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Die Ausprägungen moderner Werkzeugmaschinen werden neben der Forderung nach hoher Produktivität auch durch die ständig steigenden Anforderungen an die Qualität der gefertigten Werkstücke bestimmt. Im Bereich der Zahnradherstellung werden diese Forderungen einerseits durch die wachsenden Ansprüche an die Leistungsdichte von Getrieben und deren Geruschemissionen begründet, andererseits reduzieren sich die effektiven Toleranzen der Werkstücke. Die derzeit in der Entwicklung eingesetzten Berechnungsverfahren reichen hinsichtlich ihrer Aussagegenauigkeit nicht mehr aus, um Maschinen mit hoher dynamischer Beelastung bereits in der Entwurfsphase zielgerecht beurteilen zu können.
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Ziel des Projekts ist der Einsatz und die Weiterentwicklung neuer innovativer Methoden im Entwicklungs- und Konstruktionsprozess von Werkzeugmaschinen am Beispiel einer Wälzstoßmaschine. Diese Methode soll die hohe dynamische Belastung der Maschine bereits während des Entwicklungsprozesses berücksichtigen und Vorhersagen bezüglich der Bearbeitungsergebnisse ermöglichen. Durch den optimalen Einsatz der flexiblen Mehrkörpersimulation in Kombination mit einer methodischen Entwicklungssystematik sollen die Entwicklungszeiten verkürzt und gleichzeitig eine hohe Qualität der Maschine abgesichert werden. Hierfür muss die Möglichkeit geschaffen werden, über die bisherigen Vorhersagen statischer und dynamischer Steifigkeiten hinaus Aussagen in Bezug auf das Bearbeitungsergebnis treffen zu können. Anhand einer hochpräzisen Werkzeugmaschine soll die Aussagefähigkeit der Simulationsmethodik erweitert, abgesichert und durch die Zusammenarbeit mit den Industriepartnern auf ihre Einsatzfähigkeit im realen Entwicklungsprozess überprüft werden.
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Im Mittelpunkt des Forschungsprojekts steht eine Wälzstoßmaschine der Firma Liebherr Verzahntechnik GmbH. An diesem Maschinentyp wurde nach einer nur kleinen konstruktiven Veränderung des Ständers ein nicht erwünschtes dynamisches Verhalten der Maschine festgestellt, welches sich negativ auf das Bearbeitungsergbnis beim Wälzstoßen auswirkt.
In diesem Projekt sollen die Zusammenhänge und Ursachen des unterschiedlichen Maschinenverhaltens mit Hilfe neuer innovativer Simulationsmethodiken erfoscht und behoben werden. Hierfür wird die bestehende Wälzstoßmaschine mit Hilfe der flexiblen Mehrkörpersimulation modelliert und unter realen Bedingungen simuliert. Diese noch junge Simulationsmethode wird durch messtechnische Untersuchungen abgesichert und für den industriellen Einsatz optimiert. Zusätzlich werden die Ursachen der Bearbeitungsmängel über bekannte Entwicklungsmethoden analysiert und daraus ein optimiertes Maschinenkonzept abgeleitet. Nach der Umsetzung dieser Verbesserungsvorschläge soll das neue Konzept wiederum sowohl simulativ als auch messtechnisch überprüft werden. Letztendlich folgt eine experimentelle Untersuchung in Form von Stoßversuchen am Versuchsträger bei der Firma ZF Passau GmbH, um die Bearbeitungsergebnisse der optimierten Wälzstoßmaschine zu bestätigen.
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Flexibles Mehrkörpermodell einer Wälzstoßmaschine. Durch die Verwendung flexibler Körper können Relativbewegungen auf Grund von Strukturnachgiebigkeiten ermittelt werden.
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laufend
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02/2008 - 09/2009
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19.03.2008
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Liebherr Verzahntechnik GmbH
ZF Passau GmbH
Lehrstuhl für Produktentwicklung, TU München
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Bayerische Forschungsstiftung
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Institut für Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften Technische Universität München
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