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.