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Prédiction du comportement dynamique du système de forage grande vitesse vibratoire

Published online by Cambridge University Press:  15 November 2010

Fabien Forestier ,
Vincent Gagnol ,
Pascal Ray  and
Henry Paris
Fabien Forestier*
Affiliation:
Clermont Université, IUT Montlucon, EA 3867, Laboratoire de Mécanique et Ingénierie, BP 2235, 03101 Montluçon, France
Vincent Gagnol
Affiliation:
Clermont Université, IFMA, EA 3867, Laboratoire de Mécanique et Ingénierie, BP 10448, 63000 Clermont-Ferrand, France
Pascal Ray
Affiliation:
Clermont Université, IFMA, EA 3867, Laboratoire de Mécanique et Ingénierie, BP 10448, 63000 Clermont-Ferrand, France
Henry Paris
Affiliation:
G-SCOP Laboratory, G-SCOP, 46 Av. Félix Viallet, 38031 Grenoble, France
*
a Auteur pour correspondance : fabien.forestier@moniut.univ-bpclermont.fr
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Abstract

Le Forage Grande Vitesse Vibratoire (FGVV) est un nouveau procédé de perçage qui permet de tripler la productivité des perçages profonds en supprimant les cycles d’évacuation des copeaux ainsi que la lubrification. Pour cela un porte-outil spécifique aété développé, qui entre en vibrations axiales auto-entretenues lors de la coupe et permet le fractionnement du copeau, facilitant ainsi sonévacuation. Pour anticiper uneéventuelle diminution de la durée de vie des roulements à billes de l’électrobroche résultant de ces vibrations, un modèle global du comportement dynamique du système tête vibratoire-électrobroche est présenté. Ce modèle est basé sur la modélisation du comportement des entités structurales par deséléments-finis de type « poutre-rotor» prenant en compte les effets dynamiques associés aux hautes fréquences de rotations de l’électrobroche, couplé à des modèles d’interfaces identifiés par la méthode de couplage de réceptance. Le modèle est validé à l’aide d’expérimentations qui montrent une bonne correspondance entre les résultats expérimentaux et numériques. Le modèle est ensuite utilisé pour calculer la durée de vie des roulements à billes de l’électrobroche lors de différentes opérations de perçage. L’influence de la fréquence de rotation et de l’avance sur la durée de vie des roulements estétudiée, permettant ainsi de faire ressortir des plages de fonctionnement optimal.

Keywords

Forage grande vitesse vibratoirecomportement dynamiquecouplage de réceptance des interfacesidentificationMachine tools dynamicscontact dynamicsparameter identificationreceptance couplingvibratory drilling
Type
Research Article
Information
Mechanics & Industry , Volume 11 , Issue 6: VCB (Vibrations, Chocs et Bruits) , November 2010 , pp. 465 - 475
Copyright
© AFM, EDP Sciences 2010

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References

Références

Jedrzejewski, J., Kowal, Z., Kwasny, W., Modrzycki, W., Hybrid Model of High Speed Machining Centre Headstock, Annals of the CIRP – Manufacturing Technology 53 (2004) 285–288 CrossRefGoogle Scholar
Gagnol, V., Bouzgarrou, C.B., Ray, P., Barra, C., Model-based chatter stability prediction for high-speed spindles, Int. J. Mach. Tool. Manu. 47 (2007) 1176–1186 CrossRefGoogle Scholar
Cao, Y., A general method for the modeling of spindle-bearing systems, J. Mech. Des. 126 (2004) 1089–1104 CrossRefGoogle Scholar
Cao, Y., Altintas, Y., Modeling of spindle-bearing and machine tool system for virtual simulations of milling operations, Int. J. Mach. Tool. Manu. 47 (2007) 1342–1350 CrossRefGoogle Scholar
Ertürk, A., Özgüven, H.N., Budak, E., Effect analysis of bearing and interface dynamics on tool point FRF for chatter stability in machine tools by using a new analytical model for spindle tool assemblies, Int. J. Mach. Tool. Manu. 47 (2007) 23–32 CrossRefGoogle Scholar
M.R. Good, D.J. Marioce, Using experimental modal analysis to characterize automobile body joints and improve finite element analysis, Proceedings of Seventh International Modal Analysis Conference, Las Vegas, 1989, pp. 106–110
A.S. Nobari, D.A. Robb, D.J. Ewins, A new modal-based method for structural dynamic model updating and joint identification, Proceedings of the 10th International Modal Analysis Conference 1, San Diego, 1992, pp. 741–750
Masri, S.F., Caughey, T.K., A non parametric identification technique for non linear dynamic problems, J. Appl. Mech. 46 (1979) 433–447 CrossRefGoogle Scholar
Masri, S.F., Caughey, T.K., Non parametric identification of nearly arbitrary non linear systems, J. Appl. Mech. 49 (1982) 619–628 CrossRefGoogle Scholar
Crawley, E.F., Aubert, A.C., Identification of nonlinear structural elements by force-state mapping, Am. Inst. Aeronautics Astronautics J. 24 (1986) 155–162 CrossRefGoogle Scholar
Crawley, E.F., K.J. O’Donnell, Force-state mapping identification of nonlinear joints, Am. Inst. Aeronautics Astronautics J. 25 (1987) 1003–1010 CrossRefGoogle Scholar
Mottershead, J.E., Stanway, R., Identification of structural vibration parameters by using a frequency domain filter, J. Sound Vib. 109 (1986) 495–506 CrossRefGoogle Scholar
Tsai, J.S., Chou, Y.F., The identification of dynamic characteristics of a single bolt joint, J. Sound Vib. 125 (1988) 487–502 CrossRefGoogle Scholar
R.E.D. Bishop, D.C. Johnson, The Mechanics of Vibration, Cambridge University Press, 1960
Ren, Y., Beards, C.F., Identification of joint properties of structure using FRF data, J. Sound Vib. 186 (1995) 567–587 CrossRefGoogle Scholar
Schmitz, T.L., Donaldson, R., Predicting high-speed machining dynamics by a substructure analysis, Annals of CIRP 49 (2000) 303–308 CrossRefGoogle Scholar
Movahhedy, M., Gerami, J., Prediction of spindle dynamics in milling by sub-structure coupling, Int. J. Mach. Tool. Manu. 46 (2006) 243–251 CrossRefGoogle Scholar
Ertürk, A., Özgüven, H.N., Budak, E., Analytical modelling of spindle tool dynamics on machine tools using Timoshenko beam model and receptance coupling for the prediction of tool point FRF, Int. J. Mach. Tool. Manu. 46 (2006) 1901–1912 CrossRefGoogle Scholar
Özsahin, O., Ertürk, A., Özgüven, H.N., Budak, E., A Closed-form approach for identification of dynamical contact parameters in spindle-holder-tool assemblies, Int. J. Mach. Tool. Manu. 49 (2009) 25–35 CrossRefGoogle Scholar
O. Özsahin, H.N. Özgüven, E. Budak, Analysis and compensation of mass loading effect of accelerometers on tool point FRF measurements for chatter stability predictions, Int. J. Mach. Tool Manu. doi:10.1016/j.ijmachtools.2010.02.002
Lim, T.C., Singh, R., Vibration transmission throught rolling element bearings. Part I to Part III, J. Sound Vib. 139 (1990) 179–199, 201–225 CrossRefGoogle Scholar