Adaptronische Spindeleinheit zur Abdrängungs- und Schwingungskompensation in Fräsprozessen

Ziel dieser Arbeit ist die Auslegung, Konstruktion und Erforschung einer adaptronischen Einheit für Fräsmaschinen, welche eine statische und dynamische Positionierung von Werkzeugen zulässt. Zweck dieser Entwicklung ist sowohl eine Kompensation der Fräserabdrängung als auch von Schwingungen im Prozess. Damit wird eine Steigerung von Genauigkeit, Geschwindigkeit, Oberflächengüte und Werkzeugstandzeit in Fräsmaschinen angestrebt. Die dazu entwickelte adaptronische Spindeleinheit enthält drei piezoelektrische Aktoren an einer Frässpindel in einer parallelkinematischen Anordnung. Die damit erzielbare Auslenkung an der Werkzeugspitze hängt von der Länge des Werkzeugs sowie der Richtung ab. Bei einem 50 mm langen Werkzeug sind etwa +/-130 µm in den beiden Raumrichtungen x und y sowie +/- 80 µm in der z-Richtung erzielbar. Das quasi-statische und dynamische Verhalten der adaptronischen Spindeleinheit wird in Fräsprozessen erprobt. Durch verschiedene Regelungsstrategien kann eine Verminderung der Fräserabdrängung sowie eine Kompensation von Schwingungen erreicht werden.