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"SuperSonic" - Entwicklung einer ultraschallunterstützten Schleifspindel zur Bearbeitung sprödharter Materialien

Abschlussbericht zum InnoNet-Projekt "IN-4046", Berichtszeitraum: Januar 2004 - September 2007. Förderkennzeichen BMWi 16IN0252
SuperSonic- development of an ultrasonic assisted grinding spindle for the manufacturing of hard and brittle materials
 
: Schug, R.; Weber, A.

:
Fulltext (17.3 MByte; PDF; )

Aachen: Fraunhofer IPT, 2007, 60 pp.
German
Report, Electronic Publication
Fraunhofer IPT ()
Schleifen; Schleifspindel; Schleifspindeleinheit; Ultraschalltechnik; Optikwerkstoff; Lagersteifigkeit; Resonanzfrequenz; Schwingungsverhalten; Drehmomentenwandler; berührungslose Methode; Schallemission; Umrichter; Transformator; Piezoaktor

Abstract
Das übergeordnete Ziel des Verbundprojekts ist sowohl die grundlegende Entwicklung von Ultraschalltechnik für die Bearbeitung sprödharter Präzisionsoptiken als auch die Entwicklung eines tiefgreifenden Prozessverständnisses des hybriden Fertigungsprozesses. Die Arbeitspakete waren die folgenden:Konzeption einer ultraschallunterstützten Spindel, Spindelkonstruktion, Ultraschallsystementwicklung, Entwicklung eines berührungslosen Drehübertragers, Entwicklung einer Acoustic-Emission Sensorik, Werkzeugentwicklung für das ultraschallunterstützte Schleifen. Die im Rahmen dieser Arbeit erarbeiteten Ergebnisse, haben zu einem Spindelprototypen geführt, der höhere Steifigkeiten gewährleistet als bisherige ultraschallunterstützte Spindeln. Als Lagerelemente kommen hier geschwächte Querschnitte, sogenannte Festkörpergelenke, zum Einsatz. Das Risiko in dieser Lösung lag in der möglichen Beeinflussung der in Resonanz schwingenden Kette aus Wandler, Sonotrode und Werkzeug. Bestehende Risiken konnten in ausgiebigen Versuchsreihen analysiert und durch iterative Optimierungsschritte minimiert werden. Die Übertragung von Leistungen von 1 kVA auf mit bis zu 20.000 U/min rotierende Wellen und kapazitive Lasten wie die eines Piezos stellte technisches Neuland dar. Jedoch waren Ansätze aus verwandten Systemen übertragbar. Ein wesentlicher Unterschied besteht im vorhandenen Luftspalt des rotationssymmetrischen Trafos, welcher die Streuung stark erhöht. Durch den Einsatz von resonanten Umrichterkonzepten konnten Probleme überwunden werden. Eine Optimierung des Umrichters wurde mit dem System Umrichter, Trafo und Piezo iterativ umgesetzzt. Ein erster berührungsloser Drehübertrager wurde im Projekt ohne Relativgeschwindigkeit erfolgreich getestet.

: http://publica.fraunhofer.de/documents/N-93145.html