22882

تعيين رفتار ديناميكي ابزار فرزكاري با در نظر گرفتن اثرات ژيروسكوپي

كارشناسي ارشد

طراحي كاربردي شاخه تخصصي ديناميك - كنترل و ارتعاشات

96-99

1399/8/14

دكتر حميد احمديان

مكانيك

چكيده: دراين پايان نامه به بررسي رفتار ديناميكي ابزار فرزكاري با در نظر گرفتن اثرات ژيروسكوپي پرداخته مي شود و در قالب هفت مرحله اساسي مورد بررسي قرار مي گيرد كه عبارتند از : 1- بررسي ارتعاشات عرضي ابزار فرز بااستفاده از تئوري تير اويلر– برنولي و تئوري تير رايلي با درنظرگرفتن اثرات ژيروسكوپي. مدلسازي ابزار فرز به عنوان تير الاستيك و بكار بردن اصل هميلتون براي بدست آوردن مدل رياضي و استخراج معادلات حاكم به روش تحليلي. 2-استفاده از روش المان محدود و تعريف مسئله در نرم افزار انسيس. 3-در نظر گرفتن دو مدل سه بعدي براي شفت با اتصال ابزار– ابزار گير مقيد و الاستيك و شرايط انتهايي آزاد و ديسك به عنوان مدل ابزار اينسرتي فرزكاري . تحليل مودال و استخراج فركانس هاي طبيعي و شكل مودها. 4-تحليل هارمونيكي واستخراج نمودار تابع پاسخ فركانسي شفت با و بدون اثر ژيروسكوپي و شناسايي فركانس هاي تشديد . 5-رسم نمودار كمبل، جهت شناسايي سرعت هاي بحراني وفركانس هاي پيشرو و پسرو ناشي ازاثر ژيروسكوپي. 6-بررسي و ارائه اثر كاهش مدول الاستيسيته فنر خمشي اتصال (ابزار- ابزارگير) در افزايش اثر ژيروسكوپي با كد نويسي در نرم افزارمتلب و ترسيم نمودار هاي پايداري شفت . 7-آناليز حساسيت فركانس هاي طبيعي شفت نسبت به تغيير طول آويزو بروزرساني مدل ابزار. در اين پژوهش از تحليل ارتعاش آزاد و اجباري با نيروي دوراني استفاده مي شود و از معادلات ديفرانسيل با ترم تاخيري همراه با ضرايب متغير با زمان كمك گرفته مي شود. كوپلينگ ارتعاشات عرضي و پيچشي به واسطه وجود هر دو نيروي عمودي و مماسي بر روي شفت وجود دارد كه مي تواند بر رفتار ديناميكي سيستم تاثير گذار باشد. در اغلب كارهاي انجام شده در رابطه با تحليل ارتعاش ماشين آلات دّوار ، تنها ارتعاشات عرضي در نظر گرفته شده است. كلمات كليدي : رفتار ديناميكي- اثر ژيروسكوپي- روش المان محدود- ابزار فرزكاري- شفت انعطاف پذير دوّار- تابع پاسخ فركانسي- نمودار پايداري.

1399/09/27

Determination of milling tool dynamic’s behavior considering gyroscopic effects

11/4/2020 12:00:00 AM

Abstract: This Thesis is investigated of milling tool dynamic’s behavior considering gyroscopic effects and is presented at seven main categories: 1- Modeling of milling tool is considered to be as elastic beam with rotational speed and for the lateral vibrations of tool that is modeled as Euler-Bernoulli and Rayleigh flexible shaft.Hamilton’s principle is then applied to obtain the mathematical model and the governing equations of motion of the shaft are derived analytically. 2-FEM is used and then the problem is solved by Ansys softwear. 3-The continuous rotating shaft is considerd as two models, with tool – holder joint interface : clamped and elastic and one rigid disc as a inserts of milling tool at end of the shaft. Modal analysis is done and undamped natural frequencies and mode shapes are obtained. Frequency Response diagram at three states,Those are rotating and non rotating states ,with and without gyroscopic effects and rotary inertia are presented . 4-Harmonic analysis is applied to obtained the Frequency Response Function (FRF) with and without gyroscopic effects and is observed resonance frequencies. 5-The critical speeds and forward and backward frequencies due to gyroscopic effects are optained by Campbell diagram. 6-Presented here is a study of the resulting gyroscopic effects is increased due to translational spring’s modulus of elasticity is decreased and is obtained stability lobes diagram of shaft by Matlab software. 7- Sensitivity analysis of the shafts natural frequencies with respect to overhang length of shafts and model updating of tool are presented. This study is analyzed by free and forced vibration with rotating forces. The governing equations of milling are delay-differential equations with periodic delays.Coupled vibrations of lateral and torsional due to two forces those are normal and tangential of shaft effects significantly influence the dynamics of rotor system .In many published in the specialist literature about studies of rotational machinery vibration have considered only lateral vibrations. Keywords: Dynamic’s behavior-Gyroscopic effect-Finite Element Method(FEM)- Milling tool - Rotating flexible shaft- Frequency Response Function (FRF)- Stability Lobes Diagram (SLD )