Simulation and Tool Path Optimization for the Hexapod Milling Machine
ISF - Band 26
Produktform: Buch / Einband - flex.(Paperback)
In einem modernen Produktionsumfeld ist das Mehrachs-Fräsen, gerade im
Bereich des Werkzeug- und Formenbaus, eines der Hauptarbeitsgebiete. Um
die Vorteile der Mehrachs-Bearbeitung voll ausschöpfen zu können,
werden neue Arten von Parallel-Kinematik-Maschinen (PKM) und neue
Bearbeitungstechnologien wie das Hochgeschwindigkeitsfräsen (HSC)
genutzt. Allerdings sind wegen der Komplexität des dynamischen
Verhaltens der Maschinenachsen die Bearbeitungsgenauigkeit und damit
auch die Prozesssicherheit der PKM bei der Benutzung heutiger
CAM-Systeme noch nicht zufriedenstellend. In dieser Arbeit wird eine
Hybrid-Simulationsmethode zur Optimierung von Werkzeugbahnen
vorgestellt, die die Grenzen der heutigen CAM-Systeme überwindet. Es
wurden hauptsächlich zwei unabhängige Simulationen durchgeführt, um die
Einflüsse auf die Endproduktqualität zu untersuchen. Zum Einsatz kamen
eine Simulation des Maschinenverhaltens und eine Prozesssimulation. Es
wird gezeigt, dass die Kinematik, die Dynamik und die Steifheit
wichtige Faktoren darstellen, die die PKM-Genauigkeit beeinflussen.
Diese Faktoren werden berücksichtigt, um eine präzise Modellierung des
PKM-Verhaltens zu erhalten. Indem die Jacobi-Matrizen für den
Manipulator und die Gelenke hergeleitet wurden, konnte eine effiziente
rechner-basierte Methode für die inverse und die direkte Dynamik
untersucht werden. Es wird gezeigt, dass die dynamische Charakteristik
der Gelenke für Fräsanwendungen nicht vernachlässigt werden darf und
dass die Fehlerverteilungen im gesamten Arbeitsbereich aufgrund des
quasi-statischen Verhaltens stark variieren. Anschließend wird eine
neue Prozesssimulationsmethode entwickelt, die eine analytische
Formulierung des Sweep-Profils und die Generierung des topologisch
korrekten Sweep-Volumens für Fünfachs-Bewegungen ermöglicht. Mit Hilfe
der Theorie der Kinematik des starren Körpers wurden die geschlossenen
Lösungen des Sweep-Profils für allgemeine Fräsergeometrien berechnet.
Außerdem sind eine Analyse der Lösungen und die Bestimmung der
Sonderfälle nötig, um effektiv die numerische Stabilität der
abgeleiteten Formulierungen zu verbessern. Schließlich wird eine
effiziente auf dem Hybrid-Simulationsansatz für PKM basierende
Optimierungsmethode vorgestellt. Die Fehlerfortpflanzung für den
kombinierten Effekt von thermischer und elastischer Deformation wurde
für die weitere Fehlerkompensierung berücksichtigt. Zusätzlich wurde
die Glättung der Werkzeugorientierung in Bezug auf die PKM-Dynamik
angewandt, welche in dieser Arbeit systematisch erklärt wird.weiterlesen
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