Analytical and experimental investigation of orthogonal turn-milling processes
Dik freze ile tornalama süreçlerinin analitik ve deneysel olarak incelenmesi
- Tez No: 394245
- Danışmanlar: PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Kesilmesi zor malzemelerin talaşlı işlenmesi, üretim verimliliklerini düşüren ve üretim maliyetlerini arttıran yüksek sertlikleri nedeniyle bir hayli zorlayıcıdır. Bu parçaların üretiminde yaygın olarak kullanılan geleneksel talaşlı imalat operasyonlarında, yüksek takım aşınması nedeniyle, tanımlanabilen kesme hızı dolayısıyla da talaş kaldırma hızı sınırlıdır. Yüksek kaliteli, düşük hazırlık zamanlı ve düşük maliyetli parça üretimine olan pazar talebinin artışı nedeniyle, kesilmesi zor malzemelerin yüksek verimlilikle talaşlı işlenebilmesi için alternatif tekniklere ihtiyaç duyulmaktadır. Son yıllarda artmaya devam eden yüksek iş mili devri, yüksek esneklik ve yüksek hassasiyet sağlayan tezgahlar sayesinde üretim kapasitelerinde de önemli artışlar mümkün hale gelmiştir. Bahsi geçen pazar talebine çözüm olarak sunulan çok eksenli talaşlı imalat operasyonları, başta havacılık ve savunma olmak üzere değişik sektörlerde hızla yaygınlaşmaya devam etmektedir. Genellikle çok maksatlı tezgahlar üzerinde gerçekleştirilen bu süreçlerde, aynı anda aynı parça birden fazla kesici ile eş zamanlı işlenebildiği gibi, iki ya da daha çok parça da eşzamanlı olarak işlenebilmektedir. Geleneksel torna ve freze operasyonlarının aynı anda gerçekleştiği çok eksenli bir kesme süreci olan frezeyle tornalama operasyonu, Ti ve Ni alaşımları gibi kesilmesi zor malzemelerin yanında büyük çapları nedeniyle geleneksel torna tezgahlarında yüksek hızlarda döndürülemeyen işparçalarının yüksek verimlilikle işlenmesine de çözüm sunmaktadır. Bununla birlikte frezeyle tornalama operasyonu ile ilgili literatür de bulunan kaynaklar sınırlıdır. Diğer taraftan, frezeyle tornalama operasyonlarının yüksek eksen esneklikleri ve kabiliyetleri nedeniyle, sürecin önerdiği avantajlardan tam anlamıyla yararlanmak için sistemde bulunan çok sayıda parametrenin uygun şekilde seçilmesi gerekmektedir. Bu durumun sağlanması için bütün süreç parametrelerini içeren süreç modellerine ihtiyaç duyulmaktadır. Bu tez kapsamında, frezeyle tornalama operasyonlarında süreç geometrisi, talaş oluşumu ve kesme kuvveti ile ilgili eksantriklik etkisini de kapsayan analitik modeller sunulmuştur. Ek olarak, yuvarlaklık, pürüz yüksekliği ve yüzey pürüzlülüğü modellenmiş ve benzetim çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Analitik modeller ve deneysel tahminler çok maksatlı takım tezgahında farklı kesme koşullarında uygulanan deneyler ile doğrulanmıştır. Frezeyle tornalama sürecinin işlenmesi zor malzemeler üzerine olan etkisini saptamak için yapılan takım ömrü testleri de aynı takım tezgahında uygulanmıştır. Benzetim çalışmaları ve deneysel sonuçlar göstermektedir ki; operasyon şartları doğru bir biçimde seçildiği takdirde, frezeyle tornalama sürecinde kesimi zor malzemelerin işlenmesi sırasında üretim verimliliğinde önemli miktarda artış sağlanabilmektedir.
Özet (Çeviri)
Machining of hard-to-cut materials is challenging due to their high strength resulting in reduced productivity and high manufacturing cost. Conventional machining processes are commonly used for production of these parts where cutting speed, and thus the material removal rate, is limited due to high tool wear rate. Because of the increasing market demands for higher quality, reduced lead times and cost, alternative techniques are required in order to increase productivity in machining of these materials. An increase in potential production capacity was observed in the recent years due to advancements in machine tools that offer high precision, increased flexibility and spindle speed. Multi-axis machining, which can be a remedy for these demands, have been continuing to spread rapidly in many industries particularly in aerospace and defense. These processes are generally performed on multi-tasking machines through simultaneous cutting operations on the same part or machining of more than one part simultaneously. Turn-milling, which is a promising multi-axis cutting process combining two conventional machining operations; turning and milling, can offer high productivity for difficult-to-cut materials such as Ti and Ni alloys as well as parts with large diameters which cannot be rotated at high speeds on conventional lathes. However, the work done on analysis and modeling of turn-milling operations is very limited. On the other hand,due to the high flexibility and capability of turn-milling operations, there are numerous process parameters which need to be selected properly to utilize the full potential offered by these processes. In order to achieve this, process models which consider all cutting parameters are required. In this thesis, analytical models for turn-milling process geometry, chip formation and cutting force including eccentricity effects are presented. Furthermore, circularity, cusp height and surface roughness are modeled and simulated. Model predictions are verified by experiments carried out on a multi-tasking machine tool under different process conditions. Tool wear tests for hard-to-machine materials are also performed on the same machine where effects of turn-milling process conditions on tool life are shown. Simulation and experimental results show that substantial increase in productivity can be achieved using turn-milling in machining of difficult-to-cut materials when process conditions are selected properly.
Benzer Tezler
- Frezeyle tornalama operasyonunun geometrik, kuvvet ve ısıl modellenmesi
Geometric, force and thermal modeling of turn-milling operations
UMUT KARAGÜZEL
Doktora
Türkçe
2016
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Experimental investigation and force modeling of orthogonal cutting with the effect of third deformation zone
Dik kesme prosesinin üçüncü deformasyon bölgesi göz önüne alınarak modellenmesi ve deneysel olarak incelenmesi
CEREN ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Experimental and analytical investigation on mechanics of metal cutting including edge forces
Metal kesme mekaniği ve kenar kesme kuvvetlerinin deneysel ve analitik olarak incelenmesi
BURAK AKSU
Yüksek Lisans
İngilizce
2008
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Bölümü
DOÇ. DR. ERHAN BUDAK
- Yüksek performanslı hibrit kompozitlerde delik delme işleminin deneysel ve analitik olarak incelenmesi
Experimental and analytical investigation of drilling in high performance hybrid composites
METE KAYIHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA BAKKAL
DR. ÖĞR. ÜYESİ UMUT KARAGÜZEL
- CNC boru bükme tezgahlarında şekillendirilen ınconel 718 boru parçalarının geri yaylanma davranışının incelenmesi
Investigation of springback behavior of inconel 718 pipe parts formed on CNC pipe bending machines
ALPARSLAN KOCAPINAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiGazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLLA BIYIKOĞLU
DR. ÖĞR. ÜYESİ YAVUZ ZÜMRÜT