In dieser Dissertation wird eine ganzheitliche Vorgehensweise zur Auslegung von Hilfsmassendämpfern für spanende Werkzeugmaschinen erarbeitet. Gemeint ist ein Vorgehen, welches ausgehend von der konkreten Problemstellung, „Schwingungen im Bearbeitungsprozess“ über messtechnische Voruntersuchungen sowie der analytischen Auslegung des Hilfsmassendämpfers eine Approximation des Nachgiebigkeitsfrequenzgangs am Tool Center Point der Maschine nach Montage des Hilfsmassendämpfers ermöglicht. Im Detail wird eine Möglichkeit der Analyse und Charakterisierung der im Prozess auftretenden Schwingungen vorgestellt, wodurch eine einfache Identifikation der vorliegenden Schwingungsart (Fremd- oder Selbsterregung) gelingt. Es wird ein Vorgehen erarbeitet, welches die Ermittlung des optimalen Wirkortes für den Hilfsmassendämpfer an der Maschine ermöglicht. Wesentliche Mittel sind in diesem Schritt die Modalanalyse der Werkzeugmaschine und Nachgiebigkeitsfrequenzgänge an potenziellen Wirkorten. Ist der optimale Wirkort erkannt, können im Rahmen der Parameteridentifikation die modalen Eigenschaften der kritischen Schwingungsmode ermittelt und für die weitere Auslegung des Hilfsmassendämpfers extrahiert werden. Hierfür wird der P-LSCF-LSFD-Ansatz verwendet, welcher schnell stabilisierende Polstellen liefert.

Kern der Arbeit bildet die mathematische Herleitung der Gleichungen für die optimale Hilfsmasse, Steifigkeit und Dämpfung in Abhängigkeit der Art der Schwingung. Abweichend von bisherigen analytischen Auslegungsansätzen wird in dieser Arbeit das dynamische Maschinenverhalten nicht als Einmassenschwinger, sondern als Mehrmassenschwinger approximiert. Dieser Ansatz berücksichtigt den Einfluss des dynamischen Nachgiebigkeitsverhaltens der Moden unter- und oberhalb der kritischen Resonanzstelle. Insbesondere für selbsterregte Schwingungen wird eine eindeutige, optimale Hilfsmasse hergeleitet, welche den Absolutbetrag des negativen Realteils der kritischen Resonanzstelle eliminiert. Somit sind selbsterregte Schwingungen infolge dieser kritischen Eigenmode nicht mehr möglich. Die theoretischen Grenzen des Ansatzes werden ebenfalls diskutiert.

Den Abschluss der Arbeit stellt die Verifikation des ganzheitlichen Auslegungsansatzes anhand zweier Maschinen dar.