بررسی اثر ژیروسکوپی بر ارتعاشات عرضی و پایداری ابزار فرزکاری با مدل تیر اویلر- برنولی

نوع مقاله : مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناس ارشد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

3 استاد، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

10.22044/jsfm.2025.12947.3857

چکیده

در این پژوهش رفتار ارتعاشی ابزار فرزکاری با درنظر گرفتن اثر ژیروسکوپی و پارامترهای تأثیرگذار دیگر به‌صورت حل عددی مورد بررسی قرار گرفته‌است. ارتعاشات عرضی ابزار فرزکاری با مدل تیر اویلر-برنولی و تئوری تیر رایلی شبیه‌سازی شده و استخراج معادلات حاکم با استفاده از اصل همیلتون انجام شده‌است. فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای مدل اول با شرط مرزی ثابت و گیردار با حل عددی به کمک نرم‌افزار انسیس استخراج شده‌ و با نتایج حل عددی در نرم‌افزار متلب مقایسه شده‌است. فرکانس‌های طبیعی و شکل مودهای مدل دوم با شرایط مرزی الاستیک و گیردار به روش حل عددی با حل عددی به کمک نرم‌افزار انسیس استخراج شده‌ و با نتایج تست تجربی از مرجع معتبر صحه‌گذاری شده‌است. همچنین، پایداری ابزار و ابزارگیر به کمک کدنویسی در نرم‌افزار متلب به‌صورت یک سیستم مورد بررسی قرار گرفته و پارامترهای مؤثر بر پایداری سیستم ابزار و ابزارگیر تحلیل شده و حساسیت فرکانس‌های طبیعی ابزار نسب به تغییر طول ابزار مورد بررسشی قرار گرفته‌است. نتایج نشان می‌دهد که در مدل با اتصال الاستیک فرکانس غالب در مقادیر پایین‌تر ایجاد می‌گردد و عمق برش محوری با بالارفتن دور به شدت افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مراجع

  • Altintas Y. (2001). Analytical prediction of three dimensional chatter stability in milling. JSME Int j C-Mech Syst, 44(3), 717-723.
  • Budak E, Altintas Y. (1998). Analytical prediction of chatter stability in milling-part 2: Application of the general formulation to common milling system. J Dyn Syst-T ASME, 120(1), 31-36.
  • Tang WX, Song QH. Qu YS, Sun SS. (2009). Prediction of chatter stability in hight-speed Finishing end milling considering multimode dynamics. J Mater Process Technol, (5), 2586-2591.
  • Liu B, Zhu L, Dun Y, Liu C. (2017). Investigation on chatter stability of thin-walled parts In milling based on process damping with relative transfer functions. Int J Adv Manuf Technol, 89(9): 2701-2711.
  • Delio T, Tlusty J, Smith S. (1992). Use of audio signal for chatter detection and control. ASME J Eng Ind, 114(2): 146-57.
  • Altinas Y, Chan PK. (1992). In-process detection and suppression of chatter in milling. Int J Mach Tool Manuf, 32(3): 329-347.
  • W. Wu. (1989). A new approach of formulation the transfer function of dynamic cutting Processes. J Eng Ind (Trans ASME), 111(1): 37-47.
  • Cllagaddi UB. (1994). Modelling machining dynamics including damping in the tool-Workpiece interface. J Eng Ind, 116 (4): 435-9.
  • Feng, Jia, Min Wan, Ting-Qi Gao, and Wei-Hong Zhang. (2018). Mechanism of process damping in milling of thin-walled workpiece. J. Mach. Tools Manuf., 134: 1-19.
  • Povlovic,R., Kozic, p., Mitic, S. and Pavlovic, I., Stochastic. (2009). Stability of rotating shaft. Arch. Appl.Mech., 79: 1163-1171.
  • Jang, G. H. and Lee, S. H. (2002). Free vibration analysis of a spinning flexible disk spindle system supported by ball bearing and flexible shaft using the finite element method and substructure synthsis. Sound Vib., 252: 59-78.
  • Mokhtari, Ali, Abbas Mazidi, and Mohammad M. Jalili. (2019). Investigation of rotary inertial dynamic effects on chatter boundary in milling process using three-dimensional Timoshenko tool model. Proc. Inst. Mech. Eng. K: Journal of Multi-body Dynamics, 233(1): 93-110.
  • Mokhtari, Ali, Mohammad Mahdi Jalili, Abbas Mazidi, and Mohammad Mahdi Abootorabi. (2019). Size dependent vibration analysis of micro-milling operations with process damping and structural nonlinearities. European Journal of Mechanics-A/Solids, 76: 57-69.
  • Beri, Bence, Gergely Meszaros, and Gabor Stepan, (2021). Machining of slender workpieces subjected to time-periodic axial force: stability and chatter suppression.  Sound Vib., 504: 116114.
  • Ma, Jingmin, Jianfeng Xu, and Yongsheng Ren. (2020). Analysis on free vibration and stability of rotating composite milling bar with large aspect ratio. Applied Sciences, 10(10): 3557.
  • Yao Q., Luo M., Zhang, D. (2020). Milling dynamic model based on rotatory Euler-Bernoulli beam model under distributed load. Appl. Math. Model. 83: 266–283.
  • Liu X , Liu D, Du C , Li Y, Wang C , Fu Z. (2024). Dynamic Modeling for Chatter Analysis in Micro-Milling by Integrating Effects of Centrifugal Force, Gyroscopic Moment and Tool Runout., Micromachines, 15: 244.

 

  • Feng W., Zhang K., Liu B. (2020). Dynamic modeling and vibration response analysis of a synchronous motorized spindle with inclined eccentricity. J. Vib. Control(JVC), 28: 2950–2964.
  • Tungsten Carbide EndMill series, 19. Union Tool co.
  • Salahshoor, M., and Hamid Ahmadian. (2009). Continuous model for analytical prediction of chatter in milling. J. Mach. Tools Manuf., 49(14): 1136-1143.
  • Fluent, A. N. S. Y. S. (2011). Ansys fluent theory guide, Ansys Inc., USA 15317: 724-746.
  • Jin, Gang, Houjun Qi, Zhanjie Li, Jianxin Han, and Hua Li. (2017). A Method for Stability Analysis of Periodic Delay Differential Equations with Multiple Time‐Periodic Delays. Mathematical Problems in Engineering, 2017(1): 9490142.
  • Tajalli S.A., Movahhedy M.R., Akbari J. (2014). Chatter inatability analysis of spinning micro-end mill with process damping effect via semi-siscretization approach. Acta Mech, 225(3): 715-734.
مکانیک سازه ها و شاره ها
دوره 15، شماره 1
فروردین و اردیبهشت 1404
صفحه 65-81

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار