Theoretische und experimentelle Untersuchung der Steifigkeits- und Dämpfungseigenschaften statischer mechanischer Schnittstellen für rekonfigurierbare Werkzeugmaschinen

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Ein viel versprechender Ansatz Werkzeugmaschinen zukünftig flexibel d. h. Produkt unabhängig und Lebenszyklus übergreifend auszulegen, basiert auf dem Konzept der so genannten Rekonfigurierbarkeit. Die Flexibilisierung der Werkzeugmaschinen durch Modularität macht mechanische Schnittstellen erforderlich, die kurze Umrüstzyklen der Funktionskomponenten ermöglichen. Im Vordergrund des geplanten Forschungsvorhabens steht daher die methodische Entwicklung von Ausführungs- und Mehrfachanordnungsmöglichkeiten mechanischer Schnittstellen für rekonfigurierbare Maschinenmodule. Mit Hilfe von Berechnungen und Prüfstandsuntersuchungen werden die Charakteristika mechanischer Schnittstellenausführungen und -anordnungen wie Steifigkeit, Dämpfung und Positioniergenauigkeit systematisch fundiert untersucht, optimiert und Auslegungs- und Anordnungsvorschriften abgeleitet. Mechanische Schnittstellen beeinflussen das Übertragungsverhalten gekoppelter Werkzeugmaschinenstrukturen nachhaltig. Infolge des modularen Baukastensystems existiert eine große Anzahl an potentiellen Maschinenkonfigurationen. Diese Konfigurationen unterscheiden sich hinsichtlich des dynamischen Nachgiebigkeitsverhaltens, das als Gütekriterium für die Auswahl der Konfiguration herangezogen werden kann. Die Ermittlung des dynamischen Nachgiebigkeitsverhaltens erfolgt bisher mit großem versuchstechnischem Aufwand. Berechnungsansätze liefern aufgrund unbekannter System parameter der Schnittstellen keine befriedigenden Ergebnisse. Für die Vorhersage des Nachgiebigkeitsverhaltens gekoppelter, Maschinenstrukturen wird daher unter Berücksichtigung des Systemverhaltens der Schnittstellen eine Berechnungsmethode entwickelt, die auf mathematischen Koppelansätzen basiert. Die Verifizierung und die anwendungsnahe Qualifizierung der Methode erfolgt messtechnisch an einem rekonfigurierbaren Prüfstand.