Inhaltsverzeichnis. Formelzeichen und Abkürzungen... XVIII. 1 Ziele und Methoden zur Erfassung der Maschineneigenschaften... 1

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1 Inhaltsverzeichnis Formelzeichen und Abkürzungen... XVIII 1 Ziele und Methoden zur Erfassung der Maschineneigenschaften Bedeutung der Maschinenbeurteilung und -abnahme Anforderungen an die Messverfahren und Vorgehensweise bei der Durchführung Direkte Erfassung der Maschineneigenschaften Indirekte Erfassung der Maschineneigenschaften Normen, Normungsgremien Messgeräte zur Erfassung von Maschineneigenschaften Geräte zur Messung von Wegen Mechanische Wegmessgeräte Potentiometer-Weggeber Kapazitive Weggeber Wirbelstrom-Weggeber Induktive Weggeber Optische Wegmessgeräte Laser-Interferometer Laser Tracker Positionsempfindliche Photodiode Laser-Distanz-Sensor Inkrementaler Linearmaßstab Geräte zur Messung von Winkeln Seismischer Drehschwingungsaufnehmer Elektronische Neigungswaage Optische Winkelgeber Autokollimator Inkrementaler Winkelschrittgeber Geräte zur Messung von Geschwindigkeiten... 42

2 X Inhaltsverzeichnis Elektrodynamische Geber Geräte zur Messung von Beschleunigungen Geräte zur Messung von Linearbeschleunigungen Einrichtung zur Messung von Drehbeschleunigungen Geräte zur Messung von Kräften Dehnungsmessstreifen (DMS) Piezoquarze Interferometrische Verfahren zur Verformungsanalyse Holografie Verfahren der holografischen Interferometrie Messaufbau Beispiel einer holografischen Messung Verfahrensvarianten Auswerteverfahren von Makrointerferenzmustern Verfahrensgrenzen Speckleinterferometrie Verfahren der Speckleinterferometrie Messaufbau Beispiel für eine Messung mit dem Speckleinterferometer Verfahrensvarianten Auswerteverfahren von Specklebildern Verfahrensgrenzen Vergleich holografischer Interferometrie und Speckleinterferometrie Sensoren zur Messung von Temperaturen DIREKTE MESSUNG UND BEURTEILUNG DER MASCHINENEIGENSCHAFTEN 3 Geometrisches und kinematisches Verhalten von Werkzeugmaschinen Geometrische Abweichungen Allgemeine Beschreibung der systematischen Abweichungen Bewegung in einer Achse Bewegung in mehreren Achsen Allgemeine Beschreibung des statistischen Anteils der Abweichungen Bestimmung der Werkstückmaßfehler aus den geometrischen Maschinenabweichungen Linearisierte Beschreibung der statistischen Abweichungen... 89

3 Inhaltsverzeichnis XI Messverfahren zur Ermittlung der geometrischen Maschineneigenschaften Messprinzipien. Allgemeine Zusammenhänge, Begriffsdefinitionen Messung der Tischgeradheit bzw. -ebenheit Messverfahren mit Lineal und Wegaufnehmern Messverfahren mit positionsempfindlicher Diode (PSD) Messverfahren mit Autokollimator Messverfahren mit elektronischer Neigungswaage Messverfahren mit Laser-Interferometer und Winkeloption Messung der Geradlinigkeit der Bewegung Messverfahren mit dem Laser-Interferometer und Geradheitsoption (Wollaston-Prisma) Messung der Positionierabweichung Messung mit dem Stufenendmaß Messung mit dem Laser-Interferometer Messung mit dem inkrementalen Vergleichsmaßstab Messung der Winkelabweichungen linear bewegter Achsen Messverfahren mit Lineal und Wegaufnehmern Messverfahren mit positionsempfindlichen Photodioden Messverfahren mit Autokollimator Messverfahren mit elektronischer Neigungswaage Messverfahren mit Laser-Interferometer und Winkeloption Statistische Auswertung Messung der Winkligkeit mehrerer Achsen zueinander Messung mit verkörpertem Winkelnormal Messverfahren mit dem Laser-Geradheitsmesssystem und Pentaprisma Messverfahren mit Laser-Interferometer und Pentaprisma Parallelitätsmessungen von Bewegungsachsen Messung der Abweichungen rotatorischer Achsen Grundlagen und Definitionen

4 XII Inhaltsverzeichnis Wiederholbarer und nichtwiederholbarer Rundlauffehler Messung von Rundlaufabweichungen, der Axialruhe und des Planlaufes drehender Achsen nach DIN Messung der Abweichung rotatorischer Achsen mittels Prüfkugel oder Prüfzylinder Messungen mit Laser und positionsempfindlichen Photodioden Auslehren des Arbeitsraumes mit einem angepassten Messnormal Kinematische Abweichungen Allgemeine Beschreibung Messverfahren zur Ermittlung der kinematischen Maschineneigenschaften Vorschubfehlermessung an einer Drehmaschine (rotatorisch-translatorische Bewegungen) Dreh- und Vorschubfehlermessung an einer Wälzfräsmaschine (rotatorisch-rotatorischtranslatorische Bewegungen) Messung einer Zweiachsen-NC-Steuerung (translatorisch-translatorische Bewegungen) Kreisformtest Statisches Verhalten von Werkzeugmaschinen Messtechnische Erfassung des Werkstückgewichtseinflusses Messtechnische Erfassung des statischen Prozesslasteinflusses Schwachstellenanalyse statisch belasteter Maschinenbauteile Quasi-statische Last-Verformungsanalyse Bestimmung statischer Verformungen mit Hilfe der Speckleinterferometrie Thermisches Verhalten von Werkzeugmaschinen Thermische Einflüsse auf Werkzeugmaschinen Messtechnische Untersuchung des thermischen Verformungsverhaltens Versuchsaufbau Temperaturentwicklung und Verformungsverhalten an der Zerspanstelle durch innere Wärmequellen Temperatur- und Verformungsverhalten aufgrund thermischer Umgebungseinflüsse

5 Inhaltsverzeichnis XIII Messung von Strukturverformungen Bestimmung des zeitlichen Wärmeflusses Dynamisches Verhalten von Werkzeugmaschinen Grundlagen des dynamischen Verhaltens Bestimmung von Systemkennwerten aus Messungen des dynamischen Nachgiebigkeitsverhaltens Schwingungsarten und -ursachen Mess- und Auswerteverfahren für die experimentelle Modalanalyse Digitale Signalverarbeitung Fourier-Transformation Ermittlung des Übertragungsverhaltens Messung von Eigenschwingungsformen, Bestimmung der modalen Parameter, Curve-Fitting-Verfahren Testsignal- und Erregerarten Anregungsformen Erregerarten Dynamisches Maschinenverhalten bei der Zerspanung mit definierter Schneidengeometrie (Fräsen, Drehen, Bohren, Räumen usw.) Regenerativeffekt für Prozesse mit stehenden Werkzeugen (Drehen) unter Berücksichtigung des gerichteten Nachgiebigkeitsverhaltens Selbsterregte Schwingungen durch Lagekopplung Simulation des Ratterverhaltens mit Hilfe der Nachgiebigkeitsmatrix für beliebige Prozesse mit definierter Schneider Modell des Ratterverhaltens spanender Werkzeugmaschinen für den allgemeinen Prozessanwendungsfall Allgemeine Grundlagen Simulation im Frequenzbereich bei konstanten Richtungsfaktoren Simulation im Zeitbereich Maß- und Formabweichungen beim Ausspindeln von Bohrungen durch das dynamische Nachgiebigkeitsverhalten Bohrungsmaß- und Bohrungsformabweichungen durch den Schnittkrafteinfluss Bohrungsmaß- und Bohrungsformabweichungen durch Umwuchtkräfte Messvorschrift zur Untersuchung spanender Werkzeugmaschinen Stand der Technik Dynamisches Maschinenverhalten bei der Zerspanung mit undefinierter Schneidengeometrie (Schleifen)

6 XIV Inhaltsverzeichnis Beschreibung des Regenerativeffektes bei der Zerspanung mit undefinierter Schneidengeometrie Systemnachgiebigkeitsverhalten Schleifmaschine- Schleifscheibe-Werkstück Geometrie dynamischer Eingriffsverhältnisse beim Schleifen Ermittlung der Übergangs- und Abhebefrequenz Darstellung der Zeitspanungsvolumenänderung in der komplexen Ebene Wellenbildung auf dem Werkstück Grenzphasenkurve für werkstückseitiges Rattern Wellenbildung auf der Schleifscheibe Grenzphasenkurve für das schleifscheibenseitige Rattern Möglichkeiten zur Erhöhung der Stabilität beim Schleifen Stand der Technik von Schleifmaschinen Einflussfaktoren auf das Ratterverhalten Maßnahmen zur Verringerung der Ratterneigung Aktive und passive Dämpfungssysteme Verminderung des negativen Realteils Werkzeuge mit ungleicher Teilung Messtechnische Erfassung des dynamischen Verhaltens von Vorschubantrieben Messtechnische Erfassung von Signalen der Antriebsregelkreise Führungs- und Störungsverhalten Frequenzgangmessung Messung des Führungsfrequenzgangs Messung des Störfrequenzgangs Messung mit periodischen Signalen Messung mit einem Kraftsprung Erfassung nichtlinearer Einflüsse in Vorschubsystemen Kleinste verfahrbare Schrittweite Kreisformtest Geräuschverhalten von Werkzeugmaschinen Grundbegriffe der Akustik Schallkennwerte Spektrale Zusammensetzung des Schalls Analyse und Bewertung von Geräuschen

7 Inhaltsverzeichnis XV Frequenzbewertung Zeitbewertung Beurteilung zeitlich schwankender Geräusche Schallmesstechnik zur Ermittlung der Geräuschemissionen von Maschinen Schalldruckmessung Analysiermesstechnik Geräuschmessungen nach DIN Geräuschmessungen nach dem Schallintensitätsmess verfahren Ortung von Schallanteilen und Rückschlüsse auf die Geräuschanregung bei Maschinen Rundummessung im Fernfeld Rundummessung im Nahfeld Messung des Körperschalls Ermittlung von Schallanteilen Schmalbandanalysen Kohärenzanalysen Beurteilung des Geräuschverhaltens von Werkzeugmaschinen Gehörgerechte Geräuschbeurteilung Mess- und Analysetechnik zur gehörgerechten Geräuschbeurteilung INDIREKTE BEURTEILUNG DER MASCHINENEIGENSCHAFTEN DURCH BEARBEITUNGSTESTS 9 Ermittlung der Arbeitsgenauigkeit mit Prüfwerkstücken Werkstückmesstechnik Abnahme- und Prüfwerkstücke Prüfwerkstücke zur Ermittlung der Arbeits- und Positionsgenauigkeit Prüfwerkstücke zur Ermittlung maschinentypischer Fehler Fähigkeitsuntersuchungen zur Abnahme von Werkzeugmaschinen Vorgehensweise Einflussfaktoren Statistische Auswertung Abnahmerichtlinie

8 XVI Inhaltsverzeichnis 10 Beurteilung des statischen und dynamischen Verhaltens während der Bearbeitung Verfahren zur Bestimmung der Grenzspanleistung Praktisches Beispiel für eine rationelle Vorgehensweise Zusammenfassung Anhang Literaturverzeichnis Sachverzeichnis