Analytical modeling of grinding porcess for improved productivity, part quality and material properties
Geliştirilmiş verimlilik, parça kalitesi ve malzeme özellikleriiçin öğütme sürecinin analitik modellenmesi
- Tez No: 680389
- Danışmanlar: Prof. Dr. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical 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: 145
Özet
Taşlama, endüstrideki toplam işleme operasyonlarının yaklaşık %25'ini oluşturan en eski işleme süreçlerinden biridir. Çoğunlukla gerekli nihai geometri, tolerans bütünlüğü ve yüzey kalitesini elde etmek için parçaların finiş işlemlerinde kullanılır. Bazı özel durumlarda, kaba işleme işlemlerini gerçekleştirmek için taşlama teknolojisini kullanmak da mümkündür, örn. kesilmesi zor malzemeler için. Öğütmenin birçok etkili parametresi ve karmaşık doğası nedeniyle, proses koşulları çoğunlukla optimum değerleri belirleyemeyen deneyimlere dayalı olarak seçilir. Bu tezin amacı, süreçte yer alan gerçek fiziksel mekanizmaları dikkate alarak öğütmede analitik modeller geliştirmektir. Öncelikle, sürecin mekaniğini etkileyen temel parametre olduğu için gerçek aktif tane sayısı ve deforme olmamış talaş kalınlığını belirlemek için kinematik-geometrik bir model önerilmiştir. Tanelerin yörüngesine dayalı olarak bir termomekanik kuvvet modeli geliştirilmiştir. Modele göre öğütme kuvveti, pulluk, kesme ve ölü metal bölgesi olmak üzere üç kısımdan oluşmaktadır. Kuvvetin sadece kesme kısmının talaş kaldırma ile sonuçlandığı ve taşlama kuvvetinin çoğunu sürme ve ölü metal bölgesinin oluşturduğu gösterilmiştir. Hareketli ısı kaynağı teorisinin temellerine dayanan yeni bir sıcaklık modeli de önerilmiştir. Tekniğin bilinen durumu, önceki modellerde uygulanan sabit bir ısı kaynağı yerine, ısı kaynağının doğası gereği zamana bağlı olduğu gerçeğine dayanmaktadır. Teorik sonuçlar ve deneysel doğrulamalar, zamana bağlı ısı kaynağı dikkate alınarak iş parçası sıcaklığının daha doğru bir şekilde tahmin edildiğini doğrulamaktadır. Modeller, iş parçası yüzey pürüzlülüğü, taşlama kuvveti ve iş parçası sıcaklığı ölçülerek doğrulanır. Ayrıca, termal kaynaklı hasarlardan biri olan yüzey yanığı, bu tezde analitik ve deneysel olarak incelenmiştir. Tüm modeller deneysel verilerle iyi uyum gösterdi.
Özet (Çeviri)
Grinding is one of the oldest machining processes which accounts for about 25% of the total expenditure of machining operations in industry. It is mostly used in finishing operation of the parts to achieve the required final geometry, tolerance integrity and surface quality. For some special cases, it is also possible to use grinding technology to perform roughing operations, e.g. for difficult-to-cut materials. Due to many influential parameters and complicated nature of grinding, process conditions are mostly selected based on experience which cannot determine the optimum values. The aim of this thesis is to develop analytical models in grinding considering true physical mechanisms involved in the process. First of all, a kinematic-geometrical model to identify the real active number of grits and undeformed chip thickness is proposed as it is the fundamental parameter influencing the mechanics of the process. A thermomechanical force model is developed based on the trajectory of the grits. According to the model, the grinding force composed of three portions namely ploughing, cutting and dead metal zone. It has been showed that only the cutting portion of the force resulted in material removal and the ploughing and dead metal zone account for most of the grinding force. A new temperature model is also proposed based on the fundamentals of moving heat source theory. The state of the art is based on the fact that the heat source is time-dependent in nature instead of a constant heat source applied in the previous models. The theoretical results and experimental validations confirm that by considering the time-dependent heat source the workpiece temperature is predicted more accurately. The models are validated by measuring workpiece surface roughness and grinding force and workpiece temperature. Furthermore, surface burn as one of the thermally-induced damages has been studied in this thesis analytically and experimentally. All models showed good agreements with the experimental data.
Benzer Tezler
- Yüksek frekans indüksiyon kaynaklı çelik borulardameydana gelen çatlaklara trız yaklaşımı
Utilizing the method of triz for crackings in high-frequency induction welded steel pipes
MERVE SEYYİTOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL YILMAZ TAPTIK
- Modeling of grinding process mechanics
Taşlama operasyonu mekaniğinin modellenmesi
DENİZ ASLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Makine MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Kinematic and dynamic modeling of grinding processes
Taşlama süreçlerinin kinematik ve dinamik modellenmesi
MERT GÜRTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSabancı ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Dik ve eğik kesme işleminin termomekanik modellemesi ve torna işlemine uygulanması
Thermomechanical modeling of orthogonal and oblique cutting with turning validation
ESİN ÇAKIR
Doktora
Türkçe
2015
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA BAKKAL
- Gravite verisinin işlenmesine olanak sağlayan paket yazılım hazırlanması
Preparing a software pack for gravity data processing
NEDİM GÖKHAN AYDIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Jeofizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeofizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGAY İŞSEVEN