Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Monitoring of tool vibration for magnetorheological fluid controlled bar during turning of hardened AISI4340 steel

Paul P. S., Jazeel M., Varadarajan A. S.

Archive of Mechanical Engineering

|

2015

|

Vol. LXII, nr 2

237--255

EN

In recent times, the concept of hard turning has gained awareness in metal cutting as it can apparently replace the traditional process cycle of turning, heat treating, and finish grinding for assembly of hard, wear-resistant steel parts. The major apprehension in hard turning is the tool vibration, which affects the surface finish of the work piece, has to be controlled and monitored. In order to control tool vibration in metal cutting, a magnetorheological fluid damper which has received great attention in suppressing tool vibration was developed and used. Also an attempt has been made in this study to monitor tool vibration using the skewness and kurtosis parameters of acoustic emission (AE) signal for the tool holder with and without magnetorheological damper. Cutting experiments were conducted to arrive at a set of operating parameters that can offer better damping characteristics to minimize tool vibration during turning of AISI4340 steel of 46 HRC using hard metal insert with sculptured rake face. From the results, it was observed that the presence of magnetorheological damper during hard turning reduces tool vibration and there exist a strong relationship between tool vibration and acoustic emission (AERMS) signals to monitor tool condition. This work provides momentous understanding on the usage of magnetorheological damper and AE sensor to control and monitor the tool condition during turning of hardened AISI4340 steel.

PL

W ostatnich latach, w obróbce skrawaniem wzrasta zainteresowanie koncepcją toczenia na twardo, ponieważ może ono zastąpić tradycyjny proces toczenia, utwardzania i szlifowania stosowany przy wykonywaniu twardych, odpornych na zużycie cześci metalowych. Głównym problemem przy twardym toczeniu są wibracje narzędzia, które muszą być monitorowane i kontrolowane, gdyż wpływają na wykończenie powierzchni elementu obrabianego. W celu kontrolowania wibracji narzędzia przy obróbce skrawaniem autorzy zastosowali tłumik z płynem o właściwościach reologicznych sterowanych polem magnetycznym. Podjęto także próbę monitorowania wibracji na podstawie parametrów skośności i kurtozy sygnałów akustycznych (AE) emitowanych przez uchwyt narzędzia, mierzonych w warunkach bez tłumika i z tłumikiem magnetoreologicznym. Przeprowadzono szereg eksperymentów z toczeniem stali AISI4340 o twardości 46 HRC przy użyciu narzędzia z płytką z twardej stali, o geometrycznie kształtowanym ostrzu, firmy Taegu Tec. Otrzymano zbiór parametrów roboczych, wyznaczając na ich podstawie lepsze charakterystyki tłumienia i osiagając minimalizację wibracji narzędzia. Wyniki eksperymentów wskazują, że obecność tłumika magnetoreologicznego redukuje wibracje i że istnieje silna zależność miedzy wibracjami narzędzia i wartością skuteczną sygnału emisji akustycznych (AERMS). Praca przyczynia się do znacznie lepszego zrozumienia funkcji tłumika magnetoreologicznego i czujnika emisji akustycznych przy monitorowaniu stanu narzędzia przy toczeniu utwardzonej stali AISI4340.

2

Effect of magnetic field on damping ability of magnetorheological damper during hard turning

Sam Paul P., Varadarajan A. S., Ajay Vasanth X., Lawrance G.

Archives of Civil and Mechanical Engineering

|

2014

|

Vol. 14, no. 3

433--443

EN

Tool vibration is a frequent problem in the manufacturing industry where metal cutting operation takes place. It affects the surface finish of the work piece, tool life, and produce irritating noise. In order to restrain tool vibration in metal cutting, it is necessary to develop and analyze suitable methods which increases stability and also improves the cutting performance. Magnetorheological damper has received great attention due to their ability to reversibly change from a free flowing, linear, viscous liquid to a semi-solid when exposed to magnetic field in just few milliseconds and also found to be effective on suppressing tool vibration. The present investigation aims at studying the effect of magnetic field on the damping abilities of the magnetorheological (MR) damper during hard turning operation. MR damper was characterized and the effect of magnetic field on damping ability of MR damper and cutting performances like tool vibration, cutting force, cutting temperature, tool wear and surface roughness were analyzed. From the result, it was observed that direction of magnetic field parameter on magnetorheological damper reduces tool vibration effectively and brought forth better cutting performance.

3

Nadzorowanie stanu dynamicznego podczas frezowania szybkościowego smukłymi narzędziami

Kaliński K., Galewski M., Sawiak S.

Diagnostyka

|

2005

|

Vol. 33

76--82

PL

W pracy opisano proces nadzorowania drgań wirujących narzędzi w nowoczesnych obrabiarkach. Przedmiotem rozważań jest proces frezowania szybkościowego smukłym frezem kulistym. Zjawiskiem dynamicznym o istotnym znaczeniu są drgania względne narzędzie-przedmiot obrabiany, których rozwój, przy określonych warunkach, może doprowadzić do utraty stabilności oraz do wystąpienia drgań samowzbudnych typu chatter. Rezultaty zmodyfikowanej metody nadzorowania drgań za pomocą sterowania optymalno-liniowego prędkością obrotową dowodzą, że można uzyskać redukcję drgań chatter poprzez zmiany prędkości obrotowej wrzeciona. Przeprowadzono badania eksperymentalne podczas frezowania na nowoczesnej maszynie Alcera Gambin 120CR, których przykładowe wyniki zamieszczono w pracy. Uzyskane wyniki wykazały praktyczne uzasadnienie stosowanej strategii nadzorowania.

EN

A process of vibration surveillance of rotating tools in modern working machines is described. Here is considered the high speed slender ball end milling process. Tool-workpiece relative vibration means to be a significantly important dynamic phenomenon. Hence it may lead to a loss of stability and then - generate self-excited chatter vibration. Based upon a modified method of vibration surveillance by the linear-optimal spindle speed control it is found out, that spindle speed changes significantly reduce chatter vibration. Results of the milling experiments being performed on modern production machine Alcera Gambin 120CR are explained. The obtained results disclosed a practical meaning of applied strategy of surveillance.

4

Podstawy doboru parametrów drgań narzędzia ze względu na chropowatość powierzchni toczonych wibracyjnie

Choroszy B.

Górnictwo Odkrywkowe

|

2003

|

R. 45, nr 2-3

69-72

PL

Wykazano, że maksymalna teoretyczna, wysokość powtarzających się regularnie zespołów nierówności powierzchni wytworzonych w toczeniu wibracyjnym przyjmuje wartości dwukrotnie większe niż dla powierzchni uzyskanych w drodze toczenia zwykłego. Stwierdzono, że o ile wzrost amplitudy drgań narzędzia powoduje zawsze pogarszanie chropowatości powierzchni obrobionej, to zwiększenie częstotliwości oscylacji oddziaływuje na chropowatość powierzchni w sposób niemonotoniczny. Wyjaśniono przyczyny tego złożonego przebiegu. Dowiedziono, że ujemny wpływ drgań na chropowatość powierzchni można skutecznie zmniejszyć przez zastosowanie narzędzia o prostoliniowej przejściowej krawędzi skrawającej równoległej do osi toczonego przedmiotu.

EN

Examination of the workpiece surface machined by vibration-assisted turning revealed that the maximum roughness height was at times twice the value measured in convention turning. It was found in turning tests on H23N18 austenitic steel that the amplitude of tool vibration is among the chief parameters affecting surface finish. Higher amplitudes tend to increase roughness indexes. They also act to reduce tool life and increase cutting forces. It is recommended therefore to adopt the smallest amplitude that under given process conditions results in the chip breaking off. The same tests showed a significant effect of the vibration frequency on geometric aspects of the surface being machined. The best roughness characteristics were obtained in turning at the tool vibration frequency of about 18 Hz. Also the chip segment length is then convenient enough to remove the chip metal efficiently. The effect of frequency on the nominal friction coefficient at the tool relief face was another factor investigated. Its varying value contributes to the process of surface topology formation and may account for the observed non-monotonic behaviour of the roughness indexes as a function of tool vibration frequency. The tool nose radius value was yet another factor found to control the surface finish. Turning tests on E04 Armoco iron showed that roughness characteristics can be effectively improved by adopting the nose redius re = Ą. The conclusion was inferred from comparing results obtained in tests involving re = 0.8 mm with those obtained using a tool with the transitory cutting edge parallel to the workpiece axis

5

Ocena możliwości pomiaru drgań w miejscu kontaktu rąk z ich źródłem

Mrukwa W., Świder J., Staniek A.

Prace Naukowe GIG. Górnictwo i Środowisko / Główny Instytut Górnictwa

|

2002

|

nr 1

91-102

PL

W artykule przedstawiono wyniki wstępnych badań, których celem była ocena możliwości wykonywania pomiarów drgań w miejscu kontaktu rąk człowieka z powierzchnią eksploatowanego narzędzia, obrabianego elementu itp., zalecanych w wielu dokumentach normalizacyjnych, a jednak dotychczas niestosowanych. Istota wspomnianego sposobu pomiaru polega przede wszystkim na zastosowaniu przetwornika drgań o odpowiednich właściwościach. Na podstawie przeglądu literatury przedmiotu oraz bogatego zestawu norm międzynarodowych i krajowych sformułowano założenia do nowej metody pomiaru i określono wynikające z niej wymagania metrologiczne i konstrukcyjne dla przetwornika, który miał umożliwić jej realizację. Wymagania te spełniał udostępniony zespołowi badawczemu prototyp trójosiowego, piezoelektrycznego przetwornika przyspieszenia drgań, oznaczonego roboczym symbolem A3R umieszczonego w obudowie w kształcie płaskiego walca. Przetwornik mocuje się do wewnętrznej powierzchni ręki za pomocą specjalnej opaski. Uzyskanie przetwornika umożliwiło przeprowadzenie badań porównawczych dwóch sposobów lokalizacji miejsc pomiaru, dla rzeczywistych źródeł drgań przenoszonych do rąk, a mianowicie: - trzy przetworniki jednoosiowe zostały zamocowane za pomocą złącza mechanicznego do rękojeści obok ręki operatora - zestaw "standard", - przetwornik A3R został zamocowany do wewnętrznej powierzchni ręki. Jako źródła drgań wykorzystano: wiertarkę udarową o napędzie elektrycznym z wiertłem o średnicy 32 mm oraz samojezdny, wibracyjny zagęszczacz gruntu. Badania wykonywano na specjalnych stanowiskach badawczych, a poszczególne urządzenia były obsługiwane kolejno przez 3-5 osób. Badania polegały na pomiarze metodą pośrednią (rejestracja magnetyczna sygnału + analiza widmowa w czasie rzeczywistym) widm 1/3-oktawowych wartości skutecznej (rms) przyspieszenia drgań w zakresie częstotliwości od 6,3 do 1250 Hz. Wynikiem był zestaw kilkudziesięciu par widm, oddzielnie dla każdego źródła, osi przyjętego układu odniesienia oraz operatora. Uzyskane wyniki pozwoliły na dokonanie jedynie możliwego w tej fazie badań jakościowego porównania widm w poszczególnych parach, tzn. porównania kształtu ich przebiegu, przyjmując jako kryterium oceny widmo, uzyskane za pomocą zestawu "standard". Stwierdzono, że kształt przebiegu widm, uzyskanych w pomiarach wykonanych z wykorzystaniem dwóch różnych sposobów lokalizacji przetworników drgań, we wszystkich analizowanych przypadkach był bardzo zbliżony, z tymi samymi charakterystycznymi maksimami w kilku pasmach częstotliwości. Ocena ilościowa badań była jeszcze niemożliwa. Można jednak przypuszczać, że generalnie wartości przyspieszenia drgań mierzone przetwornikiem typu A3R, pomiędzy ręką operatora a powierzchnią źródła drgań, będą z reguły wyższe od wartości, mierzonych zestawem "standard". Należało tego zresztą oczekiwać ponieważ zestaw "standard" mierzy nie drgania, przenikające ze źródła do rąk operatora, ale drgania, które charakteryzują źródło. Wykonane badania potwierdziły możliwość opracowania metody pomiaru drgań w miejscu kontaktu rąk człowieka z ich źródłem. Uzyskane wyniki powinny stanowić punkt wyjścia do dalszych badań nad sformułowaniem roboczej wersji metody pomiaru, z wykorzystaniem omawianego sposobu lokalizacji przetwornika drgań.

EN

The article presents the results of preliminary investigations, aiming at the assessment of possibility of vibration measurement conducting at the contact point of human hands with the surface of the exploited tool, treated element etc., recommended in many standardization documents, however, not applied hitherto. The essence of the above-mentioned measuring method consists first of all in the use of a vibration converter of adequate properties. On the basis of a publication review relating to this subject, and a set of international and national standards, one has formulated the assumptions concerning a new measuring method, and has determined the resulting from this method metrological and constructional requirements regarding the converter, which should facilitate its realization. These requirements met a prototype of a triaxial, piezoelectric vibration acceleration converter, rendered accessible to the research team, marked with the working symbol A3R, placed in a casing of a flat cylinder form. The converter is fastened to the internal hand surface by means of a special band. The converter enabled to perform comparative tests of two methods of measuring place localization, for actual sources of vibrations transmitted to hands, namely: - three uniaxial converters were fastened, by help of a mechanical joint, to the handle close to the Operator's hand - "standard" set, the converter A3R was fastened to the internal hand surface. As the source of vibrations one has used: a hammer drilling machine with electric drive with a drill of 32 cm diameter, and a self-propelled, vibratory ground thickener. The tests were carried out at special testing stands, and the individual devices were operated in turn by 3-5 persons. The tests consisted in measuring by means of an intermediate method (signal magnetic recording + spectroanalysis in actual time) the spectra of 1/3-octave root-mean-square value (rms) of vibration acceleration within the frequency range from 6.3 Hz to 1250 Hz. The result constituted a set of several dozen of spectrum couples, separately for each source, axis of adopted reference system, and the operator. The obtained results enabled to perform the only one possible, at this phase of investigations, quantitative comparison of the spectra in individual couples, i.e. to compare the shape of their course, assuming as assessment criterion the spectrum, gained by help of the "standard" set One has ascertained that the shape of course of spectra, obtained during measurements carried out with the use of two different methods of vibration converter localization, was similar in all analysed cases, with the same characteristic maxima in several frequency bands. The quantitative assessment of investigations was not yet possible. However, one can suppose, that the vibration acceleration values measured by means of the A3R converter between the operator's hand and the vibration source surface will be, as a general rule, higher than the value, measured by means of the "standard" set. Anyway, this should be expected, because the "standard" set does not measure the vibrations, penetrating from the source to the operator's hands, but the vibrations, which characterize the source. The performed investigations confirmed the possibility to work out the method of vibration measurement at the contact point of human hands with the vibration source. The obtained results should constitute the starting point for future investigations concerning the formulation of the working version of the measuring method, with the use of the described method of vibration converter localization.

6

Cutting process in presence of noise

Przystupa W., Litak G.

Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska

|

1998

|

z. 6

305-310

EN

Vibrations of a tool-workpiece system in a cutting process were investigated. To describe the cutting process we used a model of a simple orthogonal cutting of two degrees of freedom. The noise which often appear in the dynamic process was introduced to the model as an additional white noise component of a cutting force. Transition from regular to chaotic vibrations effected by noise was also discussed.

PL

Przedmiotem pracy są drgania narzędzia w procesie obróbki skrawaniem. Do opisu procesu obróbki skrawaniem wykorzystano prosty model ortogonalnego skrawania o dwóch stopniach swobody. Szum powstający podczas procesu zamodelowano jako dodatkową stochastyczną siłę skrawania. Przeanalizowano przejście układu od drgań regularnych do chaotycznych w obecności szumu.