Modellversuch zur dynamischen Versteifung von Werkzeugmaschinen durch Ankopplung gedämpfter Hilfsmassensysteme

2013年4月 · Springer-Verlag

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Durch statische und dynamische Kräfte können an Werkzeugmaschinen so große Verformungen auftreten, daß häufig die geforderten Maß- und Form toleranzen nicht eingehalten und die gewünschte Oberflächengüte nicht erzielt werden können. Dabei können die statischen Verformungen besonders durch Schnittkräfte und durch Eigen- und Werkstückgewichte hervorgerufen werden, während die dynamischen Verformungen in fremd- und selbsterregten Schwingungen ihre Ursache haben. Bei fremderregten Schwingungen hängen die auftretenden Schwingamplitu den vornehmlich vom Verhältnis der Erreger- zur Eigenfrequenz, von der Größe der Erregerkraft und der Dämpfung der Werkzeugmaschine oder eines Maschinenteiles ab. Unwuchten aus dem Getriebe oder aus Lagern, aber auch von angebauten Motoren und Pumpenaggregaten können die Ursache für Fremderregungen sein. Hieraus ist ersichtlich, daß bei fremderreg ten Schwingungen Fliehkräfte vorherrschen. Diese wachsen bekanntlich mit dem Quadrat der Drehzahl an. Eine gute Übersicht über die Verhält nisse in der Maschine dürfte die Eintragung der möglichen Erregerfre quenzen (Drehzahlen) und des Resonanzspektrums in ein Diagramm nach KIENZLE [1J geben. Bei selbsterregten Schwingungen handelt es sich um einen sich selbst steuernden Vorgang. Im Gegensatz zu den fremderregten Schwingungen liegt hier keine Erregerfrequenz- bzw. Drehzahlabhängigkeit vor; viel mehr tritt unter bestimmten Schnittbedingungen im Zerspanungsprozeß ein Aufschaukeln in den Resonanzfall ein. Hierbei können erhebliche Amplituden auftreten. Man spricht in solchen Fällen auch von einer "Entsteifung" der Werkzeugmaschine und bezeichnet diese Erscheinung als "Rattervorgang". Stabilitätsprobleme spielen hierbei eine besondere Rolle [2J, [3J, [4J, [5J. Werkzeugmaschinen, die sich als dynamisch "weich" erweisen, müssen versteift werden. Eine Möglichkeit der dyna mischen Versteifung ist in der Dämpfungserhöhung der Maschine zu sehen.