Positions- und richtungsabhängige Abdrängungskompensation von 3-Achs-Werkzeugmaschinen bei der Schruppbearbeitung

Von:

Guido A. Pfeiffer

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Neben der statischen Positioniergenauigkeit ist die Bahntreue im Prozess die maßgebliche, qualitätsbestimmende Eigenschaft einer Werkzeugmaschine. Je genauer das Werkzeug der programmierten Sollbahn störungsfrei folgen kann, desto geringer ist die entstehende Ungenauigkeit der Bearbeitung. Die Steifigkeit sowie die allgemeine Qualität der Komponenten der Werkzeugmaschine wirken sich unter anderem positiv auf die Positioniergenauigkeit und Bahntreue aus. In den während der Zerspanung auftreten Prozesskräften findet sich jedoch auch ein Faktor, welcher bei nicht ausreichender Steifigkeit des Maschinengestells zu einer nicht vernachlässigbaren Abdrängung des Werkzeugs von der Sollbahn führt. Die so entstehende Abdrängung macht unter Umständen einen Vorschlichtprozess nötig und führt somit zu längeren Hauptzeiten. Zur Vermeidung des Vorschlichtprozesses gerade auf kostengünstigen, hochdynamischen 3-Achs-Werkzeugmaschinen kann die während des Schruppprozesses durch die Prozesskräfte entstehende Abdrängung durch eine Kraftidentifkation über die momentbildenden Querkomponente der Achsantriebsströme berechnet und reduziert werden. In der vorliegenden Arbeit wird hierzu ein Ansatz vorgestellt, welcher die Prozesskraft bei beliebigen Achszuständen wie Stillstand, konstanter Fahrt, ungleichmäßiger Beschleunigung oder Richtungswechseln identifizieren kann und ohne zusätzliche Sensorik auskommt. Auf Basis dieser Ergebnisse wird anschließend die TCP-Abdrängung kompensiert. Die Methode wird zuerst auf einem Prüfstand entwickelt und einem Funktionsnachweis unterzogen. Anschließend wird die Methode auf eine Werkzeugmaschine übertragen und die Wirksamkeit an einem Prüfwerkstück validiert.