Analysis and modelling of machine tool dynamics and cutting stability during operation
Operasyon sırasındaki tezgah takım dinamiğinin ve kesme kararlılığının analizi ve modellenmesi
- Tez No: 368935
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN, PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2014
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 203
Özet
Talaşlı imalatta kesme sırasında karşılaşılan kendinden kaynaklı titreşimler işlem kararsızlığı, düşük yüzey kalitesi ve talaş kaldırma oranının azalması ile sonuçlanmaktadır.Tırlamadan kaçınmak amacıyla kararlılık diyagramlarının elde edilmesi için Takım ucu frekans tepki fonksiyonun (FTF) belirlenmesi gerekmektedir. Klasik takım tezgahı çalışmalarında takım ucu FTF'si tezgahın statik durumu için deneysel ya da analitik olarak elde edilmektedir. Halbuki, kesme sırasında, tezgahın statik durumu için elde edilen FTF'ler ile belirlenen kararlılık diyagramları ile işlemin gerçek kararlılığı arasında çoğunlukla farklılıklar gözlenmektedir. Bu farklılıklar kesme sırasında makina dinamiğinde meydana gelen değişimlere bağlı olduğu düşünülebilir. Bu tez kapsamında, operasyon koşullarının tezgah dinamiği üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Bu amaçla işleme merkezi alt bileşenleri (iş mili, takım tutucu ve takım), jiroskopik etkilerin dahil edildiği Timoshenko çubuk modeli kullanılarak modellenmiş ve takım uç nokta FTF'si yapısal birleştirme ve değişiklik yöntemleri kullanılarak elde edilmiştir. Analitik model kullanılarak operasyon şartlarının tezgah dinamiği üzerindeki etkileri farklı iş mili – takım tutucu – takım sistemleri ve kesme hızları için araştırılmıştır. Analitik modellemeye ek olarak, kesme sırasında takım tezgahında meydana gelen değişiklikler deneysel olarak da araştırılmıştır. İşlem sırasındaki takım uç nokta FTF'sinin belirlenmesi için yeni bir yöntem önerilmiştir. Ayrıca, deneysel ve analitik olarak elde edilen FTF'ler operasyon koşulları altındaki rulman parametrelerinin belirlenmesinde kullanılmıştır. Son olarak, gerçek bir işleme merkezinde, operasyon koşullarındaki takım uç nokta FTF'si, hıza bağlı olarak belirlenen rulman dinamiği ve analitik model kullanılarak hesaplanmıştır. Analitik olarak elde edilen takım uç nokta FTF'si tırlama testleri ile doğrulanmıştır.
Özet (Çeviri)
Self-excited vibrations of machine tools during cutting result in process instability, poor surface finish and reduced material removal rate. In order to obtain stability lobe diagrams to avoid chatter vibration, tool point frequency response function (FRF) must be determined. In classical machine tool studies, tool point FRF is obtained experimentally or analytically for the idle state of the machine. However, during cutting operations, discrepancies are frequently observed between the stability diagrams obtained by using FRFs measured at the idle state and the actual stability of the process. These deviations can be attributed to the changes in machine tool dynamics under cutting conditions. In this thesis, effects due to the operational conditions on machine tool dynamics are investigated. For that purpose, machining center subassemblies (spindle, holder and tool) are modeled using Timoshenko beam model including gyroscopic effects, and tool point FRF is obtained using structural coupling and modification methods. Using the analytical model, effects of operating conditions on machine tool dynamics are investigated for different spindle – holder – tool assemblies and cutting speeds. In addition to the analytical modeling, variations of machine tool dynamics during operation are also investigated experimentally. A new identification method is proposed for the identification of in process tool point FRFs. Then, experimentally and analytically obtained FRFs are used in the identification of the spindle bearing parameters under cutting conditions. Finally, for a real machining center, tool point FRFs under operating conditions are determined using the identified speed dependent bearing dynamics and the analytical model proposed. Analytically calculated tool point FRFs are verified through chatter tests.
Benzer Tezler
- Dynamic modelling in micromachining
Mikro üretimde dinamik modelleme
EMRE ERSOY YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Genelleştirilmiş takım geometrisi ile frezeleme mekaniğinin ve dinamiğinin incelenmesi
Mechanics and dynamics of milling with generalized geometry
ŞERAFETTİN ENGİN
- Takım ve iş parçası dinamik esnekliğine göre talaşlı işleme kararlılığı
Machining stability considering tool and workpiece dynamic flexibility
KADİR KIRAN
Doktora
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CENGİZ KAYACAN
PROF. DR. MUSTAFA REŞİT USAL
- Modeling statics and dynamics of milling machine components
Freze takımlarının statik ve dinamik modellemesi
EVREN BURCU KIVANÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2003
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERHAN BUDAK
- Mini-disk keskili bomlu kazı makinelerinin stabilite analizi
Stability analysis of a mini-disc equipped boom type tunneling machine
CEMALETTİN ERDOĞAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖMÜR ACAROĞLU ERGÜN