Maschinenkomponenten zur Steigerung der Fertigungsgenauigkeit von Hexapod-Werkzeugmaschinen

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Uwe Heisel
• Fachliche Zuordnung: Produktionssystematik, Betriebswissenschaften, Qualitätsmanagement und Fabrikplanung
• Förderung: Förderung von 2004 bis 2006
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 5437270

Die Anwendung parallelkinematischer Strukturen in Werkzeugmaschinen wird von der Forderung nach hochdynamischen Maschinen unterstützt, da einerseits durch die Realisierung der Vorschubbewegungen durch eine geschlossene kinematische Kette die bewegten Massen reduziert und andererseits gute Steifigkeitseigenschaften aufgrund der ausschließlich auftretenden Zug-/Druckbelastung in den Komponenten erwartet werden. Trotz der günstigen Zug-/Druckbelastungen in den Streben wurden die erwarteten vorteilhaften Steifigkeiten sowie ein verbessertes dynamisches Verhalten bis heute noch nicht erreicht. Die Erfahrung mit den realisierten Maschinen-Prototypen hat gezeigt, dass die theoretisch möglichen mechanischen Eigenschaften mit den verfügbaren Maschinenkomponenten nicht realisierbar sind. Die für Parallelkinematiken benötigten Gelenke und Antriebsstreben sind hierbei die kritischen Baugruppen, deren Steifigkeiten und Genauigkeiten für die mechanischen Anforderungen von Werkzeugmaschinen nicht ausreichend sind. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist daher die grundlegende Weiterentwicklung, Optimierung sowie Standarisierung von PKM-Komponenten. Die befastungsgerechte Auslegung und Dimensionierung von Kugel- und Kardangelenken sowie von längenveränderlichen Antriebsstreben bilden den Kern der durchzuführenden Arbeiten. Als erster Schritt werden die geometrischen und mechanischen Anforderungen an den Komponenten bestimmt, die eine Standardisierung der Maschinenelemente ermöglichen sollen. Neue konstruktive Lösungen werden untersucht, um kompakte und hochdynamische Bauelemente realisieren zu können. Verschiedene Antriebsmöglichkeiten für längenveränderliche Streben werden untersucht und bewertet sowie die Impfementierung von Messsystemen in den Streben. Die konstruktiven Lösungsvarianten werden mit CAD generiert und mittels der FE-Methode optimiert. Anschließend werden die simulativ optimierten Baugruppen gefertigt und experimentell untersucht, wobei hierdurch noch weiteres Optimierungspotenzial zu erwarten ist.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1099: Fertigungsmaschinen mit Parallelkinematiken