بررسی و پیش بینی سیگنال‏های ارتعاشی در فرآیند سنگ زنی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی معدن، دانشکده محیط زیست دانشگاه صنعتی ارومیه

2 گروه معدن، دانشکده محیط زیست، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

3 استاد دانشکده معدن دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

افزایش بیش از حد مجاز ارتعاش در فرآیند برش سنگ، علاوه بر افزایش پرت سنگ، باعث ایجاد کمانش، انحراف و در نهایت شکست ابزار می‏شود. بنابراین بررسی و پیش‌بینی میزان ارتعاش طی فرایند برش، امری لازم و ضروری می‏باشد. در این تحقیق سعی شد با انجام مطالعات آزمایشگاهی و آماری، به بررسی و پیش‏بینی ارتعاش طی فرایند برش پرداخته شود. بدین منظور یک دستگاه برش در مقیاس آزمایشگاهی به همراه تجهیزات اندازه‌گیری ارتعاش تهیه گردید. مطالعات تحت شرایط مختلف عملیاتی در عمق-های مختلف برش (15، 22، 30 و 35 میلی‏متر)، نرخ‌های مختلف پیشروی (100، 200، 300، 350 و 400 سانتی‏متر در دقیقه) و سرعت-های مختلف چرخش دیسک (2550، 1770 و 1540 دور در دقیقه) بر روی یک نمونه سنگ کربناته انجام شد. نتایج نشان داد که با افزایش مقدار عمق برش و نرخ پیشروی، میزان شدت ارتعاشات افزایش می‏یابد. به طوری‏که نسبت این تغییرات در نرخ‏های پیشروی 400 به 100، بیش از 6 برابر بود. پس از بررسی نتایج آزمایشات و انجام مطالعات آماری، مدل‌های آماری برای پیش‌بینی سیگنال‏های ارتعاشی با کمک نرم افزار SPSS ارائه شدند. نتایج حاصل از آزمون‏های آماری نشان داد که بهترین مدل‌های برازشی قادر به پیش‌بینی میزان ارتعاشات طی فرایند برش با ضریب تبیین 92/0 و 87/ با سطح معنی داری بالای 90 درصد و خطای کمتر از 10 درصد می‏باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessing and Predicting the Vibration Signals in Rock Machining Process

نویسندگان [English]

  • Reza Mikaeil 1
  • Akbar Esmaeilzadeh 2
  • Mohammad Ataei 3
1 Faculty of Mining and Metallurgical Engineering, Urmia University of Technology, Band road, Urmia, West Azerbaijan, Iran
3 Shahrood unicersity of technology
چکیده [English]

Besides stone perishing, generated vibrations during stone cutting process can lead to bending, deflection and finally breakage of cutter disks. Therefore, study and predicting vibrations, is unavoidable in stone cutting process. In this research, by means of laboratory and statistically analysis, a study is carried out to predicting vibration of stone cutting process. For this purpose, a stone cutting machine in laboratory scale which equipped with vibration measurement tools, was provided. On a carbonate rock specimen, the study is carried out under different circumstance such as different practical cut depth (15, 22, 30, 35 mm), different cut advance rate (100, 200, 300, 350, 400 cm/min), different cutter disk rotation speed (1540, 1770, 2550 rpm). Results indicate that increasing in cut depth and cut advance rate, lead to increase in vibration intensity. Vibration intensity quantity even increased 6 times, when cut advance rate varies from 100 to 400 cm/min. Using SPSS software, after laboratory result investigation and statistically data analysis, vibration signal predicting statistical models are presented. Results of statistical tests indicates that the best fitting models enable predicting vibration quantity accurately and precisely with correlation coefficient range of 0.92 - 0.87, confidence level of 90% and error less than 10%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rock machining
  • vibration
  • signals
  • statistical analysis
 
Arnold R. N., “Cutting Tools Research: Report of Subcommittee on Carbide Tools: The Mechanism of Tool Vibration in the Cutting of Steel”, Instit. of Mech. Eng., 154(1) (1946)154-261.
Aryafar, A., Mikaeil, R., Haghshenas, S.S. and Haghshenas, S.S., 2018. Application of metaheuristic algorithms to optimal clustering of sawing machine vibration. Measurement, 124, pp.20-31.
Mikaeil R, Ataei M, Yousefi R. Application of a fuzzy analytical hierarchy process to the prediction of vibration during rock sawing. Mining Science and Technology (China). 2011 Sep 1;21(5):611-9.
Mikaeil, R., Ataei, M., Ghadernejad, S., Sadegheslam, G. (2014). Predicting the Relationship between System Vibration with Rock Brittleness Indexes in Rock Sawing Process, Archives of Mining Sciences, Vol. 59 (1), pp: 139-153
Ozcelik Y., Kulaksiz S., Engin L. C., & Eyuboglu A.S. “Investigation into Relationship Between Cutting Depth and Vibration in Cutting Process”, 17th International Mining Congress and Exhibition of Turkey, (2001).
Ozcelik Y., Yilmazkaya E., “The effect of the rock anisotropy on the efficiency of diamond wire cutting machines”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 48(4) (2011)626-636.
Polini W., Turchetta S., “Monitoring of diamond disk wear in stone cutting by means of force or acceleration sensors”, Int. j. Adv. Manuf. Technol., 35(2007)454-467.
Tobias S.A., Fishwick W., “The Chatter of Lathe Tools Under Orthogonal Cutting Conditions”, Transactions of ASME, 80(1958)1079-1088.
Tlusty J., Polacek M., “The Stability of Machine Tools Against Self Excited Vibrations in Machining”, International Research in Production Engineering, ASME, (1963)465-474.