Zastosowanie automatycznej analizy modalnej w diagnostyce wrzecion frezarek

STRESZCZENIE: Podatność dynamiczna wrzeciona frezarki będąc istotnym wskaźnikiem jej stanu. Regularne określenie tej podatności pozwala na określenie degradacji stanu wrzeciona. Eksperymentalna analiza modalna jest jednym ze sposobów określenia wartości podatności dynamicznej. W prezentowanym artykule wykorzystana jest metodyka automatycznej analizy modalnej z jednym wejściem oraz jednym wyjściem. Umożliwia ona przeprowadzenie testów oraz uzyskanie wyników bezpośrednio w warunkach produkcyjnych przemysłu maszynowego przez użytkownika niedoświadczonego w analizy modalnej. Wbudowane automatyczne generowanie raportów pozwala na archiwizację i ocenę degradacji stanu wrzeciona. Prezentowane wyniki badań maszyn u partnera przemysłowego potwierdzają przydatność automatycznej analizy modalnej do oceny stanu wrzeciona w warunkach przemysłowych.

SŁOWA KLUCZOWE: analiza modalna, podatność dynamiczna.

ABSTRACT: Dynamic compliance of the milling machine spindle is an important indicator of its condition. Systematic determination of dynamic compliance allows for detection of the spindle condition degradation and allows for planning of preventive service. Dynamic compliance can be experimentally obtained by modal analysis. The paper presents the methodology of automatic single-input single-output modal analysis. This makes possible to carry out tests and receive the results by an operator who does not have knowledge in the field of modal analysis. Generated modal analysis reports can be used for assessing the spindle condition degradation. The paper presents examples of using the this methodology in the factory floor conditions.

KEYWORDS: modal analysis, dynamic compliance.

BIBLIOGRAFIA / BIBLIOGRAPHY:

• Bąk.P.A., Jemielniak K.: Development of methods, algorithm and software for automatic modal analysis, raport z projektu Nowoczesne technologie materiałowe w przemyśle lotnicznym – patrz podziękowania.
• Bąk P.A., Jemielniak K.: Automatic modal analysis of milling machine tool spindle, Journal of Machine Engineering, Vol 17, No 1, 2012, Page 81-92, ISSN 1426-708X.
• Bąk.P.A., Jemielniak K., Modal characteristics and dynamic compliance test in factory floor conditions, raport z projektu Nowoczesne technologie materiałowe w przemyśle lotnicznym – patrz podziękowania.
• Jemielniak K., Chrzanowski J.: Analysis of high speed spindle error movement, raport z projektu Nowoczesne technologie materiałowe w przemyśle lotnicznym – patrz podziękowania.
• Bart, et al.: The PolyMAX frequency-domain method: a new standard for modal parameter estimation?, Shock and Vibration, 2004, 11.3: 395-409.
• Tlusty J, King, R. I., ed.: Machine Dynamics. Handbook of High Speed Machining Technology, Chapman and Hall, New York 1985, , Ch. 3, 48-153.
• CutPro User Manual, Manufacturing Automation Laboratories Inc. (MAL), 2000.
• Altintas Y.: Machining process Modeling, Machine Tap testing and Chatter Vibration Avoidance, Manufacturing Automation Laboratory, University of British Columbia, Vancouver, Canada, 2002.
• Abele E, Fiedler U.: Creating Stability Lobe Diagrams during Milling, Annals of the CIRP, 53(1):309–312, 2004.
• Budak E.: Dynamic Analysis and Control, Faculty of Engineering and natural Sciences, Sabanaci University, Tuzla, Istanbul, Turkey, 2009.
• Døssing O.: Structural Testing. Part 1. Mechanical Mobility Measurments, Brüel & Kjær, April 1988, p.20.
• Guillaume P.: Modal Analysis, Department of Mechanical Engineering, Vrije Universiteit Brussel, Pleinlaan 2, B-1050 Brussel, Belgium, p.4-6.
• Maia N., Silva J.: Modal analysis identification techniques, R. Soc. Lond. A 2001 359, 29-40.
• Halvorsen W. G.: Impulse technique for structural frequency response testing, Anatrol Corporation and David L. Brown, University of Cincinnati, Sound and Vibration, November 1977.
• Gade S., Herlufsen H., Konstantin-Hansen H.: How to Determine the Modal Parameters of Simple Structures, Brüel&Kjær, Denmark.
• Faassen R.P.H.: Prediction of regenerative chatter by modelling and analysis of high-speed milling, International Journal of Machine Tools & Manufacture 43 (2003) 1437–1446.

DOI: http://dx.doi.org/10.17814/mechanik.2015.3.123