Sensorische und aktorische Werkzeuge und Werkzeugkomponenten zur Gestaltung optimaler Hochleistungszerspanprozesse:
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Thesis Book |
| Language: | German |
| Published: |
Aachen
Shaker
2006
|
| Series: | Berichte aus dem Institut für Fertigungstechnik und Qualitätssicherung Magdeburg
1 |
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Physical Description: | 162 S. in getr. Zählung Ill., graph. Darst. 21 cm, 1272 gr. |
| ISBN: | 9783832252823 3832252827 |
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|---|---|
| adam_text | Inhaltsverzeichnis
Formelzeichen, Abkürzungen und Indizes
0 Einleitung 1
Allgemeine Problemstellung, Stand der Erkenntnisse
und Defizite 3
Aufgabenstellung, Zielsetzungen, Arbeitsschwerpunkte 4
1 Die Hochleistungsbearbeitung als ganzheitlicher Prozess 6
1 1 Von der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung zur
Hochleistungsbearbeitung - eine Bilanz 6
1 2 HPC als Gegenstand und Ziel von Forschung, Entwicklung
und Praxiseinführung 14
121 Aktivitäten der Verbundforschung 14
122 Beispiele und Ergebnisse von HPC-Praxiseinführungen 17
1 3 Anforderungen und Potenziale von spanenden Hochleistungs-
und Präzisionsbearbeitungsverfahren -
Ausgewählte Ergebnisse von GFE-Untersuchungen 23
131 Präzisierte Aufgabenstellung 23
132 Untersuchung werkzeugbedingter Einflussgrößen
beim Fräsen sowie Aus- und Feinbohren 24
1321 Einflussgrößen und Versuchsmatrix 24
1322 Fräsen mit 3-D-einstellbarem Fräskopf 25
1323 Aus- und Feinbohren 28
133 Weitere Applikationen und Werkzeugentwicklungen 29
1 4 Schlussfolgerungen und Perspektiven bei der weiteren
Implementierung der HPC-Bearbeitung, Ableitung von
künftigen Handlungsfeldem 33
Hochleistungszerspanwerkzeuge als Stellhebel
und Schlüsselkomponente zur Optimierung von
Prozessketten 36
2 1 Begriffsbestimmung 36
2 2 Anforderungen an Hochleistungszerspanwerkzeuge 38
2 3 Hochleistungszerspanwerkzeuge durch neue
Schneidstoffe, Geometrien und Beschichtungen 39
2 4 Multifunktionale Werkzeuge zur Reduzierung von Haupt-
und Nebenzeiten 43
3 Charakterisierung statischer und dynamischer
Eigenschaften von Hochleistungszerspanwerkzeugen 50
3 1 Kenngrößen und Kriterien für die Werkzeug- und
Prozesscharakterisierung 51
3 2 Entwicklung einer neuartigen Methodik zur berührungslosen
Bestimmung des dynamischen Versatzes bei HSC-Werkzeugen 54
321 Motivation 54
322 Messanordnung I Sensoranordnung und Versuchsaufbau 56
323 Schlussfolgerungen und Bedeutung der Erkenntnisse aus den
dynamischen Versatzmessungen 60
3 3 Ableitung von Handlungsempfehlungen für den Einsatz von
HPC-Werkzeugen auf Basis des entwickelten Messverfahrens 63
331 Verfahren zur versatzkompensierenden Voreinstellung von
HPC-Werkzeugen §3
332 Dynamisches Verhalten des Systems Werkzeug - Spannzeug 66
3 4 Ausblick auf weiterführende FuE-Arbeiten 68
4 Sensorische Werkzeuge und Werkzeugkomponenten
zur Gestaltung schwingungsminimierter Hochleistungs-
zerspanprozesse
69
4 1 Erweiterung des Anforderungsprofils an moderne Zerspanwerkzeuge 69
4 2 Prozessüberwachung und -regelung von Hochleistungs-
zerspanprozessen 71
421 Gegenstand und Ziel der Prozessüberwachung 71
422 Prozessregelung 71
4 3 Werkzeugbasierte sensorische Erfassung prozessrelevanter
Kenngrößen zur Charakterisierung des Zerspanprozesses 73
431 Sensorbasierte Signalerfassung am feststehenden Werkzeug 74
4 3 2Sensorbasierte Signalerfassung am rotierenden Werkzeug 75
4 4 Erstellung von Regelkonzepten auf Basis der Erfassung von
Prozesskenngrößen mittels sensorintegrierter Werkzeuge als
neuartiger Lösungsansatz 76
441 Aufgaben- und Problemstellung, Einflussgrößen und
deren Wichtung 76
4 4 2Prinzip, Wirkungsweise und Umsetzung des Regelkreises
Werkzeug - Maschine - Steuerung - Prozess auf Basis sensor-
integrierter Werkzeuge 78
4 5 Sensorintegrierte Werkzeuge zur Signalerfassung in
HPC-Prozessen 80
451 Versuchswerkzeug 80
452 Versuchsdurchführung zur Gewinnung relevanter Prozesssignale,
Einsatzbeispiele 85
4 6 Sensorintegrierte Werkzeugaufnahme mit Aufsteckfräsern 87
4 7 Anwendung und Übertragbarkeit der Ergebnisse,
wirtschaftliche Bedeutung 89
471 Bearbeitung von zu Schwingungen neigenden
dünnwandigen Teilen 89
4 7 2Einsatz sensorintegrierter Werkzeuge und Aufnahmen im
Werkzeug- und Formenbau 91
473 Wirtschaftlichkeitsaspekte 93
6 3 Lösungsansätze für die Entwicklung adaptronischer Werkzeuge 119
631 Werkzeug zur adaptiven Schwingungsdämpfung mittels
Kreiselsystem 119
632 Werkzeugsysteme mit aktorisch verstellbaren Massedämpfern 122
7 Zusammenfassung und Ausblick 125
8 Literaturverzeichnis 129
9 Bilderverzeichnis
10 Tabellenverzeichnis
11 Anlagenverzeichnis
Anlagen
5 Aktorintegration in Hochleistungszerspanwerkzeuge und j
Werkzeugkomponenten 94 j
5 1 Motivation und Zielsetzung j
5 2 Mechatronisches Wuchtmodul für Hochleistungszerspanwerkzeuge 95 j
521 Ausgangssituation 95 j
5 2 2Ableitung von Konzepten neuartiger werkzeugintegrierter i
aktorischer Wuchtsysteme, Vorzugsvariante 96 j
523 Nachweis der Funktionsfähigkeit, Anwendungsgebiete, j
wirtschaftliche Relevanz 101 j
5 3 Aktorisches Fräswerkzeug mit piezoelektronisch verstellbaren j
Schneiden 93 i
j
531 Technisch-technologische Aufgaben- und Zielstellung 103 j
5 3 2Prinzip derin-process-Modifikation von Werkzeugschneiden 104 i
533 Werkzeugkonzept und Realisierung des Versuchswerkzeuges !
mit piezoaktorischer Schneidenfeinverstellung 10? J
5331 Piezoelektrische Schneidenverstellung 108 !
5332 Aufbau, Realisierung und Funktionsweise 108 j
6 Künftige Entwicklungen und Visionen vom mechatronischen zum j
„intelligenten“ adaptronischen Zerspanwerkzeug 119 j
6 1 Adaptive Schwingungsdämpfung in Werkzeugen 118 |
6 2 Adaptronik als innovativer Lösungsansatz -
Aktueller Stand von Forschung und Entwicklung
Potenziale und Handlungsbedarf zur Entwicklung
adaptronischer Werkzeuge 115
6Z1 Forschungs- und Entwicklungsaktivitäten zur Adaptronik HO
tenziale der Adaptronik für Hochleistungszerspanwerkzeuge HO
otivation, künftige Aufgaben und Ziele bei der Implementierung
|
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Inhaltsverzeichnis
Formelzeichen, Abkürzungen und Indizes
0 Einleitung 1
Allgemeine Problemstellung, Stand der Erkenntnisse
und Defizite 3
Aufgabenstellung, Zielsetzungen, Arbeitsschwerpunkte 4
1 Die Hochleistungsbearbeitung als ganzheitlicher Prozess 6
1 1 Von der Hochgeschwindigkeitsbearbeitung zur
Hochleistungsbearbeitung - eine Bilanz 6
1 2 HPC als Gegenstand und Ziel von Forschung, Entwicklung
und Praxiseinführung 14
121 Aktivitäten der Verbundforschung 14
122 Beispiele und Ergebnisse von HPC-Praxiseinführungen 17
1 3 Anforderungen und Potenziale von spanenden Hochleistungs-
und Präzisionsbearbeitungsverfahren -
Ausgewählte Ergebnisse von GFE-Untersuchungen 23
131 Präzisierte Aufgabenstellung 23
132 Untersuchung werkzeugbedingter Einflussgrößen
beim Fräsen sowie Aus- und Feinbohren 24
1321 Einflussgrößen und Versuchsmatrix 24
1322 Fräsen mit 3-D-einstellbarem Fräskopf 25
1323 Aus- und Feinbohren 28
133 Weitere Applikationen und Werkzeugentwicklungen 29
1 4 Schlussfolgerungen und Perspektiven bei der weiteren
Implementierung der HPC-Bearbeitung, Ableitung von
künftigen Handlungsfeldem 33
Hochleistungszerspanwerkzeuge als Stellhebel
und Schlüsselkomponente zur Optimierung von
Prozessketten 36
2 1 Begriffsbestimmung 36
2 2 Anforderungen an Hochleistungszerspanwerkzeuge 38
2 3 Hochleistungszerspanwerkzeuge durch neue
Schneidstoffe, Geometrien und Beschichtungen 39
2 4 Multifunktionale Werkzeuge zur Reduzierung von Haupt-
und Nebenzeiten 43
3 Charakterisierung statischer und dynamischer
Eigenschaften von Hochleistungszerspanwerkzeugen 50
3 1 Kenngrößen und Kriterien für die Werkzeug- und
Prozesscharakterisierung 51
3 2 Entwicklung einer neuartigen Methodik zur berührungslosen
Bestimmung des dynamischen Versatzes bei HSC-Werkzeugen 54
321 Motivation 54
322 Messanordnung I Sensoranordnung und Versuchsaufbau 56
323 Schlussfolgerungen und Bedeutung der Erkenntnisse aus den
dynamischen Versatzmessungen 60
3 3 Ableitung von Handlungsempfehlungen für den Einsatz von
HPC-Werkzeugen auf Basis des entwickelten Messverfahrens 63
331 Verfahren zur versatzkompensierenden Voreinstellung von
HPC-Werkzeugen §3
332 Dynamisches Verhalten des Systems Werkzeug - Spannzeug 66
3 4 Ausblick auf weiterführende FuE-Arbeiten 68
4 Sensorische Werkzeuge und Werkzeugkomponenten
zur Gestaltung schwingungsminimierter Hochleistungs-
zerspanprozesse
69
4 1 Erweiterung des Anforderungsprofils an moderne Zerspanwerkzeuge 69
4 2 Prozessüberwachung und -regelung von Hochleistungs-
zerspanprozessen 71
421 Gegenstand und Ziel der Prozessüberwachung 71
422 Prozessregelung 71
4 3 Werkzeugbasierte sensorische Erfassung prozessrelevanter
Kenngrößen zur Charakterisierung des Zerspanprozesses 73
431 Sensorbasierte Signalerfassung am feststehenden Werkzeug 74
4 3 2Sensorbasierte Signalerfassung am rotierenden Werkzeug 75
4 4 Erstellung von Regelkonzepten auf Basis der Erfassung von
Prozesskenngrößen mittels sensorintegrierter Werkzeuge als
neuartiger Lösungsansatz 76
441 Aufgaben- und Problemstellung, Einflussgrößen und
deren Wichtung 76
4 4 2Prinzip, Wirkungsweise und Umsetzung des Regelkreises
Werkzeug - Maschine - Steuerung - Prozess auf Basis sensor-
integrierter Werkzeuge 78
4 5 Sensorintegrierte Werkzeuge zur Signalerfassung in
HPC-Prozessen 80
451 Versuchswerkzeug 80
452 Versuchsdurchführung zur Gewinnung relevanter Prozesssignale,
Einsatzbeispiele 85
4 6 Sensorintegrierte Werkzeugaufnahme mit Aufsteckfräsern 87
4 7 Anwendung und Übertragbarkeit der Ergebnisse,
wirtschaftliche Bedeutung 89
471 Bearbeitung von zu Schwingungen neigenden
dünnwandigen Teilen 89
4 7 2Einsatz sensorintegrierter Werkzeuge und Aufnahmen im
Werkzeug- und Formenbau 91
473 Wirtschaftlichkeitsaspekte 93
6 3 Lösungsansätze für die Entwicklung adaptronischer Werkzeuge 119
631 Werkzeug zur adaptiven Schwingungsdämpfung mittels
Kreiselsystem 119
632 Werkzeugsysteme mit aktorisch verstellbaren Massedämpfern 122
7 Zusammenfassung und Ausblick 125
8 Literaturverzeichnis 129
9 Bilderverzeichnis
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11 Anlagenverzeichnis
Anlagen
5 Aktorintegration in Hochleistungszerspanwerkzeuge und j
Werkzeugkomponenten 94 j
5 1 Motivation und Zielsetzung j
5 2 Mechatronisches Wuchtmodul für Hochleistungszerspanwerkzeuge 95 j
521 Ausgangssituation 95 j
5 2 2Ableitung von Konzepten neuartiger werkzeugintegrierter i
aktorischer Wuchtsysteme, Vorzugsvariante 96 j
523 Nachweis der Funktionsfähigkeit, Anwendungsgebiete, j
wirtschaftliche Relevanz 101 j
5 3 Aktorisches Fräswerkzeug mit piezoelektronisch verstellbaren j
Schneiden '93 i
j
531 Technisch-technologische Aufgaben- und Zielstellung 103 j
5 3 2Prinzip derin-process-Modifikation von Werkzeugschneiden 104 i
533 Werkzeugkonzept und Realisierung des Versuchswerkzeuges !
mit piezoaktorischer Schneidenfeinverstellung 10? J
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5332 Aufbau, Realisierung und Funktionsweise 108 j
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