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Die Arbeitsgenauigkeit von Werkzeugmaschinen wird neben dem geometrischen, statischen und dynamischen Verhalten insbesondere durch volumetrische thermo-elastische Strukturverformungen charakterisiert. Aktuelle Methoden zur messtechnischen Analyse thermo-elastischer Verlagerungen und deren Korrektur bzw. Kompensation beschränken sich jedoch vorwiegend auf einige wenige punktuelle Verlagerungsmessungen im Arbeitsraum.

Inhalt dieser Dissertation ist daher die Bereitstellung einer Methode zur messtechnischen Analyse und Charakterisierung volumetrischer thermo-elastischer Verlagerungen von Werkzeugmaschinen.

Hierzu wird zunächst ein indirektes Verfahren zur messtechnischen Erfassung volumetrischer thermo-elastischer Verlagerungen erarbeitet. Die für indirekte Messverfahren üblicherweise angewendeten Starrkörpermodelle können dabei befähigt werden, thermo-elastische Verlagerungen über der Zeit zu berücksichtigen. Physikalische Zusammenhänge werden zunächst jedoch nicht abgebildet, um den Lösungsraum offen zu halten. Die Beschreibung und Korrektur des thermo-elastischen Verhaltens bewerkstelligt daher eine separate Beschreibungsmethode auf Basis steuerungsinterner Daten und einfachen Verzögerungsgliedern. Beide Methoden, Mess- wie Beschreibungsmethode, können gekoppelt werden. Die Messunsicherheit lässt sich mittels einer Monte-Carlo-Simulation abschätzen.

Die entwickelte Messmethode kann auf andere Messgeräte übertragen werden, welche sich bisher aufgrund langer Messzeiten nur eingeschränkt für eine volumetrische thermo-elastische Analyse von Werkzeugmaschinen verwenden lassen.

Die Mess- und Beschreibungsmethode wird zur Analyse und nachfolgenden Beschreibung des thermo-elastischen Verhaltens von zwei Werkzeugmaschinen verwendet. Die messtechnische Analyse zeigt dabei, dass nur ein kleiner Teil der volumetrischen Fehlerparameter einer Werkzeugmaschine den Hauptanteil der TCP Verlagerungen verursachen. Weiterhin kann die entwickelte Beschreibungsmethode die resultierenden Verlagerungen im gesamten Arbeitsraum der untersuchten Werkzeugmaschinen um bis zu 71 % reduzieren.