On stability prediction for milling

Gradišek, Janez; Kalveram, Martin; Insperger, Tamás; Weinert, Klaus; Stépàn, Gábor; Govekar, Edvard; Grabec, Igor

doi:10.1016/j.ijmachtools.2004.11.015

Cited by 178 publications

(85 citation statements)

References 24 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Altintas and Budak proposed a linear model for spindle-tool chatter avoidance using the single-frequency and the multi-frequency methods to solve the stability problem [9,10]. Alternative algorithms such as semi-discretization, temporal finite elements analysis or Chebyshev collocation methods, allow a faster obtention of the flip lobes [11][12][13][14]. What is more, these methods can take into account several nonlinearities as the variation of the modal parameters of the system, or the variation of the geometry or the cutting coefficients of the tool.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Chatter avoidance in the milling of thin floors with bull-nose end mills: Model and stability diagrams

Campa

Lacalle

Celaya

2011

International Journal of Machine Tools and Manufacture

122

View full text Add to dashboard Cite

The milling of thin parts is a high added value operation where the machinist has to face the chatter problem. The study of the stability of these operations is a complex task due to the changing modal parameters as the part losses mass during the machining and the complex shape of the tools that are used. The present work proposes a methodology for chatter avoidance in the milling of flexible thin floors with a bull-nose end mill. First, a stability model for the milling of compliant systems in the tool axis direction with bullnose end mills is presented. The contribution is the averaging method used to be able to use a linear model to predict the stability of the operation. Then, the procedure for the calculation of stability diagrams for the milling of thin floors is presented. The method is based on the estimation of the modal parameters of the part and the corresponding stability lobes during the machining. As in thin floor milling the depth of cut is already defined by the floor thickness previous to milling, it is proposed the use of stability diagrams that relate the tool position along the tool-path with the spindle speed. Hence, the sequence of spindle speeds that the tool must have during the milling can be selected. Finally, this methodology has been validated by means of experimental tests.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Chatter avoidance in the milling of thin floors with bull-nose end mills: Model and stability diagrams

Campa

Lacalle

Celaya

2011

International Journal of Machine Tools and Manufacture

122

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…Weryfikację doświadczalną przeprowadzono dla dwunastu punktów pomiarowych. Zgodnie z wyznaczonymi krzywymi stabilności cztery próby odbyły się w warunkach skrawania niestabilnego (3,4,11,12). Następnie wykonano analizę statystyczną zarejestrowanych doświadczalnie sił skrawania.…”

Section: Podsumowanieunclassified

“…frezowania) jako główną przyczynę drgań samowzbudnych. W późniejszych pracach [3][4][5][6][7] opracowano metody wyznaczania obszarów stabilnego skrawania bazujących jednak na podejściu liniowym, które nie zawsze jest wystarczająco dokładne. Ponadto, na początku lat dziewięćdzie-siątych Grabec [8] wykazał, że inną przyczyną drgań samowzbudnych typu "chatter" może być tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym.…”

unclassified

Experimental studies of milling process stability of Inconel alloy X750

2015

View full text Add to dashboard Cite

MICHAŁ RUDZIK RAFAŁ RUSINEK JERZY WARMIŃSKI*W trakcie obróbki skrawaniem mogą występować drgania samowzbudne, które mają negatywny wpływ na jej wydajność i trwałość narzędzi. Z tego względu przeprowadzono badania doświadczalne frezowania stopu Inconel X750 celem badania stabilności procesu skrawania. Wykorzystując oprogramowanie CutPro wykonano analizę modalną i wykreślono krzywe stabilności. Następnie dokonano doświadczalnej weryfikacji obszarów stabilności dla wybranych parametrów obróbki. SŁOWA KLUCZOWE: frezowanie, drgania samowzbudne, stabilność procesu skrawania, analiza modalna, CutPro During the machining there may be self-excited vibrations, which have a negative impact on productivity and tool life. Therefore, the experimental studies of Inconel X750 milling process were carried out. Using the CutPro software modal analysis is performed and plotted stability lobes diagram. Next, a verification of stability areas for selected machining parameters is conducted. KEYWORDS: milling, self-excited vibration, stability of cutting, modal analysis, CutPro Proces obróbki skrawaniem jest ważną i ciągle popularną metodą wytwarzania zarówno elementów z klasycznych materiałów konstrukcyjnych jak i nowoczesnych superstopów, czy materiałów kompozytowych. Obecnie intensywnie rozwija się obróbka szybkościowa, która jest przejawem dążenia do skrócenia czasu skrawania i poprawienia jakości powierzchni gotowego wyrobu. Nowym wyzwaniem jest obróbka materiałów trudnoskrawalnych takich jak stale specjalne, stopy niklu, tytanu (superstopy) czy kompozyty. Podczas obróbki skrawaniem mogą wystąpić niepożądane drgania samowzbudne pogarszające jakość powierzchni i skracające trwałość narzędzia. Problem rozpoznawania tych drgań i warunków ich powstawania jest ciągle nierozwiąza-ny. Chociaż istnieje wiele prac podejmujących taką tematykę jednak rezultaty w nich przedstawione wciąż są dalekie od ideału i nie do końca zgodne z rzeczywistością.Pierwsze modele procesu skrawania wyjaśniające mechanizm powstawania drgań typu "chatter" zostały opracowane w połowie XX wieku [1,2]. Wskazano w nich na zjawisko regeneracji drgań pochodzących od nierówności powierzchni obrobionej we wcześniejszym przejściu narzę-dzia (toczenie) lub ukształtowanej przez poprzednie ostrze (np. frezowania) jako główną przyczynę drgań samowzbudnych. W późniejszych pracach [3][4][5][6][7] opracowano metody wyznaczania obszarów stabilnego skrawania bazujących jednak na podejściu liniowym, które nie zawsze jest wystarczająco dokładne. Ponadto, na początku lat dziewięćdzie-siątych Grabec [8] wykazał, że inną przyczyną drgań samowzbudnych typu "chatter" może być tarcie pomiędzy narzędziem a przedmiotem obrabianym. Mechanizm tarciowy uznawany jest za główną przyczynę powstawania drgań chaotycznych w układach mechanicznych w tym rów-nież w obróbce skrawaniem [9,10]. Ważnym problemem jest identyfikacja drgań typu "chatter" oraz weryfikacja obszarów stabilności podczas skrawania. W tej kwestii rozbieżność wyników prezentowanych w literaturze jest znaczna, dlatego też w niniej...

show abstract

“…The governing equation of the milling process shown in Figure 1 can be formulated as the following delayed differential equation (DDE) with the periodic coefficient [14][15][16]:…”

Section: Milling Dynamics Modelmentioning

confidence: 99%

On time-domain methods for milling stability analysis

Ding

Zhu

2012

Chin. Sci. Bull.

View full text Add to dashboard Cite

As a basic and advanced machining technique, the high-speed milling process plays an important role in realizing the goal of high performance manufacturing. From the viewpoint of machining dynamics, obtaining chatter-free machining parameters is a prerequisite to guaranteeing machining accuracy and improving machining efficiency. This paper gives an overview on recent progress in time domain semi-analytical methods for chatter stability analysis of milling processes. The state of art methods of milling stability prediction in milling processes and their applications are introduced in detail. The bottlenecks involved are analyzed, and potential solutions are discussed. Finally, a brief prospect on future works is presented. High speed milling is widely utilized in manufacturing of complex surfaces for the fields of aerospace, ship, automotive, dies and molds etc., due to its advantage of obtaining high machining accuracy and high material removal rate with keeping low-amplitude cutting forces. Regarding to modeling of machining processes, the research topics on high speed milling can be categorized as: tool path planning, machining dynamics and machining physical modeling. Tool path planning is to plan the tool path according to the workpiece model, machining strategy and required machined error [1][2][3][4][5]. From the viewpoint of machining dynamics, the relative vibration between the workpiece and cutter in the milling process is the main reason of reducing product surface quality and limiting the production efficiency. To suppress the vibration impact by optimizing the machining parameters, the following two questions need to be addressed.(1) Stability analysis based on the dynamics of milling processes. As far as chatter vibrations are concerned, there are four different mechanisms: regeneration [6], mode coupling [7], friction [8] and thermo-mechanics of chip formation [9]. In milling processes, regenerative chatter is the most common form of self-excited vibration to reduce surface quality and machining efficiency [10,11]. The works on analysis of the stability of milling processes focus on calculating the stability boundary of the machining parameters based on the dynamic models characterizing the milling processes.(2) Machining accuracy analysis on the basis of stability analysis. Due to forced vibrations in milling processes, chatter-free machining parameters cannot ensure high performance machining. Vibration-induced surface errors can be classified as surface location error (SLE) [12] and surface roughness [13]. It is essential to take the stability and dynamical errors into account in machining optimization models to achieve high performance milling.

show abstract

On stability prediction for milling

Cited by 178 publications

References 24 publications

Chatter avoidance in the milling of thin floors with bull-nose end mills: Model and stability diagrams

Chatter avoidance in the milling of thin floors with bull-nose end mills: Model and stability diagrams

Experimental studies of milling process stability of Inconel alloy X750

On time-domain methods for milling stability analysis

Contact Info

Product

Resources

About