Lastuamisvoimien mittauslaitteiston kehittäminen

Jaakko Peltokorpi

Lastuamisvoimien mittauslaitteiston kehittäminen

Energia- ja konetekniikan laitos

Tutkimustuotos: Master's thesis

Abstrakti

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.

Julkaisun otsikon käännös	Development of Cutting Force Measurement Hardware
Alkuperäiskieli	Suomi
Pätevyys	Maisteritutkinto
Myöntävä instituutio	Aalto-yliopisto
Kustantaja	Helsinki University of Technology
Tila	Julkaistu - maalisk. 2010
OKM-julkaisutyyppi	G2 Pro gradu, diplomityö, ylempi amk-opinnäytetyö

Tutkimusalat

poraus
mittauslaitteisto
pietsosähköinen
anturi
signaali
hankinta
toistettavuuskoe
virheanalyysi

Siteeraa tätä

@mastersthesis{73570a9dd00f4bf7bcedf8ba489cc10e,

title = "Lastuamisvoimien mittauslaitteiston kehitt{\"a}minen",

abstract = "Diplomity{\"o}n tarkoituksena oli hankkia Aalto-yliopiston Teknillisen korkeakoulun Tuotantotekniikan laboratorioon uusi lastuamisvoimien mittauslaitteisto. Hankinnan tavoitteena oli laitteiston soveltuvuus opetus- ja tutkimusk{\"a}ytt{\"o}{\"o}n. Laitteistolla saatavien mittaustuloksien pohjalta opiskelija oppii ymm{\"a}rt{\"a}m{\"a}{\"a}n lastuamistapahtuman, t{\"a}ss{\"a} tutkimuksessa porauksen, syy-seuraus-suhteita. Samalla my{\"o}s mittauslaitteisto ja koej{\"a}rjestelyt tulevat tutuiksi.Ty{\"o}n alussa esitet{\"a}{\"a}n lastuamisvoimien mittauslaitteiston osakokonaisuudet niin tekniselt{\"a} kuin hankinnalliseltakin n{\"a}k{\"o}kannalta. Ty{\"o}ss{\"a} kuvataan s{\"a}hk{\"o}isen varauksen syntymist{\"a} pietsoanturissa ulkoisen voiman vaikutuksesta. Edelleen selvitet{\"a}{\"a}n signaalin kulkua ja k{\"a}sittely{\"a} laitteistossa. Lopulta tuodaan esille lastuamisvoimien havainnollistamista tietokoneen mittausohjelmassa.Soveltavana osiona ty{\"o}ss{\"a} k{\"a}yd{\"a}{\"a}n l{\"a}pi mittauslaitteiston hankintaprosessi. Prosessissa luodaan katsaus laitteistovalmistajien tarjoamiin vaihtoehtoihin sek{\"a} muualla korkeakoulun tutkimusymp{\"a}rist{\"o}ss{\"a} k{\"a}ytettyihin laitteistoihin.Ominaisuuksista riippuen, laitteistojen hinnoilla huomattiin olevan merkitt{\"a}vi{\"a} eroja. Tarvittavien ominaisuuksien perusteella laboratorioon hankittiin kaksi uutta mittauslaitteistoa vanhan tilalle. Laitteistoille kirjoitettiin ty{\"o}ohjeet, jotta tulevien k{\"a}ytt{\"a}jien olisi helppo k{\"a}ytt{\"a}{\"a} laitteistoja.Tarkoituksena oli lis{\"a}ksi selvitt{\"a}{\"a} laitteistojen toiminnallisuus ja soveltuvuus k{\"a}ytt{\"o}tarkoitukseensa. Laitteistot asennettiin osaksi mittausj{\"a}rjestelm{\"a}{\"a}. Kalibroinnin avulla muodostettiin yhteys mittalaitteen n{\"a}ytt{\"a}m{\"a}n j{\"a}nnitteen ja mekaanisten yksik{\"o}iden v{\"a}lille. T{\"a}m{\"a}n j{\"a}lkeen suoritettiin koeporaukset s{\"a}teisporakoneella. Mittaustuloksien perusteella arvioitiin lastuamisparametrien vaikutusta lastuamisvoimiin. My{\"o}s mittauksen toistettavuutta testattiin. Porauskokeissa saadun signaalin havaittiin sis{\"a}lt{\"a}v{\"a}n paljon vaihtelua johtuen lastuamistapahtuman ep{\"a}jatkuvasta luonteesta.Mittalaitteiston virhetarkastelulla analysoitiin mittausep{\"a}tarkkuuteen liittyvi{\"a} tekij{\"o}it{\"a}. N{\"a}it{\"a} tekij{\"o}it{\"a} voidaan mallintaa matemaattisesti ja minimoida koesuunnittelun avulla.",

keywords = "poraus, mittauslaitteisto, pietsos{\"a}hk{\"o}inen, anturi, signaali, hankinta, toistettavuuskoe, virheanalyysi",

author = "Jaakko Peltokorpi",

year = "2010",

month = mar,

language = "Suomi",

publisher = "Helsinki University of Technology",

address = "Suomi",

school = "Aalto-yliopisto",

}

TY - THES

T1 - Lastuamisvoimien mittauslaitteiston kehittäminen

AU - Peltokorpi, Jaakko

PY - 2010/3

Y1 - 2010/3

N2 - 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.

AB - 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.

KW - poraus

KW - mittauslaitteisto

KW - pietsosähköinen

KW - anturi

KW - signaali

KW - hankinta

KW - toistettavuuskoe

KW - virheanalyysi

M3 - Master's thesis

PB - Helsinki University of Technology

ER -