1Werkzeugmaschinen 1

Werkzeugmaschinen

Dynamisches VerhaltenStabilität

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

2Werkzeugmaschinen 1

1. Welche Bedeutung hat das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen

2. Wie können Schwingungen angeregt werden?

3. Wie entsteht das „regenerative Rattern?

4. Warum lässt sich das Ratterverhalten von Wkzm schlecht vorherbestimmen?

5. Wie lässt sich das dynamische Verhalten von Wkzm erfassen?

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

Fragen zu Dynamisches Verhalten / Stabilität

3Werkzeugmaschinen 1

5. Welche Kenngröße wird für das dynamische Verhalten definiert?

6. Was sind Stabilitätskarten?

7. Wovon ist die Rattervorgang abhängig?

8. Welche Maßnahmen kann man gegen das Rattern ergreifen?

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

Fragen zu Dynamisches Verhalten / Stabilität

4Werkzeugmaschinen 1

1. Welche Bedeutung hat das dynamische Verhalten von Werkzeugmaschinen?

gesamte Fertigungssystem aus – Werkstück, – Werkzeug, – Maschine, – Antrieb

ist ein schwingungsfähiges System Bei höheren Belastungen und

Geschwindigkeiten wächst die Gefahr der Schwingungsanregung

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

5Werkzeugmaschinen 1

2. Wie können Schwingungen angeregt werden?

Fremderregung– unterbrochener Schnitt– Messereingriffstoß– Störkräfte von außen

Selbsterregung:– Lagekopplung– Regenerativeffekt

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

Werkzeugmaschinen 1 6

3. Wie entsteht das „regenerative Rattern?

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

7Werkzeugmaschinen 1

4. Warum lässt sich das Ratterverhalten von Wkzm schlecht vorherbestimmen?

das dynamische Verhalten jeder Maschine ist anders

– Montage, Einstellung der Lager, Schmiersystem, etc.

die Prozeßgrößen für jeden Bearbeitungsfall sind anders

– z.B. Schnittgrößen

die Werkzeuggrößen ändern sich dauernd

– z.B. Schleifmaschine© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

8Werkzeugmaschinen 1

5. Wie lässt sich das dynamische Verhalten von Wkzm erfassen?• Theoretischer Ansatz mit Schwingungsgleichungen

Wenig Erfolg

• ModalanalyseErfassung der Maschinensteifigkeit bei definierter

Schwingungsanregung

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

Werkzeugmaschinen 1 9© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

10Werkzeugmaschinen 1

6. Welche Kenngröße wird für das dynamische Verhalten definiert?

• Grenzspanbreite bcr min

• Spanbreite bei der gerade Rattern auftritt

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

11Werkzeugmaschinen 1© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

7. Was sind Stabilitätskarten?

12Werkzeugmaschinen 1

8. Wovon ist die Rattervorgang abhängig?

Fundament, Aufstellbedingungen

Lage der Maschinenbauteile und deren dynamisches Verhalten

– Schlittenposition– Einstellung der Spindel-Lagerluft– Lagerart (Wälzlager nur 16% Dämpfung von

Gleitlager)

Werkzeug-Werkstück-Konfiguration

Lage Schnittkraft zu Spindelkasten- und Schlittenabstimmung

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

Werkzeugmaschinen 1 13

9. Welche Maßnahmen kann man gegen das Rattern ergreifen?

1. Kleine Einstellwinkel k=> k = 0 am besten ,

Spindel in Längsrichtung steifer, keine Biegung

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

14Werkzeugmaschinen 1© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

15Werkzeugmaschinen 1

9. Welche Maßnahmen kann man gegen das Rattern ergreifen?

2. Schnittwerte ändern– verändert die Anregung– aber: die nächste Kritische kommt

bestimmt 3. Maschine und Antriebe so steif wie

möglich– Keine Biegung und Torsion auf Schlitten

und Gestell 4. Anregungen verändern

– z. B. ungleichmäßige Teilung bei Fräsern

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

16Werkzeugmaschinen 1© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

Werkzeugmaschinen 1 17

9. Welche Maßnahmen kann man gegen das Rattern ergreifen?

5. Zusätzliche Dämpfungsmaßnahmen

© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

18Werkzeugmaschinen 1© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04

19Werkzeugmaschinen 1© Prof. Dr. H.-J. Weber 09.04