Boren en frezen werken tegenwoordig zo nauwkeurig, dat de werkstukken nauwelijks nog met de hand hoeven worden gecorrigeerd. Bij hoge toerentallen begint de machine echter te trillen, met onnauwkeurigheid als gevolg. Het is onderzoekers van Fraunhofer IWU gelukt deze storende trillingen met behulp van adaptieve materialen onder controle te krijgen.
Gereedschappen zoals boren en frezen maken naar wens gevormde voorwerpen zoals een autocarrosseriedeel zo nauwkeurig, dat deze nauwelijks nog met de hand hoeven worden nabewerkt. Bij dit ‘High Speed Cutting’ (HSC) zijn momenteel zulke hoge spindel- en gereedschapstoerentallen nodig, dat de machine begint te trillen’ Spindels die in boor- en freesmachines zijn ingespannen, draaien met toerentallen tot 32.000 min-1. Bij deze hoge toerentallen is een geringe onbalans van de roterende spindel, die bij elk gereedschap verschillend is, merkbaar.
Onderzoekers van de afdeling adaptronica en akoestiek aan het Fraunhofer Institut für Werkzeugmaschinen und Umformtechnik (IWU) in Chemnitz en Dresden hebben een adaptieve spindelhouder voor boren en frezen ontwikkeld. Deze reduceert de trillingen actief en maakt nauwkeurig frezen en boren in het hele toerentalbereik mogelijk.
Opbouw
De adaptieve spindelhouder beweegt de HSC-spindel in drie richtingen, maar laat ook kantelen toe. Basis is een vaste cardankoppeling, die de basisstijfheid garandeert. Tegen deze koppeling zijn zowel boven als onder drie piëzoactuatoren gemonteerd. Door een elektrische spanning naar deze actuatoren voeren, vervormen ze gecontroleerd. Zo kunnen ze de koppeling en de spindel, die in de koppeling is gelagerd, supersnel bewegen en ongewenste trillingen van de spindel onmiddellijk compenseren.
De actuatoren moeten tegelijkertijd worden aangestuurd. Dat werkt sneller dan bij een moderne real time rijsimulator waarin de gebruiker zit en afhankelijk van de bocht mee beweegt. Deze hoogwaardige machinedynamiek wordt vooral verkregen door de lichtgewicht piëzoactuatoren en de spindel.
