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5 Verhalten von Werkzeugmaschinen beim Rührreibschweißen
baren Unwucht bzw. Rundlaufabweichung von Antriebsspindel und Werkzeug
liegen (YAN ET AL. 2007). Ebenso sind die in die Werkzeugpins eingearbeiteten
Gewinde fertigungsbedingt geometrisch nie ideal, was zur Folge hat, dass sich an
der Spitze oft eine scharfe Kante befindet. Andererseits könnte auch die Wechselwirkung
der Werkzeugoberfläche mit dem unmittelbar angrenzenden Material
dafür verantwortlich sein, dass sich ein nicht kontinuierlicher Werkstofffluss
ausbildet. Dies ist immer noch nicht abschließend geklärt und gibt weiter Anlass
zu intensiven Forschungsaktivitäten (siehe auch Abschnitt 2.5). Erwiesen ist,
dass Material, das sich vor dem Werkzeug befindet, um das Werkzeug herum
gefördert und in Bändern im Nachlauf des Werkzeugs abgelegt wird. Es wurde
ebenfalls berichtet, dass Material teilweise mehrfach um das Werkzeug gefördert
wurde (MISHRA 2007). Die nähere Betrachtung und Bewertung dieser Zusammenhänge
ist an dieser Stelle nicht sinnvoll und erfolgt ausführlich in Kapitel 6
dieser Arbeit. Dort werden die Vorgänge in der Rührzone während des Schweißprozesses
eingehender untersucht, um anschließend Modellvorstellungen für die
entstehenden Prozesskraftverläufe abzuleiten. Zusammenfassend kann hier festgehalten
werden, dass die Amplituden der Prozesskraftverläufe für die beiden
betrachteten Verfahren (Fräsen und Rührreibschweißen) in den drei Achsrichtungen
vergleichbar sind. Die Zusammensetzung im Frequenzbereich und die
statischen Anteile, vor allem in Werkzeug-Achsrichtung, sind jedoch stark unterschiedlich.
Die Auswirkungen dieses Sachverhalts auf das dynamische Verhalten
der betrachteten Anlage werden im Folgenden untersucht.
5.3 Auswirkungen auf das dynamische Verhalten beim
Rührreibschweißen
5.3.1 Betriebsschwingungen an der Schweißstelle
Zur Charakterisierung des dynamischen Verhaltens von Werkzeugmaschinen
beim Rührreibschweißen wurden die auftretenden Beschleunigungen im Bereich
der Schweißstelle gemessen. Sie werden, wie schon die Prozesskräfte in Abschnitt
5.2, den Messwerten bei einer typischen Fräsbearbeitung gegenübergestellt.
Mit diesen Ergebnissen sollen die maßgeblichen Unterschiede des Verhaltens
der verwendeten Maschine bei diesen Fertigungsverfahren aufgezeigt werden.
Dies erlaubt die Bewertung der Reaktion der Maschine auf eine für eine
Werkzeugmaschine untypische Beanspruchung.
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