Kurzbeschreibung des Projekts

Projektnummer		Einzelprojekte  P20237
Titel		Verfahren zur Präzisionswuchtung an Werkzeugmaschinen
ProjektleiterIn		RAMLAU Ronny
Bewilligungsdatum		04.12.2007
Universität / Forschungsstätte		Johann Radon Institut für Angewandte Mathematik, Österreichische Akademie der Wissenschaften
		Zentrum für Technomathematik FB 3 Mathematik und Informatik, Universität Bremen
Gebiet(e)
Keywords		Inverse Probleme, Regularisierung, Präzisionswuchtung, Rotierende Systeme, Signalverarbeitung, Modellierung
Homepage		http://www.ricam.oeaw.ac.at/people/

Das Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines übergeordneten Modells zur Beschreibung der erreichbaren Bauteilqualität (Topographie, Formtreue etc.) als Funktion des Wuchtzustandes und der Strukturkonfiguration am Beispiel der spanenden Ultrapräzisionsbearbeitung.
Zur spanenden Fertigung von Komponenten in optischer Qualität sind hochgenaue Werkzeugmaschinen und Diamantwerkzeuge eine notwendige Voraussetzung. Aus Unwuchten resultie-rende Schwingungen können maßgeblich zu einer signifikanten Verringerung der Oberflächenqualität führen. Derzeit wird die jeweils bestmögliche Wuchtung realisiert und anschließend die erreichte Bauteilqualität überprüft, unabhängig davon, ob der hohe Aufwand für die hochgenaue Wuchtung gerechtfertigt ist. Hier besteht ein erhebliches Potenzial zur Steigerung der Wirtschaftlichkeit des Prozesses, zum einen, wenn eine Prognose der erreichbaren Bauteilqualität in Abhängigkeit des Systemzustandes durch übergeordnete integrierte Parameter bereits während der Prozessauslegung möglich wäre, zum anderen durch das Verkürzen des Auswuchtprozesses durch die Berechnung von Ausgleichsgewichten.
Abstrakt lässt sich der Zusammenhang von Unwuchten eines rotierenden Systems und den daraus resultierenden Schwingungen über eine (u.U. nichtlineare) Differentialgleichung beschreiben. Die Berechnung der Unwucht bzw. die Bestimmung von Auswuchtsetzungen aus Schwingungsmessdaten erfordert die Lösung eines inversen schlechtgestellten Problems.
In diesem Projekt sollen Methoden entwickelt werden, die eine mathematische Bestimmung von Unwuchten aus Schwingungsdaten auf der Grundlage eines Modells der betrachteten Werkzeugmaschine ermöglichen. Bei vorgegebenen Wuchtebenen soll zusätzlich eine bestmögliche Auswuchtempfehlung gegeben werden. Darüber hinaus soll der Zusammenhang zwischen den verbliebenen Restschwingungen und der erreichbaren Oberflächenqualität bestimmt werden.
Dieses Forschungsprojekt erfolgt in Kooperation mit dem Labor für Mikrozerspanung (LFM) an der Universität Bremen (Prof. Brinksmeier, separater Antrag). Vom LFM werden einerseits die zur Systemanalyse notwendigen Daten geliefert. Andererseits können die am RICAM und am ZeTeM berechneten Prognosen am LFM experimentell überprüft.