Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Study of vibration severity assessment for Machine Tool spindles within Condition Monitoring
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Production Engineering.
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [en]

Today, machine tools are indispensable for production of manufactured goods. Several industries rely in this equipment to manufacture finished products by removing material through different cutting operations. Automobile, military and aerospace are just examples of industries where machine tools are used intensively. Today these industries strive for higher precision, narrower tolerances and more productivity in order to develop higher quality products using lesser resources and minimizing the impact on the environment.Condition Based Maintenance CBM program has been proved as an effective preventive maintenance strategy to face these challenges. Reduction in downtimes, operation losses and maintenance costs are some of the benefits of adopting a CBM approach. The core of a CBM is Condition Monitoring CM, which refers to the surveillance of a suitable parameter for assessing the need of maintenance tasks in the equipment. These parameters are later compared with reference values to obtain a machine health assessment.In machine tools, vibration level in the spindle units is considered a critical parameter to evaluate machine health during their operational life. This parameter is often associated with bearing damage, imbalance or malfunction of the spindle. Despite the importance of vibration levels there is not ISO standard to evaluated spindle health. This fact obstructs in some extend the planning of maintenance task for these high precision assemblies.In the first part of this work, spindle components are studied and their function explained. Besides the main sources of vibration are listed, putting emphasis in three due to is importance when measuring vibration within condition monitoring of spindles. These are imbalance, bearing damage and critical speed. Later relevant concepts of vibration technology and signal analysis are introduced.In the experimental part of the present study, controlled experiments were carried with the purpose of understanding which factors affect vibration measurements on the spindle housing. Control variables as spindle speed, accelerometer’s angular location, and spindle position were studied. Finally, a contactless excitation device CERS and its potential for industry in detecting bearing damage, is evaluated with two experimental setups.The results indicate that vibration levels measured spindle housing depends on great extent on the angular mounting position of the accelerometers. Results also show that some vibrations severity indicators vary considerably along spindle speed range. It was also found that CERS could be potentially used on condition monitoring of machine tool spindles for detecting onset damage on bearings. However further research is considered necessary for this purpose.

Abstract [sv]

Idag är verktygsmaskiner nödvändiga för produktion av tillverkade varor. Flera industrier förlitar på detta utrusning för att tillverka produkter tack vare bortskärning av material i olika bearbetningsoperationer. Bild, militär och flygg-industrin är exempel av industrier där verktygsmaskiner används intensivt. Idag strävar dessa industrier för hög precision, trängre toleranser och mer produktivitet. Allt detta för att utveckla högkvalitet-produkter med mindre resurser och för att minska miljöpåverkan.Tillståndsbaserdat underhåll (Condition Based Maintenance CBM) program har bevisats som en effektiv preventiv underhåll strategi för att bemötta de nämnde utmaningar. Minskning av stopptider, slöseri i produktion och underhålls-relaterade kostnader är flera av fördelar med implementering av CBM synsätt. Kärnan bakom CBM är tillstånd övervakning (Condition Monitoring CM), vilket hänför till bevakning av en lämplig indikator för att bedöma underhållsbehov av maskinen. Dessa parameter jämförs i efterhand med referensvärden för att inhämta en bedömning av maskinens hälsa.I verktygsmaskiner, vibrationnivår i spindlar anses som en kritisk parameter för att utvärdera maskins-hälsa under dess operativt liv. Dessa parameter är ofta sammankopplad med lagerskada, obalans eller funktionsstörningar i spindeln. Trots dess betydelse, vibrationnivår i verktygspidlar är inte reglerad i form av ISO standard. Detta försvårar planeringen av underhåll för spindlarna.I första del av den här arbete, spindels olika komponenter beskrivs och dess funktion förklaras. Dessutom de vibrations huvudsorsaker listas, med fokus på tre viktigaste som är relaterad till tillstånd övervakning of spindlar. Dessa är obalans, lagerskada och kritiska varvtal. Sedan viktiga begrepp inom vibrations mättteknik och analys introduceras.I den experimentella delen av arbetet, kontrolerade tester utfördes i avsikt att förstå vilka faktorer påverkar vibrationsmätningar i spindelhuset. Kontrollvariabler som varvtal, acceloremeter vinkelställning och spindel positon undersöktes. Slutligen, utvärderas ”contactless excitation responses system” CERS samt sitt potential för att upptäcka lagerskador. Detta utfördes med två arrangemang.Resultat indikerar att vibrationsnivåer påverkas i stor utsträckning av accelerometers vinkelställning. Resultat visar också att några vibrations indikatorer varierar betydligt med spindelns varvtal. Det konstaterades också att CERS skulle kunna användas för tillståndsövervakning av verktygspindlars med syfte av upptäcka skador i spindel lager. Däremot mer forskning behövs i detta riktning.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , p. 147
Series
Degree Project in Production Engineering Management, Second Level ; 696
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-200928OAI: oai:DiVA.org:kth-200928DiVA, id: diva2:1071636
Supervisors
Examiners
Available from: 2017-02-06 Created: 2017-02-06Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6552 kB)850 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6552 kBChecksum SHA-512
4d1105056619a08869a46de38b5a1370305fc8a0c964cb83d2bbaa435ab92665517e363a01168654ab9481172790bfdd193f19d0be6c5140365b713237c861b1
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Production Engineering
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 850 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 147 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
v. 2.34-SNAPSHOT
|