Akademik Veri Yönetim Sistemi
İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, cilt.5, sa.1, ss.14-22, 2024 (Hakemli Dergi)
Frezeleme işleminin doğası gereği kesme işleminde oluşan yükler kesintili ve periyodiktir ve bu yükleri altında çalışan kesici takımda oluşan titreşimler kaçınılmazdır. Ancak uygun olmayan kesme şartları altında sisteme etki eden yükler çoğu zaman sönümlenemez ve kararsız durum olarak ifade edilen tırlamaya neden olur. Tırlama kontrol edilemeyen bir titreşim türüdür. Yüzey kalitesi, takım ömrü ve takım tezgahı bileşenleri üzerinde olumsuz etkilere sahiptir. Bu problemin ortadan kaldırılması veya engellenmesi için doğru kesme parametrelerinin belirlenmesi gereklidir. Bu çalışmada, kesme kuvvetleri altında çalışan kesici takımın kararlığının izlenmesi, tırlama frekanslarının tahmini ve kararlı kesme şartlarının belirlenmesi için bir yöntem sunulmuştur. Sunulan yöntemde parmak freze, ankastre kiriş olarak sönümlü iki serbestlik dereceli sistem olarak modellenmiştir. Matematiksel modelin çözümünde sonlu fark denklemleri kullanılmış ve sistemin cevap fonksiyonları hesaplanmıştır. Sisteme etki eden kesme kuvvetlerinin sürekli zaman fonksiyonları deneysel ölçüm verileri kullanılarak Fourier yaklaştırması yöntemi ile Fx ve Fy kuvvet bileşenleri için sırasıyla %94.76 ve %93.81 doğruluk oranları ile elde edilmiştir. Deneylerde iş parçası olarak AISI 4140 ıslah çeliği ve kesici takım olarak 9.5 mm çapında 38° derece helis açısına sahip AlCrN kaplamalı Tungsten karbür (WC) parmak freze kullanılmıştır. Kesme parametreleri olarak iş mili hızı 3350 dev/dk, ilerleme 0.04 mm/diş ve eksenel kesme derinliği 0.5 mm şeklinde seçilmiştir. Sistemin cevap fonksiyonları bilgisayar ortamında Python programlama dili aracılığı ile gerçekleştirilmiş sonuçlar zaman alanında grafiksel olarak verilmiştir. Çalışma, sunulan yöntem ile anlık takım izlemesi, tırlama frekanslarının belirlenmesi, akıllı teknikler ile kararlı kesme aralıklarının tayin edilmesi, yüzey pürüzlülüğü, boyutsal hatalar ve takım ömrünün iyileştirilmesi gibi endüstriyel uygulamaların geliştirilmesine referans teşkil eder.
Due to the nature of the milling process, the loads generated in the cutting process are intermittent and periodic, and vibrations in the cutting tool operating under these loads are inevitable. However, under unsuitable cutting conditions, the loads acting on the system cannot be damped most of the time and cause chatter, which is referred to as an unstable condition. Chatter is a type of vibration that cannot be controlled. It has a negative effect on surface finish, tool life, and machine tool components. In order to eliminate or prevent this problem, it is necessary to determine the correct cutting parameters. This study presents a method to monitor the stability of the cutting tool operating under cutting forces, estimate the chatter frequencies, and determine the stable cutting conditions. The end mill is modeled as a two-degree-of-freedom system damped as a cantilever beam in the presented method. Finite difference equations are used to solve the mathematical model, and the system's response functions are calculated. Continuous time functions of the cutting forces acting on the system were obtained by Fourier approximation using experimental measurement data with an accuracy of 94.76% and 93.81% for the Fx and Fy force components, respectively. In the experiments, AISI 4140 tempered steel was used as the workpiece, and an AlCrNcoated tungsten carbide (WC) end mill with a diameter of 9.5 mm and a helix angle of 38° was used as the cutting tool. The cutting parameters selected were spindle speed 3350 rpm, feed 0.04 mm/tooth, and axial cutting depth 0.5 mm. The response functions of the system were performed in the computer environment using the Python programming language, and the results were presented graphically in the time domain. The study is a reference for developing industrial applications such as instant tool monitoring, determination of scratch frequencies, determination of stable cutting intervals with intelligent techniques, improvement of surface roughness, dimensional errors, and tool life with the presented method.