Design and optimization of end mills with special geometries for high productivity and their use in different applications
Özel geometrili freze takımlarının yüksek verimlilik içintasarımı, optimizasyonu ve farklı uygulamalarda kullanımı
- Tez No: 680382
- Danışmanlar: PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mekatronik Mühendisliği, Mechanical Engineering, Mechatronics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 142
Özet
Talaşlı imalat süreçlerinden olan frezeleme, yüksek esneklik, arttırılmış geometrik erişilebilirlik, tekrarlanabilirlik, hassasiyet, verimlilik ve çok yönlülük gibi avantajlarıyla çeşitli endüstrilerde yaygın kullanılan bir üretim sürecidir. İmalat sanayii daha kısa teslimat süreleri, rekabetçi fiyatlar ve yüksek ürün kalitesi talep etmeye devam etmektedir. Bu gereklilikleri yerine getirmek için frezeleme süreçlerinde yüksek Malzeme Kaldırma Oranı (MKO), hassas boyutsal doğruluk, düşük form ve yüzey toleransları kısıtları altında yüksek verimlilik elde edilmesi gereklidir. Bu hedef için en önemli sınırlamaların başında süreç sırasında ortaya çıkan yüksek kesme kuvvetleri ve tırlama titreşimleri gelmektedir. Frezeleme kuvvetlerinin azaltılması ve süreç kararlılığının arttırılması, imalat verimliliği ve parça kalitesinin arttırılmasını sağlayacaktır. Bu amaca ulaşabilmek için kesici takım geometrisinin ilgili sürecin mekanik, dinamik ve geometrik şartlarına göre tasarlanması büyük önem taşımaktadır. Bu noktada özel geometrili frezeleme takımları önemli avantajlar ve fırsatlar sunabilir. Endüstride bu yönde uygulamalar olsa da hem kısıtlıdır hem de süreçlerinin analiz ve modellemesi yoluyla tasarım yerine tecrübeye dayalı yöntemlerle tasarım esas alınmıştır. Günümüze kadar frezeleme süreçlerinin iyileştirilmesi, yüksek verimli kesme koşullarının bulunması için çok sayıda çalışma yapılmıştır ancak özel geometrili freze takımlarının tasarımı ve uygulanması konusundaki çalışmaların sınırlı kaldığı, literatürde ve uygulamada önemli boşluklar olduğu görülmektedir. vii Önerilen bu projenin amacı, yüksek imalat performansına ulaşabilmek yolunda önemli bir potansiyele sahip özel geometrili frezeleme takımlarının eniyi tasarımı için yöntemler geliştirilmesidir. Tasarlanan takımlar, çeşitli frezeleme süreçlerinde uygulanarak elde edilen kazanımlar gösterilecektir. İlk adım olarak özel frezeleme takımlarının (kaba frezeleme ve crest-cut takımlar) mekaniği ve dinamiği detaylı bir şekilde incelenecektir. Geliştirilen modeller deneysel çalışmalarla doğrulanacaktır. Tüm bu modellerden elde edilen sonuçları kullanılarak takımların değişik koşullardaki davranışları incelenecektir ve eniyileme yöntemleri kullanarak verimli takımlar tasarlanacaktır. Önerilen projenin önemli bir özgün katkısı, bu takımların geometrilerinin eniyi tarasımı için yöntemlerin geliştirilecek olmasıdır. Böylece değişik frezeleme koşullarına uygun özel takımlar tasarlanabilecek ve uygulanabilecektir. Projede geliştirilecek olan modeller sayesinde özel takımların kullanılması sırasında ortaya çıkabilecek problemler de önceden tahmin edilebilecek ve değişik uygulamalar için daha sistematik ve verimli çözümler elde edilebilecektir. Ayrıca, bu çalışmada robotik frezeleme, torna frezeleme ve ince duvar işleme gibi farklı proses ve operasyonlarda özel parmak frezelerin uygulamaları araştırılacaktır. Elde edilen modellerin bu işlemlere uyarlanması, kesme kuvvetlerinin ve operasyonların kararlılığının tahmin edilmesinde kullanılabilir. Uygun takımlar elde edilen modellerin yardım ile seçilerek, operasyonların verimliliği artırılabilir.
Özet (Çeviri)
Machining processes, especially milling operation, are widely used in production due to high flexibility, quality, versatility, repeatability, precision and efficiency. The manufacturing industry is demanding shorter delivery times, competitive prices and higher product quality. In order to meet these requirements in a machining process, increased material removal rate (MRR), dimensional accuracy, limited form and surface tolerances during stable cutting conditions should be reached. In order to achieve these goals, lower cutting forces and stable cutting conditions are the significant constraints. In milling process, reduction in cutting forces and having stable cutting condition, improves the efficiency and part quality. For this purpose, it is important to be able to design the cutting tool geometry (end mill) with respect to the process mechanics, dynamics and geometrical properties. At this point, special tools can provide significant advantages. These tools are used rarely in industry for higher productivity purposes. Moreover, the design basis of special geometry tools is usually based on user experiments rather than process analysis in term of mechanics and dynamics. Recently, there are plenty of research works on enhancement of milling processes, higher productivity and optimization of cutting conditions. However, there are a few works focusing on the design and application of special geometry milling tools and there are significant gaps in this field. v The aim of this project is the development of design methodology and investigation of optimized geometry for special milling tools used in milling operations. The designed milling tools will be used in different kinds of milling operations and achievements will be presented within the study. In this study, the mechanics and dynamics of the special milling tools (serrated and crest cut end mill) will be investigated in detail. The developed models will be verified by experimental studies. Considering the results from all these models, the behavior of the tools in different conditions will be examined and efficient end mills will be designed by employing optimization methods. An important contribution of the study is the development of methods for optimizing the geometry of special milling tools. Thus, for any milling condition, a specific tool can be designed and implemented. With the models to be developed in this project, the possible problems regarding the special end mills can be predicted and more systematic and efficient solutions can be offered for each operation. Moreover, the application of the special end mills in different processes and operations such as robotic milling, turn-milling, and thin-wall machining will be investigated in this study. The adaption of the obtained models to these processes can be used to predict cutting forces and the stability of the operations. These models can be used to improve the efficiency and productivity of operations by selecting proper tools.
Benzer Tezler
- Türbin bıçaklarının torna-freze takım tezgahlarında optimal talaşlı imalatı için işlem metodolojisi geliştirilmesi ve Ti6Al4V ile uygulamaları
Development of process metodology for optimization of machining of turbine blades on turn-mill machine tools with Ti6Al4V applications
MÜGE KAHYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Makine MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKKI ÖZGÜR ÜNVER
- Çimento endüstrisinde harmanlama prosesinin öz uyarlamalı kontrolü
Başlık çevirisi yok
ŞERMİN KARAHASANOĞLU
- Development of polymer based fibers with photovoltaic effect
Fotovoltaik etki oluşturan polimerik liflerin geliştirilmesi
KÜBRA İLGEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİ DEMİR
- Uzun namlulu taktik savunma silahlarının metal el kundağının kompozit malzemeden ikame üretimi için talaşlı işleme koşullarının optimizasyonu
Optimization of machining conditions long-barreled tactical defense weapons metal handguard for the production of composite materials
İBRAHİM YILDIRIM
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Makine MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EYÜP SABRİ TOPAL
- Modeling of micro tool fabrication process using wire electro discharge grinding
Tel erezyonla taşlama yöntemi ile mikro takım üretimi işleminin modellenmesi
ALİ CAN ERGÜR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Bölümü
YRD. DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT