Ermittlung, Berechnung und Optimierung des strukturmechanischen Verhaltens am Beispiel von Fräsmaschinen

Die Arbeit beschäftigt sich mit der messtechnischen Ermittlung, Berechnung und Optimierung des strukturmechanischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen. So zeigen Messergebnisse ein nichtlineares strukturmechanisches Werkzeugmaschinenverhalten in Form eines belastungsabhängigen Dämpfungsmaßes bei einer Fräsmaschine mit Lineardirektantrieben auf. Zur Berechnung des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen werden Finite Elemente Analysen dargestellt, deren Ergebnisse durch die Lösung der Bewegungsgleich im Zeitbereich ermittelt wurden. Dadurch ist es möglich, die nicht geschwindigkeitsproportionale Dämpfung in den Komponentenschnittstellen direkt zu berücksichtigen. Weiterhin werden Berechnungen des Nachgiebigkeitsfrequenzganges bei nicht geschwindigkeitsproportionaler Dämpfung am Beispiel einer Fräsmaschinenspindel aufgezeigt. Zur Modellierung des Schnittstellenverhaltens von Schraubenverbindungen wird eine Vorgehensweise zur Reduktion der Anzahl der Freiheitsgarde von Finite Elemente Modellen vorgestellt. Weiterhin werden Stabilitätsanalysen von Fräsprozessen bei nichtlinearem strukturmechanischen Fräsmaschinen- und Prozessverhalten beschrieben, wobei die Berechnungsmethode einen Prozessdämpfungsterm beinhaltet. Abschließend wird eine neue Strategie zur Strukturoptimierung von Werkzeugmaschinen dargestellt.