Ausgabe zur BLECHEXPO 2019

17 Ausg.Nr._19/2019 Fräsbearbeitung SMARAGD 200, 3316 KJ DORDRECHT THE NETHERLANDS INFO@DIBALEX.NL | +31 (0)78-6991500 WWW.DIBALEX.NL VISIT US AT HALL 6 STAND 6431 ROLLFORMING EXCELLENCE S chwingungen während der Fräsbearbeitung mindern die Prozesslei- stungsfähigkeit und führen zu raueren Oberflächen sowie zu hohem Werkzeugverschleiß und Werkstückausschuss. Um Schwingungen zu minimieren wird in Unternehmen oft eine Trial-and-Error-Herangehens- weise für die Prozessauslegung praktiziert. Das kostet Zeit und Geld. Das Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT aus Aachen entwickelte im zweijäh- rigen Forschungsprojekt »FixTro- nic« gemeinsammit Partnern ein Spannsystem und eine Simulati- onssoftware, um Schwingungen während der Fräsbearbeitung systematisch zu minimieren und die Fräsprozesse stabiler und ko- stengünstiger zu gestalten. Ziel des Projekts »FixTronic« war es, ein System zu entwickeln, das selbstständig auf dynami- sche Veränderungen im Fräspro- zess reagiert und Schwingungen sowie Instabilitäten aktiv ver- ringert. Dazu entwickelten sie einerseits ein aktives Spannsys- tem für das Werkstück und an- dererseits eine Simulationssoft- ware, die die Spindeldrehzahl so optimiert, dass Eigenschwingun- gen des Werkstücks nicht ange- regt werden. Vernetzte Spannsysteme mit aktiver Schwingungsdämpfung Zur aktiven Stabilisierung des Fräsprozesses integrierten die Aachener Forscher Sensoren in ein Spannsystem, mit denen sich der Zustand des Werkstücks während der Fräsbearbeitung überwachen lässt. Piezoaktoren erzeugen dann bei Bedarf eine gezielte Gegenschwingung auf dem Werkstück, um die Schwin- gung des Fräswerkzeugs zu minimieren. Versuche zeigten, dass sich mit dieser Methode die Schwingungen im Werkstück selbstständig um mehr als 70 Prozent reduzieren lassen. Das Spannsystem lässt sich zu- dem mit der Werkzeugmaschine vernetzen, sodass eine effektive Echtzeit-Überwachung des Werk- stücks möglich ist, die den Fräs- prozess insgesamt stabilisiert. Das aktive Spannsystem wird damit selbst zu einem so genann- ten cyberphysischen Produkti- onssystem (CPPS) im Sinne der Industrie 4.0. Optimierung der Spindeldrehzahl Um die Schwingungen des Werk- stücks noch weiter zu reduzieren, nutzen die Ingenieure des Fraun- hofer IPT außerdem eine selbst entwickelte Simulationssoftware. Damit lässt sich der Fräsprozess bereits vor der eigentlichen Bear- beitung simulieren und kritische Spindeldrehzahlen können ver- mieden werden, die zu einer An- regung der Eigenfrequenzen des Werkstücks führen, bei denen es besonders stark schwingt. Für die Software entwickelten die Aa- chener Forscher ein sogenanntes »Multi-Frequenz-Stabilitätsdia- gramm«, das die Veränderungen der Werkstückgeometrie während der Bearbeitung berücksichtigt. In Versuchen konnte bereits nach- gewiesen werden, dass sich die Schwingungen durch den Einsatz der Software nochmals deutlich verringern lassen: Die Oberflä- chenrauheit der getesteten Bau- teile konnte um mehr als 50 Pro- zent gesenkt werden. Das zweijährige Projekt wurde im Rahmen des Programms »Leit- marktwettbewerb Produktion. NRW« gefördert. Projektpartner – Fraunhofer-Institut für Produk- tionstechnologie IPT, Aachen – Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM, Paderborn – CP autosport GmbH, Büren – Innoclamp GmbH, Aachen – WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH, Aachen  Text & Bild: Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT Steinbachstraße 17 D-52074 Aachen Industrie 4.0 im Fräsprozess: Geringere Schwingungen durch aktive Dämpfung und angepasste Drehzahlen Simulation der veränderten Werkstückdynamik Aktives Spannsystem mit Werkstück