2006/2007 WELS KONKRET - FH Oberösterreich

Analyse von Maschinenschwingungen
im TCP
Autor: Ramon Carissimi
FH-Betreuer: FH-Prof. DI Dr. Martin Egger
Ramon Carissimi
Studiengang:
Automatisierungstechnik
Vorbildung:
Polymechaniker (CNC-Mechaniker)
bei der LWB in Bern
Einführung – Unternehmensprofil
ANGER ist ein innovativer Hersteller von Hochgeschwindigkeitsbearbeitungssystemen
für die Serienfertigung
(High Speed Cutting) mit dem Sitz im oberösterreichischen
Traun. Mit dem bahnbrechenden
Reihenkonzept, bei welchem die Bearbeitungsspindeln
in einer Reihe angeordnet sind, hat das Unternehmen
bei der maschinellen Bearbeitung neue Produktivitätsmaßstäbe
gesetzt und sich seit der Firmengründung
1982 erfolgreich auf dem Weltmarkt etabliert. Internationale
Automobilhersteller wie Daimler Chrysler und
VW, wie auch führende Automobilzulieferer wie Bosch,
INA, LUK, ZF, Linamar und zahlreiche Druckgussunternehmen
zählen zu den Kunden.
Dabei wurden die Beschleunigungswerte, welche bei
einer statischen und dynamischen Anregung erfolgten,
aufgezeichnet und analysiert.
Als erste Erregerquelle diente ein Kraftimpuls, eingeleitet
mit einem Impulshammer und als zweite Erregerquelle
diente eine oszillierende Störkraft, welche
mit einer konstanten Frequenz vom Bearbeitungsprozess
selbst eingeleitet wurde. Um die Ergebnisse
zu analysieren, wurden diese mittels der Fast Fourier
Transformation (FFT) Berechnungsmethode in den
Frequenzbereich transformiert. Daraus konnten nun
die Eigenfrequenzen und Eigenbewegungen bestimmt
werden.
Anton Anger GmbH
Zaunermühlstrasse 3-5
A - 4050 Traun
FH-Studiengang:
Automatisierungstechnik
Studiengangsleiter:
FH-Prof. Univ.-Doz. Mag. Dr.
Günther Hendorfer
Tel.: 07242/72811-3010
E-Mail: sekr.at@fh-wels.at
www.fh-ooe.at/at
Projektbeschreibung
Auftretende Schwingungen im Tool Center Point (TCP)
können die Bearbeitungsgenauigkeit beträchtlich beeinfl
ussen und führen zu Werkzeugverschleiß, welcher
die Werkzeugkosten in die Höhe treibt. Schwingungsanalysen
sind in der Forschung und Entwicklung der
Automobilbranche schon lange wichtige Diagnoseverfahren
und werden mittlerweile auch in der Maschinenindustrie
eingesetzt. Da die Firma Anger in einigen
Bearbeitungsbereichen mit solchen störenden Vibrationen
zu tun hat, war die Aufgabe im Praktikum, diese
Schwingungen zu messen und zu analysieren.
Aufgabenstellung
Zur Vibrationserkennung sollten im ersten Schritt Recherchen
über geeignete Messmittel und –verfahren
durchgeführt werden. Danach erfolgte die eigentliche
Messung der Eigenfrequenzen und –bewegungen. Um
diese Daten gut auswerten zu können, wurde eine geeignete
Auswertemethode gewählt und das gemessene
Systemverhalten übersichtlich dargestellt.
Durchgeführte Arbeiten
Um das dynamische Systemverhalten einer Hochgeschwindigkeitsmaschine
zu erhalten waren Schwingungsmessungen
im Tool Center Point durchzuführen.
In erster Linie wurde eine Recherche der am Markt
vorhandenen Messmittel unternommen und eine geeignete
Messmethode ausgewählt. Die Schwingungsmessungen
wurden schließlich mit einem Beschleunigungssensor
aufgezeichnet.
Erzielte Ergebnisse
Die Eigenfrequenzen und Eigenbewegungen wurden
in der nähe des Tool Center Points bestimmt. Typische
Eigenfrequenzen am Spannsystem waren zwischen 40
[Hz] und 80 [Hz] erkennbar. Da die Erregerfrequenzen
einiger Bearbeitungsaufgaben wie Bohren oder Fräsen
genau in diesen Bereich fallen, sind diese Drehzahlbereiche
in Zukunft zu vermeiden. Außerdem war gut ersichtlich,
dass die Schwingungen am Tool Center Point
vom Grundsystem der Maschine entstanden waren.
Somit konnte festgestellt werden, dass sich die ganze
Koordinateneinheit, auf welchem das Spannsystem
montiert war, mit der Schwingfrequenz bewegte und
nicht nur das Spannsystem selbst.
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WELS KONKRET