Analiza dynamiki napędu posuwu tokarki przy toczeniu gwintów falistych

• Autorzy: Sitarz P. , Powałka B. , Parus A.

Warianty tytułu

EN

Dynamic analysis of the feed drive of the lathe during rope threading

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule proponuje się obróbkę gwintów falistych opisanych w normie ISO 10208 za pomocą toczenia obwiedniowego. Rozwiązanie to charakteryzuje się wysoką wydajnością produkcji, pozwalając na wykonanie wyrobu nawet w jednym przejściu narzędzia. Głównym problemem jest konieczność zapewnienia wysokich przyspieszeń w osi X zmieniających się z dużą częstotliwością. Na podstawie analiz geometrii gwintu oraz zadanych ruchów roboczych obrabiarki przedstawiono wymaganą kinematykę ruchu narzędzia. Zbudowano model serwonapędu składający się z części mechanicznej, silnika elektrycznego oraz regulatora. Zbadano wpływ obrotów wrzeciona na wartości sił bezwładności, wymaganych momentów silnika elektrycznego oraz wartości uchybu położenia narzędzia, przekładającego się na dokładność obróbki.

EN

This paper focuses on the rope threads defined in ISO 10208 and proposes machining approach which is different than standard thread cutting. This solution is characterized by high production capacity, allowing to machine the product in the single tool path. The main problem is to provide the high values and high frequency accelerations at the X-axis. Basing on the thread geometry and the lathe working movements, the tool path kinematic analysis has been done. In order to ensure control, the full X-axis feed drive servomechanism compound of: mechanical part, Permanent Magnet Synchronous Motor, and controller with selected settings, have been modeled. The effect of the spindle rotational speed value on the inertia forces, required torque of electric motor and the tool position error, which translates into machining accuracy, was tested.

Słowa kluczowe

PL

gwint falisty; toczenie obwiedniowe gwintu; dynamika napędu posuwu; tokarki CNC; serwomechanizm

EN

rope thread; rope threading; feed drive dynamic; CNC lathes; servomechanism

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Mechaniki Teoretycznej i Stosowanej. Oddział Gliwice
• Czasopismo: Modelowanie Inżynierskie
• Rocznik: 2015
• Tom: T. 24, nr 55
• Strony: 81--87
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz.

Twórcy

autor

Sitarz P.

• Instytut Technologii Maszyn, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Powałka B.

• Instytut Technologii Maszyn, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

autor

Parus A.

• Instytut Technologii Maszyn, Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie

Bibliografia

• 1. Erkorkmaz K., Altintas Y.: High speed CNC system design. Part II: modeling and identification of feed drives. “International Journal of Machine Tools and Manufacture”, 2001, No. 41(10), p. 1487-1509.
• 2. Erkorkmaz K., Altintas Y.: High speed CNC system design. Part III: high speed tracking and contouring control of feed drives. “International Journal of Machine Tools and Manufacture”, 2001, No. 41(11), p. 1637-1658.
• 3. ISO 10208:1991(E): „Rock drilling equipment – Left-hand rope threads”, ISO 1991.
• 4. Jastrzębski R.: Obróbka gwintów falistych i trapezowych na uniwersalnych tokarkach CNC. „Projektowanie I Konstrukcje Inżynierskie”, 2012, nr 9 (60), s. 52-57.
• 5. Jeong Y. H., Min, B. K., Cho D. W., & Lee S. J.: Motor current prediction of a machine tool feed drive using a component-based simulation model. “International Journal of Precision Engineering and Manufacturing”, 2010, No. 11(4), p. 597-606.
• 6. Lee C. H., Yang M. Y., Oh C. W., Gim T. W., Ha J. Y.: An integrated prediction model including the cutting process for virtual product development of machine tools. “International Journal of Machine Tools and Manufacture” 2015, No. 90, p. 29-43.
• 7. Marchelek K: Dynamika obrabiarek. Warszawa: WNT, 1991.
• 8. Mining Equipment, Construction Equipment, Supplies & Custom: Threaded Steel & Bits [online], [dostęp 10.03.2015]. Dostępny: https://www.crowdersupply.com/.
• 9. Pajor M., Parus A., Bodnar A., Hoffman M.: Badania symulacyjne układu napędu posuwowego trzyosiowego centrum obróbkowego. „Modelowanie Inżynierskie”, Gliwice 2008, nr 35, s. 93-100.
• 10. Pislaru C., Ford D. G., Holroyd G.: Hybrid modelling and simulation of a computer numerical control machine tool feed drive. In: Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, “Part I: Journal of Systems and Control Engineering”, 2004, No. 218(2), p. 111-120.
• 11. Rahaman M., Seethaler R., Yellowley I.: A new approach to contour error control in high speed machining. “International Journal of Machine Tools and Manufacture”, 2015, No. 88, p. 42-50.
• 12. Tounsi N., Bailey T., Elbestawi M. A.: Identification of acceleration deceleration profile of feed drive systems in CNC machines. “International Journal of machine tools and manufacture”, 2003, No. 43(5), p. 441-451.
• 13. Yeung C. H., Altintas Y., Erkorkmaz K.: Virtual CNC system. Part I. System architecture. “International Journal of Machine Tools and Manufacture”, 2006, No. 46(10), p. 1107-1123.