模块化夹紧系统：加速度数据记录仪CFRP零件加工工艺动态监测

MSR165加速度数据记录仪用于监测CFRP零件加工过程中的工艺动态

德国 Fraunhofer制造工程与自动化学院（IPA）的“轻量型建筑技术”系是轻型建筑和锯切技术领域的专家，其中包括加工轻型建筑材料，例如碳纤维和玻璃纤维增强复合塑料。 除了加工过程及其子过程之外，该部门还专注于提取技术，工具设计，数字化，冷却和润滑系统以及机器人加工。

由碳纤维增强复合塑料（CFRP）制成的建筑构件是使用近净成形技术制造的，它们需要在边缘周围进行机加工，并且为了提高其功能性，可能还需要加入钻孔。由于部件主要为开放式和大规模化设计，尽管它们具有很高的刚度，但它们通常是不稳定的并且易于遭受振动。最终，影响了所用工具的服务寿命和加工质量。

为了避免在加工过程中产生此类影响，通常使用显示CFRP部件阴像的夹紧模板。此时，该待加工部件能完全被支撑，并且可以在真空中被夹紧而不受振动的影响。该方法的缺点是，夹紧模板只能用于一类几何形状的零件。即使对组件毛坯的结构进行最细微的更改，夹紧模块也可能需要重新建造。

在联邦教育与研究部CFK Complete赞助的研究项目中，开发了一种模块化的夹紧系统，该系统可用于不同几何形状的CFRP组件的最终加工。该装夹系统包括几套可自由配置的真空夹具，这些夹具带有可锁定的支撑销（参见图1），具体取决于加工部件的几何形状，这套系统可以轻松地调整适应于非常不同的组件轮廓。

 

模块化的装夹系统

 

模块化加紧系统

为了检查模块化夹紧系统是否适合于CFRP零件的加工，在处理零件轮廓时，使用加速度数据记录仪MSR165记录了用夹紧系统夹紧的工件的动态特性。加速度计放置在组件的中间，并用螺钉进行了机械固定（参见图2a和2b）。然后将其动态特性与用常规的模板夹紧的工件的动态特性进行了比较。

 

加速度数据记录仪MSR165的固定

 

修复加速度数据记录仪

测试表明，用模块化夹紧系统夹紧的工件与用夹紧模板夹紧的工件相比，在轮廓加工过程中表现出更强烈的动态特性（参见图3a和3b）。

其结果可以通过以下事实来解释：与常规夹紧模板相比，模块化夹紧系统的支撑区域更小，由于机械力的动态影响，导致组件显示出更强的振动。因此，工具寿命缩短并且加工质量降低。详细可参考图3a和图3b。

通过以上的分析，模块化夹紧系统是一种可行的替代方案，特别是小批量和原型结构的生产，但对于大批量生产和批量生产而言，常规的夹紧模板仍是最优的选择。

 

用装夹模块的装夹用装夹系统的装夹