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Steuerungsinterne Korrektur thermisch bedingter Strukturverformungen von Bearbeitungszentren

ISBN: 978-3-86359-219-6

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Kurzübersicht

Im Rahmen dieser Arbeit werden aus den messtechnischen Untersuchungen eines Bearbeitungszentrums steuerungsinterne Methoden zur indirekten Korrektur spindellast- und umgebungstemperaturbedingter thermoelastischer Einflüsse auf die Bearbeitungsgenauigkeit einer Fräsmaschine abgeleitet und analysiert. Es wird zwischen dem thermoelastischen Einfluss durch die Spindellast und dem Einfluss durch die Umgebungstemperatur unterschieden.

Steuerungsinterne Korrektur thermisch bedingter Strukturverformungen von Bearbeitungszentren

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Details

Im Rahmen dieser Arbeit werden aus den messtechnischen Untersuchungen eines Bearbeitungszentrums steuerungsinterne Methoden zur indirekten Korrektur spindellast- und umgebungstemperaturbedingter thermoelastischer Einflüsse auf die Bearbeitungsgenauigkeit einer Fräsmaschine abgeleitet und analysiert. Es wird zwischen dem thermoelastischen Einfluss durch die Spindellast und dem Einfluss durch die Umgebungstemperatur unterschieden. Die spindellastbedingten thermoelastischen Einflüsse werden auf Basis von den Steuerungsdaten Drehzahl und Wirkleistung der Hauptspindel, der Einfluss der Umgebungstemperatur auf Basis von Lufttemperaturmessungen im Umfeld der Werkzeugmaschine korrigiert. Für die messtechnische Untersuchung der Werkzeugmaschine unter zerspanungs-ähnlichen und annähernd konstanten Umgebungstemperaturbedingungen wird eine Belastungseinheit entwickelt, die eine gezielte, definierte und reproduzierbare Belastung einer Hauptspindel ermöglicht. Eine Verifikation der Korrekturmethode mit Drehzahl- und Leistungsspektren ergibt im Fall der untersuchten Werkzeugmaschine, dass die Modellierung mit einem PT3-Ansatz die besten Korrekturergebnisse liefert. Die TCP-Verlagerung wird in Y-Richtung um bis zu 70 % und in Z-Richtung um bis zu 83 % reduziert. Es wird gezeigt, dass der vorgestellte Korrekturansatz sehr robust ist und selbst nach 40 Stunden keine Divergenz zwischen gemessener und simulierter TCP-Verlagerung auftritt. Im Rahmen dieser Arbeit werden drei Architekturen künstlicher neuronaler Netze betrachtet und hinsichtlich ihrer Eignung für die Korrektur des umgebungstemperaturbedingten thermoelastischen Maschinenverhaltens untersucht. Der Vergleich der Korrekturqualität und der Trainingsdauer zwischen den drei Netzarchitekturen bestätigt die Eignung der radialen Basisfunktionen für die Korrektur umgebungstemperaturabhängiger Maschinenverformungen. Die Zusammenführung der Korrektur spindellastbedingter mit der Korrektur umgebungstemperaturabhängiger thermoelastischer Strukturverformungen zeigt mit wenigen Ausnahmen eine Optimierung des thermisch bedingten Verhaltens des untersuchten Bearbeitungszentrums. Anschließend wird die Übertragbarkeit der Korrekturmethoden auf ein zweites Bearbeitungszentrum anderer Bauart untersucht. Die Korrektur des spindellastabhängigen Verhaltens auf Basis von Verzögerungsgliedersummen liefert die besten Ergebnisse. Dabei wird die TCP-Verlagerung in Y-Richtung um 55 % und in Z-Richtung um 67 % reduziert.

Zusatzinformation

Autor Wissmann, Adam
ISBN/Artikelnr. 978-3-86359-219-6
Gewicht 0.300 kg
Erscheinungsdatum 17.06.2014
Lieferzeit 3-4 Tage
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