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Licensed Unlicensed Requires Authentication Published by De Gruyter April 20, 2017

Berührungslose Werkzeugerwärmung

Induktionsspule und Steuerung zur Parameteridentifikation mit definiertem Wärmeeintrag

Contactless Tool Heating
Induction Coil and Control for Parameter Identification with Defined Heat Input
Matthias Putz, Joachim Regel, Michael Bräunig, Stefan Winkler and André Hüllmann

Kurzfassung

Zur experimentellen Untersuchung des thermischen Verhaltens rotierender Werkzeuge ist eine berührungslose Erwärmung erforderlich. Der Beitrag beschreibt den Entwurf einer Induktionsspule und die Entwicklung einer Steuerung, um einen homogenen und steuerbaren Wärmeeintrag zu ermöglichen. Dabei wird die Steuerung so konzipiert, dass sowohl die Frequenz des generierten Wechselstroms als auch Strom und Spannung einstellbar und somit genau definiert sind. Erste Untersuchungen demonstrieren die Funktionalität des Induktors zur definierten und reproduzierbaren Werkzeugerwärmung.

Abstract

For experimental investigation of thermal behaviour of rotational cutting tools a contactless heating is required. This article describes the design of an induction coil and its control system, aiming to enable a homogeneous and controllable heat input into the tool. Therefore voltage and frequency should be adjustable and accurately defined by the control. First experiments show the functionality of the inductor for defined and repeatable tool heating.


Prof. Dr.-Ing. Matthias Putz, geb. 1957, nimmt seit Mai 2014 die Professur Werkzeugmaschinen und Umformtechnik an der TU Chemnitz wahr. Seit April 2014 ist er Institutsleiter am Fraunhofer IWU und verantwortlich für den Wissenschaftsbereich Werkzeugmaschinen, Produktionssysteme und Zerspanungstechnik. Er ist Mitglied der Internationalen Akademie für Produktionstechnik (CIRP), Mitglied im DFG ingenieurwissenschaftlichen Fachkollegium, Standortsprecher im DFG-Sonderforschungsbereich SFB TR 96, Fachgutachter in diversen Gremien, Koordinator des Fraunhofer Leitprojektes E3-Produktion, sowie Vorstandsmitglied im ACOD Automotive Cluster Ostdeutschland e. V.

Dipl.-Ing. Joachim Regel und Dipl.-Ing. Michael Bräunig, beide geb. 1981, studierten an der TU Chemnitz Maschinenbau mit der Vertiefung Werkzeugmaschinen und sind Wissenschaftliche Mitarbeiter in der Lehr- und Forschungsabteilung Werkzeugmaschinen am IWP der TU Chemnitz.

Dipl.-Ing. Stefan Winkler, geb. 1985, studierte Elektrotechnik an der TU Chemnitz und ist seit 2010 Wissenschaftlicher Mitarbeiter an der Professur Elektrische Energiewandlungssysteme und Antriebe der TU Chemnitz.

M.Sc. André Hüllmann, geb. 1987, studierte bis 2016 Maschinenbau mit der Fachrichtung Werkzeugmaschinen und Produktionstechnik an der TU Chemnitz.


References

1. GroßmannK.: Thermo-Energetische Gestaltung von Werkzeugmaschinen. Eine Übersicht zu Zielen und Vorgehen im SFB/Transregio 96. ZWF107 (2012) 5, S. 30731410.3139/104.110763Search in Google Scholar

2. GlänzelJ.: Korrektur thermoelastischer Verformungen durch den Einsatz der adaptiven FEM. Dissertation,TU Chemnitz, Veröffentlicht in: Berichte aus dem IWU, Band 84, Chemnitz 2014Search in Google Scholar

3. Semmler, U.; BräunigM.; Putz, M.; Schmidt, G.; Wittstock, V.: Untersuchungen zur thermisch bedingten Werkstückverformung. ZWF109 (2014) 7–8, S. 52152510.3139/104.111186Search in Google Scholar

4. Drossel, W.-G.; Ihlenfeldt, S.; Zwingenberger, C.: Parameteridentifikation für thermische Ersatzmodelle durch Einsatz der Infrarotthermografie. wt Werkstattstechnik online104 (2014) 5, S. 288294Search in Google Scholar

5. Maier, W.: Erwärmung von Kugelgewindetrieben. Zeit- und ortsvariable Wärmequellen bei thermischen Simulationen und Experimenten. wt Werkstattstechnik online105 (2015) 7/8, S. 475481Search in Google Scholar

6. Putz, M.; Ihlenfeldt, S.; Wittstock, V.; Regel, J.; Richter, C.; Noffke, F.: Auswirkungen lokaler Erwärmung von Mineralguss. Einfluss lokaler Wärmequellen auf das Ausdehnungsverhalten von Gestellbaugruppen aus Mineralguss. wt Werkstattstechnik online104 (2014) 9, S. 602607Search in Google Scholar

7. Drossel, W.-G.; Wittstock, V.; BräunigM.; Schmidt, G.: Untersuchung der thermischen Werkzeugverformung. wt Werkstattstechnik online103 (2013) 11–12, S. 882887Search in Google Scholar

8. Semmler, U.; BräunigM.; Drossel, W.-G.; Schmidt, G.; Wittstock, V.: Thermal Deformations of Cutting Tools: Measurement and Numerical Simulation. Production Engineering- Research and Developmen8 (2015) 4, S. 54355010.1007/s11740-014-0538-ySearch in Google Scholar

9. Perri, G. M.; BräunigM.; Gironimo, G. D.; Tarallo, A.; Wittstock, V.; Putz, M.: Numerical Modeling and Analysis of the Influence of an Air Cooling System on a Milling Machine in Virtual Environment. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 12. Januar 2016, S. 112Search in Google Scholar

10. Putz, M.; Wittstock, V.; Semmler, U.; BräunigM.: Simulation-based Thermal Investigation of the Cutting Tool in the Environment of Single-phase Fluxes. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 21. Juli 2015, S. 1610.1007/s00170-015-7488-1Search in Google Scholar

Online erschienen: 2017-04-20
Erschienen im Druck: 2016-08-18

© 2016, Carl Hanser Verlag, München