Werkzeugspindel

Werkzeugspindel

Beschreibung

Am LSR steht eine elektromagnetisch gelagerte Werkzeugmaschinenspindel zur Verfügung, die speziell für die Forschung am Lehrstuhl konzipiert wurde. Dies war dadurch möglich, dass der Lehrstuhlinhaber zusammen mit dem Lieferanten seit über zehn Jahren an der Verbesserung der Einsatzmöglichkeiten solcher Spindeln für die spanende Präzisionsbearbeitung von Metallen und sprödharten Werkstoffen gearbeitet hat. Aus technologischer Sicht waren dabei die Erhöhung der Positioniergenauigkeit, die Erweiterung des Funktionsumfangs und die Reduktion der Kosten zentrale Anliegen.

Durch Anwendung moderner regelungstheoretischer Methoden (insbesondere flachheitsbasierte Regelung) und durch geeignete mathematische Modellierung der magnetischen Aktoren und des magnetisch gelagerten Spindelrotors werden höchste Genauigkeitsanforderungen bei der industriellen Fertigung von Motorkolben heute prozesssicher erfüllt.

Im Rahmen früherer Untersuchungen wurde bereits eine Vielzahl unterschiedlicher Magnetlagerkonzepte untersucht und entwickelt: rein elektromagnetische Radiallager, permanentmagnet-gestützte Radiallager, verschiedene Axiallager und kombinierte Radial-Axiallager. Mit Hilfe der mathematischen Modelle der Magnetlager kann eine Rekonstruktion der auf die Spindel wirkenden Prozesskraft in Echtzeit realisiert werden, um eine kraftgesteuerte Vorschubbewegung oder eine Prozess-, Werkzeug- und Spindeldiagnose durchzuführen. Die dafür entwickelten Algorithmen werden nun noch weiter verbessert.

Veröffentlichungen (Auswahl)

St. Eckhardt and J. Rudolph, High precision synchronous tool path tracking with an AMB machine tool spindle, in: Proc. 9th Int. Symp. on Magnetic Bearings, August 3-6, 2004, Lexington, Kentucky, USA, paper no. 109.

St. Eckhardt, C. Klaucke, and J. Rudolph, Modeling and control of an axial bearing generating forces and torques, in: Proc. "10th Int. Symp. on Magnetic Bearings, August 2006, Martigny, Switzerland".

C. Collon, St. Eckhardt, and J. Rudolph, A network approach to the modelling of active magnetic bearings, Mathematical and Computer Modelling of Dynamical Systems, 13, 455-469, 2007.

Patente

J. Rudolph, St. Eckhardt, Verfahren zur Regelung dreiphasiger elektromagnetischer Lager, DE 103 53 101, 2005, erteilt.

J. Rudolph, St. Eckhardt, C. Klaucke, Verfahren zum Ansteuern aktiver Magnetlager, DE 10 2006 018 267, 2006, erteilt.