CNC tezgahı sistem tanımlaması ve titreşimlerin sönümlenmesi
System identification of CNC machine tool and damping of vibrations
- Tez No: 833310
- Danışmanlar: PROF. DR. BÜLENT EKİCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Günümüzde üretimin büyük bölümünü oluşturan takım tezgahları, gelişmiş bilgisayarlarla daha hassas ve hızlı hale getirilmiştir. Takım tezgahlarındaki hassas işlemenin önündeki en büyük engellerden birisi de titreşimdir. Titreşim makine sağlığını da olumsuz etkilemektedir. Makine üzerinde rezonansa kolayca girebilen bir çok mekanik parça bulunmaktadır. Takım tezgahlarında sıkça kullanılan bilyalı vida mekanizmaları, yüksek hassasiyet, katılık ve düşük maliyete sahiptir. Bu mekanizmalarda özellikle, eksen narinliği arttığında doğal frekans düşmekte ve kolayca rezonansa girebilmektedir. Ayrıca makinede malzeme seçimi montaj stratejisi, yapısal bütünlük gibi konular makine gövdesinin titreşim özelliklerini belirler. Takım tezgahlarının titreşimlerinin analiz edilmesi makinenin sağlığı, hassas ve hızlı kesim açısından önemlidir. Tezgahın modal özellikleri bilindiği takdirde servo kontrolde bu titreşimler sönümlenebilmektedir. Ayrıca makinenin üretim öncesi tasarım sürecinde de fikir vermektedir. Buna göre tasarım tekrar iyileştirilebilmektedir. Bu çalışmada bir üç eksen köprü tipi freze takım tezgahının modal özellikleri tespit edilmiştir. Bu tezgah alüminyum parçalardan oluşmaktadır ve döküm parçaları olmayıp çoğunlukla montajdan oluşmaktadır. Bu tür tezgahlarda titreşim fazla görülmektedir. Bu tezgahın bilyalı vida mekanizması ve makinenin geri kalan gövde yapısı ayrı incelenmiştir. Bilyalı vida mekanizması ve vida somun arayüzünün modal analizi için analitik sonlu eleman modeli geliştirilmiştir. Bu sonuçlar ticari analiz yazılımı ile sadece bilyalı vida mekanizması için karşılaştırılmıştır. Makinenin gövdesi ise yine ticari analiz yazılımında modal ve harmonik cevap yönlerinden incelenmiştir. Bu analizleri kıyaslamak için tezgah üzerinde ivme sensörleri ile titreşim testleri yapılmıştır. Spektrum analizlerinden sonra ticari analiz yazılımı sonuçları karşılaştırılmıştır. Sonuç olarak bilyalı vida mekanizması için geliştirilen analitik model ile ticari analiz yazılımında özel bir eleman ile geliştirilen modelin analiz sonuçları büyük benzerlik göstermektedir. Bilyalı vida mekanizmasının yanı sıra, tezgah gövdesinin modal analizlerinde ise özellikle düşük doğal frekanslarda frekanslarda testler ve analizler uyuşma göstermektedir. Bu testler yüksek frekans aralıklarında tatmin edici olmayıp testler iyileştirilecektir.
Özet (Çeviri)
Today, machine tools, which constitute a large part of production, have been made more precise and high speed with advanced computers. One of the most significant obstacles against precision machining on machine tools is vibration. Vibration also negatively affects machine health. There are many mechanical parts on the machine that can easily resonate. Ball screw mechanisms, which are frequently used in machine tools, have high precision, rigidity and are low cost. In these mechanisms, especially when the axis length is extended, the natural frequency decreases and can easily resonate. In addition, issues such as material selection, assembly strategy and structural integrity determine the vibration characteristics of the machine frame. Analyzing the vibrations of machine tools is crucial in terms of machine health, precision and high-speed cutting. If the modal characteristics of the machine tool are known, these vibrations can be damped in servo control. It also gives an idea in the pre-production design process of the machine. Accordingly, the design can be improved again. In this study, the modal characteristics of a three-axis bridge type milling machine tool are determined. This machine consists of aluminum parts and there are no casting parts and mostly consists of assembly. Vibration is a critical issue in this type of machine tools. The ball screw mechanism of this machine and the rest of the machine body structure are analyzed separately. An analytical finite element model was developed for the modal analysis of the ball screw mechanism and the screw nut interface. These modal analysis results are compared with commercial analysis software results only for the ball screw mechanism. The body of the machine was also analyzed with commercial analysis software in modal properties and harmonic response. In order to compare these analyses, vibration tests were performed on the machine with two acceleration sensors. After spectrum analyses, commercial software results were compared. As a result, the analysis results of the analytical model developed for the ball screw mechanism and the model developed with a special element in commercial software show great similarity. In addition to the ball screw mechanism, in the modal analyses of the machine body, the tests and analyses show agreement especially at low natural frequencies. These tests are not satisfactory in high frequency ranges and the tests will be improved.
Benzer Tezler
- CNC tezgâhı ile kesim ve desen çıkarma uygulaması
Cutting and pattern extraction application with CNC
SEMİH ŞENOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SITKI ÖZTÜRK
- Enstrümantasyon ve hızlı prototipleme uygulamalarında kullanılabilecek düşük maliyetli bir cnc tezgÂhı geliştirilmesi
Development of a cost-efficient cnc system for instrumentation and rapid prototyping applications
AHMET CİHAN AKINCA
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. UĞUR BAYSAL
- Bayburt taşının üç boyutlu işlenebilmesi için mekanik sistemin ve kontrol yazılımının gerçekleştirilmesi
Realization of mechanical system and controlling software to stonework of bayburt stone three dimensionally
MAHİR CAN KAÇAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiFırat ÜniversitesiElektronik-Bilgisayar Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZÜHTÜ HAKAN AKPOLAT
- Mini CNC dik işlem tezgâh tasarımı, imalatı ve titreşime bağlı iş motoru devir hızı seçimi
Design, manufacturing of mini CNC vertical machining center and obtaining optimum spindle speed by vibration on machining
YÜKSEL TAŞTAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Mekatronik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN METİN ERTUNÇ