Dynamische Versteifung von Werkzeugmaschinen durch gedämpfte Hilfsmassensysteme

Werkzeugmaschinen sollen die Herstellung von Werkstücken in einer möglichst kurzen Zeit unter Einhaltung der geforderten MaB- und Formgenauigkeit sowie einer bestimmten Oberflächengüte ermöglichen. Zur Erfüllung dieser Forderung muB eine bestimmte Arbeitsgenauigkeit der Maschinen gewährleistet sein. Diese wird durch die an der Schnittstelle zwischen Werkstück- und Werkzeug hervor gerufenen Abweichungen von den vorgeschriebenen Arbeitsbewegungen be grenzt. Die Abweichungen werden durch die Herstell- und Montagegenauig keiten der Werkzeugmaschinenelemente sowie durch die Nachgiebigkeiten der Maschine bzw. ihrer Bauteile gegenüber den bei der Bearbeitung auftretenden Belastungen bestimmt. Durch statische und dynamische Belastungen werden alle im KraftfluB der Ma schine liegenden Bauteile verformt. Erweist sich eine Werkzeugrnaschine statisch oder dynamisch als zu nachgiebig, so sind in einer statischen oder dynamischen KraftfluBanalyse die nachgiebigsten Elemente zu ermitteln. Urn eine wirksame Steifigkeitserhöhung der Maschine zu erhalten, müssen zunächst diese Teile versteift werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daB das dynamische Verhalten auBer durch Federsteife, Masse und Dämpfung auch noch durch die Kopplungs gröBen zwischen den einzelnen Bauteilen der Werkzeugmaschine bestimmt wird. Eine Erhöhung der statischen Steifigkeit kann durch konstruktive MaBnahrnen erreicht werden. Damit ist in vielen Fällen auch eine Erhöhung der Eigenfrequenz und ein Schwingamplitudenabbau verbunden. LäBt sich an einer fertigen Ma schine eine konstruktive Änderung zum Zwecke einer dynamischen Verbesse rung nicht mehr durchführen, so erweist sich die Verstimmung durch Verändern der Einspannbedingungen oder der Einsatz eines Hilfsmassensystems als wichtiges Hilfsrnittel.

Klappentext

Werkzeugmaschinen sollen die Herstellung von Werkstücken in einer möglichst kurzen Zeit unter Einhaltung der geforderten MaB- und Formgenauigkeit sowie einer bestimmten Oberflächengüte ermöglichen. Zur Erfüllung dieser Forderung muB eine bestimmte Arbeitsgenauigkeit der Maschinen gewährleistet sein. Diese wird durch die an der Schnittstelle zwischen Werkstück- und Werkzeug hervor­ gerufenen Abweichungen von den vorgeschriebenen Arbeitsbewegungen be­ grenzt. Die Abweichungen werden durch die Herstell- und Montagegenauig­ keiten der Werkzeugmaschinenelemente sowie durch die Nachgiebigkeiten der Maschine bzw. ihrer Bauteile gegenüber den bei der Bearbeitung auftretenden Belastungen bestimmt. Durch statische und dynamische Belastungen werden alle im KraftfluB der Ma­ schine liegenden Bauteile verformt. Erweist sich eine Werkzeugrnaschine statisch oder dynamisch als zu nachgiebig, so sind in einer statischen oder dynamischen KraftfluBanalyse die nachgiebigsten Elemente zu ermitteln. Urn eine wirksame Steifigkeitserhöhung der Maschine zu erhalten, müssen zunächst diese Teile versteift werden. Dabei ist zu berücksichtigen, daB das dynamische Verhalten auBer durch Federsteife, Masse und Dämpfung auch noch durch die Kopplungs­ gröBen zwischen den einzelnen Bauteilen der Werkzeugmaschine bestimmt wird. Eine Erhöhung der statischen Steifigkeit kann durch konstruktive MaBnahrnen erreicht werden. Damit ist in vielen Fällen auch eine Erhöhung der Eigenfrequenz und ein Schwingamplitudenabbau verbunden. LäBt sich an einer fertigen Ma­ schine eine konstruktive Änderung zum Zwecke einer dynamischen Verbesse­ rung nicht mehr durchführen, so erweist sich die Verstimmung durch Verändern der Einspannbedingungen oder der Einsatz eines Hilfsmassensystems als wichtiges Hilfsrnittel.

Inhalt

1. Verformungen an Werkzeugmaschinen.- 2. Statische und dynamische Steifigkeitserhöhung.- 3. Theoretische Grundlagen zur Ermittlung der Kopplungswirkung von Hilfsmassensystemen.- 4. Kurvenblätter für gedämpfte Hilfsmassensysteme.- 5. Der praktische Einsatz von gedämpften Hilfsmassensystemen zur dynamischen Versteifung von Werkzeugmaschinen; Versuchsergebnisse.- 6. Zusammenfassung.- 7. Literaturverzeichnis.