Eintrag in der Universitätsbibliographie der TU Chemnitz
Berthold, Jan
Drossel, Welf-Guntram (Prof. Dr.-Ing.) ; Ihlenfeldt, Steffen (Prof. Dr.-Ing.) (Gutachter)
Untersuchung des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen unter Zerspanungsbedingungen mit Hilfe der Betriebsmodalanalyse
Investigation of the dynamic behaviour of machine tools during cutting by using Operational Modal Analysis
Kurzfassung in deutsch
Die Betriebsmodalanalyse (OMA, engl. für Operational Modal Analysis) erlaubt die Ermittlung modaler Parameter (Eigenfrequenzen, modale Dämpfungen, Eigenschwingformen) unter ambienten Anregungsbedingungen. Genutzt wird dieses Verfahren vorwiegend an sehr großen Strukturen wie Gebäuden, Windkraftanlagen, Schiffen und Flugzeugen, an denen eine artefaktische Anregung nur schwer möglich ist. Im Werkzeugmaschinenbau wird vor allem die Experimentelle Modalanalyse (EMA) zur Charakterisierung des dynamischen Verhaltens genutzt. Die Anregung erfolgt zumeist mittels Impulshammer oder Shaker während des Stillstands der Maschine. Alle dynamischen Effekte, die ausschließlich unter Betriebsbelastungen (Vorspannungen, Reibungseffekte, gyroskopische Momente, Prozessdämpfung) auftreten, können somit nicht beachtet werden.Die vorliegende Arbeit adressiert aus diesem Grund die OMA an Werkzeugmaschinen, um Betriebseffekte während der Zerspanung abzubilden und somit modale Parameter zu ermitteln, die den Arbeitspunkt relevant und plausibel repräsentieren. Dazu werden die Annahmen und Randbedingungen, welche der Methodik zugrunde liegen, hinsichtlich der Spezifika von Werkzeugmaschinen unter Prozessbedingungen untersucht. Schwerpunkte sind die Beschreibung der Veränderungen des dynamischen Verhaltens im Arbeitsraum zur Auslegung einer zeitinvarianten Werkzeugbahn, die Generierung einer analysegerechten Anregung durch einen Zerspanprozess und die Untersuchung verschiedener Identifikationsmethoden zur Ermittlung der modalen Parameter.
Kurzfassung in englisch
The Operational Modal Analysis (OMA) makes possible to identify modal parameters (eigenfrequencies, modal damping, mode shapes) by ambient excitation. This method originates from the field of civil engineering and the investigation of large structures, where artefactual exciation is mostly not feasible. In the context of machine tools, the Experimental Modal Analysis (EMA) is a common tool, used to characterize the dynamic behaviour. The excitation is realized by impuls-hammer or shaker in the standstill of the machine. Effects (e.g. preloading, friction gyroscopic moments, process damping) which are occuring only during cutting, are neglected.This thesis addresses the use of the OMA on machine tools, to investigate also dynamical effects during cutting and to identify modal parameters, that are relevant and represent the working point. For this reason, the assumptions and boundary conditions, on which the methodic is based , where investigated considering the specialties of machine tools during process requirements. Main focus areas are the characterization of the dynamic behaviour within the working-space ot the machine tool, to define a time-invariant tool path, the generation of a cutting process, that represents an excitation, which is suitable for an structural analysis as well as the investigation of several identification methods for the determination of modal parameters.
| Universität: | Technische Universität Chemnitz | |
| Institut: | Professur Adaptronik und Funktionsleichtbau in der Produktion | |
| Fakultät: | Fakultät für Maschinenbau | |
| Dokumentart: | Dissertation | |
| Betreuer: | Drossel, Welf-Guntram (Prof. Dr.-Ing.) | |
| ISBN/ISSN: | 978-3-95735-145-6 | |
| Quelle: | Verlag Wissenschaftliche Scripten, 2022. - 249 S. - Berichte aus dem IWU ; 123 | |
| Freie Schlagwörter (Deutsch): | Werkzeugmaschine , Dynamisches Verhalten , Betriebsmodalanalyse , Experimentelle Modalanalyse , Zerspanprozess , Schwingungen , Identifikation | |
| Freie Schlagwörter (Englisch): | Machine Tool , Dynamic Behaviour , Operational Modal Analysis , Experimental Modal Analysis , Cutting Process , Vibration , Identification | |
| Sprache: | deutsch | |
| Tag der mündlichen Prüfung | 14.10.2021 |
