Grundlagenuntersuchungen zur effizienten Dämpfungsbeschreibung und -parametrierung für die modellgestützte dynamische Strukturanalyse von Werkzeugmaschinen

Laufzeit:	07/2008 – 06/2010
Finanzierung:	DFG
Bearbeiter:	Dr.-Ing. Holger Rudolph

Zielstellung

Für alle Aufgaben der dynamischen Strukturanalyse an Werkzeugmaschinen, sowohl beim Entwurf als auch im Betrieb, bei denen die absoluten Amplituden der Schwingungen relevant sind, ist die „treffende“ Berücksichtigung der Dämpfungskräfte von entscheidender Bedeutung. Dies trifft ganz besonders dann zu, wenn über die Schwingungseigenschaften der rein mechanischen Baugruppen hinaus das dynamische Verhalten gekoppelter Systeme interessiert, wie z.B. zur Bewertung von Bewegungssystemen oder zur Beurteilung der Zerspanungsstabilität. Daher sollen im Forschungsvorhaben zur Beschreibung strukturrelevanter Dämpfung an Verbindungs-, Lager- und Führungselementen von Werkzeugmaschinen Modellierungsansätze untersucht und weiterentwickelt, Verfahren zu Parameteridentifikation und -verifikation geschaffen sowie hinsichtlich Möglichkeiten und Grenzen bewertet werden.

Lösungsweg

Auf der Basis einer systematischen Darstellung der Dämpfungsproblematik (Bild 1) und ihrer Ansätze zur Modellierung und Berechnung werden relativ einfache experimentelle Elementar-Strukturen verwendet, welche in gezielt kontrollierbarer Weise eine Untersuchung der Einzeleinflüsse ermöglichen (Einfluss der Fugenpressung, Einfluss der Vorspannklasse etc.). Dabei werden parallel neben den Messungen von Nachgiebigkeitsfrequenzgängen an den Versuchsaufbauten Modelle mit alternativen Dämpfungsbeschreibungen erstellt, an denen Dämpfungskenngrößen für die verschiedenen Modellansätze identifiziert werden.

Bild 1: Klassifizierung der Dämpfungsansätze

Ergebnisse

Die aktuellen Arbeiten befassen sich mit der systematischen experimentellen Untersuchung von Nachgiebigkeitsfrequenzgängen - und damit der Ermittlung von Dämpfungsmaßen - an den Versuchsaufbauten. Parallel dazu werden FE-Modelle mit alternativen Dämpfungsbeschreibungen erstellt, an denen Dämpfungskenngrößen für die verschiedenen Modellansätze identifiziert werden können.