Dynamic modelling in micromachining
Mikro üretimde dinamik modelleme
- Tez No: 416584
- Danışmanlar: PROF. DR. HASAN NEVZAT ÖZGÜVEN, PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2015
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 79
Özet
Medikal, elektronik, optik, savunma gibi çeşitli endüstrilerde mikro üretim uygulamaları hızla artmaktadır. Mikro üretimdeki yüksek hassasiyet gereksinimi dolayısıyla boyutsal isabetlilik ve yüzey kalitesi mikro üretimde kritiktir. Bilindiği gibi kesme sürecindeki kararsızlıktan kaynaklana tırlama titreşimleri kötü yüzey kalitesine yol açar ve kesici takıma zarar vererek ömrünün kısalmasına sebep olur. Mikro kesici takımlar normal takımlara kıyasla daha esnek ve zayıf bir yapıya sahip olduklarından tırlama titreşimleri mikro takımlar için daha da kritiktir. Tırlama titreşimleri gerçekleştiğinde mikro takımlar kolaylıkla hasar görebilir. Bu sebepten dolayı tırlama kararlılık limitlerinin tahmin edilmesi, üretim sürecinden istenen sonucun alınabilmesi için çok önemlidir. Kararlılık diyagramlarının belirlenmesindeki ana problem mikro takımların uçlarındaki frekans tepki fonksiyonlarının (FTF) belirlenmesidir. Konvansiyonel takımlarda FTF'ler genellikle darbe testleri ile belirlenmektedir.Fakat, bu yöntemin, çok küçük olmalarından dolayı mikro takımlara uygulanması imkansızdır. Bu tezde, mikro takımların ucundaki FTF'yi analitik olarak belirleyen bir model sunulmuştur. İlk olarak takım ucundaki FTF, jiroskopik etkiler de dahil edilerek timoşenko kiriş modeli kullanılarak teorik olarak elde edilmiştir. Mikro üretimde tırlama tespiti için, ivmeölçer, akustik emisyon sensörü ve mikrofon olarak üç farklı sensor incelenmiştir. Daha sonra, mikro takım kullanılarak tırlama testleri gerçekleştirilmiştir ve deneysel tırlama frekansları elde edilmiştir. Tırlama testlerinden elde edilen verilerle, kararlılık analizi tersten uygulanarak mikro takımın modal parametreleri hesaplanmıştır. Bu modal parametreler kullanılarak bir kararlılık diyagramı elde edilmiştir. Elde edilen kararlılık diyagramı daha fazla tırlama testi yapılarak doğrulanmıştır. Hesaplanan modal parametreler ile mikro takımın FTF'si oluşturulmuştur. Bu FTF daha önce teorik olarak elde edilen FTF ile karşılaştırılarak teorik model güncellenmiştir. Böylelikle, farklı koşullar için kararlılık diyagramı çıkarmakta kullanılabilecek, takımın dinamiğini daha iyi temsil eden bir teorik model elde edilmiştir. Yapılan çalışma mikro frezelemede kararlılık diyagramlarının daha isabetli bulunmasını ve dolayısıyla üretim hızının artmasını sağlamıştır.
Özet (Çeviri)
Micro milling applications are rapidly growing in various industries such as micro machines, medical, electro-mechanical component production etc. Due to very high precision requirements, dimensional accuracy and surface quality of micro milled components are very critical. As commonly known chatter vibrations arising due to instability in cutting yield poor surface finish and reduced tool life with potential damage to cutting edges and machine tool. Chatter vibrations are even more critical for micro milling tools due to their very flexible and weak bodies which may easily be damaged or broken under unstable chatter vibrations. Therefore, prediction of chatter stability limits is of utmost importance in order to achieve desired outcome in micro milling operations. The main problem in prediction of stability diagrams in micro milling has been the determination of micro mill frequency response function (FRF). Measurement of FRF is usually performed using impact testing in conventional machining which is almost impossible in micromachining due to small tool size. In this thesis, analytical modeling for obtaining tool point FRF for micro end mills by using chatter tests is presented. First of all, Timoshenko beam model with gyroscopic effects is utilized to obtain point FRF at tool tip. Then, chatter detection in micro machining is investigated using three different sensors which are accelerometer, acoustic emission sensor and microphone. Next, chatter tests are performed with micro end mills and chatter frequencies are experimentally obtained. An inverse stability analysis is performed to obtain the modal parameters of the micro mill using the data obtained from chatter tests. These modal parameters are used to predict the stability diagram. Then, the predicted stability diagram is verified by using further chatter experiments. Afterwards, modal parameters are used to generate the point FRF of the micro end mill. This FRF is compared with the previously obtained theoretical FRF, and thus the theoretical model is updated to better represent the dynamics at the micro end mill which can be used to obtain stability diagram under different conditions. The results of this study will enable accurate prediction of the stability diagram for micro-milling operations and thus increase production rate.
Benzer Tezler
- Mems accelerometer design
Mems ivme ölçer tasarımı
ÖZGÜR ERDENER
Yüksek Lisans
İngilizce
2005
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ TOKER
YRD. DOÇ. DR. LEVENT TRABZON
- Analysis on micro milling dynamics and stability
Mikro freze dinamiği ve kararlılığı üzerine analiz
VOLKAN ARAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Three dimensional dynamics of micro tools and miniature ultra-high-speed spindles
Başlık çevirisi yok
BEKİR BEDİZ
- Mechanical characterization of silicon nanowires
Silisyum nanotellerin mekanik nitelendirilmesi
EVREN FATİH ARKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. B. ERDEM ALACA
- Kinematic and dynamic analyses, and, control of a new, very high precision parallel robot for use in micro and free-form machining
Mikro ve serbest form işleme için kullanılan yeni ve yüksek hassasiyetli bir paralel robotun kinematik ve dinamik analizleri, ve kontrolü
KAAN KOCAGÖNCÜ
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Makine MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NAMIK CİBLAK