeffekt nutzbar gemacht 一样。补偿结构，最好是 CFK-Zugstäben 和 Kopplungselementen zur Krafteinleitung in die Spindelaufnahme。 über die Kühlung der Spindelaufnahme bei gleichzeitiger Heizung 和 damit Kontraktion der CFK-Zugstäbe。 “CFK-Kompensationsstrukturen zur Verringerung thermisch bedingter Verformungen wird im weiteren Verlauf eine adjustment wirkende thermische Regelung Implementiert, um durch gezielten thermischen Eingriff die Winkelverlagerungen zu kompensieren.在 Folge sowohl das Reglerverhalten 和 Verhalten der Kompensationsstruktur in Bezug auf das zu erzielende Ergebnis analysiert 和 optimiert 中。