Thesis Details

Chatter reduction in boring process by using piezoelectric shunt circuits = Piezoelektrik paralel devreler kullanılarak delik işleme işlemindeki tırlama titreşiminin önlenmesi

Authors:

Yiğit, Ufuk

Publisher:

Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Main Topics:

Engineering & applied operations

Document Type:

Thesis

Program Type:

Master

Publication Date:

12/2013

Document Language:

English

Document ID (Org No.):

2000298786

Descriptors:

MECHANICAL ENGINEERING

Abstract

Chatter is a self-excited type of vibration that develops during machining due to process-structure dynamic interactions resulting in modulated chip thickness. Chatter is an important problem, since it results in poor surface quality, reduced productivity and reduced tool life. The stability of a cutting process is mainly dependent on the real part of the frequency response function (FRF) at the cutting point in boring process. In this thesis, the effect of piezoelectric shunt damping on chatter vibrations in a boring process is studied. In piezoelectric shunt damping method, an electrical impedance is connected to a piezoelectric transducer which is bonded to the main structure. Electrical impedance of the connected circuit together with the piezoceramic is tuned to the desired natural frequency of the main structure. Piezoelectric shunt circuit models on single and multiple mode vibration attenuation of a beam are developed for both analytical and finite element models. The optimum damping is achieved in models by using genetic algorithm focusing on the real part of the tool point FRF rather than the amplitude. Later, a practical boring bar is considered where the optimum circuit parameters are obtained by utilizing its finite element model. Afterwards, the effect of the optimized piezoelectric shunt damping on the absolute stability limit of the cutting process is studied experimentally by modal and cutting tests. It is theoretically and experimentally observed that utilization of piezoelectric shunt damping results in a significant increase in the absolute stability limit in boring operation.

Tırlama talaşlı imalat sırasındaki kesme dinamiğinden kaynaklı kendiliğinden oluşan bir titreşim türüdür. Yüzey kalitesinde bozulmaya, üretimde düşüşe ve kesici uç ömründe azalmaya yol açtığı için önemli bir problemdir. Kesme işlemindeki kararlılık limitleri kesme noktasındaki frekansa bağlı fonksiyonun gerçek kısmına bağlıdır.Paralel piezoelektrik devrelerin iç çap işlemi sırasındaki tırlama titreşimi üzerine etkisi bu tezin konusudur. Paralel piezoelektik sönümleme metodu bir elektrik devresine paralel bağlı piezoelektrik dönüştürücülerin ana yapıya yapıştırılmasıyla oluşturulur. Piezoelekrik yama ve buna bağlı elektrik devresinin empedansı ana yapının istenilen doğal frekansına ayarlanır. Analitik metotlar ve sonlu elemanlar analizi kullanılarak bir ve birden çok doğal frekansa ayarlanabilen devreler geliştirildi. Modellerde optimum sönümleme, genetik algoritma kullanılarak ve frekans tepki fonksiyonunun büyüklüğü yerine reel kısmına odaklanılarak elde edilmiştir. Daha sonra, kesme kateri sonlu elemenlar metodu ile modellenerek optimum devre parametreleri elde edilmiştir. Buna ek olarak modal ve kesme testleriyle paralel piezoelektrik sönümleme tekniğinin mutlak kesme limitine olan etkisi incelenmiştir. Paralel piezoelektrik sönümleme kullanımının iç çap işlemindeki mutlak kesme limitini önemli ölçüde artırdığı teorik ve deneysel olarak gözlemlenmiştir.

Thesis Details

Chatter reduction in boring process by using piezoelectric shunt circuits = Piezoelektrik paralel devreler kullanılarak delik işleme işlemindeki tırlama titreşiminin önlenmesi

Authors: Yiğit, Ufuk

Publisher: Orta Doğu Teknik Üniversitesi

Main Topics: Engineering & applied operations

Document Type: Thesis

Program Type: Master

Publication Date: 12/2013

Document Language: English

Document ID (Org No.): 2000298786