Erweiterung des Regressionsmodells zur Korrektur thermo-elastischer Verlagerungen an einem 5-Achs-Bearbeitungszentrum

Laufzeit:	06/2011 – 12/2011
Finanzierung:	Industrie über GWT-TUD GmbH
Bearbeiter:	Dr.-Ing. Andreas Mühl Dipl.-Ing. Christian Städel
Kooperation:	GROB-Werke GmbH & Co. KG

Zielstellung

Für ein 5-Achs-Bearbeitungszentrum wurde 2010 ein Regressionsmodell zur korrelativen Korrektur thermo-elastischer Verlagerungen erstellt. Dabei wurde die für das Aufstellen der Regressionskoeffizienten notwendige Datenbasis auf simulativem Weg erweitert, wobei ein FE-Modell des Bearbeitungszentrums mit Messungen abgeglichen wurde. Auf Kundenwunsch soll eine weitere Messstelle zur Erfassung des Temperaturfelds an der Maschine und damit indirekt der Verlagerungen am TCP in die Regressionsbeziehungen aufgenommen werden. Diese Messstelle dient zur Identifikation von Absenkungen der Umgebungstemperatur der Maschine.

Lösungsweg

Das bisher erstellte FE-Modell wird um die Ausgabe einer weiteren Knotentemperatur erweitert. Diese wurde zuvor anhand der geometrischen Lage und des Temperaturhubs der durchgeführten Messungen abgeglichen. Eine Anpassung der konvektiven Randbedinungen war ebenfalls notwendig. Nach der erneuten Durchführung aller FE-Rechnungen konnte das Regressionsmodell erstellt werden.

Ergebnisse

Das ausgewählte Regressionsmodell zeigt gute Ergebnisse beim Vergleich der Verlagerungs-Zeit-Verläufe von Messung und Vorhersage des Regressionsmodells. Der verbleibende Restfehler ist stets kleiner als 50% des Messwertes. Beispielhaft zeigt die folgende Abbildung den Verlauf der Messung, der Vorhersage und des verbleibenden Restfehlers in allen drei Koordinatenrichtungen für einen Bearbeitungsprozess unter Einbeziehung aller Achsen.