Operational modal analysis for chatter prediction in milling
Frezeleme işleminde titreşim tahmini için operasyonel modal analiz
- Tez No: 935264
- Danışmanlar: DOÇ. DR. KEİVAN AHMADİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Victoria
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 56
Özet
İşleme sırasında meydana gelen kararsız titreşimler hem takım hem de iş parçasına zarar verebilir, bu da sürecin parametrelerinin dikkatlice seçilmesini gerektirir. Bu parametreler genellikle işleme sürecinin titreşim modellerine dayanarak belirlenir. Ancak, modellenemeyen dinamikler veya süreç varyasyonları nedeniyle titreşim (chatter) hala meydana gelebilir. Bu durum, titreşimin çevrimiçi olarak izlenmesi ve kontrol edilmesi ihtiyacını doğurur. Mevcut yöntemler genellikle titreşim meydana geldikten sonra algılama yapabildiği için, yüksek kaliteli işleme sağlamak adına titreşimi önceden tahmin edebilen izleme sistemlerine ihtiyaç vardır. Bu tez, frezeleme işleminde ölçülen süreç titreşimlerinden yenileyici titreşim dinamiklerini tanımlamak için yeni bir yöntem sunmaktadır. Bu yöntem, kararlı süreç titreşimlerinin her devrimde bir kez örneklenmesini Operasyonel Modal Analiz ile birleştirerek, frezeleme işlemindeki gecikmeli lineer zaman-periyodik dinamiklerin Floquet çarpanlarını tahmin eder. Bu tahmin, doğal süreç titreşimlerinden, harici bir uyarı olmadan gerçekleştirilir. Tanımlanan Floquet çarpanları, titreşim kararlılığını nicel olarak ifade ederek, titreşimin meydana gelmeden önce tahmin edilmesini sağlar. Ayrıca, yalnızca kararlı bölgedeki titreşim ölçümlerine dayanarak fizik tabanlı titreşim modellerinin kalibre edilmesine olanak tanır. Yöntemin Floquet çarpanlarını tanımlamadaki doğruluğu, kapsamlı sayısal simülasyonlar ve iki deneysel vaka çalışmasıyla doğrulanmıştır. Sonuçlar, hem Hopf hem de periyot-ikiye katlama çatallanmasından kaynaklanan titreşimlerin, kararlı kesimler sırasında süreç titreşimlerinden tahmin edilebileceğini göstermektedir. Dahası, deneysel vaka çalışmaları, standart frezeleme operasyonlarında sunulan yöntemi uygulamak için bir titreşim ölçüm sistemini ortaya koymakta ve bu yöntemin pratikteki etkinliğini doğrulamaktadır.
Özet (Çeviri)
Unstable vibrations during machining can harm both the tool and the workpiece, requiring careful selection of process parameters to avoid them. These parameters are usually set based on vibration models of the machining process. However, due to unmodeled dynamics or process variations, chatter can still occur, highlighting the need for online chatter monitoring systems. Existing methods often detect chatter only after it occurs, so there is a need for monitoring systems that can predict chatter before it occurs to ensure high-quality machining. This thesis presents a new method to identify the dynamics of regenerative chatter from the measured process vibrations in milling. This method combines the synchronous onceper- revolution sampling of stable process vibrations with Operational Modal Analysis to estimate the Floquet multipliers of the delayed linear time-periodic dynamics in milling, all from the natural process vibrations without external excitation. The identified multipliers quantify vibration stability, enabling chatter prediction before it occurs. Additionally, they can be used to calibrate physics-based chatter models based on vibration measurements solely within the stable region. The method's accuracy in identifying Floquet multipliers is validated through extensive numerical simulations and two experimental case studies. The results show that chatter due to both Hopf and period-doubling bifurcations can be predicted from the process vibrations during stable cuts. Moreover, the experimental case studies demonstrate a vibration measurement system for implementing the presented method in standard milling operations and confirm its effectiveness in practice.
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
- 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
- Genelleştirilmiş takım geometrisi ile frezeleme mekaniğinin ve dinamiğinin incelenmesi
Mechanics and dynamics of milling with generalized geometry
ŞERAFETTİN ENGİN
- The directional factor as a key determinant of chatter-free robotic milling in light alloys
Hafif alaşımların robotlu frezelenmesinde sarsıntının önlenmesinde yönelme faktörünün temel rolü
ALİ KARACA
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Makine MühendisliğiSabancı Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Kinematic and dynamic modeling of grinding processes
Taşlama süreçlerinin kinematik ve dinamik modellenmesi
MERT GÜRTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK