DOI: https://doi.org/10.20535/2521-1943.2017.79.58793

Dynamic control of vibrations during turning

V. Zaloha, Ju. Shapoval, К. Drofa, D. Krivoruchko

Abstract


Abstract. Purpose. Identification the effects that lead to a decrease in the vibration amplitude during the dynamic control of the machine tool additional mass location and determination the limits of this method application.
Design/methodology/approach. Study uses high spindle speed machine tool of special design. The experimental measurements of tool, carriage, spindle and base accelerations and displacements were carried out and compared to the results of finite element
modal analysis. Tests concentrated on two structural variants of machine tool that differ with additional mass amount.
Findings. The experimental results confirmed the possibility of decreasing of the relative tool edge vibration amplitude and roughness of the machined surface when changing the additional mass location in the machine tool system. Modal analysis showed that this effect results from the change in structure eigenform. Thus, the decrease in the amplitude of the relative tool edge
displacement is possible by dynamic control of additional mass location with the aim of guaranty the tool edge location in the vibration node. This effect is easier to implement, the greater the spindle speed is used.


Keywords


finite element method; modal analysis; turning; weight; roughness; forced vibrations

References


Mazur, M.P., Vnukov, Yu.M., Dobroskok, V.L., Zaloha, V.O., Novoselov, Yu.K. and Yakubov, F.Ya. (2011), Basic theory of cutting materials: textbook for higher education, [Osnovy teoriyi rizannya materialiv: pidruchnyk dlya vyshchykh navchal'nykh zakladiv], in Mazur, M.P., 2nd (ed.), Novyy Svit, L'viv, Ukraine.

Kudinov, V.A. (1967), Dinamika stankov [Machine dynamics], Mashinostroenie, Moscow, Russia.

Zharkov, I. G. (1986), Vibracii pri obrabotke lezvijnym instrumentom [Vibrations during processing blade tool], Mashinostroenie, St.Peterburg, Russia.

Zaloha, V.A. and Shapoval, Yu.V. (2015), “Effect of spindle speed on the quality of surface finish when turning”, «Mashinobuduvannja Ukraїni ochima molodih: progresivnі іdeї - nauka - virobnictvo» Tezi dopovіdej ХV vseukraїns'koї molodіzhnoї naukovo-tehnіchnoї konferencії, 04-07 listopada 2015, ZhDTU, Zhitomir, PP. 30 – 31.

Kikonin, I.K. (ed.) (1976), Tables of physical quantities. Directory [Tablicy fizicheskih velichin. Spravochnik], Atomyzdat, Moscow, Russia.

Naryshkin, V.N. and Korostashevsksy, R.V. (1984), Rolling bearings: Directory catalog [Podshipniki kachenija: Spravochnik-katalog], Mashinostroenie, Moscow, Russia.

Agilent Tehnologies. “The Fundamentals of Modal Testing”, available at: URL: http://www.modalshop.com/techlibrary/Fundamentals%20of%20Modal%20Testing.pdf

Zaloga, V.O. and Nagornij, V.V. (2014), “Diagnosis of technical condition of machine tools”, Harkіv, NTU “HPІ”, no. 1 (24), PP. 71 – 79.

Nagornij, V.V. (2015), “Controlling the dynamic behavior of metal-processing systems and method for the determination of the resource”, dis. kand. tehn. nauk, Sumi, Ukraine.


GOST Style Citations


  1. Мазур, М.П. Основи теорії різання матеріалів : підручник [для вищ. навч. закладів] / М.П. Мазур, Ю.М.Внуков, В.Л. Доброскок, В.О. Залога, Ю.К. Новоселов, Ф.Я. Якубов : під заг. ред.. М.П. Мазура. – 2-е вид. перероб. і доп. - Львів : Новий Світ – 2000, 2011. 422 с.
  2. Кудинов В. А. Динамика станков / В. А. Кудинов. – М. : Машиностроение, 1967. – 367 c.
  3.  Жарков И. Г. Вибрации при обработке лезвийным инструментом / И. Г. Жарков. – Л. : Машиностроение, 1986. –184 c.
  4. Залога В.А. Влияние частоты вращения шпинделя на качество обработанной поверхности при точении / Залога В.А., Шаповал Ю.В. // «Машинобудування України очима молодих: прогресивні ідеї - наука - виробництво» Тези доповідей ХУ всеукраїнської молодіжної науково-технічної конференції, 04-07 листопада 2015 р. - м. Житомир. – Житомир: ЖДТУ, 2015. - С. 30 – 31
  5. Таблицы физических величин. Справочник / под ред.акад. И.К.Киконина. - М.:  Атомиздат, 1976. - 1008с.
  6. Подшипники качения: Справочник-каталог / под ред. В.Н. Нарышкина и Р.В. Коросташевского.-М.: Машиностроение, 1984.-280с.
  7. Agilent Tehnologies. The Fundamentals of Modal Testing [Електронний ресурс] / Agilent Tehnologies // Application Note 243 - 3 – Режим доступу до ресурсу: http://www.modalshop.com/techlibrary/Fundamentals%20of%20Modal%20Testing.pdf
  8. Залога В.О. Діагностування технічного стану металообробного верстату/ В.О. Залога,  В.В Нагорний // Високі технології в машинобудуванні: зб. наук. праць. – Харків, НТУ “ХПІ”, 2014. – Вип. 1 (24). – (197с). -  С. 71 – 79
  9. Нагорний В. В. Контроль динамического поведения металлообрабатывающих технологических систем и метод определения их ресурса: дис. канд. техн. наук : 05.02.09 / Нагорний Володимир В'ячеславович. – Суми, 2015. – 224 с.