Einsatz magnetischer Aktor- und Führungseinheiten zur Erhöhung der Bahngenauigkeit von Hochgeschwindigkeitsfräsmaschinen
Franz Kallage
Die Hochgeschwindigkeitsbearbeitung kann die Mengenleistung und Qualität der spanenden Fertigung erhöhen. Zum Erreichen der dabei benötigten Achsdynamik sind jedoch schnelle Werkzeugmaschinenantriebe erforderlich. Mit dem Einsatz redundanter Zusatzantriebe als hochdynamische Feinpositioniersysteme können die Dynamik und Genauigkeit eines Basisantriebs erhöht werden. In dieser Arbeit werden zwei Feinpositioniersysteme, basierend auf Elektromagneten als Aktoreinheiten, vorgestellt. Ein Magnetaktor mit einem Freiheitsgrad dient als Zusatzsystem für bestehende Werkzeugmaschinenachsen. An einer entwickelten Hochgeschwindigkeits-Werk-zeugmaschine mit Magnetführung in der Spindelachse wird die Möglichkeit zur Feinpositionierung in mehreren Freiheitsgraden gezeigt. Die in die Struktur des weltweit einmaligen Bearbeitungszentrums integrierte Magnetführung wird als Stell-aktor mit fünf Freiheitsgraden verwendet. Zur Nutzung der Feinpositionier-einrichtungen werden Strategien zur Bahnvorgabe und Regelung für das Mehr-größensystem, bestehend aus Basis- und Feinpositionierantrieb, generiert. Anhand von Zerspanversuchen wird gezeigt, dass durch die Verwendung der Feinpositionier-systeme eine Steigerung der Bearbeitungsgenauigkeit bei hohen Bahngeschwindig-keiten erreicht werden kann.
