Modeling milling of thin-walled parts considering dynamic structure-process interactions
İnce cidarlı parçaların frezelenmesi işleminin dinamik yapı-süreç etkileşimlerinin hesaba katılarak modellenmesi
- Tez No: 761240
- Danışmanlar: DOÇ. DR. LÜTFİ TANER TUNÇ, PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Üretim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 107
Özet
İnce cidarlı parçalar endüstride ve birçok mühendislik uygulamasında sıklıkla kullanılmaktadır. Bu parçalar, geometrileri nedeniyle yüksek bir mukavemet-ağırlık oranı sağladıkları için özellikle havacılık alanında yaygın olarak kullanılır. İnce cidarlı yapıların bazı örnekleri, uçak motorlarında kullanılan türbin ve kompresör kanatçıkları ve uçaklarda kullanılan iskelet yapılarıdır. Bunlara ek olarak, pim kanatlı yapılar enerji endüstrisinde ısı değiştiricisi olarak yaygın kullanılmaktadır. Bu parçaların işlenmesi, düşük dinamik rijitlikleri nedeniyle zordur. Bu nedenle, süreç kararlılık durumunu tahmin etmek için süreç içi iş parçası dinamiklerini modelleyerek kararlılık analizi gereklidir. Bu çalışmada ince cidarlı geometrilerin finiş frezeleme süreç kararlılığı detaylı olarak incelenmiştir. İş parçası dinamiğinin modellenmesinde, her kesme adımında talaş kaldırma ve kesici takım konumunun, iş parçası dinamikleri ve süreç kararlılığı üzerindeki etkisi göz önünde bulundurulmuştur. Ek olarak, değişken hatveli takımların ve dalgalı talaş yüzeyli takımların ince cidarlı parça frezeleme kararlılığı üzerindeki etkisi araştırılmış ve standart bir parmak freze ile karşılaştırılmıştır. Bu tezde, ince cidarlı iş parçası, sonlu elemanlar yöntemi (SEY) kullanılarak 3B ankastre kiriş olarak modellenmiş ve kararlılık analizinde serbest uçtan sabit uca doğru rijitlikteki artış dikkate alınmıştır. Ayrıca, iş parçasının baskın eğilme ve burulma modları dikkate alınmıştır.Talaşlı imalat süreçlerinde, kesme kenarı ile yüzeyde kalan titreşim dalgası arasındaki dinamik etkileşim, yapısal sönümlemeye ek olarak sürecin kendisinden de oluşan süreç sönümleme etkisi yaratır. Süreç sönümlemesi, düşük kesme hızlarında daha derin kararlılık limitleri sağlar. Kararlılık analizinde, durum sonuçlarına göre kesici kenar geometrisi, yarı finiş stok kalınlığı ve izin verilen maksimum titreşim genliği gibi optimal parametreler seçilerek esnek parçanın finiş frezelemesi için süreç sönümlemesi araştırılmıştır. Ayrıca, kararlılık, marjinal kararlılık ve tırlama koşullarının etkisi araştırılmış ve parçaların yüzey kalitesi üzerindeki etkileri değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Thin-walled parts are frequently used in industry and many engineering applications. These parts are commonly found especially in the field of aerospace, as they provide a high strength-to-weight ratio due to their inherent geometry. Some examples of thin-walled structures are turbine and compressor blades used in aero-engines, and frame structures used in aircraft. In addition to these, pin-finned structures are commonly utilized in the energy industry as heat exchangers. Machining of these parts is challenging due to their low dynamic rigidity. Therefore, stability analysis by modeling in-process workpiece dynamics is required to predict process stability condition. In this study, finish milling process stability of thin-walled geometries was investigated in detail. In modeling the workpiece dynamics, the effect of the material removal and cutter location at each cutting step on the workpiece dynamics and process stability was considered. In addition, the effect of variable pitch tools and crest-cut tools on thin-wall milling stability was investigated and compared with a standard end mill. In this thesis, the thin-walled workpiece was modeled as a 3D cantilever beam using the finite element method (FEM) and the increase in stiffness from free-end to fixed-end was considered in stability analysis. Moreover, the dominant bending and torsional modes of the workpiece were taken into account. In machining processes, the dynamic interaction between the cutting edge and the vibration wave left on the surface generates process damping effect, which occurs from process itself in addition to structural damping. Process damping provides deeper stability limits at low cutting speeds. In the stability analysis, process damping was investigated for the flexible part finish milling by selecting optimal parameters such as cutting edge geometry, semi-finish stock thickness and maximum allowable vibration amplitude according to the situation results. Furthermore, the effects of stability, marginal stability, and chatter conditions on the surface finish of the parts were investigated.
Benzer Tezler
- Modeling and analysis of distortion in milling of aerospace parts
Havacılık ve uzay parçalarının frezelenmesinde distorsiyonun modellenmesi ve analizi
WASEEM AKHTAR
Doktora
İngilizce
2023
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Distortion modeling and Machining of aerospace materials
Biçim bozulmalarının modellenmesi ve havacılık malzemelerinin işlenmesi
ABBAS HUSSAIN
Doktora
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Mechanics and thermal modeling of micro milling
Mikro frezelemenin mekaniği ve ısı modellemesi
ALİ MAMEDOV
Doktora
İngilizce
2015
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- A novel hybrid model for oblique machining induced residual stresses and distortions on thin parts
Artık gerilmelerin, talaşlı imalatta üretilmiş parçaların üretim performanslarında önemli bir rolü vardır
FERGANİ OMAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2012
Makine MühendisliğiKoç ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL LAZOĞLU
- Bilgisayar yardımlı modellemenin kulak rekonstrüksiyonundaki yeri
Başlık çevirisi yok
ZEKİ CAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1993
Plastik ve Rekonstrüktif CerrahiAnkara ÜniversitesiPlastik ve Rekonstrüktif Cerrahi Ana Bilim Dalı