Schwingungsvermeidung beim Drehen langer Werkstücke
Bei der Bearbeitung von langen, schlanken Werkstücken die oftmals sehr schwingungsempfindlich sind, soll während des Bearbeitungsprozesses die Drehzahl in kritischen Bereichen kontrolliert in eine harmonische Schwingung versetzt werden. Ziel sollte es sein, die Spindeldrehzahl so zu verändern, dass der Bearbeitungsprozess nicht beeinträchtigt wird und keine Rattermarken auf der Drehoberfläche entstehen.
Die Abbildung oben zeigt beispielhaft ein Werkstück, welches während des Drehvorgangs durch die ungünstige Spannsituation in Schwingung versetzt wird.
Schwingungsreduzierung durch kontinuierliche Drehzahlveränderung
Durch eine permanente Drehzahlveränderung der Masterspindel können auftretende Schwingungen am Drehwerkstück beseitigt werden. Bei manueller Veränderung der Spindeldrehzahl durch Benutzen des Overrides ist es sehr schwierig eine harmonische Drehzahlschwingung der Masterspindel zu erzeugen. Deshalb muss ein Zyklus, welcher aus zwei Teileprogramme (.SPF Dateien) besteht, erstellt werden. Durch ein gezieltes Ein- und Abschalten des Zyklus wird eine harmonische Drehzahlschwingung an der Masterspindel erzwungen. Beide Teileprogramme des Zyklus bilden die Grundlage zur späteren Benutzung des Befehls "OSZI", welcher problemlos in programGUIDE (G-Code) benutzt werden kann.
Die Zyklen und eine genaue Beschreibung der Applikation stehen im Service und Support Portal als Download zur Verfügung. Den Link finden Sie am Ende dieser Seite.
Die vorliegende Applikation bietet folgende Vorteile:
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Vermeidung von Rattermarken am Werkstück
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Präziser Drehprozess am Werkstück ist weiterhin möglich
Die Teileprogramme OSZI.SPF und OSZIOFF.SPF, welche zum Ein- und Ausschalten der harmonischen Drehzahlschwingung dienen, werden im passwortgeschützten Bereich Systemdaten/Anwenderzyklen hinterlegt. Dieser Bereich ist nur für autorisiertes, qualifiziertes Personal zugängig. Der Endanwender sollte verantwortungsbewusst, überlegt und umsichtig handeln, da die beschriebenen Zyklen Änderungen in den Systemdaten erfordern.
Anwendung der Applikation
Die Abbildung zeigt die Verwendung der Schwingungsvermeidungsfunktion (OSZI) in der SINUMERIK. OSZI und OSZIOFF können wie Hochsprachenbefehle in das betreffende Werkstückprogramm eingefügt werden. In den Klammern wird nur noch der prozentuale Drehzahlverlauf eingetragen. Eine Änderung der Anwenderzyklen ist aus Sicht des Maschinenbedieners nicht mehr notwendig. Zu beachten ist, dass diese Funktion ausschließlich für den Gebrauch in programGUIDE vorgesehen ist und keine Anwendung in ShopTurn findet.
Schwingungen am Werkstück können durch Veränderung der konstanten Drehzahl erreicht werden. Deshalb verändert sich der Sollwert der Spindel permanent. Somit pendelt der Sollwert der Spindeldrehzahl in einer bestimmten Zeit zwischen einer definierten Unter- und Obergrenze hin und her. Im aktuellen Beispiel erstreckt sich der ausgewählte Sollwertbereich der Spindeldrehzahl von 90% bis 110% der ausgewählten Nenndrehzahl. Das Zeitintervall wurde mit 2 Sekunden fixiert, bei einer anfänglichen Spindeldrehzahl von 1000 U/min.
Idealer Drehzahlverlauf
Eine Schwingung wirkt nur auf die aktive Masterspindel und ist abhängig von ihrer Dynamik. Um Schwingungen zu reduzieren, wird nach jedem Zeitfaktor der Sollwert der Spindeldrehzahl um den Prozentfaktor verringert oder erhöht. Es ergibt sich eine Schwingung, die stark von der Dynamik der Spindel und dem Werkstückgewicht abhängig ist. Für dieses Schwingungsverhalten existieren keine Wertetabellen, somit müssen die benötigten Parameter (Drehzahl der Spindel, Zeitfaktor) für den verwendeten Werkstoff experimentell ermittelt werden.
In der Abbildung idealer Drehzahlverlauf der Masterspindel wird das angestrebte Spindelverhalten dargestellt. Durch ein ständiges Pendeln der Spindeldrehzahl zwischen einer von Ihnen definierten Ober- und Untergrenze ergibt sich ein sinusförmiger Verlauf.
Die Abbildung ungünstiger Schwindungsverlauf der Masterspindel zeigt eine Veränderung der Spindeldrehzahl mit einem zu groß gewählten Zeitfaktor. Die Spindeldrehzahl verweilt für einen kurzen Moment auf der Ober- oder Untergrenze des gewählten Sollwertes der Spindeldrehzahl, dies kann wieder zum Rattern des Werkstückes führen.
Die Programme und eine ausführliche Beschreibung finden Sie im Siemens Support-Portal.
>> http://support.automation.siemens.com/WW/view/de/78452062