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Numerische Komponenten- und Verlagerungsanalyse einer Servo-Spindelpresse

 
: Sturm, Sebastian; Müller, Peter

Leipzig, 2017, 72 pp.
Leipzig, Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur, Master Thesis, 2017
German
Master Thesis
Fraunhofer IWU ()
Servo-Spindelpressen; Pressensimulation

Abstract
In der Vergangenheit dokumentierten Forschungsarbeiten zur Analyse der Prozess- und Maschinengenauigkeit immer wieder das Auftreten ungewöhnlichen Verhaltens bei unterschiedlichen Ausführungen von Pressmaschinen. Die wesentlichen Merkmale sind asymmetrische Kippsteifigkeit und das Kippen entgegen der Erwartungsrichtung bei kleinen Prozesslasten. Die Ursachen wurden möglichen Defekten in der Antriebslagerung, dem Stößelgewichtsausgleich oder der Überlastsicherung zugeschrieben. Die durch die Prozesslasthervorgerufene Stößelkippung ist eine relevante Genauigkeitskenngröße bei Pressmaschinen, da sich eine größere Kippung negativ auf die Teilequalität auswirkt. Zur Analyse der Einflussgrößen auf die Stößelkippung wurde auf Basis einer Servo-Spindelpresse mit Vierpunkt-Antrieb ein rechnerbasiertes Simulationsmodell entwickelt und anhand empirischer Daten abgeglichen. Das asymmetrische Kippverhalten und das Kippen entgegen der Erwartungsrichtung kann durch das Modell abgebildet werden. Im Rahmen einer Fallstudie wurde der Einfluss der Stößelführung sowie der Antriebslagerung auf die Stößelkippung untersucht. Die asymmetrische Kippsteifigkeit sowie das Kippen entgegen der Erwartungsrichtung konnten auf asymmetrisches Antriebslagerspiel zurückgeführt werden. Die asymmetrische Kippsteifigkeit wird zudem durch diagonal versetztes Lagerspiel in der Stößelführung verstärkt. Durch die Stößelführung mittels Profilschienen ist gegenüber den eingesetzten Rollenumlaufschuhen mit einer Reduktion der Stößelkippung sowie des Kippens entgegen der Erwartungsrichtung zurechnen. Die Simulationsergebnisse weisen darauf hin, dass Profilschienenführungen nicht in der Lage sind, asymmetrisches Maschinenverhalten gänzlich zu kompensieren. Eine Betrachtung der Stößelführungsbelastung sowie der nominellen Lebensdauer in Abhängigkeit des Antriebslagerspielswies auf eine hohe Relevanz der Spielfreiheit der Antriebsstränge hin. Die Erhöhung der Last auf die Führungswagen, hervorgerufen durch die Antriebslagerspieldifferenz in der Versuchspresse, hat eine Lebensdauerreduktion je nach eingesetztem Führungssystem von bis zu 50 Prozent zur Folge. Der Rückschluss der Ergebnisse auf die in der Literatur dokumentierten Pressen mit ungewöhnlichem Kippverhalten bestätigt den Einfluss des Antriebsspiels auf die Genauigkeitskennwerte. Abschließend wurden die Ursachen asymmetrischen Verlagerungsverhaltens in den Antriebssträngen beleuchtet und Maßnahmen zu dessen Reduktion bzw. Vermeidung erarbeitet. Daraus erschließen sich Ansätze zur Reduktion der Stößelkippung und des symmetrischen Kippverhaltens der Versuchspresse. Neben dem Einsatz von Profilschienen zur Stößelführung empfiehlt sich die Entwicklung einer Regeleinrichtung zur Inbetriebnahme der direkten Lageregelung. Durch diese Maßnahmen ist eine Reduktion der Stößelkippung und damit einhergehend ein geringerer Wartungsaufwand der Antriebs- und Stößelführungslager zu erwarten.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-432339.html