Dynamikgerechter Entwurf von Werkzeugmaschinen- Gestellstrukturen

Die vorliegende Dissertation entstand w hrend meiner T tigkeit als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut f r Werkzeugmaschinen und Betriebswissenschaften (iwb) der Technischen Universit t M nchen. Herrn Prof. Dr. -Ing. 1. Milberg und Herrn Prof. Dr. -Ing. G. Reinhart, den Leitern dieses Instituts, gilt mein besonderer Dank f r die wohlwollende F rderung und gro z gige Unterst tzung meiner Arbeit. Herrn Prof. Dr. -Ing. Dieter Spath, dem Leiter des Instituts f r Werkzeugmaschinen und Betriebstechnik der Universit t (TH) Karlsruhe, danke ich f r die bernahme des Korreferates und die aufmerksame Durchsicht der Arbeit. Dar ber hinaus m chte ich allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern des Instituts und allen Studenten, die mich bei der Erstellung meiner Arbeit unterst tzt haben, recht herzlich danken. M nchen, im September 1995 Frank Albertz Inhaltsverzeichnis Inhaltsverzeichnis o Tabelle der verwendeten Kurzzeichen und Indizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V 0. 1 Kleine und gro e lateinische Buchstaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . V 0. 2 Kleine und gro e griechische Buchstaben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VII 0. 3 Indizes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . VIII OA Mathematische Zeichen und Schreibweisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . IX 0. 5 Abk rzungen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . X 1 Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 1. 1 Problem beschreibung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . I 1. 2 Grunds tzliche L sungsans tze . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1. 3 Ber cksichtigung des dynamischen Verhaltens in der Entwicklungsphase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. 3. 1 Analyse des Istzustandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1. 3. 2 Beschreibung des Sollzustandes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 lA Zielsetzung und Arbeitsschwerpunkte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 Stand der Forschung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2. 1 Schwingungserscheinungen an Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 2. 2 Auswirkung der konstruktiven Gestaltung auf das dynamische Verhalten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 2. 3 Experimentelle Erfassung des dynamischen Verhaltens . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 2. 4 Berechnung des dynamischen Verhaltens von Gestellstrukturen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 2. 5 Rechnergest tzter Entwurf von Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 3 CAD-gest tzter Entwurf von Werkzeugmaschinen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .