Metal Cutting Dynamics

  Metaalsnijden is een van de meest gebruikte methoden om de uiteindelijke vorm van gefabriceerde producten te produceren. Verbeterde productiviteit is van essentieel belang voor de industrie om kosteneffectief te blijven op een concurrerende markt. Trillingen inhet snijden van metaal vormt een groot deel van het verhinderen van de productiviteit tijdens het machinaal bewerken. Overmatige trillingen kunnen bijvoorbeeld leiden tot versnelde gereedschapsslijtage, gereedschapbreuk, slechte oppervlakteafwerking van de bewerkte component en schade aan despindel lagers. Snelle en nauwkeurige simulatieroutines en meetmethoden voor de bewerkingsdynamiek zijn erg belangrijk bij de ontwikkeling van nieuwe snijgereedschappen.

  Het onderzoek wordt uitgevoerd door een industriële promovendus die voor 50% werkt met AB Sandvik Coromant en voor 50% met de structurele analysegroep, waardoor een nauwe samenwerking tussen industrie en universiteit wordt gewaarborgd. Het project richt zich op methoden voorsimulatie en metingen van zowel lineaire als niet-lineaire dynamica bij het snijden van metaal. Trillingsdemping is vaak een sleutelfactor voor het verhogen van de productiviteit. De meeste dempingsmaterialen die tegenwoordig worden gebruikt, vertonen enige vorm van hysteretisch gedrag.

  Daarom is het meten en modelleren van niet-lineaire systemen met hysteresis een belangrijk onderdeel van het onderzoek (figuur 1).

Figuur 1 - Niet-lineaire hysteretische demper gebruikt om trillingen in een snijgereedschap te dempen

  Ter ondersteuning van de productontwikkeling, computergebaseerde simulatieroutines voor niet-lineaire mechanische systemen met zowel structurele niet-lineariteiten als niet-lineair gedrag afkomstig van het snijproces (bijvoorbeeld: snijdenkrachten en regeneratieve / zelfopwekkende trillingen) worden ontwikkeld. Deze simulatiemodellen worden continu geverifieerd door experimentele metingen. Een belangrijke factor bij het valideren van simulatiemodellen is een betrouwbare schatting van het snijdenkrachten. Juiste metingen van snijkrachten kunnen moeilijk te verkrijgen zijn vanwege ongewenste dynamische effecten van de meetopstelling (krachtdynamometer en werkstuk). Deze dynamische effecten kunnen leiden tot foutieve resultaten en het makenmoeilijk om het model te valideren. Een methode om ongewenste dynamische effecten te verwijderen en tegelijkertijd informatie met betrekking tot de echte snijkrachten bij te houden, is met goede resultaten ontwikkeld en getest.

  Voorbeelden van momenteel lopende projecten zijn voorspelling van oppervlaktefouten van een machinaal bewerkte component met behulp van dynamische simulaties en optimalisatie van differentiële pitch-snijders.