Das thermische Verhalten von Werkzeugmaschinen verursacht geometrische Abweichungen an
Werkstücken. In vielen Forschungsarbeiten wurden wertvolle Beiträge zu deren Verbesserung
veröffentlicht. Dabei kommt die Finite-Elemente (FE)- Simulation zum Einsatz. Für diese ist unter
anderem der Wärmeübergangskoeffizient als Randparameter notwendig. Insbesondere für
Hohlräume, beispielsweise unter der Maschinenverkleidung, gibt es keine Methode diesen schnell
zu berechnen. Die vorliegende Arbeit liefert umfangreiche Untersuchungen zu den thermischen
Vorgängen in Hohlräumen und deren Auswirkungen auf die thermischen Verlagerungen an
Werkzeugmaschinen. Dafür erarbeitet diese Arbeit eine Methode, um Metamodelle für die schnelle
Berechnung des Wärmeübergangskoeffizienten in Hohlräumen zu erstellen. Mögliche
Hohlraumkonfigurationen werden dafür kategorisiert und für messtechnische Untersuchungen ein
Versuchsstand konzipiert. Der Einfluss des Mikroklimas auf die thermischen Verlagerungen wird
analysiert. Dabei wird der Einfluss von Konvektion und Strahlung, der Maschinenverkleidung und
des Öffnens der Arbeitsraumtüre untersucht. In dieser Arbeit werden zwei Metamodelle erstellt, für
einen Hohlraum mit einer Seitenwand als Wärmequelle und für einen Hohlraum mit mittig
platzierter Wärmequelle. Die Anwendung der Metamodelle wird mit der thermischen FE-Simulation
einer Werkzeugmaschine erläutert und eine Hilfestellung für die Übertragung auf weitere
Werkzeugmaschinen gegeben. / The thermal behavior of machine tools causes most of the geometric errors on workpieces. In
recent years, many authors published valuable contributions to the analysis, correction and
compensation of the thermal behavior of machine tools. One way is the finite element simulation,
where the heat transfer coefficient is needed as an input parameter. In particular, for enclosures,
for example under the machine housing, there is no method to calculate this coefficient quickly. As
state of the art the heat transfer coefficient is received from a computation-intensive fluid simulation
of the enclosure.
The present work provides investigations of enclosures, the microclimate in enclosures, its effect
on the thermal errors of machine tools and finally a method to develop metamodels for the fast
calculation of the heat transfer coefficient in enclosures and to use them in the finite element
simulation. Possible enclosure configurations are categorized and a test stand is designed for
metrological investigations. In basic investigations the thermal processes in different enclosures
are analyzed. The influence of the microclimate on thermal errors of machine tools is analyzed in
experiments. The influence of convection and radiation, the machine housing and the opening of
the working room door are examined. In this work two metamodels are developed. One for an
enclosure with a side wall as a heat source and one for an enclosure with a centrally placed heat
source. The application of the metamodels is explained in the thermal finite element simulation of a
machine tool.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:35196 |
| Date | 24 October 2019 |
| Creators | Pavliček, Florentina |
| Contributors | Neugebauer, Reimund, Neugebauer, Reimund, Wegener, Konrad, Ihlenfeldt, Steffen, Technische Universität Chemnitz |
| Publisher | Universitätsverlag der Technischen Universität Chemnitz |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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