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6 Prozessmodellierung
Anregungs- und der Messstelle stark erhöht. So ist, wie in Abschnitt 6.4.2 bereits
dargestellt, davon auszugehen, dass der frei ausschwingende Rundtisch und die
Translation des z-Schlittens das gemessene Übertragungsverhalten dominieren,
wenn kein Kontakt von Werkzeug und Spannwinkel herrscht. Durch den Kraftschluss
des Spannwinkels mit dem Maschinenständer über das Werkzeug und die
Spindel hat sich das durch das Modell abzubildende mechanische System stark
verkompliziert. Den durch Federelemente abgebildeten Steifigkeiten von Spindellagerung,
Spindelwelle etc. kommt nun eine viel stärkere Bedeutung zu. In
den Eigenschwingungsformen des Systems ohne Kraftfluss durch das Werkzeug
kommen diese praktisch nicht zum Tragen. Die höhere Anzahl an Steifigkeiten,
gepaart mit der immer vorhandenen Unsicherheit hinsichtlich der korrekten Steifigkeitswerte,
erschwert die korrekte Modellierung stark. Zusätzlich dazu konnte
das sich zwischen Spindelmotor und Spindelwelle befindende Getriebe der Versuchsmaschine
mangels entsprechender Datenlage nur durch seine Masse abgebildet
werden.
Zum anderen ist zu beachten, dass Werkzeugmaschinen kein exakt lineares Verformungsverhalten
aufweisen. Nach WECK (1996) nimmt die Steifigkeit von
Werkzeugmaschinen nach der Überwindung von Losen in Lagerungen, Führungen
und Verschraubungen aufgrund von nicht-linearen Kontaktverhältnissen mit
zunehmender Belastung zu. Da sich die Maschine während der beschriebenen
Messung unter Vorspannung befand, die im Modell nicht abgebildet werden
kann, waren entsprechende Abweichungen zu erwarten.
Trotz dieser Ergebnisse wird das Modell für die weiteren Teile dieser Arbeit
verwendet. So zeigt sich, dass das entsprechende mechatronische Gesamtmodell
der Maschine im Frequenz- und im Zeitbereich durchaus gute Ergebnisse liefert
(siehe Abbildung 6-39, Abbildung 6-40 und Abbildung 6-41). Zum Vergleich der
gemessenen und berechneten Lage- und Geschwindigkeits-Istwerte wurde nur
ein Lagesollsprung von 0,02 mm betrachtet, um die Maschine im vorgespannten
Zustand nicht zu überlasten. Ebenfalls wird sich herausstellen, dass sich auch mit
diesem Modell der Einfluss des Rührreibschweißprozesses zumindest qualitativ
abbilden lässt (siehe Abschnitt 6.4.4).
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