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Innovative Antriebstechnik muss die aktuellen Anforderungen und die spezifischen Anwenderwünsche mit den verfügbaren technologischen Möglichkeiten in hocheffiziente Lösungen umsetzen. Dazu müssen Elektronik, Software und Mechanik von der Berechnung bis zur Ausführung passgenau integriert und optimiert sein, um auch die heutigen ökonomischen und ökologischen Ansprüche an moderne Antriebe zu erfüllen.
Das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen beeinflusst in erheblichem Maße die Leistungsfähigkeit und Genauigkeit spanender Werkzeugmaschinen. Das Verständnis der das Rattern beeinflussenden Faktoren ist von entscheidender Bedeutung für die konstruktive Auslegung der Maschinen, Werkzeuge, Vorrichtungen und Prozesse. Das dynamische Verhalten kann durch eine gezielte Modifikation von Steifigkeit und Dämpfung erheblich verbessert werden. Es werden unterschiedliche Möglichkeiten im Bereich der Gestelle, Komponenten und Werkzeuge aufgezeigt, mit denen die dynamischen Eigenschaften optimiert werden.
Bei der Zerspanung mit geometrisch definierter Schneide (z.B. Drehen, Fräsen, Bohren, Reiben, Sägen, Hobeln, Stoßen, Räumen) werden Zerspanwerkzeuge mit einer definierten Schneidengeometrie verwendet. Die Werte der einzelnen geometrischen Maße basieren auf Richt- und Erfahrungswerten. Die Definition der einzelnen Geometriemerkmale (z.B. Winkel) sind in DIN 6581 enthalten. In den letzten Jahren wurden zur Ermittlung des Prozessverhaltens unterschiedlicher Geometrieparameter Forschungsprojekte durchgeführt, die die Einflüsse der Schneidengestaltung untersuchen (z.B. Zabel 2010). Die Schneidengeometrie wird in der Regel mit den Verfahren Schleifen, Erodieren oder Laserbearbeitung erzeugt. Die Werkzeuge werden auf Universal- oder Spezial(werkzeugschleif)maschinen hergestellt und aufbereitet. Die Ausstattung und der Automatisierungsgrad richtet sich nach den zu bearbeitenden Merkmalen der Werkzeuge und deren Häufigkeit.
Die Hochschule Reutlingen hat eine vergleichende Untersuchung an Spannfuttern für Schaftfräser vorgenommen. Fazit: Die Steifigkeit einer Aufnahme hat einen stärkeren Einfluss auf das Schwingverhalten als das Dämpfungsvermögen.
Das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen besitzt entscheidenden Einfluss auf die Bearbeitungsergebnisse. Zusammen mit dem Eigenverhalten der Maschine und dem Werkstück ergibt dies die für die Bearbeitungsgenauigkeit entscheidende statische Steifigkeit und die dynamische Nachgiebigkeit. Im Folgenden wird das Zusammenspiel dieser Komponenten im System näher dargestellt.
Dynamik beim Schleifen
(2014)
Schleifen ist ein Bearbeitungsverfahren zur Erzeugung höchster Oberflächengenauigkeiten. In vielen Fällen sind geschliffene Oberflächen Funktionsflächen der späteren Bauteile, bei denen es nicht nur auf die Maß- und Formhaltigkeit, sondern auch auf die Rauheit und das optische Erscheinungsbild ankommt. Doch viele Einflussgrößen aller an der Zerspanung beteiligten Komponenten können das Schleifergebnis trüben. An der FH Reutlingen forscht man daran, diese Einflussgrößen in den Griff zu bekommen.
Das Thema Energiewende ist in aller Munde. Sie soll eine sichere, umweltverträgliche und wirtschaftlich erfolgreiche Zukunft ermöglichen. Ein Ansatz dafür ist die dezentrale, also verbrauchernahe Energieversorgung. Der Trend geht weg vom konventionellen Kraftwerk und hin zur Kraft-Wärme-Koppelung und erneuerbaren Energien. Für einen absehbaren Zeitraum geht es auch darum, zentrale und dezentrale Elemente sinnvoll miteinander zu verknüpfen. Mit der Frage, wie Energiesysteme angepasst und kombiniert werden müssen, um den Energiehaushalt – den nationalen wie den von Unternehmen und Privatpersonen – optimieren zu können, beschäftigt sich das Reutlinger Energiezentrum für Dezentrale Energiesysteme und Energieeffizienz in Lehre und Forschung. Es ist die Kombination aus Technik und Betriebswirtschaft, aus einzelwirtschaftlicher Optimierung und aus Gesamtsicht, die das Reutlinger Energiezentrum ausmacht. Im Folgenden werden die Schwerpunkte des Forschungsteams dargestellt.
Das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen ist für die Stabilität während der Bearbeitung sowie die Qualität der erzeugten Werkstücke von besonderer Bedeutung. Ein Einflussfaktor darauf ist die Dämpfung. Im Bereich der Maschinengestelle kommen seit langer Zeit unterschiedliche Materialien zum Einsatz. In diesem Fachbeitrag werden die Dämpfungskennwerte unterschiedlicher Gestellwerkstoffe an geometrisch gleichen Proben vergleichend gegenübergestellt. Als weitere Kenngröße wurde die Lage der (1. Biege-) Eigenfrequenz als Maß für die massebezogene dynamische Steifigkeit verwendet. Die Effekte beim Übergang von einfachen Bauteilen zu komplexen Strukturen runden den Fachartikel ab.
Die Analyse der geometrischen Parameter der Werkzeuge und der kinematisch bedingten Eingriffsverhältnisse beim Fräsen führen zu einer erheblichen Beeinflussung der Schneidenbelastungen während des Einsatzes. Eine exzentrische Aufnahme von Schaftwerkzeugen bedeutet eine deutliche Belastung der exzentrischen Schneiden. Diese Belastung liegt deutlich über der durch die Ungleichteilung erzeugten Kraftmodulation. Weiterhin werden durch die Impulsbelastung der Schneideneintritte die Resonanzen der Struktur angeregt. Dies beeinflusst zum einen die Messungen mit der Kraftmessplattform. Zum anderen werden während der realen Bearbeitung durch diese Wechselwirkung die Oberflächen der bearbeiteten Bauteile beeinflusst.
Die Leistungsfähigkeit und Effizienz von Werkzeugmaschinen wird maßgeblich durch die optimale Gestaltung dieser beeinflusst...Dabei ist eine auf den Anwendungsfall hin optimierte Gestaltung erforderlich. Die Anforderungen werden durch die Bearbeitungsprozesse (z.B. Fräsen, Bohren), die Werkstückwerkstoffe (z.B. Aluminium, Gusseisen, Stahl) oder die Schneidstoffe (z.B. HSS, Hartmetall, CBN, PKD) maßgeblich beeinflusst. In den vergangenen Jahren wurde das Thema der Energieeffizienz immer stärker adressiert. Dabei ist immer das gesamte System der Prozesskette und der für die einzelnen Prozessschritte eingesetzten Anlagen zu betrachten.
Die additive Fertigung hat sich in den vergangenen Jahren wesentlich weiter entwickelt. Dabei wurde die Prozesstechnologie, Anlagen und die Werkstoffe optimiert. Für die industrielle Anwendung auch bei größeren Stückzahlen in der flexiblen Fertigung fehlen noch automatisierte Lösungen für die gesamte Prozesskette. In diesem Beitrag werden Werkzeuge und Technologie für die Reinigung interner Strukturelemente dargestellt.
