Modellbasierte Kompensation von dynamischen und prozessbedingten Bahnabweichungen an Werkzeugmaschinen

In der vorliegenden Arbeit werden modellbasierte Kompensationsmethoden zur Reduktion von Bahnabweichungen an Werkzeugmaschinen eingesetzt. Ziel ist es, strukturdynamisch- und prozesskraftbedingte Bahnabweichungen in Echtzeit zu reduzieren. Die Bestimmung der Kompensationswerte erfolgt modellbasiert auf der Maschinensteuerung unter Zuhilfenahme maschineninterner Signale.

Bei Maschinen mit langauskragenden Komponenten und variierenden Lastmassen ändert sich das strukturdynamische Systemverhalten im Arbeitsraum. Ein dreidimensionales Mehrkörpermodell wird entwickelt, welches das Systemverhalten über den gesamten Arbeitsraum bei variierenden Lastmassen abbildet. Die Kompensationswerte werden anschließend in die kaskadierte Regelung integriert.

Die Kompensation der Abdrängung infolge der wirkenden Prozesskräfte beruht auf einer echtzeitfähigen Abtragssimulation, einem Prozesskraftmodell und einem Steifigkeitsmodell der Maschine und des Werkstückes. Die berechnete Gesamtabdrängung wird der Vorschubachse als Sollwert-Offset zugeführt.