Development of Cutting Force Measurement Hardware

Research output: ThesisMaster's thesis

Abstract

Diplomityön tarkoituksena oli hankkia Aalto-yliopiston Teknillisen korkeakoulun Tuotantotekniikan laboratorioon uusi lastuamisvoimien mittauslaitteisto. Hankinnan tavoitteena oli laitteiston soveltuvuus opetus- ja tutkimuskäyttöön. Laitteistolla saatavien mittaustuloksien pohjalta opiskelija oppii ymmärtämään lastuamistapahtuman, tässä tutkimuksessa porauksen, syy-seuraus-suhteita. Samalla myös mittauslaitteisto ja koejärjestelyt tulevat tutuiksi.

Työn alussa esitetään lastuamisvoimien mittauslaitteiston osakokonaisuudet niin tekniseltä kuin hankinnalliseltakin näkökannalta. Työssä kuvataan sähköisen varauksen syntymistä pietsoanturissa ulkoisen voiman vaikutuksesta. Edelleen selvitetään signaalin kulkua ja käsittelyä laitteistossa. Lopulta tuodaan esille lastuamisvoimien havainnollistamista tietokoneen mittausohjelmassa.

Soveltavana osiona työssä käydään läpi mittauslaitteiston hankintaprosessi. Prosessissa luodaan katsaus laitteistovalmistajien tarjoamiin vaihtoehtoihin sekä muualla korkeakoulun tutkimusympäristössä käytettyihin laitteistoihin.

Ominaisuuksista riippuen, laitteistojen hinnoilla huomattiin olevan merkittäviä eroja. Tarvittavien ominaisuuksien perusteella laboratorioon hankittiin kaksi uutta mittauslaitteistoa vanhan tilalle. Laitteistoille kirjoitettiin työohjeet, jotta tulevien käyttäjien olisi helppo käyttää laitteistoja.

Tarkoituksena oli lisäksi selvittää laitteistojen toiminnallisuus ja soveltuvuus käyttötarkoitukseensa. Laitteistot asennettiin osaksi mittausjärjestelmää. Kalibroinnin avulla muodostettiin yhteys mittalaitteen näyttämän jännitteen ja mekaanisten yksiköiden välille. Tämän jälkeen suoritettiin koeporaukset säteisporakoneella. Mittaustuloksien perusteella arvioitiin lastuamisparametrien vaikutusta lastuamisvoimiin. Myös mittauksen toistettavuutta testattiin. Porauskokeissa saadun signaalin havaittiin sisältävän paljon vaihtelua johtuen lastuamistapahtuman epäjatkuvasta luonteesta.

Mittalaitteiston virhetarkastelulla analysoitiin mittausepätarkkuuteen liittyviä tekijöitä. Näitä tekijöitä voidaan mallintaa matemaattisesti ja minimoida koesuunnittelun avulla.
Translated title of the contributionDevelopment of Cutting Force Measurement Hardware
Original languageFinnish
QualificationMaster's degree
Awarding Institution
  • Aalto University
Publisher
Publication statusPublished - Mar 2010
MoE publication typeG2 Master's thesis, polytechnic Master's thesis

Cite this