Damping of machine tools with hybrid electro-mechanical networks and piezo-electric components

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Elmar Breitbach (†)
• Subject Area: Metal-Cutting and Abrasive Manufacturing Engineering
• Term: from 2003 to 2011
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5407571

In Werkzeugmaschinen werden durch den Kontakt des Werkzeuges mit dem Werkstück die Eigenfrequenzen von Baugruppen angeregt. Diese in der Regel unerwünschten Schwingungen beeinflussen die Präzision im Fertigungsprozess (Konturgenauigkeit des Werkstückes), erzeugen große Lärmpegel und führen häufig zu einer Reduzierung der Lebensdauer des Werkzeuges. Dieses Vorhaben untersucht die Reduzierung dieser Vibrationen durch strukturkonform integrierte piezokeramische Komponenten. Im Vordergrund steht die Entwicklung von Berechnungsmethoden, um die Wirksamkeit hybrider elektromechanischer Netzwerke in Verbindung mit schnell rotierenden, scheibenförmigen Werkzeugen zu optimieren und deren Leistungsfähigkeit zuverlässig vorhersagen zu können. Im Gegensatz zu aktiven Regelungssystemen benötigen hybride elektromechanische Netzwerke keine zusätzliche Stromversorgung und können somit einfach und kostengünstig realisiert werden. Diese Schaltungen beruhen auf der Fähigkeit piezoelektrischer Materialien, mechanische Energie in elektrische Energie umzuwandeln. Diese Energie kann im einfachsten Fall über ohmsche Widerstände dissipiert werden, oder zur Reduktion der Schwingung in das System zurückgeführt werden. Neben einer grundsätzlichen Diskussion über die modellbasierte optimale Positionierung der Piezokeramiken und der Auslegung der elektrischen Verschaltung soll die Machbarkeit speziell bei schnell rotierenden scheibenförmigen Werkzeugen nachgewiesen werden.

• DFG Programme: Priority Programmes
• Subproject of: SPP 1156: Adaptronics for Machine Tools