MSR165加速度數(shù)據(jù)記錄儀用于監(jiān)測CFRP零件加工過程中的工藝動態(tài)

德國 Fraunhofer制造工程與自動化學(xué)院（IPA）的“輕量型建筑技術(shù)”系是輕型建筑和鋸切技術(shù)領(lǐng)域的專家，其中包括加工輕型建筑材料，例如碳纖維和玻璃纖維增強復(fù)合塑料。 除了加工過程及其子過程之外，該部門還專注于提取技術(shù)，工具設(shè)計，數(shù)字化，冷卻和潤滑系統(tǒng)以及機器人加工。

由碳纖維增強復(fù)合塑料（CFRP）制成的建筑構(gòu)件是使用近凈成形技術(shù)制造的，它們需要在邊緣周圍進(jìn)行機加工，并且為了提高其功能性，可能還需要加入鉆孔。由于部件主要為開放式和大規(guī)模化設(shè)計，盡管它們具有很高的剛度，但它們通常是不穩(wěn)定的并且易于遭受振動。最終，影響了所用工具的服務(wù)壽命和加工質(zhì)量。

為了避免在加工過程中產(chǎn)生此類影響，通常使用顯示CFRP部件陰像的夾緊模板。此時，該待加工部件能完全被支撐，并且可以在真空中被夾緊而不受振動的影響。該方法的缺點是，夾緊模板只能用于一類幾何形狀的零件。即使對組件毛坯的結(jié)構(gòu)進(jìn)行最細(xì)微的更改，夾緊模塊也可能需要重新建造。

在聯(lián)邦教育與研究部CFK Complete贊助的研究項目中，開發(fā)了一種模塊化的夾緊系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用于不同幾何形狀的CFRP組件的最終加工。該裝夾系統(tǒng)包括幾套可自由配置的真空夾具，這些夾具帶有可鎖定的支撐銷（參見圖1），具體取決于加工部件的幾何形狀，這套系統(tǒng)可以輕松地調(diào)整適應(yīng)于非常不同的組件輪廓。

模塊化加緊系統(tǒng)

為了檢查模塊化夾緊系統(tǒng)是否適合于CFRP零件的加工，在處理零件輪廓時，使用加速度數(shù)據(jù)記錄儀MSR165記錄了用夾緊系統(tǒng)夾緊的工件的動態(tài)特性。加速度計放置在組件的中間，并用螺釘進(jìn)行了機械固定（參見圖2a和2b）。然后將其動態(tài)特性與用常規(guī)的模板夾緊的工件的動態(tài)特性進(jìn)行了比較。

修復(fù)加速度數(shù)據(jù)記錄儀

測試表明，用模塊化夾緊系統(tǒng)夾緊的工件與用夾緊模板夾緊的工件相比，在輪廓加工過程中表現(xiàn)出更強烈的動態(tài)特性（參見圖3a和3b）。

其結(jié)果可以通過以下事實來解釋：與常規(guī)夾緊模板相比，模塊化夾緊系統(tǒng)的支撐區(qū)域更小，由于機械力的動態(tài)影響，導(dǎo)致組件顯示出更強的振動。因此，工具壽命縮短并且加工質(zhì)量降低。詳細(xì)可參考圖3a和圖3b。

通過以上的分析，模塊化夾緊系統(tǒng)是一種可行的替代方案，特別是小批量和原型結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)，但對于大批量生產(chǎn)和批量生產(chǎn)而言，常規(guī)的夾緊模板仍是最優(yōu)的選擇。