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Steifigkeitsuntersuchung einer Werkzeugmaschine mit Parallelkinematik

  • Klaus Weinert , Li Zhang und Dirk Enk
Veröffentlicht/Copyright: 16. März 2017
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
Aus der Zeitschrift Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Band 100 Heft 7-8

Kurzfassung

Für den industriellen Einsatz von Werkzeugmaschinen sind Kenntnisse zu maschinenspezifischen Eigenschaften von großer Bedeutung. In diesem Artikel werden zwei Methoden zur Ermittlung der Steifigkeit einer parallelkinematischen 5-Achs-Fräsmaschine (Hexapod) beschrieben. Zunächst wird ein Berechnungsmodell vorgestellt, das die Nachgiebigkeit der Streben berücksichtigt. Die Idee dieses Untersuchungsansatzes ist, die äquivalenten Werte der Maschinenstruktur, welche eine Serie von Federelementen mit jeweils endlicher Steifigkeit bildet, zu ermitteln. Des Weiteren wird das Vorgehen zur experimentellen Ermittlung der Struktursteifigkeit an ausgewählten Koordinaten im Arbeitsraum dargestellt. Im Anschluss daran wird erläutert, wie mit Hilfe der messtechnisch ermittelten Daten und der Mathematik für alle Punkte im Arbeitsraum die Werte interpoliert werden können. Abschließend erfolgt ein Vergleich der Ergebnisse des Modells mit den experimentell ermittelten Steifigkeitswerten.

Abstract

This paper describes two methods for evaluating the stiffness of a hexapod machine tool. First, a stiffness model that includes the contributions of the actuators is presented. The basic idea of this approach is to determine the equivalent stiffness of a group of serially connected springs. The three-dimensional representations of the machine stiffness within the usable workspace are depicted. And then the experimental setup which is used to measure the stiffness at certain positions is presented. After that an interpolation scheme based on shape functions is introduced to get the stiffness at the arbitrary position in the useful workspace. Finally, the results from the model and the experiment are compared with each other.

Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. Klaus Weinert, geb. 1943, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Braunschweig und war dort von 1972 bis 1978 Wissenschaftlicher Mitarbeiter und Oberingenieur am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik. Anschließend war er in verantwortlicher Position bei der VW AG tätig. Seit April 1992 ist Prof. Weinert Leiter des Instituts für Spanende Fertigung (ISF) der Universität Dortmund.

M. Sc. Li Zhang, geb. 1975, studierte an der Technischen Universität Hefei (China) Maschinenbau. In der Zeit von 2000 bis 2002 war sie im asiatischen Raum in der Industrie beschäftigt. Seit 2003 ist Frau Zhang im Rahmen eines Stipendiums der Graduate School der Universität Dortmund am ISF tätig.

Dipl.-Ing. (FH) Dirk Enk (Staatsexamen MB), geb. 1974, studierte an der Fachhochschule Bingen Maschinenbau. Nach mehrjähriger Tätigkeit in der Industrie schloss er im Februar 2005 sein Hochschulstudium an der Universität Dortmund ab. Herr Enk ist seit März 2005 Wissenschaftlicher Mitarbeiter am ISF.

References

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5 Finite Element Reference, http://www.pinecoast.com/fe.htm.Suche in Google Scholar

Online erschienen: 2017-03-16
Erschienen im Druck: 2005-08-18

© 2005, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Editorial
  2. Der Garant für den Erfolg
  3. Inhalt/Contents
  4. Inhalt
  5. Leitartikel
  6. Wettbewerbsfähig durch vernetzte Produktion
  7. WGP-Mitteilungen
  8. Aktuelle Veranstaltungen der WGP
  9. Komplexe Maschinenstrukturen
  10. Neue Maschinen- und Antriebsstrukturen
  11. Fertigungstechnologien
  12. Optimierung spanender Fertigungsverfahren mittels Prozessschallanalyse
  13. Fertigungsprozesse umweltverträglich gestalten
  14. Parallelkinematiken
  15. Berechnung von Kompensationsdateien
  16. Steifigkeitsuntersuchung einer Werkzeugmaschine mit Parallelkinematik
  17. Outsourcing
  18. Re-Insourcing von Instandhaltungsbereichen
  19. Studie
  20. Chance Robotik
  21. WZM 20XX – Initiative für die Werkzeugmaschine von morgen
  22. Elektromagnetische Blechumformung
  23. Einfluss der Geschwindigkeitsverteilung im Werkstück
  24. Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von Kupferblech
  25. Identifikation von Materialparametern
  26. Neue Finite-Elemente-Technologie zur Simulation elektromagnetischer Blechumformung
  27. Ersatzschaltbildmodellierung von Werkzeugspule und Werkstück
  28. Thermisch gespritzte Cu-Schichten
  29. NC-Programmierung
  30. Optimierung der Werkzeugbahnen für die NC-Serienfertigung
  31. Betriebsdatenerfassung
  32. Manufacturing Scorecard
  33. Vorschau/Preview
  34. Vorschau
https://doi.org/10.3139/104.100917

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  1. Editorial
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  3. Inhalt/Contents
  4. Inhalt
  5. Leitartikel
  6. Wettbewerbsfähig durch vernetzte Produktion
  7. WGP-Mitteilungen
  8. Aktuelle Veranstaltungen der WGP
  9. Komplexe Maschinenstrukturen
  10. Neue Maschinen- und Antriebsstrukturen
  11. Fertigungstechnologien
  12. Optimierung spanender Fertigungsverfahren mittels Prozessschallanalyse
  13. Fertigungsprozesse umweltverträglich gestalten
  14. Parallelkinematiken
  15. Berechnung von Kompensationsdateien
  16. Steifigkeitsuntersuchung einer Werkzeugmaschine mit Parallelkinematik
  17. Outsourcing
  18. Re-Insourcing von Instandhaltungsbereichen
  19. Studie
  20. Chance Robotik
  21. WZM 20XX – Initiative für die Werkzeugmaschine von morgen
  22. Elektromagnetische Blechumformung
  23. Einfluss der Geschwindigkeitsverteilung im Werkstück
  24. Mikrostruktur und mechanische Eigenschaften von Kupferblech
  25. Identifikation von Materialparametern
  26. Neue Finite-Elemente-Technologie zur Simulation elektromagnetischer Blechumformung
  27. Ersatzschaltbildmodellierung von Werkzeugspule und Werkstück
  28. Thermisch gespritzte Cu-Schichten
  29. NC-Programmierung
  30. Optimierung der Werkzeugbahnen für die NC-Serienfertigung
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