Accessible Requires Authentication Published by De Gruyter August 14, 2021

Kompensation thermo-elastischer Maschinenfehler

Steigerung der Genauigkeit White-Box-basierter Korrekturmodelle

Increasing the Accuracy of White-box Based Correction Models for the Compensation of Thermo-elastic Machine Errors
Christian Brecher, Marcel Fey, Marcel Wittmann and Mathias Dehn

Abstract

Die Nachfrage nach präziseren Werkzeugmaschinen steigt kontinuierlich. Aus diesem Grund müssen thermo-elastische Fehlerkompensationsmethoden unter thermischen Echtzeitbedingungen genauer werden. Die korrekte Parametrierung eines modellbasierten Korrekturansatzes für die Kompensation thermo-elastischer Maschinenfehler hat einen maßgeblichen Einfluss auf die Modellgenauigkeit. Insbesondere für die Langzeitkompensation der Maschinenfehler benötigt das Modell eine hohe Anpassungsfähigkeit aufgrund variierender Lasten. In diesem Beitrag wird eine Simulationsmodellarchitektur vorgestellt, die ein FEM-basiertes thermo-elastisches White-Box-Modell der Werkzeugmaschine mit Temperaturmessungen der Maschinenstruktur kombiniert. Die Messdaten der Temperatursensoren werden für eine prozessparallele Anpassung thermischer Modellparameter genutzt, um die Genauigkeit der Kompensationsmethode zu steigern.

Abstract

The accuracy requirements for machine tools are continuously increasing. For this reason, thermo-elastic error compensation methods must become more accurate under real-time thermal conditions. The correct parameterisation of a modelbased correction approach for the compensation of thermo-elastic machine errors has a significant influence on the model accuracy. Especially for the long-term compensation of the machine errors, the model needs a high adaptability due to varying loads. In this paper, a simulation model architecture is presented that combines a FEM-based thermo-elastic whitebox model of the machine tool with temperature measurements of the machine structure. The measured data of the temperature sensors is used for a process-parallel adaptation of thermal model parameters in order to increase the accuracy of the compensation method.


Tel.: +49 (0) 241 80-22965

Danksagung

Dieses IGF-Projekt „TheKo5 – Thermo-elastische Korrektur für 5-Achs-Werkzeugmaschinen“ (AiF 20377 N) wurde durch die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der industriellen Gemeinschaftsforschung (IGF) des BMWi aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundestags gefördert.

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Published Online: 2021-08-14
Published in Print: 2021-08-31

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