Entwurf eines piezoelektrisch aktuierten Werkzeuges mit berührungsloser Energieübertragung zum schwingungsüberlagerten Fräsen:
Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf eines Werkzeuges zur schwingungsüberlagerten Fräsbearbeitung. Der Bewegung des Fräsers beim klassischen Fräsen soll dabei eine axiale Schwingung überlagert werden. Mittels dieser zusätzlichen Bewegung kann die Oberfläche des Werkstücks während des Fräsen...
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Ilmenau
17.09.2019
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| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis Abstract |
| Zusammenfassung: | Diese Arbeit beschäftigt sich mit dem Entwurf eines Werkzeuges zur schwingungsüberlagerten Fräsbearbeitung. Der Bewegung des Fräsers beim klassischen Fräsen soll dabei eine axiale Schwingung überlagert werden. Mittels dieser zusätzlichen Bewegung kann die Oberfläche des Werkstücks während des Fräsens strukturiert werden. Um eine große Vielfalt an Oberflächenstrukturen zu ermöglichen, wird der Betrieb in einem Frequenzbereich angestrebt, der eine ganze Dekade umfasst. Die Bewegung wird von einem piezoelektrischen Aktor angeregt, welcher in das Werkzeug integriert ist. Die Energie, die zur Erzeugung der Schwingung benötigt wird, wird berührungslos über einen speziell entworfenen induktiven Übertrager auf das rotierende Werkzeug transferiert. Da auf der Empfängerseite kein Bauraum zur Integration leistungselektronischer Bauteile bzw. Schaltungen zur Verfügung steht, besteht auch bei der Energieübertragung die Notwendigkeit den Betrieb frequenzvariabel zu gestalten. Es wird ein Entwurfskonzept für den Energieübertrager vorgestellt und mit experimentellen Versuchen validiert. Weiterhin wird der Entwurf eines geeigneten mechanischen Aufbaus sowie der Ansteuerelektronik vorgestellt. Es wird außerdem ein mathematisches Modell hergeleitet, welches das Verhalten des gesamten elektro-magneto-mechanischen Systems beschreibt. Die Validierung dieses Modells erfolgt erneut experimentell, sowohl durch Messung von Frequenzgängen als auch durch Messung der Zeitverläufe verschiedener relevanter Größen. Daran anschließend werden die Ergebnisse erster schwingungsüberlagerter Fräsversuche vorgestellt. Als Ausblick wird schlussendlich noch ein Konzept vorgestellt, das die Erzeugung nahezu beliebiger Hubverläufe zulässt. Es wird der Ansatz der inversen Vorsteuerung gewählt. Auch dieses Konzept wird experimentell validiert, wobei hier keine Fräsversuche durchgeführt wurden. Der Vergleich zwischen Messung und Simulation erfolgt ausschließlich im mechanischen Leerlauffall |
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