Design of active magnetic bearing spindles for micro-milling applications
Mikro freze uygulamaları için aktif manyetik yatak millerinin tasarımı
- Tez No: 680394
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ BEKİR BEDİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mekatronik Mühendisliği, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 80
Özet
Çok sayıda malzemeden mikro ölçekli parçaların/özelliklerin üretimi için mikro frezeleme uygulaması, kullanımı önemli ölçüde artırmıştır. Bu üretim sürecinde, mekanik bileşenlerin minyatürleştirilmesi, ultra yüksek dönüş hızlarına sahip daha küçük takım tezgahları gerektirir. Ancak, bu tür dönüş hızları iş milinin dinamik tepkisini zorlaştırır ve işleme sürecinin kalitesini etkiler. Mikro freze iğlerinde genellikle temaslı veya havalı yataklar kullanılmasına rağmen, aktif manyetik yatak, iş mili dinamiklerinin aktif kontrolü ile yüksek hızlı ve temassız dönüş sağladığı için umut verici bir teknolojidir. Aktif manyetik yataklar, talaş kaldırma gibi durum izleme ve bozulma reddetme yetenekleriyle işleme endüstrisine düzenlenmiş manyetik kaldırma ve ultra yüksek hızların faydalarını sağlamak için kapsamlı bir şekilde araştırılmaktadır. Bu tezin birincil amacı, mikro frezeleme uygulamaları için aktif manyetik yataklı milleri tasarlamak ve optimize etmek ve farklı uygulama gereksinimlerine uyarlanabilen çok amaçlı bir optimizasyon şemasını göstermektir. Bu amaca ulaşmak için, yüksek hızlı iğlerin dinamiklerini tahmin etmek için tek boyutlu spektral-Chebyshev yaklaşımına dayanan spektral eleman yöntemi için bir algoritma geliştirdik. Ardından, aktif manyetik yatakların doğru performans analizi için üç boyutlu sonlu eleman modelleri geliştirdik. Daha sonra, gradyan ve gradyan tabanlı olmayan yöntemler kullanılarak rulman performansı optimize edildi. Son olarak, iş mili montajı için ana bileşenleri tasarladık ve iş mili gerçekleştirmenin sonraki adımları için üretim yöntemlerini belirledik.
Özet (Çeviri)
The application of micro-milling for the fabrication of micro-scale parts/features from a plethora of materials has found significantly increased usage. In this fabrication process, miniaturization of mechanical components requires smaller machine tools with ultra-high rotational speeds. However, such rotational speeds complicate the spindle's dynamic response and affect the machining process's quality. Although contact or air bearings are generally used in micro-milling spindles, active magnetic bearing is a promising technology because it enables high-speed and contact-free rotation with active control of the spindle dynamics. Active magnetic bearings are being extensively studied to provide the benefits of regulated magnetic levitation and ultra-high speeds to the machining industry with condition monitoring and disturbance rejection capabilities such as chatter suppression. The primary objective of this thesis is to design and optimize active magnetic bearing spindles for micro-milling applications and demonstrate a multiobjective optimization scheme that can be adapted to different application requirements. To achieve this objective, we developed an algorithm for the spectral element method based on the one-dimensional spectral-Chebyshev approach to predict the dynamics of high-speed spindles. Next, we developed three-dimensional finite element models for accurate performance analysis of active magnetic bearings. Afterwards, the bearing performance was optimized using gradient and nongradient-based methods. Finally, we designed the major components for spindle assembly and identified the manufacturing methods for the next steps of spindle realization.
Benzer Tezler
- Design and implementation of magnetic bearings in rotary blood pump
Dönel kan pompasında manyetik rulmanların tasarlanması ve uygulanması
HARIS SHEH ZAD
Doktora
İngilizce
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPER TUNGA ERDOĞAN
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Control of an active magnetic bearing system with sliding mode controller using nonlinear disturbance observer
Bir aktif manyetik yataklama sisteminin doğrusal olmayan bozucu gözleyicisi kullanarak kayma yüzeyli kontrollör ile kontrolü
RÜSTEM TOLGA BÜYÜKBAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FUAT GÜRLEYEN
- Uydu entegre güç ve yönelim kontrol sistemlerinde kullanılabilecek bir volanlı enerji depolama biriminin tasarımı ve gerçeklenmesi
Design and implementation of a flywheel energy storage unit for integrated satellite power and attitude control system
KUTLAY AYDIN
Doktora
Türkçe
2010
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGazi ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET TİMUR AYDEMİR
- Aktif manyetik yataklı volan enerji depolama sistemlerinin nonlineer kontrolü
Nonlinear control of flywheel energy storage systems
FATİH İŞÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2005
EnerjiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüEnerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. SELİM SİVRİOĞLU
- Multi-objective robust control of rotor/active magnetic bearing systems
Rotor/aktif manyetik yatak sistemlerinin dyanımlı kontrolu
İBRAHİM SİNA KUSEYRİ
Doktora
İngilizce
2011
Makine MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. EMRE KÖSE