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6.2 Theoretisches Prozesskraftmodell für das Rührreibschweißen
6.2.3.3 Kraftanteile durch Rundlaufabweichungen
Wie bereits in Abschnitt 5.2 ausgeführt, existieren bereits Annahmen, dass die
Prozesskraftschwankungen auch auf die nicht vollkommen vermeidbaren Rundlaufabweichungen
und die Unwucht von Werkzeug, Werkzeugaufnahme oder
Spindel zurückzuführen sind. Diese Vermutung äußerten sowohl YAN ET AL.
(2007) als auch JENE (2008). REYNOLDS (2008) erwähnt eine mögliche kombinierte
Wirkung von Rundlaufabweichung und wechselnden Kontaktbedingungen
am Werkzeug. Rundlaufabweichungen erreichen ihr Minimum und ihr Maximum
während einer Umdrehung des Werkzeugs und könnten daher ein Grund für die
Spektralanteile der Kraft mit Drehfrequenz sein. Untersuchungen, die diesen
Sachverhalt klären könnten, wurden jedoch bisher nicht veröffentlicht. Um den
tatsächlichen Einfluss des Rundlaufes zu bestimmen, wurden deshalb entsprechende
Versuche durchgeführt.
Die exakte Einstellung einer bestimmten Rundlaufabweichung erwies sich dabei
als nicht praktikabel, da sich diese aus einer Überlagerung einer Vielzahl verschiedener
Effekte ergibt. Zu nennen sind hier Verzüge bei der Härtung der
Werkzeuge sowie etwaige Rundlaufabweichungen des Werkzeugkegels der
Spindel oder der Werkzeugaufnahme. Die Verwendung eines Flächenspannfutters
begünstigt ebenfalls Abweichungen dieser Art. Weicht der Durchmesser des
Werkzeugschaftes geringfügig vom Solldurchmesser ab, wird die Achse des
Werkzeugs durch die Spannschrauben relativ zur Achse der Aufnahme verschoben.
Die Rundlaufabweichung der für diese Arbeite verwendeten Werkzeuge
sind maßgeblich auf diesen Effekt zurückzuführen. Die Versuche erfolgten mit
Werkzeugen, die während des Betriebs eine Gesamtrundlaufabweichung von
0,03 mm bzw. 0,2 mm aufwiesen. Gemessen wurden diese Abweichungen über
mehrere Spindelumdrehungen durch eine Messuhr senkrecht zur Werkzeugachse
an der Werkzeugschulter. Der Einbau des Pins in das Werkzeug geschieht ebenfalls
über eine Spannfläche und eine seitliche Klemmung über einen Gewindestift.
Dadurch entsteht eine weitere potenzielle Abweichung relativ zum Werkzeug,
die sich auf die Prozesskraftschwankungen auswirken kann. Die Interpretation
der Messergebnisse wird dadurch erschwert. Deshalb wurden die Versuche
mit einem Werkzeug durchgeführt, das nur über eine Schulter, jedoch keinen Pin,
verfügt. Um die bereits beschriebenen Effekte des Werkstofftransports zu unterdrücken,
wurde auf die Vorschubbewegung verzichtet.
Wie aus Abbildung 6-15 ersichtlich ist, hat eine erhöhte Rundlaufabweichung
definitiv eine Erhöhung der Prozesskraftschwankungen in Drehfrequenz zur Fol-
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