Hostname: page-component-cd9895bd7-gbm5v Total loading time: 0 Render date: 2024-12-27T11:51:18.322Z Has data issue: false hasContentIssue false
  • English
  • Français

Modèle dynamique d'électrobroche en rotation et prédictionde la stabilité de la coupe

Published online by Cambridge University Press:  09 January 2008

Vincent Gagnol ,
Belhassen Chedli Bouzgarrou ,
Pascal Ray  and
Christian Barra
Vincent Gagnol
Affiliation:
LAMI – Laboratoire de Mécanique et Ingénierie, BP 265, 63175 Aubière Cedex, France
Belhassen Chedli Bouzgarrou
Affiliation:
LAMI – Laboratoire de Mécanique et Ingénierie, BP 265, 63175 Aubière Cedex, France
Pascal Ray
Affiliation:
LAMI – Laboratoire de Mécanique et Ingénierie, BP 265, 63175 Aubière Cedex, France
Christian Barra
Affiliation:
PCI-SCEMM, rue Copernic, 42000 Saint-Étienne, France
Get access

Abstract

La prédiction des conditions de stabilité en usinage est d'une grande importance pour les opérations de fraisage à grande vitesse. Dans cet article un modèle dynamique de broche UGV est élaboré sur la base de la théorie de la dynamique des rotors. Les analyses dynamiques du modèle montrent une dépendance forte du comportement dynamique de la broche par rapport à sa vitesse de rotation. Une prédiction précise des conditions de stabilité en usinage doit nécessairement prendre en compte ces propriétés du comportement. En introduisant la fonction de transfert en bout d'outil de la broche, obtenue par le modèle, dans l'approche analytique d'analyse de la stabilité de la coupe d'Altintas et Budak, un nouveau diagramme de lobes de stabilité est élaboré. Chaque point de ce diagramme de lobe de stabilité est calculé sur la base des propriétés effectives de la broche à la fréquence de rotation considérée. Les limites de stabilité prédites par notre approche indiquent des variations significatives de stabilité, et permettent une prédiction plus précise des conditions d'usinage sans broutement. Des essais de coupe sont réalisés et permettent de valider expérimentalement les résultats en terme de stabilité obtenus par le modèle.

Keywords

Spindle dynamicshsm spindlechatterstability lobesComportement dynamiquebroche ugvstabilité de la coupelobes de stabilité
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 8 , Issue 5: 4es Assises Machines et Usinage Grande Vitesse , September 2007 , pp. 489 - 495
Copyright
© AFM, EDP Sciences, 2008

Access options

Get access to the full version of this content by using one of the access options below. (Log in options will check for institutional or personal access. Content may require purchase if you do not have access.)

References

S. Tobias, W. Fishwick, Theory of regenerative machine tool chatter, The Engineer, February 1958
J. Tlusty, M. Polacek, The stability of machine tools against self-excited vibrations in machining, Proceedings of the ASME International Research in Production Engineering, Pittsburgh, USA, 1963, pp. 465–474
Merritt, H., Theory of self-excited machine tool chatter, Transactions of ASME J. Eng. Industry 87 (1965) 447–454 CrossRef
Y. Altintas, E. Budak, Analytical prediction of stability lobes in milling, Annals of the CIRP 44/1 (1995) 357–362
J. Agapiou, E. Rivin, C. Xie, Toolholder/Spindle Interfaces for CNC Machine Tools, Annals of the CIRP 44/1 (1995) 383–387
S. Smith, P. Jacobs, J. Halley, The effects of drawbar force on metal removal rate in milling, Annals of the CIRP 48/1 (1999) 293–296
Wang, W.R., Chang, C.N., Dynamic analysis and design of a machine tool spindle-bearing system, J. Vibration Acoustics 116 (1994) 280–285 CrossRef
Alfares, M.A., Elsharkawy, A., Effects of axial preloading of angular contact ball bearings on the dynamics of a grinding machine spindle system, J. Mat. Proc. Tech. 136 (2003) 48–59 CrossRef
Lim, T.C., Vibration transmission through rolling element bearing, Part I to IV, J. Sound Vibration 139 (1990) 179–199 CrossRef
Jorgensen, B.R., Shin, Y.C., Dynamics of spindle-bearing systems at high speeds including cutting load effects, J. Manufacturing Sci. Eng. 120 (1998) 387–394 CrossRef
Stein, J.L., Active, J.F. Tu thermal preload regulation for machine tool spindles with rolling element, J. Manufacturing Sci. Eng. 118 (1996) 499–505
Bossmanns, B., Tu, J.F., A thermal model for high speed motorized spindles, Int. J. Machine Tools Manufacture 39 (1999) 1345–1366 CrossRef
Spiewak, S.A., Nickel, T., Vibration based preload estimation in machine tool spindles, Int. J. Machine Tools Manufacture 41 (2001) 567–588 CrossRef
Faassen, R.P.H., van de Wouw, N., Oosterling, J.A.J., Nijmeijer, H., Prediction of regenerative chatter by modelling and analysis of high-speed milling, Int. J. Machine Tools Manufacture 43 (2003) 1437–1446 CrossRef
Schmitz, T., Ziegert, J., Stanislaus, C., A method for predicting chatter stability for systems with speed-dependent spindle dynamics, Society of manufacturing engineers technical paper TPO4PUB182, Transactions of NAMRI/SME 32 (2004) 17–24
V. Gagnol, C.B. Bouzgarrou, P. Ray, C. Barra, Dynamic analysis of a high speed machine tool spindle-bearing system, CD-ROM proceedings of the ECCOMAS Conferences, Madrid, Spain, June 21–24 (2005)
V. Gagnol, C.B. Bouzgarrou, P. Ray, C. Barra, Modelling approach for a high speed machine tool spindle-bearing system, CD-ROM Proceedings of the International Design Engineering Technical Conferences, Long Beach, USA, September 24–28 2005
G. Genta, Vibration of structures and Machines, Practical Aspects, Springler-Verlag, 1995
Gagnol, V., Bouzgarrou, B.C., Ray, P., Barra, C., Model-based chatter stability prediction for high-speed spindles, Int. J. Machine Tools Manufacture 47 (2007) 1176–1186 CrossRef
Accord-mill software from ELPS company, 25 rue Coulomb, 46100 Figeac