Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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
Design and development of a lathe spindle
KTH, School of Industrial Engineering and Management (ITM), Machine Design (Dept.).
2016 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (Two Years)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesis
Abstract [sv]

Verktygsmaskiner möjliggör tillverkning av materiekroppar med olika form. Svarvar är de vanligaste maskinerna för att bearbeta runda detaljer. Man kan säga att en svarvspindeln möjliggör hela skärprocessen och att den därför är den viktigaste komponenten i en svarv. En svarvaxel, eller en spindel, bearbetar det roterande ämnet med ett stationärt skärverktyg, och materialet tas bort vid skärverktygets kontakt med ämnet.Det här arbetet syftar till att konstruera en spindel som uppfyller en given kravspecifikation. Specifikationen innehåller prestandakrav, som rotationshastighet och kraft, geometri och dimensionskrav, som storlek och håldiameter, samt vilka komponenttyper som ska användas, som t.ex. motorn.I enlighet medprestandakravet definieras maximalt lastscenario. Med givna svarvningsparametrar beräknas skärkraften på materialet vid dess kontakt med skärverktyget. En inbyggd motor som är tillräckligt kraftfull och uppfyller hastighets- och effektkraven väljs och en preliminär konstruktion skapas med valda lager, lagerordningar och axelmaterial.Beteendet av den preliminära spindelkonstruktionen, under påverkan av skärkrafter och rotation analyseras statiskt och dynamiskt med hjälp av FEM och analytiska modeller. Inom ett givet område optimeras avståndet mellan lagren, vilka utgör spindelns stöd.Genom verifikation och optimering av den preliminära konstruktionen skapas den slutliga detaljkonstruktionen. Slutkonstruktionen innefattar alla nödvändiga detaljer och viktiga krav beaktas och balanseras, som att vara tillverkningsbar och monterbar, tätningssystem, ett system för hastighetsmätning och lägesmätning, kabelvägar och andra nödvändiga punkter. I slutänden konstrueras en spindel som uppfyller den definierade kravspecifikationen.

Abstract [en]

Machine tools enable the industry to shape almost any material by a variety of methods. Lathes are one of the most common machines to cut circular parts with precision and accuracy. And the spindle of a lathe can be entitled as the most critical mechanical component which makes the cutting process possible. A lathe spindle rotates the workpiece to be cut against a stationary rigid cutting tool, therefore removing material through the contact edge. In this thesis, a spindle is aimed to be designed which complies with a set of specifications defined. These specifications consists of performance requirements such as speed and power, dimensional constraints for space and bore diameter, and component types which must be used, such as for the motor.Based on the performance requirements, a maximum loading case with cutting parameters is defined. With these cutting parameters, cutting forces acting to the material from at the contact point with the cutting tool are calculated. A built-in motor with sufficient power and speed specifications is selected based on the maximum cutting forces and speed requirements. A preliminary design is made up by selecting bearings, bearing arrangements and shaft material.With static and dynamic analysis conducted on the preliminary design through analytical models and FEM, the behavior of the spindle is investigated separately under the cutting forces and during the rotation. Within an allowable range, optimization is made on the bearing span distances which are the support locations for the spindle.Following the verification and optimization of the preliminary design, the final detail design of the spindle is made. The final design includes the design of all the necessary parts, by taking the manufacturability, assemblability, sealing design, a system for speed and position measurements, cable paths and more necessary points into account. Ultimately, a spindle which meets the requirements and specifications successfully is designed as the expected outcome of this thesis.

Place, publisher, year, edition, pages
2016. , 96 p.
Series
MMK 2016:02 MKN064
National Category
Mechanical Engineering
Identifiers
URN: urn:nbn:se:kth:diva-187477OAI: oai:DiVA.org:kth-187477DiVA: diva2:930493
Supervisors
Examiners
Available from: 2016-05-24 Created: 2016-05-24 Last updated: 2016-05-24Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(6047 kB)4340 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 6047 kBChecksum SHA-512
4af944dedccdc8ecf1482fb9f6fe3f8f2356fe24e37e3ca6c6180e3738d6039667c9720794d5caceb9d7e6c5356f597dbbe411ca21e62d78bc7a71a78bc9acc4
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
Machine Design (Dept.)
Mechanical Engineering

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 4340 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: 673 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • harvard1
  • 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