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Energy consumed by a bearing supported spindle in the presence of a dynamic cutting force and of defects - 10/10/19

Doi : 10.1016/j.crme.2019.09.002 
Anoire Ben Jdidia a, b, , Taissir Hentati a, Alain Bellacicco b, Mohamed Taoufik Khabou a, Alain Riviere b, Mohamed Haddar a
a Laboratoire de recherche de mécanique, modélisation et productique (LA2MP), Université de Sfax, École nationale d'ingénieurs de Sfax, route de la Soukra km 4, 3038 Sfax, Tunisia 
b Laboratoire Quartz, Institut supérieur de mécanique de Paris (SUPMECA), 3, rue Fernand-Hainaut, 93400 Saint-Ouen cedex, France 

Corresponding author at: Laboratoire Quartz, Institut supérieur de mécanique de Paris (SUPMECA), 3, rue Fernand-Hainaut, 93400 Saint-Ouen cedex, France.Laboratoire QuartzInstitut supérieur de mécanique de Paris (SUPMECA)3, rue Fernand-HainautSaint-Ouen cedex93400France
Sous presse. Épreuves corrigées par l'auteur. Disponible en ligne depuis le jeudi 10 octobre 2019
Cet article a été publié dans un numéro de la revue, cliquez ici pour y accéder

Abstract

A machine tool spindle system model is proposed in this paper to investigate the non-linear face-milling cutting forces behavior, which are neglected in the literature, in order to predict the total mechanical power of a spindle. A simulation of the structure of the spindle based on the finite-element method is elaborated to estimate the variable cutting forces and then the variable power loss generated by bearings, considering the angular position and contact angles of the variable balls. Experiments are elaborated to compare the experimental power values with the predicted results. Particular attention is paid to different types of defects (inner ring spalling, outer ring spalling, eccentricity, and unbalance) in order to study their impact on the power consumed by the spindle during the approach and cutting phases under different rotating conditions.

Le texte complet de cet article est disponible en PDF.

Keywords : Dynamic behavior, Cutting forces, Rolling bearings, Spindle consumed power, Rolling defects, Mounting faults


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