Lagegeregelte Bewegungsachsen finden sich in nahezu allen aktuellen Werkzeug‐ und Produktionsmaschinen. Um eine hohe Qualität der hergestellten Produkte bei gleichzeitig möglichst hoher Effizienz sicherzustellen muss die Regelung der Bewegungsachsen genau auf das Regelstreckenverhalten abgestimmt sein. Informationen über die Regelstrecken können mit Verfahren der Identifikation ermittelt werden. Neben der Reglerparametrierung sind diese Informationen ebenfalls für Mechanismen der Maschinenüberwachung relevant, bei denen Fehlerzustände in den Maschinen und Anlagen (modellbasiert) frühzeitig erkannt werden sollen. Neben den Identifikationsmechanismen, welche derzeit im Bereich der Werkzeugmaschinen vorherrschend sind und meist auf Testsignalen basieren, können mit nichtinvasive Ansätzen wesentliche Parameter bestimmt werden, ohne in den Produktionsprozess einzugreifen zu müssen. Im vorliegend Beitrag wird dargestellt, wie derartige Verfahren im Umfeld der Werkzeugmaschine Anwendung finden können. Nach einer Einleitung wird im Beitrag der Stand der Technik zur Identifikation von Regelstreckenparametern an Bewegungsachsen beleuchtet. Das Hauptaugenmerk liegt dabei in der Unterscheidung von invasiven (Verfahren mit Testsignalen) und nichtinvasiven Identifikationsverfahren (ohne Testsignale). Aufbauend auf den Erkenntnissen der Literaturrecherche wird das eigene Vorgehen hinsichtlich Wahl der Modellstruktur und des Identifikationsverfahrens erläutert. Ausführungen zur Anregungsdetektion, gezielten Einflussnahe auf die Parameterschätzung, Fehlerbewertung und dem Einsatz der simulationsbasierten Optimierung schließen die theoretischen Betrachtungen zum Forschungsthema ab. Die erzielten Ergebnisse werden in einem weiteren Kapitel anhand eines Laborversuchsstandes und einer Werkzeugmaschine illustriert. Der letzte Abschnitt gibt eine Zusammenfassung des Forschungsvorhabens und erläutert zukünftige Schritte auf diesem Gebiet.

Der beschleunigte Wandel der Industriegesellschaft wird auch in den nächsten Jahrzehnten entscheidend durch technologische Innovationsprozesse beeinflusst. In diesem Bereich sind die deutschen Werkzeugmaschinenhersteller führend, was anhand der vorgestellten Innovationen zu erkennen ist. Die deutschen Hersteller haben sich als Technologieführer mit geringeren Stückzahlen positioniert während die asiatischen Hersteller vorrangig im Segment der Universalmaschinen als Massenhersteller vertreten sind. Langfristig wird es darauf ankommen, ob die einzelnen Unternehmen zu strategischen Phasensprüngen fähig sind, die angesichts der Globalisierung der Wirtschaftsstruktur zu einer wettbewerbsfähigen Technologiekultur führen. Im Hinblick auf diese Anforderungen ist insbesondere die Beschleunigung der Entwicklungsprozesse eine wesentliche Voraussetzung für die Beibehaltung und den Ausbau der Marktposition der global agierenden Unternehmen. [... aus der Einleitung]

Made available in DSpace on 2015-05-08T14:59:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 4817821 bytes, checksum: 0e01a04cb66fa461b85802952c8cab7d (MD5) Previous issue date: 2013-03-23 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In the processes of manufacturing machine tools play an important role particularly in the manufacture of parts of complex geometries. Currently the requirements for high dimensional and geometric accuracy during the machining process require small dimensional tolerances. Much of the errors of a machine tool are those which are thermally induced from the heat sources internal and external factors acting on the machine, thus causing thermal deformations in its structure. In this paper, we present a methodology for determining and analyzing the thermal deformation of machine tools using finite element method (FEM) and artificial neural networks (ANN). After molding machine using FEM, and defining the location of the heat source were obtained the temperature gradient of the machine and the corresponding thermal deformation at predetermined periods. Results obtained with simulations using the software NX.7.5 and the measurement principle of the Ballbar system, showed that this methodology is an effective tool in determining the thermal deformation of the machine, correlating the temperature reading at strategic points with volumetric deformation at the tool tip. Allowing then the thermal analysis of the errors in the pair tool part. Additionally, these results were used to train an ANN. The parameters of "learning" network under conditions of transient contours, allowed the network training. After training and validation set, she will be able to make the prediction of thermal errors just stating the temperature values of specific points of each heat source. This methodology will contribute to the designs of machine tools with high accuracy and thermal stability, but also provide for compensation of thermally induced errors. / Nos processos de manufatura as máquinas-ferramenta desempenham um papel importantíssimo em particular na fabricação de peças de geometrias complexas. Atualmente as exigências por alta exatidão geométrica e dimensional durante o processo de usinagem exigem pequenas tolerâncias dimensionais. Grande parte dos erros de uma máquina-ferramenta são aqueles termicamente induzidos os quais são provenientes das fontes de calor internas e externas que agem sobre a máquina, causando assim deformações térmicas na sua estrutura. Neste trabalho, é apresentada uma metodologia para determinação e análise dos deslocamentos térmicos das máquinas-ferramenta usando o método de elementos finitos (MEF) e redes neurais artificiais (RNA). Após a modelagem da máquina, usando MEF, e a definição da localização das fontes de calor foram obtidas o gradiente de temperatura da máquina e as correspondentes deformações térmicas em períodos preestabelecidos. Resultados obtidos com simulações usando o software NX.7.5 e o princípio de medição do sistema Ballbar, mostraram que a metodologia desenvolvida é uma ferramenta eficaz na determinação das deformações térmicas da máquina, correlacionando a leitura de temperatura em pontos estratégicos com as deformações volumétricas na ponta da ferramenta. Permitindo então, a análise dos erros térmicos no par peça-ferramenta. Adicionalmente estes resultados foram usados para treinar uma RNA. Os parâmetros de ―aprendizado‖ da rede, mediante condições de contornos transientes, permitiram o treinamento da rede. Após o treinamento e validação da rede, ela é capaz de fazer a previsão dos erros térmicos apenas informando os valores das temperaturas dos pontos específicos de cada fonte de calor. Esta metodologia desenvolvida contribuirá para os projetos de máquina-ferramentas com alto grau de exatidão e estabilidade térmica, como também permitirá a compensação dos erros termicamente induzidos.

Kyoto University (京都大学) / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(工学) / 甲第16841号 / 工博第3562号 / 新制||工||1538(附属図書館) / 29516 / 京都大学大学院工学研究科マイクロエンジニアリング専攻 / (主査)教授 松原 厚, 教授 松久 寛, 教授 西脇 眞二 / 学位規則第4条第1項該当

De nos jours, les exigences de productivité et de maîtrise des coûts ont incité les industriels à développer de nouvelles machines, et avec elles, de nouveaux enjeux sont apparus : souplesse de la structure, vibration, effets dynamiques non-négligeables, etc. Pourtant, leur mise en œuvre est toujours issue de méthodes employées pour les machines conventionnelles. Ces travaux s’intéressent donc à la définition de stratégies globales englobant la prise en compte de la structure utilisée et de la tâche à réaliser, appliquée à deux contextes d’illustration. Dans le contexte de l’usinage, nous proposons un réglage des machines basé sur le modèle comportemental de la structure qui ne nécessite que peu de modifications manuelles et permettant un gain de temps pour la mise en œuvre. Une nouvelle loi de commande en couple calculé est également proposé, elle permet de réduire les phénomènes vibratoires lors de phases dynamiquement exigeantes. Dans le contexte des essais mécaniques, l’objectif est de montrer la faisabilité de l’utilisation de machines parallèles à 6 degrés de liberté dans le cadre d’essais dont la gestion des conditions aux limites est critique. Nous proposons une instrumentation et un schéma de commande qui permettent de respecter les consignes avec une erreur maximale de l’ordre de 0.40μm, même dans le cas d’éprouvettes très rigide (en béton par exemple). / Nowadays, the requirements in productivity and costs mastering have forced the industrial manufacturers to develop new kind of mechanisms. Thus, the complexity of the machine-tools structures and machining processes has increased and new challenges have emerged : flexible structure, vibration, non-negligible dynamic effects, etc ... However, their implementation still comes from methods used for conventional machines. These works are thus about defining overall strategies including consideration of the kind of structure used and the task to realise. Two illustrative contexts are used. In the context of machining, we propose a generic tuning method based on kinematic and dynamic model of machine-tools structure that requires only a few manual modifications, in order to save time for implementation. A new computed torque control law is proposed, it reduces vibration phenomena in dynamical demanding phases. In the context of the mechanical tests, the objective is to demonstrate the feasibility of using parallel machines with 6 degrees of freedom in the context of mechanical tests, whereas the boundary conditions are perfectly controlled. We propose an instrumentation and control scheme that is able to perform mechanical tests with a maximum error of about 0.40 mu m, even in the case of very rigid specimen (concrete for example).

This diploma thesis describes realization and testing on-the-fly measurement using tracking interferometer. This measurement enables to achieve higher amount of measured points and decrease time of machine tool calibration. Calibration and verification values of machine parameters, as well as time of measurement and other details of this method are compared with results of conventional method called trigger. To evaluate the quality of volumetric compensation created from calibration values, we use verification measurement of circular interpolation.

This master thesis is dealing with the design of the frame and working axis of the desktop milling machine. The theoretical part is in the form of a research of the construction of small machine tools. Practical part concerns the idea for a design of the working axis, as well as the design of the frame construction. Practical part also contains the selection of the main and most important components.

The aim of this work is to determine the influence of noise on determination of own frequen-cies for machine tool by operational modal analysis. For the assigned machine tool operation-al analysis is performed using Data-Driven and Covariance-Driven method for multiple exci-tation variants. Based on the results are created stabilization diagrams used to determine ma-chine tool own frequencies. The results for each excitation variant are compared to each oth-er and the effect of noise influence on the results is determined.

The first part of the diploma thesis deals with a brief research of turning operations and the characteristic of vertical lathes with description of individual parts. There are described possibilities and a typical vertical lathe assortment and also representatives of Czech manufacturers of vertical lathes. In the second part, the thesis deals with elaboration of the design technology production of the selected component, including the NC program. First, a component and material is selected, a semi-finished product is designed, suitable machines and tools are selected and finally a technological process of production is developed. The conclusion of the thesis contains the technical–economic evaluation, where the total costs of production are solved.

The diploma thesis deals with the production of gearbox shaft components using a CNC machine tool, shaft programming in Tebis 4.0 R8 software, Sinumerik SinuTrain 7.5, and manufacturing accuracy checking using 3D scanning technology, which allows you to compare the CAD model and the scan of the manufactured part.