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Modellbasierte Temperaturkompensation für Werkzeugmaschinen

  • Berend Denkena und Karl-Heinz Scharschmidt
Veröffentlicht/Copyright: 23. März 2017
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Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb
Aus der Zeitschrift Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb Band 104 Heft 9

Kurzfassung

Die thermischen Verlagerungen von Werkzeugmaschinen können mit einer steuerungstechnischen Temperaturkompensation reduziert werden. Trotz vieler Forschungsarbeiten auf diesem Gebiet hat sich eine Temperaturkompensation in der Praxis jedoch noch nicht durchgesetzt. Ein Grund hierfür ist die langwierige messtechnische Parametrierung der Modelle zur Berechnung der thermischen Verlagerungen und die aufwändige Anbindung an die Steuerung. In diesem Beitrag soll ein Kompensationssystem vorgestellt werden, das auf am Markt verfügbarer Steuerungstechnologie aufbaut und bei dem die Parametrierung des Modells durch Finite-Elemente-Simulationen erfolgt. Die thermische Verlagerung eines Bearbeitungszentrums kann damit unter 10 μm reduziert werden. Die hier vorgestellten Arbeiten wurden in Zusammenarbeit mit den Firmen MAG Powertrain und Siemens in einem europäischen Verbundprojekt durchgeführt.

Abstract

The thermal deformation of machine tools can be reduced by thermal compensation using the numerical control. In spite of much research work done, thermal compensation has not made its way to manufacturing practice yet. Reasons for that are the extensive measurements necessary for the parameterisation of the calculation models for the thermal deformation and the complex connection to the control. In this article, a compensation system based on available control functionalities and Finite-Element-Simulations for the parameterisation of the model is presented. With this compensation system, the thermal deformation of a machining centre can be reduced below 10 μm. This research work is done in cooperation with the companies MAG Powertrain and Siemens in an integrated European project.

Prof. Dr.-Ing. Berend Denkena, geb. 1959, studierte Maschinenbau an der Universität Hannover und promovierte 1992 am Institut für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen (IFW). Anschließend arbeitete er zehn Jahre in der Werkzeugmaschinenindustrie, unter anderem bei den Firmen Hüller Hille GmbH und Gildemeister Drehmaschinen GmbH, zuletzt als Leiter Einwicklung und Konstruktion. Am 1. Oktober 2001 wurde er zum Professor an der Leibniz Universität Hannover ernannt und ist seitdem Leiter des Instituts für Fertigungstechnik und Werkzeugmaschinen.

Dipl.-Ing. Karl-Heinz Scharschmidt, geb. 1978, studierte Maschinenbau an der Technischen Universität Hamburg-Harburg, der University of Wisconsin-Madison (USA) und der Leibniz Universität Hannover. Seit 2005 ist er Wissenschaftlicher Mitarbeiter im Bereich Maschinen und Steuerungen am Institut für Werkzeugmaschinen und Fertigungstechnik der Leibniz Universität Hannover.

References

1 Yang, J. G.; Ren, Y. Q.; Du, Z. C.: An Application of Real-time Error Compensation on an NC Twin-spindle Lathe. Journal of Materials Processing Technology129 (2002), S. 474–47910.1016/S0924-0136(02)00618-0Suche in Google Scholar

2 Chen, J.-S.: Neural Network-based Modelling and Error Compensation of Thermallyinduced Spindle Errors. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology12 (1996), S. 303–30810.1007/BF01239617Suche in Google Scholar

3 Lee, J.H.; Lee, J.H.; Yang, S.H.: Thermal Error Modeling of a Horizontal Machining Center Using Fuzzy Logic Strategy. Journal of Manufacturing Processes3 (2001) 2, S. 120–12710.1016/S1526-6125(01)70127-2Suche in Google Scholar

4 Brecher, C.; Hirsch, P.; Weck, M.: Compensation of Thermo-elastic Machine Tool Deformation Based on Control Internal Data. CIRP Annals53 (2004) 1, S. 299–30410.1016/S0007-8506(07)60702-1Suche in Google Scholar

5 Möhring, H.-C.: Reaktionsschnelle Instandsetzung von Formen mit einer transportablen hybridkinematischen Bearbeitungseinheit. Dissertation, Fakultät für Maschinenbau, Leibniz Universität Hannover, 2008Suche in Google Scholar

6 Denkena, B.; Scharschmidt, K.H.: Sensitivitätsanalyse für ein Simulationsmodell. wt Werkstattstechnik online99 (2009) 5, S. 294–299Suche in Google Scholar

7 Bretschneider, J.: Volumetric Compensation System. NC-Fertigung29 (2008) 4, S. 60–62Suche in Google Scholar

Online erschienen: 2017-03-23
Erschienen im Druck: 2009-09-28

© 2009, Carl Hanser Verlag, München

Artikel in diesem Heft

  1. Editorial
  2. Stark aus der Krise
  3. Inhalt/Contents
  4. Inhalt
  5. Leitartikel
  6. Aufbruch zur digitalen Produktionsplanung
  7. WGP-Mitteilungen
  8. Aktuelle Informationen und Veranstaltungen
  9. Berliner Kreis-Mitteilungen
  10. Berliner Kreis-Mitteilungen
  11. Werkzeugmaschinen
  12. Die virtuelle Werkzeugmaschine in einer Simulationsumgebung
  13. Modellbasierte Temperaturkompensation für Werkzeugmaschinen
  14. Aktiv gedämpfte Maschinenstruktur
  15. Ressourceneffizienzbewertung einer Werkzeugmaschine zur Steigerung ihrer Wirtschaftlichkeit
  16. Innovative Fertigungsprozesse
  17. Beeinflussung der Zerspanung durch Ultraschallschwingungen
  18. Abschätzung der Lebenszykluskosten neu entwickelter Fertigungsprozesse
  19. Anforderungen generieren fertigungstechnische Innovationen
  20. Hybride Erbringung
  21. Dynamische HLB-Netzwerke und die Erbringung hybrider Leistungsbündel auf Basis von Softwareagenten
  22. Hybride Fertigung für Hochlohnländer
  23. Fertigungsoptimierung
  24. Neue Ansätze zur Optimierung der Kegelradfertigung
  25. Fabrikplanung
  26. Zyklenorientiertes Produktionsstruktur-Monitoring
  27. Prozesskettenverkürzung
  28. Langhubhonen in der Kombinationsbearbeitung
  29. Adaptronik
  30. Untersuchungsergebnisse zur Wirksamkeit der Impulskompensation von Lineardirektantrieben
  31. Evolutionäre Algorithmen
  32. Algorithmische Vorformoptimierung
  33. Technische Sauberkeit
  34. Bauteilreinigung im Spritzverfahren
  35. Produktentwicklung
  36. Lean Innovation – Anleitung zum Innovationsvorsprung
  37. Datenmanagement
  38. Analyse und Optimierung des Datenmanagements in variantenreicher Werkstattfertigung
  39. Layoutplanung
  40. Dreidimensionales Layout für Mikrofabriken
  41. Vorschau/Preview
  42. Vorschau
https://doi.org/10.3139/104.110147

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  15. Ressourceneffizienzbewertung einer Werkzeugmaschine zur Steigerung ihrer Wirtschaftlichkeit
  16. Innovative Fertigungsprozesse
  17. Beeinflussung der Zerspanung durch Ultraschallschwingungen
  18. Abschätzung der Lebenszykluskosten neu entwickelter Fertigungsprozesse
  19. Anforderungen generieren fertigungstechnische Innovationen
  20. Hybride Erbringung
  21. Dynamische HLB-Netzwerke und die Erbringung hybrider Leistungsbündel auf Basis von Softwareagenten
  22. Hybride Fertigung für Hochlohnländer
  23. Fertigungsoptimierung
  24. Neue Ansätze zur Optimierung der Kegelradfertigung
  25. Fabrikplanung
  26. Zyklenorientiertes Produktionsstruktur-Monitoring
  27. Prozesskettenverkürzung
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  29. Adaptronik
  30. Untersuchungsergebnisse zur Wirksamkeit der Impulskompensation von Lineardirektantrieben
  31. Evolutionäre Algorithmen
  32. Algorithmische Vorformoptimierung
  33. Technische Sauberkeit
  34. Bauteilreinigung im Spritzverfahren
  35. Produktentwicklung
  36. Lean Innovation – Anleitung zum Innovationsvorsprung
  37. Datenmanagement
  38. Analyse und Optimierung des Datenmanagements in variantenreicher Werkstattfertigung
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