Geri Dön

Dynamic modeling of spindle-tool assemblies in machining centers

İşleme merkezlerinde iş mili - takım sisteminin dinamik modellenmesi

  1. Tez No: 180940
  2. Yazar: ALPER ERTÜRK
  3. Danışmanlar: PROF. DR. NEVZAT ÖZGÜVEN, DOÇ. DR. ERHAN BUDAK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler:  Chatter Stability,  Machine Tool Dynamics,  High Performance Machining,  Bearing and Interface Dynamics,  Spindle Design.Â
  7. Yıl: 2006
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 224

Özet

ÖZÂ Â İŞLEME MERKEZLERİNDEÂ İŞÂ MİLİ - TAKIM SİSTEMİNİN  DİNAMİK MODELLENMESİ  Ertürk, Alper Yüksek Lisans, Makina Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. H. Nevzat Özgüven Ortak Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Erhan Budak  Mayıs 2006, 202 sayfa  Talaşlı imalatta karşılaşılan önemli bir problem olan tırlama, kararsız kesme süreci, düşük yüzey kalitesi, azalan talaşÂ kaldırma oranı ve takım tezgâhında hasara neden olmaktadır. Belirli bir süreç için kararlı işÂ mili devir hızı - kesme derinliği eşlemelerini sunan kararlılık diyagramları tırlamayı önlemek için kullanılabilir. Kararlılık diyagramlarını oluşturmak için ana gereksinim, sistemin kesici takım ucundaki frekans tepki fonksiyonu (FTF) şeklindeki sistem dinamiği bilgisidir. Bu çalışmada, işÂ mili - takım tutucu - takım sisteminin dinamik modellemesi ve takım ucu FTF'sinin elde edilmesi için yapısal birleştirme ve değişiklik yöntemlerini kullanan analitik bir yöntem sunulmuştur. Bu sayede elde edilen FTF, var olan analitik veya sayısal modellerde kullanılarak kararlılık diyagramları elde edilebilir. Hassas sonuçlar elde etmek için modelde Timoshenko çubuk teorisi kullanılmışÂ olup elde edilen sonuçlar Euler‐Bernoulli çubuk teorisinin verdiği sonuçlarla karşılaştırılmıştır. Modellemede Timoshenko çubuk teorisi kullanmanın önemine değinilip özellikle hangi durumlarda kullanılan teorinin önem kazandığı açıklanmıştır. Sayısal bir durum çalışması verilerek model ile elde edilen sonuçlar, güvenilir bir sonlu eleman analizi yazılımı ile elde edilen sonuçlarla kıyaslanmışÂ olup, modelin geçerliliği kanıtlanmışÂ ve sonlu eleman yazılımına göre işlemsel verimliliği gösterilmiştir. Ardından, sunulan model kullanılarak, işÂ mili rulman dinamiğinin ve işÂ mili - takım tutucu ve takım tutucu - takım arasındaki temas dinamiğinin takım ucu FTF'si üzerindeki etkileri incelenmiştir. Bu etki çalışmasının sonuçlarından yola çıkılarak deneysel FTF'lerden rulman ve bağlantı dinamik parametrelerinin elde edilmesi için yeni bir yaklaşım önerilmiş, önerilen yaklaşımın uygulaması bir işÂ mili - takım tutucu - takım sistemi üzerinde gösterilmiştir. Model, ayrıca tasarım ve uygulama parametrelerinin takım ucu FTF'si üzerindeki etkilerinin incelenmesinde de kullanılmıştır ve bunun sonucu olarak işÂ mili tasarımı ve kesme sürecindeki uygulama parametrelerinin seçimi konularında önerilerde bulunulmuştur. Son olarak, sunulan model sayesinde bir sistemin kararlılık diyagramının oldukça hassas bir şekilde elde edilebileceği ve elde edilen kararlılık diyagramının istenilen şekilde değiştirilerek kararlılığın artırılabileceği deneysel olarak gösterilmiştir.  Anahtar Kelimeler: Tırlama, Tezgâh Dinamiği, Yüksek PerformanslıÂ İşleme, Rulman ve Bağlantı Dinamiği,Â İşÂ Mili Tasarımı. Â

Özet (Çeviri)

ABSTRACT  DYNAMIC MODELING OF SPINDLE‐TOOL ASSEMBLIES  IN MACHINING CENTERS  Ertürk, Alper M.S., Department of Mechanical Engineering Supervisor: Prof. Dr. H. Nevzat Özgüven Co‐Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Erhan Budak  May 2006, 202 pages  Regenerative chatter is a well‐known machining problem that results in unstable cutting process, poor surface quality, reduced material removal rate and damage on the machine tool itself. Stability lobe diagrams supply stable depth of cut - spindle speed combinations and they can be used to avoid chatter. The main requirement for generating the stability lobe diagrams is the system dynamics information at the tool tip in the form of point frequency response function (FRF). In this work, an analytical model that uses structural coupling and modification methods for modeling the dynamics of spindle‐holder‐tool assemblies in order to obtain the tool point FRF is presented. The resulting FRF obtained by the model can be used in the existing analytical and numerical models for constructing the stability lobe diagrams. Timoshenko beam theory is used in the model for improved accuracy and the results are compared with those of Euler‐Bernoulli beam theory. The importance of using Timoshenko beam theory in the model is pointed out, and the circumstances, under which the theory being used in the model becomes more important, are explained. The model is verified by comparing the results obtained by the model with those of a reliable finite element software for a case study. The computational superiority in using the model developed against the finite element software is also demonstrated. Then, the model is used for studying the effects of bearing and contact dynamics at the spindle‐holder and holder‐tool interfaces on the tool point FRF. Based on the results of the effect analysis, a new approach is suggested for the identification of bearing and interface parameters from experimental measurements, which is demonstrated on a spindle‐holder‐tool assembly. The model is also employed for studying the effects of design and operational parameters on the tool point FRF, from the results of which, suggestions are made regarding the design of spindles and selection of operational parameters. Finally, it is experimentally demonstrated that the stability lobe diagram of an assembly can be predicted pretty accurately by using the model proposed, and furthermore the stability lobe diagram can be modified in a predictable manner for improving chatter stability. Â

Benzer Tezler

  1. Nonlinear dynamic modeling and analysis of spindle-tool assemblies in machining centers ve doğrusal olmayan dinamik modellemesi

    İşleme merkezlerinde mil-takım sistemlerinin incelenmesi

    ZEKAİ MURAT KILIÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2009

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN

    PROF. DR. YUSUF ALTINTAŞ

  2. An investigation on dynamic contact parameters in machining center spindle?tool assemblies

    İşleme merkezlerinde dinamik bağlantı parametrelerinin incelenmesi

    ORKUN ÖZŞAHİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERHAN BUDAK

    PROF. DR. H. NEVZAT ÖZGÜVEN

  3. Analysis and modelling of machine tool dynamics and cutting stability during operation

    Operasyon sırasındaki tezgah takım dinamiğinin ve kesme kararlılığının analizi ve modellenmesi

    ORKUN ÖZŞAHİN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN

    PROF. DR. ERHAN BUDAK

  4. Analytical modeling and stability anaylsis of spindle-holder-tool assembly by using spinning and non-spinning Timoshenko beam theories

    Dönen ve dönmeyen Timoshenko kiriş teorilerini kullanarak mil, tutucu ve uç takımının analitik modellenmesi ve kararlılık analizi

    HASAN YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ENDER CİĞEROĞLU