Frezeleme işleminde CNC tabla titreşimlerinin kestirimi için dinamik simülasyon modeli geliştirilmesi

Yıl 2024, , 1703 - 1718, 20.05.2024

Barış Altun , Hakan Çalışkan , Orkun Özşahin

https://doi.org/10.17341/gazimmfd.1124210

Öz

Endüstri 4.0 başlığı altında gözlemlenen gelişmeler üretim frezeleme sürecinde veri toplama ve analizi uygulamalarını mümkün kılmıştır. Bu çalışmaların uygulanabilmesi için yazılımların geliştirilmesi gerekmektedir ve bu yazılımların geliştirilmesi için test yapılması masraflı ve zahmetlidir. Bu çalışmada frezeleme işleminin dinamik modellenmesi Matlab Simulink ortamında gerçekleştirilmiştir. Frezeleme sürecinin dinamiğini açıklamak adına literatür dikkatli bir şekilde taranarak amaca uygun modeller, hesaplamalar seçilmiş ve kapalı çevrim takım parça titreşim modeliyle birleştirilmiştir. Kuvvet modeli olarak doğrusal kuvvet modeli ve Martellotti talaş kalınlığı seçilmiş ve sistem referansı olarak deney yapılacak olan freze tezgahında çekiç testleriyle elde edilen FTF’lerin modal analizi kullanılıp transfer fonksiyonları elde edilmiştir. Parça malzemesi olarak AL7075 seçilmiştir ve kuvvet katsayıları deneysel olarak başka bir çalışmada bulunmuştur. Kesim testi yapılmış ve ivmeler ölçülüp aynı kesim parametreleri ile yapılan simülasyonla karşılaştırılmış ve model doğrulanmıştır. Geliştirilen model ivmelerin genliklerini doğru tahmin etmektedir.

Anahtar Kelimeler

FTF, Frezeleme, Dinamik Talaş Kalınlığı, Matlab Simulink, Modal Analiz

Destekleyen Kurum

Tübitak 1001

Proje Numarası

218M430

Teşekkür

Bu çalışma 218M430 numaralı TUBITAK 1001 projesi kapsamında yenilenen freze tezgâhı ve alınan ölçüm malzemeleri ile gerçekleştirilmiştir.

Kaynakça

• 1. M. Martellotti, An analysis of milling process, ASME J. Manuf. Sci. Eng. 63 (1941) 677–700
• 2. Duan, Z., Li, C., Ding, W. et al. Milling Force Model for Aviation Aluminum Alloy: Academic Insight and Perspective Analysis. Chin. J. Mech. Eng. 34, 18 (2021). https://doi.org/10.1186/s10033-021-00536-9
• 3. Mamedov, Ali. (2021). Micro Milling Process Modeling: A Review. Manufacturing Review. 8. 1-23. 10.1051/mfreview/2021003.
• 4. F A Niaki, A Pleta, L Mears. Trochoidal milling: investigation of a new approach on uncut chip thickness modeling and cutting force simulation in an alternative path planning strategy. Int. J. Adv. Manuf. Tech., 2018, 97(1-4): 641-656.
• 5. Koenigsberger, F. and Sabberwal, A. J. P. An investigation into the cutting forces pulsation during milling operations. Int. J. Mach. Tool Des. and Res., 1961, 1, 15–33
• 6. W.A. Kline, R.E. DeVor, The effect of runout on cutting geometry and forces in end milling, International Journal of Machine Tool Design and Research, Volume 23, Issues 2–3, 1983, Pages 123-140, ISSN 0020-7357, https://doi.org/10.1016/0020-7357(83)90012-4.
• 7. Budak, Erhan. (2006). Analytical models for high performance milling. Part I: Cutting forces, structural deformations and tolerance integrity. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 46. 1478-1488. 10.1016/j.ijmachtools.2005.09.009.
• 8. E J A Armarego, R C Whitfield. Computer based modelling of popular machining operations for force and power prediction. CIRP Annals, 1985, 34(1): 65-69.
• 9. Yu, G., Wang, L. & Wu, J. Prediction of chatter considering the effect of axial cutting depth on cutting force coefficients in end milling. Int J Adv Manuf Technol 96, 3345–3354 (2018). https://doi.org/10.1007/s00170-018-1745-z
• 10. Özşahin, O. (2018). Mikro takımların operasyon şartları altındaki uç nokta FTF’lerinin analitik yöntemler vasıtası ile belirlenmesi . Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University , 33 (2) , 529-540 . DOI: 10.17341/gazimmfd.416362
• 11. M. Postel, O. Özsahin, Y. Altintas, High speed tooltip FRF predictions of arbitrary tool-holder combinations based on operational spindle identification, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Volume 129,2018, Pages 48-60, ISSN 0890-6955, https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2018.03.004.
• 12. Manufacturing Automation Laboratory, CUTPRO: MODAL ANALYSIS SOFTWARE MODULE (MODAL), https://www.malinc.com/products/cutpro/
• 13. Akçay, Recep & Akcay, Recep & Memiş, Emre & Memis, Emre & Özlü, Emre & Ozlu, Emre & Budak, Erhan. (2010). Havacılık sanayinde süreç optimizasyonu için kararlılık diyagramlarının kullanımı, 2. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu (UTIS 2010), Konya, Türkiye
• 14. Caixu YUE, Haining GAO, Xianli LIU, Steven Y. LIANG, Lihui WANG,A review of chatter vibration research in milling, Chinese Journal of Aeronautics, Volume 32, Issue 2, 2019, Pages 215-242, ISSN 1000-9361, https://doi.org/10.1016/j.cja.2018.11.007.