Die Analyse des Verhaltens von Werkzeugmaschinen umfasst die messtechnische Erfassung, die simulative Abbildung und die Steuerung mit den Bereichen Regelung und Führungsgrössengenerierung. Seitens Messtechnik steht eine breite Palette von Systemen zur Messung von Beschleunigungen und Verlagerungen zur Verfügung. Simulationsseitig bietet u.a. die im eigenen Haus entwickelte ANSYS-basierte Simulationsumgebung MORe ein vielseitiges Werkzeug zur numerischen Analyse des statischen und dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen.
Maschinensimulation
Die effiziente Simulation von Werkzeugmaschinen erfordert den Einsatz von Werkzeugen, die den spezifischen Anforderungen, wie sie bei Werkzeugmaschinen vorliegen, Rechnung tragen: Kleine Deformationen, Veränderungen der Maschinenkonfiguration, Wandern von Schnittstellen, Berücksichtigung der geregelten Antriebe und die Interaktion mit Prozessen. Die Simulationsumgebung MORe entspricht diesen Anforderungen und ermöglicht so eine effiziente Untersuchung des statischen, dynamischen und thermischen Verhaltens der Maschinen. Für die Industrie steht MORe als interne Anwendung oder als Dienstleistung zur Verfügung.
Steuerung und Regelung
Die Anforderungen an die Genauigkeit und die Produktivität von Werkzeugmaschinen sind in den vergangenen Jahren stetig gestiegen. Mit modernen Mess- und Regelstrategien lässt sich das Verhalten am Werkzeugbezugspunkt (TCP) weiter verbessern. Berücksichtigung von zusätzlichen Sensoren und Modellen erlaubt eine Verbesserung des Verhaltens unter Ausnutzung der Grenzen der mechanischen Struktur.
Messtechnik
Messtechnik hat im Zusammenhang mit der Fertigung und speziell für den Bereich der Werkzeugmaschinen eine wichtige Bedeutung. Hierbei geht es um die Prüfung von Bauteilspezifikationen, die Beurteilung des Bewegungsverhaltens (statisch und dynamisch) am Werkzeug, am tool center point (TCP), aber auch um die Erfassung des Schwingungsverhaltens der Maschinen im Rahmen experimenteller Modal- resp. Betriebsschwingungs-Analysen. Die Interpretation der Messergebnisse ist entsprechend, ob Werkzeugmaschine oder Roboter anzupassen. Eine grosse Erfahrung an untersuchten Systemen bietet hierfür die Voraussetzung. Die so gewonnenen Ergebnisse erlauben die Lokalisierung von Schwachstellen und liefern ggf. die Basis zur Validierung von Simulationsmodellen.
Einsatz eines Renishaw QC20 Ballbar-Messsystems für die Analyse des Bewegungsverhaltens eines Industrieroboters für die Fräsbearbeitung
Verzahnungsberechnung
Bei Kronenrädern ist, anders als bei Kegelrädern, ein achsiales Verschieben der Ritzelwelle, z.B. durch Wärmeeinfluss, zulässig. Eine im Rahmen mehrerer Projekte entwickelte Software erlaubt die geometrische Auslegung von Kronenrädern und der entsprechenden Werkzeuge für unterschiedliche Fertigungsverfahren. Das kinematische Übertragungsverhalten und die Beanspruchungen im Betrieb werden hierbei optimiert. Messergebnisse an gefertigten Kronenrädern können ebenfalls berücksichtigt werden. Aktuell steht die Erzeugung von Werkzeugbewegungen für das hochproduktive Wälzschälen von Kronenrädern im Mittelpunkt der Aktivitäten.
Simulation der Kronenrad-Herstellung mittels Wälzschalen (grau: Werkzeug, grün: Werkstück)