Massedemper for verktøyholdere Design og produksjon av dempesystem ved bruk av additiv tilvirkning
Master thesis
Permanent lenke
http://hdl.handle.net/11250/2623321Utgivelsesdato
2019Metadata
Vis full innførselSamlinger
Sammendrag
Silent Tools™ er varemerket til de vibrasjonsdempende verktøyholderne som produseres avSandvik Coromant i Trondheim. Når lengden på en verktøyholder skaper et overheng er denstørste utfordringen vibrasjoner, noe som kan gjøre prosessen ustabil. Silent Tools™ visersvært gode resultater når det kommer til demping og minimering av disse vibrasjonene.Silent Tools™ sørger på den måten for at maskineringsprosesser som fresing og dreiing kanutføres med større presisjon, med høyere hastigheter og med større kuttdybde.Disse verktøyholderne kommer i ulike dimensjoner som produseres ved ulike produksjonslinjer.Denne oppgaven er konsentrert rundt en av de mindre verktøyholderne, en 14mmF-stang. Dempesystemet som brukes i disse stengene i dag består av flere små komponentersom settes sammen på en produksjonslinje. For hvert monteringssteg som må gjennomføresøker både tidsbruk og kostnader.Additiv tilvirkning(AM) er en teknologi som har vist gode resultater i produksjon avkomplekse geometrier. Denne oppgaven har sett på muligheten for å produsere et sliktdempesystemet i et produksjonssteg, ved bruk av AM. Denne rapporten tar for seg detarbeidet som ble gjort rundt design, produksjon og testing av dempesystemer produsertved bruk av AM.Et teori og litteraturstudie førte til retningslinjer for designet, og ved bruk av dataassistertkonstruksjon(DAK) ble det designet to ulike dempesystemer. Det ble gjennomført simuleringved bruk av elementmetoden(FEM) for å optimalisere designet og for å forutse deegenskapene de produserte dempesystemene ville få.Med utgangspunkt i de to designene er det i en AM-maskin produsert dempesystemer medtre ulike simulerte egenfrekvenser, 650Hz, 700Hz og 750Hz. Det er gjennomført varmebehandling,utskjæring av støttestruktur og det er produsert flukthull for fjerning av ubruktpulver.Bearbeiding av delene var den største utfordringen. Det viste seg at senkegnist som metodefor å fjerne støttestruktur ga resultater som fungerte, men at de ikke var så gode somforventet.Det det ble gjennomført frekvensmålinger ved bruk av laser doppler vibrometer på samtligedempesystemer, og de faktiske frekvensene ble sammenlignet med simuleringsfrekvensene.Resultatene viser at AM, i en eneste prosess, kan produsere dempesystemer med klare ogenkelt definerbare egenfrekvenser. Designede dimensjonsforskjeller ned mot 0,1mm resultertei AM-produserte dempesystemer med klart ulike egenfrekvenser. Silent Tools™ is the trademark for a series of vibration damped tool holders manufacturedby Sandvik Coromant in Trondheim. When length of a tool holder creates a overhang,the biggest challenge are the generated vibration, which can make the process unstable.Silent Tools™ shows very good results when it comes to minimizing these vibrations. SilentTools™ ensures that machining processes such as milling and turning can be performed withgreater precision, higher speeds and with a deeper cut. These tool holders are manufacturedin several dimensions which are produced in different production lines. This study isconcentrated around one of the smaller tool holders, a 14mm F-bar. Today, these toolholders are assembled by several small components in several production steps. For eachstep that the production needs, both time consumption and costs increases.Additive manufacturing is a technology that has shown good results in the productionof complex geometries. This study has looked at the possibility of producing a dampingsystem, like the one used Silent Tools™, in less manufacturing steps with the use of additivemanuafacturing. This report explains the work that was done with the design, the AMprocessand the testing of the two damping systems which where manufactured by usingadditive manufacturing.Theory and literature led to the guidelines which was used for the design of the two differentdamping systems. The designs were designed using Computer Aided Design, CAD. Finiteelement method, FEM was used to optimize the design and to anticipate the characteristicsof the produced damping systems.Based on the two designs, an AM machine produces damping systems with three differentsimulated eigenfrequencies, 650Hz, 700Hz and 750Hz. Heat treatment and removal of supportstructure was done and escape holes was made for the removal of unused powder.A step in the post-processing phase was the biggest challenge in this study. It turned outthat erosion for removing support structure gave results that worked, but they were not asgood as expected.With the use of laser doppler vibrometer, frequency measurements were performed for allthe produced damping systems. The results show that additive manufacturing, in a singleprocess, can produce damping systems with clear and easily definable eigenfrequencies.Designed differences in dimension down to 0.1mm resulted in AM-produced dampingsystems with distinctly different eigenfrequencies.