BazTech - Yadda

1

Orthotropic model of rolling bearing in modeling lathe spindle dynamics

Tomaszewski Jan, Dunaj Paweł, Powałka Bartosz, Jasiewicz Marcin

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2022

|

Vol. 60 nr 1

17--31

EN

This paper presents a method for simplified modeling of bearing nodes of a lathe spindle using the finite element method. The proposed modeling methodology is based on the use of an orthotropic material model, which is used to reflect the stiffness properties of the bearing, both in the radial and axial directions. The modeling results have been experimentally verified. This resulted in full agreement of the mode shapes, an average relative error of the natural frequency values of 1.48% and high agreement of the receptance function.

2

Dynamic finite element analysis of rotor-shaft fastening into a heavy precise lathe

Dounar Stanislau, Jakubowski Andrzej

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie

|

2021

|

nr 66 (138)

37--45

EN

The results of finite element analysis of large machined rotor fastened into heavy precise lathe are reported. Many design changes are simulated to improve the dynamic rigidity of the machining. Three radial eigenmodes detrimental to the accuracy were revealed: rotor-stock bending at 17.7 Hz (“half-wave”), rotor-lathe bending at 36.1 Hz (“full-wave”), and “support rocking” at 68.1 Hz. The frequency response functions and dynamic rigidities were evaluated. Three compliance issues were revealed: angular flexibility of the spindle console, low stiffness of the lathe bed (with boots), and an excessively slender tailstock. It is proposed to transform the spindle chuck into a table with additional hydrostatic backing, fill the bed cavities with concrete, and redesign the tailstock as a counter-spindle unit. This will decrease the amplitude of the main rotor resonance by 6.3 times and upshift the frequency near two-fold from 17.7 to 35 Hz. The renovated lathe should be able to machine a rotor without a lunette system or overriding the main resonant frequency.

3

Finite Element Method analysis of the deformation of the shaft and supports of a large, precise lathe – Cutting force excitation

Dounar Stanislau, Iakimovitch Alexandre, Jakubowski Andrzej

Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie

|

2020

|

nr 62 (134)

91--98

EN

In this paper, Finite Element Method (FEA) harmonic analysis of the changes caused by raising the centerline of a large, precise lathe is presented. Two standalone dynamic subsystems (“Rotor Shaft” and “Support”) are revealed and the resilience of the “Rotor Shaft” to the raising procedure is stated. The three subsystems of the “Support” class are much more dynamically pliable, only the main eigenmodes of the shaft and supports are excited in the 0…100 Hz range (MR1“Half-wave” and MS1…3 “Radial pecking”). Mounting the lunette suppresses the MR1 peak by a factor of two; therefore the lunette is strongly recommended, with an optional tuned-mass damper (TMD). The support’s resonant frequencies MS1…3 are more deleterious for precision; they should be omitted or weakened using TMD’s that are attached to the supports. For the above conditions, raising the centerline (up to 600 mm) may be included in the lathe renovation program.

4

Development of a computational model of a lightweight vertical lathe with the use of superelements

Powałka Bartosz, Dolata Michał

Archives of Mechanical Technology and Materials

|

2019

|

Vol. 39

1--6

EN

This article presents a process of developing a computational model of a light construction vertical lathe. The model is made using the finite elements method. Due to the complexity of the machine tool and the optimization of the computation time superelements have been used in the model. The application of this method has reduced the computation time allowing the analysis of many variants of the mutual position of the machine components. The results of the analyzes led to the indication of weak links of the machine tool. After the improvement of the machine tool construction the movement of the tool tip and the workpiece was much smaller.

5

FEA-analysis of shaft and supports deformations for huge precise lathe. Statics and resonances

Dounar Stanislau, Lakimovitch Alexandre, Ausiyevich Andrei, Jakubowski Andrzej

New Trends in Production Engineering

|

2018

|

Vol. 1, Iss. 1

341--348

EN

Load bearing system simulation is provided for a huge lathe to be renovated. Static and modal analyses are done by FEM. Focus was centerline rising, needed for larger rotor shaft machining. Forces between shaft and three supports were applied. Shaft static stiffness is lowered at 1.15 times only for 600 mm centerline rising. Supports have lost its rigidity at 1.42 times. Concrete pouring into bed cavities is recommended for supports flexibility limitation such as tailstock reinforcement. Robustness of bottom resonances is revealed both for rotor shaft (14.5-18.2 Hz) and supports (42.7-55.4 Hz). Centerline rising is allowed on 300 mm at least. It gives possibility to machine extremely large (up to ø2750 mm) shafts.

6

Modernizacja tokarki TUG1200 i uwarunkowania montażowe jej nowych elementów konstrukcyjnych

Kowalski T., Dubiel G.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2017

|

nr 2

37--41

PL

W pracy przedstawiono możliwości modyfikowania konstrukcji znanych maszyn technologicznych budowanych modułowo. Przedstawiono kierunek modyfikacji obrabiarek, których komponenty są już wykonane, a dołożenie nowych modułów konstrukcyjnych rozszerza zakres zastosowania. Przedstawiono problemy jakie powstaną na skutek zwiększenia maksymalnej średnicy toczenia i zwiększenia długości toczenia. Będzie to wymagało rozszerzenia standardowego oprzyrządowania tokarki o podtrzymki stałe i ruchome oraz o podtrzymkę śruby tocznej. Przedstawiono problemy montażowe wynikające z wprowadzenia zestawu podtrzymek detalu i śruby tocznej dla istniejącej konstrukcji obrabiarki.

EN

Article covers topics dealing with possibility of rebuilding of the module-based machines. Modification methods are presented in this paper. Moreover, increased functionality of rebuilt machines are described together with problems due to increased turning diameter and turning length, which requires modification in lathe components. In addition, mounting issues of the new machine components are presented with additional accessories and components.

7

Innowacyjny mechanizm otwierania tulei zaciskowej tokarki

Sikorski J., Pawłowski W.

Mechanik

|

2017

|

R. 90, nr 10

837--839

PL

Przedstawiono projekt innowacyjnego mechanizmu otwierania tulei zaciskowej tokarki. W zaproponowanym rozwiązaniu tuleja jest wkręcona we wrzeciono w sposób uniemożliwiający wzajemne przesuwanie się tych elementów. Dzięki takiemu zamocowaniu otwieranie i zamykanie tulei nie powoduje jej wzdłużnego ruchu względem obrabianego materiału, co zapewnia wysoką dokładność i powtarzalność mocowania obrabianego przedmiotu.

EN

Presented is an innovative lathe collet opener mechanism design. In the proposed solution collet is screwed into the spindle to prevent mutual sliding of these elements. By such attachment the opening and closing of the collet does not cause any longitudinal movement of the workpiece which enhances the accuracy and repeatability of the workpiece clamping.

8

Metody obniżenia poziomu hałasu napędu w tokarkach

Rogula J.

Zeszyty Naukowe. Transport / Politechnika Śląska

|

2014

|

z. 83

205--212

PL

Celem tego artykułu jest przedstawienie metody na obniżenie poziomu hałasu wrzeciennika tokarek. Wiąże się ona z ustaleniem przyczyn nierównomiernej pracy zespołu wrzeciennika, opisaniem obecnej konstrukcji i jej analizą. Problem nadmiernego hałasu dotyczy ok. 35% wyprodukowanych tokarek. Pomimo tego do chwili obecnej nie stworzono systemowego rozwiązania zagadnienia i nie przeprowadzono optymalizacji konstrukcji po zastosowaniu silnika z falownikiem pozwalającym na płynną zmianę prędkości i kierunku obrotów wrzeciona tokarki. Nowe rozwiązanie napędu pozwoliło zmniejszyć liczbę kół zębatych w systemie napędu tokarki, jednakże dla tej konstrukcji nie przeanalizowano wpływu poszczególnych elementów na generowanie hałasu.

EN

The aim of this work is method presentation to noise level reduction of fixed headstock of the lathe. It is connected with the causes finding of non-uniform work of lathe headstock, description of recent design and its analysis. Problem of the excessive noise level concern to near 35% of the lathes have been produced. In spite of lack of noise reduction possibility there were no system solution of problem. Design optimisation weren’t done after application the electric motor with inverter. New solution of electric motor control let to reduce number of gear wheels in lathe drive system. For this drive solution there weren’t made the analysis of drive particular parts influence on the noise generation.

9

Badanie dokładności pozycjonowania i diagnostyka tokarki CNC

Miko E., Maj P.

Pomiary Automatyka Kontrola

|

2013

|

R. 59, nr 6

558--561

PL

Celem badań było przeprowadzenie pomiarów dokładności pozycjonowania i diagnostyki tokarki sterowanej numerycznie CTX 410 Gildemeister. Do pomiarów dokładności pozycjonowania wykorzystano Interferometr Laserowy XL-80, a do diagnostyki „Szybki Test” Ballbar QC-10. Analiza uzyskanych pomiarów wykazała, że wartości mierzone nie mieściły się w tolerancji wartości dopuszczalnych dla tej obrabiarki.

EN

The aim of the research was to make measurements and diagnostics positioning of a numerically controlled lathe-Gildemeister CTX 410. An interferometr laser XL-80 was used for measurements of the positioning accuracy. The roundness test and diagnostics were carried out using "Quick Test" Ballbar. The first section of the paper lists the reasons for inaccuracies of machines and why they are so important. There is the basic information about the testing equipment which enable their measurements. In the next section the equipment is described in details. There is also described the method of installation and testing process. For each type of measurement the equipment configuration was different. It was determined by the workspace and machine capabilities. Section 3 contains some results of investigations. The analysis of the measurements shows that the measured values do not fit in the tolerance limits for this machine.

10

Koncepcja infrastruktury naukowo-badawczej obrabiarek sterowanych numerycznie

Miko E., Nowakowski Ł.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 4

284--289

PL

Przedstawiono wybrane przykłady konstrukcji obrabiarek CNC oraz metody ich badania. Trendy w konstrukcji obrabiarek zostały omówione na przykładzie tokarek, frezarek i szlifierki narzędziowej. Metody badania i kalibracji obrabiarek CNC zostały opisane na przykładzie systemu laserowego XL-80, teleskopowego pręta kinematycznego kulkowego typu ballbar oraz przedmiotu próbnego.

EN

The paper presents some examples of CNC machine tools design, construction and methods of testing their accuracy. Trends in the machine tools design are presented on the example of lathe, milling and grinding machines. Three different methods for measuring CNC machine tool accuracy a XL-80 laser measurement system, a ballbar system and last one by measuring test workpieces were described.

11

Koncepcja i demonstrator prototypowej obrabiarki sterowanej numerycznie

Jackowski A., Krasoń W.

Mechanik

|

2013

|

R. 86, nr 8-9

668--669

PL

W pracy przedstawiono wymagania wstępne i projekt konstrukcyjny prototypu sterowanej numerycznie tokarki do drewna. Na podstawie tego projektu opisano proces konstruowania i budowania demonstratora obrabiarki CNC.

EN

The paper presents the initial requirements and constructional project of the prototype of numerically controlled lathe for wood. On the basis of this project, there was described a process of constructing and building the CNC demonstrator.

12

Wybrane aspekty tworzenia oprogramowania interaktywnej aplikacji do szkolenia operatorów tokarek

Filipek D., Kalwasiński D.

Inżynieria Maszyn

|

2013

|

R. 18, z. 2

65--75

PL

W artykule przedstawiono wybrane istotne problemy, jakie wystąpiły podczas prac związanych z programowaniem aplikacji interaktywnej obsługi tokarki, którą to aplikację wykonano w Centralnym Instytucie Ochrony Pracy - Państwowym Instytucie Badawczym. Jest ona częścią stanowiska do interaktywnej symulacji obsługi tokarki, jako narzędzie wzbogacające i uzupełniające proces szkolenia przyszłych operatorów tokarek konwencjonalnych, zwłaszcza w aspekcie bezpieczeństwa ich użytkowania. Jako narzędzie oparte na technice wirtualnej rzeczywistości umożliwia, w sposób bez urazowy, zapoznanie uczestników z podstawowymi zasadami użytkowania tego typu maszyn.

EN

The paper presents selected essential problems which appeared in the course of the works related with the programming of the interactive lathe operation application. The application was developed in Central Institute for Labour Protection – National Research Institute (CIOP- PIB). This application is a part of a workstation for the interactive simulation of lathe operation as a tool which enriches and supplements the training process for the future lathe operators. Especially, in the area of safe use because as a tool based on virtual reality technique it enables to acquaint the learners with the basic principles of its use without the risk of injury.

13

PC controlled turning tool

Mikołajczyk T., Kamieniecki Ł.

Journal of Polish CIMAC

|

2012

|

Vol. 7, no 3

199-204

EN

Design of PC controlled turning tool is presented in paper. Tool placed in the guides was driving using the stepper motor and a screw cooperating with the nut joined with the tool. To control of the tool was used PC with the step motor interface connected to the LPT port. Mounted to the holder tool allows machining shape surface using the universal lathe.

14

Lapping system for improvement of geometrical accuracy using lathe machine

Soe Y. H., Tanabe I., Iyama T., Da Cruz J. R.

Journal of Machine Engineering

|

2012

|

Vol. 12, No. 1

28--40

EN

The geometrical accuracy of the products are essential for high quality and interchangeability. Lapping processing is mostly using for final improvement of geometrical accuracy. Geometrical accuracy includes cylindricity, circularity and straightness. In this paper, lapping processing using a normal lathe was investigated for improvement of geometrical accuracy. Firstly, normal turning process is taken and then, the lapping process is performed using the same lathe. The lapping tool consists of a lapping head made of polypropylene (PP), a coil spring for supplying lapping pressure and holder for fitting on tool post. Lapping slurry is composed by mixing water, PEO (Polyethylene Oxide) and diamond grain. This lapping slurry is supplied between the work piece and the lapping head during lapping processing. The lapping head is made to contact and leave from work piece in regular intervals for catching new grains and removing chips. The optimum lapping condition was investigated for high productivity and high accuracy by experiments. It is concluded from the results that; (1) The geometrical accuracy were improved by using developed lapping system with ordinary lathe machine. (2) The optimum lapping condition was revealed experimentally. (3) The surface roughness and dimensional accuracy are also improved using this developed lapping system.

15

Symulacja sytuacji wypadkowych w procesie pracy z wykorzystaniem techniki VR

Kalwasiński D.

Mechanik

|

2011

|

R. 84, nr 7(CD)

387-396

PL

W referacie przedstawiono komputerowe narzędzie do interaktywnej symulacji obsługi tokarki. Narzędzie to wykonano z zastosowaniem nowych rozwiązań wykorzystujących technikę rzeczywistości wirtualnej, która osobie zanurzonej w środowisku wirtualnym daje wrażenie uczestniczenia w symulowanym procesie toczenia i w odtwarzanych sytuacjach wypadkowych. Ponadto narzędzie to umożliwia wzbogacenie procesów szkoleniowych i edukacyjnych przyszłych operatorów tokarek o możliwość interaktywnej obsługi wirtualnej tokarki, osobiste uczestniczenie w sposób bezurazowy w aranżowanych sytuacjach wypadkowych w sposób jak najbardziej zbliżony do warunków rzeczywistych.

EN

The paper presents computer tool for interactive simulation of lathe operation. The tool was developed using innovative solution based on VR technology. It provides the opportunity to operate a virtual lathe interactively. An individual is immersed in the virtual environment and has an illusion of participating in the machining process, as well as in accident situations in the virtual environment. The tool enables the educational and training processes of future lathe operators to be enriched. It makes possible for the trainee to participate in pre-arranged accident situations in the realistic manner.

16

Wyznaczanie dokładności urządzeń technologicznych metodą interpolacji kołowej

Kowalski T., Jastrzębski R., Szepke A., Osówniak P.

Technologia i Automatyzacja Montażu

|

2010

|

nr 2

14-21

EN

This paper presents possibilities of using circular motion deviation measurement to evaluate the accuracy of production machines e.g. lathes. This method is known as circular interpolation test of numerically controlled axes. Categories of identified errors are described, as well as derived general indicators, assembly errors, geometrical, kinematic, motion errors and possibilities of electronic compensations. Examples of error diagnosis are given. On the basis of over 150 lathes tested, conclusions are drawn on usability of both test and derived indicators to evaluate the machining accuracy of lathes.

17

Wirtualny model działania obrabiarki na przykładzie konwencjonalnej tokarki

Mucha Ł., Sokołowski A.

Prace Naukowe Katedry Budowy Maszyn / Politechnika Śląska

|

2010

|

nr 1

313-322

PL

W pracy przedstawiono opracowanie wirtualnego modelu tokarki TUD50. W programie CATIA zamodelowane zostały poszczególne podzespoły obrabiarki wzajemnie współpracujące ze sobą. Wykonane zostały symulacje możliwych do realizacji ruchów wykonywanych przez obrabiarkę, a także symulacje procesów relizowanych na obrabiarce takie jak toczenie, wiercenie, gwintowanie, itp. Przeprowadzone zostały badania mające na celu poprawienie jakości animacji, a także badania związane z zapisem animacji w jak najwyższej jakości.

EN

The publication includes the description of a virtual model of the latheTUD50. Particular sub-assemblies of the lathe were modeled in CATIA. The movements of lathe components and the typical operation, which will be done on lathe as: turning, drilling, threading were simulated with CATIA moduls - DMU Kinematics. Conducted a study at improving the quality of generated animations, and record animations in higher quality.

18

Określenie dynamicznych właściwości zespołów karuzelowej tokarki do wykorbień wałów za pomocą badań modalnych

Oryński F., Pawłowski W., Bechciński G., Bojanowski S.

Inżynieria Maszyn

|

2010

|

R. 15, z. 4

30-41

PL

Przedstawiono procedurę badawczą opartą o teoretyczną i doświadczalną analizę modalną, przeprowadzoną w celu otrzymania informacji o właściwościach dynamicznych najważniejszych zespołów oraz całej konstrukcji prototypowej karuzelowej tokarki TCW 3100 do wykorbień wałów składanych silników okrętowych. Wyznaczono postaci i częstotliwości drgań swobodnych badanych zespołów w sposób teoretyczny i otrzymane wyniki zweryfikowano za pomocą doświadczenia identyfikacyjnego.

EN

In the paper the research procedure based on theoretical modal analysis and experiment has been presented. The procedure was created in order to gain information about dynamic properties of the main units as well as the whole construction of the vertical lathe TCW 3100. Modes and frequencies of free vibrations of the examined units were evaluated theoretically and the results were verified experimentally.

19

Rewitalizacja tokarki numerycznej TZC 32N1 poprzez modernizację interfejsu wejściowego

Mikołajczyk T., Polasik R.

Ekologia i Technika

|

2010

|

R. 18, nr 6

389-391

PL

W artykule przedstawiono modernizację układu wprowadzania danych tokarki sterowanej numerycznie TZC 32N1. Czytnik taśmy perforowanej zastąpiono jej symulatorem, oznaczonym CT3. Przeprowadzono próby działania zmodernizowanego systemu. Opracowany system stwarza nowe możliwości zastosowania tokarki szczególnie w zakresie CAD/CAM. Celowym jest prowadzenie dalszych prac nad wykorzystaniem stworzonych możliwości do doskonalenia możliwości wykorzystania tokarki do celów badawczych.

EN

Modernization of the input numerical interface of TZC 32N1 lathe machine was presented in this paper. Original perforated tape reader was replaced by CT3 tape reader simulator. Tests of new input interface were made and shown in this article. Developed new control system creates new ways for use an older NC machines by eg. CAD/CAM programming support. This enables to use older lathes for new research purposes in further works.

20

Modernizacje zużytych ekonomicznie obrabiarek specjalnych

Tomasiak E., Barbachowski E.

Napędy i Sterowanie

|

2009

|

R. 11, nr 3

90-92

PL

W artykule przedstawiono istotę zużycia ekonomicznego naturalnego i możliwość jego wyeliminowania w pracach modernizacji napędów obrabiarek specjalnych pod warunkiem, że wykazują one odpowiednią sztywność statyczną i dynamiczną oraz wymaganą dokładność.

EN

The article deals with the essence of economic natural consumption and possibility of its elimination in the modernisation work concerning the machine tools drives. This will, however, be possible only if they achive an appropriate statistic and dynamic regidity as well as required precision.