Geri Dön

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

Operasyon sırasındaki tezgah takım dinamiğinin ve kesme kararlılığının analizi ve modellenmesi

  1. Tez No: 368935
  2. Yazar: ORKUN ÖZŞAHİN
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN, PROF. DR. ERHAN BUDAK
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2014
  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: 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

  1. Dynamic modelling in micromachining

    Mikro üretimde dinamik modelleme

    EMRE ERSOY YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN

    PROF. DR. ERHAN BUDAK

  2. Genelleştirilmiş takım geometrisi ile frezeleme mekaniğinin ve dinamiğinin incelenmesi

    Mechanics and dynamics of milling with generalized geometry

    ŞERAFETTİN ENGİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1999

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. YUSUF ALTINTAŞ

  3. Takım ve iş parçası dinamik esnekliğine göre talaşlı işleme kararlılığı

    Machining stability considering tool and workpiece dynamic flexibility

    KADİR KIRAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET CENGİZ KAYACAN

    PROF. DR. MUSTAFA REŞİT USAL

  4. Modeling statics and dynamics of milling machine components

    Freze takımlarının statik ve dinamik modellemesi

    EVREN BURCU KIVANÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Makine MühendisliğiSabancı Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. ERHAN BUDAK

  5. Mini-disk keskili bomlu kazı makinelerinin stabilite analizi

    Stability analysis of a mini-disc equipped boom type tunneling machine

    CEMALETTİN ERDOĞAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik Üniversitesi

    Maden Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ÖMÜR ACAROĞLU ERGÜN