Verbesserte Bahnführung von Vorschubachsen durch trägheitsbasierten Impulsaktor am Maschinentisch (IMPULS)

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Alexander Verl
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 391879683

Vorschubantriebe in Werkzeugmaschinen erzeugen relative Bahnen zwischen Werkzeug und Werkstück, indem sie einen programmierten Bewegungsablauf ausführen. Typische Anforderungen sind das Einhalten der vorgegebenen Geometrie innerhalb einer gegebenen Toleranzgrenze bei gleichbleibender Bahngeschwindigkeit. Eine begrenzte Motorkraft und die strukturelle Nachgiebigkeit der Maschinen erfordern jedoch eine Begrenzung der Beschleunigung und des Rucks. Profile, die Geschwindigkeitssprünge beinhalten, können deshalb nicht mit konstanter Bahngeschwindigkeit geplant werden.In der ersten Förderperiode des Forschungsprojektes wurde hierzu ein hybrider Ansatz zur Überwindung solcher Einschränkungen untersucht. Ein trägheitsbasierter Aktor wird an einem Maschinentisch befestigt und überträgt durch mechanische Stöße einen definierten Impuls an diesen. Dies ermöglicht abrupte Änderungen der Vorschubgeschwindigkeit mit vernachlässigbarer Reaktionskraft auf die Strukturbauteile. In der ersten Förderperiode erfolgte zunächst die Umsetzung an einer Achse eines Kreuztisches mit Lineardirektantrieben.Im Zuge der zweiten Förderperiode soll eine Übertragung des Konzepts auf Zweiachsigkeit erfolgen, was neben den bisherigen Untersuchungen neue Fragestellungen ermöglicht, wie beispielsweise die Auswirkungen auf die jeweils andere Achse im Betrieb mit Impulsaktoren oder eine Anwendung mit deutlich größeren Massen. Für die fortlaufende Forschung soll daher der mechanische Aufbau in der zweiten schwereren Achse um einen Impulsaktor erweitert werden, die bestehende Sollwertgenerierung und Regelung angepasst und das Simulationsmodell mit dem realen Versuchsstand abgeglichen werden. Neben der Validierung des Konzepts an der neuen, schwereren Achse soll der Fokus vor allem auf dem Mehrachsbetrieb sein, bei dem die tatsächliche Eckenfahrt realisiert werden soll. Weiterhin kann neben dem Schleppfehler der einzelnen Achse die tatsächliche Bahnabweichung vom Sollprofil analysiert und optimiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortlich: Dr.-Ing. Armin Lechler