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Drehmaschine

Optimierte Aufstellelemente verbessern Oberflächenqualität beim Drehen

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Die Biegeeigenfrequenzen des relativ langen und schmalen Werkstückes liegen bei 50 bis 600 Hz. In der Umgebung der Frequenz von 100 Hz werden die Amplituden bis zu 200-fach verstärkt. Die Eigenfrequenzen des kürzeren Werkstückes in der Gegenspindel liegen in einem Frequenzbereich von 300 bis 600 Hz. Die Dämpfung von beiden Werkstücken ist sehr gering (0,3%).

Dämpfende Lager verschieben Eigenfrequenzen der Drehmaschine nach unten

Wird eine Drehmaschine auf optimal ausgelegten elastischen und dämpfenden Lagern aufgestellt, werden die Eigenfrequenzen im Allgemeinen nach unten verschoben. Die Resonanzüberhöhungen können dadurch nur dann reduziert werden, wenn die Parameter der Aufstellung unter Berücksichtigung der dynamischen Eigenschaften der Drehmaschine optimiert werden.

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Dieser Effekt ist bei der Messung der Schwingungen in Z-Richtung des Werkstückes 1 der Hauptspindel deutlich zu erkennen. In Bild 1 a bis c (siehe Bildergalerie) ist das Ausschwingverhalten des Werkstückes 1 bei einer Stoßerregung der starr aufgestellten Drehmaschine mit dem Ausschwingverhalten des Werkstückes 1 der auf Isoloc-Elementen gelagerten Maschine gegenübergestellt.

Wie ersichtlich ist, wird die Eigenfrequenz in Z-Richtung des Werkstückes 1 bei starrer Aufstellung durch eine elastische Lagerung auf Isoloc-Elementen aufgespaltet und zwei tiefere Frequenzen bei 88,5 und 101 Hz entstehen. Die ausgeprägte Amplitude bei 110 Hz wird bis zu 95% reduziert.

Bei den Eigenfrequenzen von 88,5 Hz und 101 Hz werden die Amplituden jedoch verstärkt. Die Verstärkungen der neu entstandenen Resonanzen sind deutlich kleiner als die Verstärkung bei der ursprünglichen Resonanzstelle, wie Bild 1 a bis c deutlich zeigt.

Wechselwirkung zwischen den Werkstück-Schwingungen in der Drehmaschine

Zur Klärung der Wechselwirkung zwischen beiden Werkstücken wurden Schwingungen des Werkstückes 1 bei einer Erregung des Werkstückes 2 und umgekehrt gemessen. In den Übertragungsfunktionen treten Resonanzen bei gleichen Frequenzen von 100 Hz bis 550 Hz auf. Beide Werkstücke weisen eine ausgeprägte Resonanz um die 110 Hz auf.

Aus dem Amplitudenverhältnis ist außerdem zu erkennen, dass die Gegenspindel weniger gedämpft ist als die Hauptspindel, somit werden die Schwingungen der Hauptspindel insbesondere bei der Biegeeigenfrequenz des Werkstückes 1 auf die Gegenspindel und auf das Werkstück 2 übertragen (Bild 2).

Die Schwingungsübertragungen zwischen dem Revolver 1 und dem Werkstück 2 sowie dem Revolver 2 und dem Werkstück 2 an der Gegenspindel finden auch statt. Jedoch sind die Größen der Übertragung kleiner (2- bis 5-fach) gegenüber den Größen der Übertragung von den Revolvern auf das Werkstück 1 (Bild 3).

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