Schwingungsanalyse

Messung und Beurteilung von Schwingungen an Maschinen und Anlagen

Maschinenschwingungen beeinträchtigen die Oberflächenqualität zerspanter Werkstücke. Relativ leicht zu identifizieren sind Schwingungsursachen durch Antriebs-, Getriebe- oder Lagerschäden. Auch eine Fremderregung über benachbarte Maschinen und Anlagen ist möglich. Der schwierigste Fall, der zugleich unser Spezialgebiet bildet, ist das Auftreten von Schwingungen durch Resonanzerscheinungen von Werkzeugen, Spindeln, Schlitten, Werkstücken, Spannvorrichtungen oder der Gesamtmaschine.
Setzen Sie auf unsere Erfahrungen aus Hunderten bereits betreuter Projekte. Wir führen Prozessschwingungsmessungen durch und nennen Ihnen unter Rückgriff auf Frequenzgangmessungen, Zeitbereichsanalysen oder Modalanalysen die Ursache Ihres spezifischen Problems. Geeignete Verbesserungsmaßnahmen ermitteln wir rechnerisch über Finite-Elemente-Simulationen.

Anwendungsbeispiele und Downloads

Wellenkeit / Schwingung beim Schleifen und Abrichten (Schwingungsanalyse_Schleifen_Abrichten.pdf)

Ratterschwingungsprobleme beim Fräsen, Drehen, Bohren und Schleifen (Beispiele verratterter Werkstückoberflächen)

Restwelligkeiten und Toleranzüberschreitungen der FFT-Ordnungsspektren

Schwingungsprobleme durch Nachbarmaschinen und Anlagen

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Den physikalisch bedingten Anfälligkeiten für Biege- und Torsionsschwingungen von leichten, weit auskragenden Systemen lässt sich mit ölbasierten und gekapselten Hilfsmassendämpfern entgegenwirken. Wir berechnen entsprechende Speziallösungen und setzen sie bei Prototypen sowie als Nachrüstsatz in der Produktion um.

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Frequenzgangmessung

Durch die Erfassung des Schwingungsverhaltens der Maschine nach Belastung mit einer dynamischen Kraft (Impulshammer oder Shaker) wird die dynamische Nachgiebigkeit der Maschine ermittelt. So lassen sich ihre Resonanzstellen aufzeigen und mögliche Schwingungsrisiken beurteilen.

Zeitbereichsanalyse

Das Bewegungsverhalten der Maschine im Zerspanprozess wird über Schwingungssensoren an mehreren Messstellen erfasst. Das sich bewegende Messpunktegitter wird direkt im Zeitbereich dargestellt. So lassen sich auch zeitinvariante oder kurzzeitige Schwingbewegungen im Prozess abbilden.

Schwingungsanalyse

Hier wird das Schwingungsverhalten aller relevanten Maschinenbauteile erfasst, sodass alle wesentlichen Amplituden, Frequenzen und Schwingungsrichtungen erkannt werden. Auf diese Weise lassen sich sowohl Schwingungsursache als auch die Auswirkungen auf die Prozessstabilität ermitteln.

Modalanalyse

Anhand eines geometrischen Modells wird das Schwingungsverhalten der Maschine erfasst. So können ihre Bewegungsformen bei dominanten Eigenfrequenzen anschaulich dargestellt und die spezifischen Schwachstellen der Maschine ermittelt werden.

Finite-Elemente-Berechnung

Zur Auslegung und Optimierung von Werkzeugmaschinen werden alle Strukturbauteile, Führungen, Lager und Antriebe in einem Gesamtmodell berücksichtigt. Den Modellaufbau, die Berechnungen und die Auswertung führen wir innerhalb einer Woche durch.

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Steifigkeitsmessung

Gemessen wird die Relativverlagerung zwischen Werkzeug- und Werkstückseite bei Belastung mit einer zunehmenden Kraft. Über den Kraft-Verlagerungsquotienten lassen sich die statische Steifigkeit und mögliche Nichtlinearitäten ermitteln. Die Messungen können in verschiedenen Achspositionen in je drei Koordinatenrichtungen erfolgen.

planlauf/VIEW

planlauf/VIEW ist unsere kostenfreie Software zur interaktiven, dreidimensionalen und animierten Darstellung von Berechnungs- und Messergebnissen der planlauf GmbH.

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Fundamentmessung

Mit speziellen niederfrequent messenden Weg- oder Geschwindigkeitssensoren werden das Steifigkeitsniveau sowie das Übertragungsverhalten von Fundament, Hallenboden oder Geschossdecke ermittelt. Hierzu erfolgt zunächst die Anregung der entsprechenden Gebäudestrukturen mittels eines schweren Impulshammers.

Zerspansimulation

Mit Standardmodellen für Fräsen, Drehen oder Spitzenlosschleifen und individuellen Modellen von Sonderprozessen kann eine genaue Darstellung der Oberflächenbeschaffenheit und ihrer Kennwerte nach der Zerspanung erreicht werden. Auch die Einzelkräfte und Verlagerungen lassen sich dabei ermitteln.

HS-Spindelrundlauf

Die Messung des dynamischen Spindelrundlaufs erfolgt, vorzugsweise berührungslos, mit Hilfe von Wirbelstromsensoren in mehreren Richtungen gleichzeitig. Dabei können sowohl die axiale Verlagerung der Spindel als auch die Resonanzbereiche des Spindel-Lager-Systems erfasst werden.

planlauf/SPINDLE

planlauf/SPINDLE ist unsere Software zur Berechnung der statischen und dynamischen Eigenschaften von Hauptspindeln auf Basis der Finite-Elemente-Methode. Bei der Entwicklung haben wir besonderen Wert auf eine intuitive Bedienbarkeit und kurze Berechnungszeiten gelegt.

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Zur Steigerung von Messgenauigkeit, -zuverlässigkeit und -geschwindigkeit entwickeln wir Softwarelösungen mit entsprechenden Algorithmen, die Ihre spezifischen Messszenarien erfassen und auswerten. Unsere Lösungen orientieren sich an Ihren individuellen Wünschen hinsichtlich Messgrößen, Dateiformaten und Kompatibilität mit Messgeräten.

Zerspankraftmessung

Kraftmessplattformen unter dem Werkstück oder integrierte Kraftsensoren messen hochdynamisch Zerspankräfte in den drei Koordinatenrichtungen. Im Anschluss kann der Prozess z. B. durch die Reduzierung von Kraftspitzen optimiert und die Lebensdauer der Werkzeuge erhöht werden.

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