Prozessparallele Stabilitätsuntersuchung von Fräsprozessen an Werkzeugmaschinen

Wittmann, Marcel; Brecher, Christian; Denkena, Berend

doi:45595

Prozessparallele Stabilitätsuntersuchung von Fräsprozessen an Werkzeugmaschinen = Process-parallel stability analysis of machine tools during milling

Wittmann, Marcel^RWTH*

2026

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Marcel Wittmann

ImpressumAachen : RWTH Aachen University 2026

Umfang1 Online-Ressource : Illustrationen

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2026

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak04

Hauptberichter/Gutachter
Brecher, Christian (Thesis advisor)^RWTH* ; Denkena, Berend (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2026-07-06

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2026-06718
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/1038732/files/1038732.pdf

Einrichtungen

Projekte

DFG project G:(GEPRIS)467600151 - Entwicklung eines onlinefähigen Warnsystems vor Prozessinstabilitäten auf Basis prozessparallel berechneter Stabilitätsgrenzen (467600151) (467600151)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Fräsen (frei) ; Simulation (frei) ; Werkzeugmaschinen (frei) ; Zerspanung (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Regeneratives Rattern begrenzt die Produktivität von Fräsprozessen und wird industriell meist erst nach seinem Auftreten erkannt. Die Arbeit entwickelt ein prozessparalleles, modellbasiertes Verfahren, das Ratterinstabilitäten vorausschauend prognostiziert. Aufbauend auf der Semi-Discretization-Methode reduzieren eine prozessspezifische Modenselektion und eine lokal begrenzte, adaptive Stabilitätsanalyse den Rechenaufwand so weit, dass Bewertungen in prozessnaher Zeit möglich werden. Die Methoden münden in ein prototypisches Rattervermeidungssystem mit virtueller NC-Durchdringungssimulation, MQTT-basierter Dateninfrastruktur und eigenwertbasierter Prozessampel. Die Validierung am Maschinendemonstrator liefert überwiegend korrekte, vorwiegend konservative Prognosen und belegt die Realisierbarkeit eines echtzeitnahen, industrierelevanten Ratterfrühwarnsystems.

Regenerative chatter limits the productivity of milling processes and is usually recognized only after it occurs. This dissertation develops a process-parallel, model-based method that predicts chatter instabilities proactively. Building on the Semi-Discretization method, a process-specific mode selection and a locally restricted, adaptive stability analysis reduce the computational effort enough to enable assessments within process-compatible time scales. The methods culminate in a prototypical chatter prevention system combining a virtual NC engagement simulation, an MQTT-based data infrastructure, and an eigenvalue-based traffic-light indicator. Validation on a machine demonstrator yields predominantly correct and mainly conservative predictions, demonstrating the feasibility of a near-real-time, industrially relevant chatter early-warning system.

OpenAccess:
PDF
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