Parmak Frezelerde Kesme Kuvvetlerinin Modellenmesi

Abstract

Bir üretim yöntemli olan frezeleme, üretimin gerçekleştirildiği birçok alanda sıklıkla kullanılan önemli bir metottur. Bu yöntem ile üretilen parçaların kalitesini ve üretim performansını iyileştirmek için yapılan çalışmalarda, frezeleme dinamiğinin anlaşılması önemlidir. Frezeleme operasyonunda kullanılan kesici takımlar birçok farklı geometriye sahiptir ve kesici geometrisi kesme işlemi sırasında oluşan kuvvetleri doğrudan etkiler. Bu yüzden, kesme sırasında oluşan kuvvetler takım tasarımı için temel parametrelerdendir. Bu çalışmada, kesme kuvvetlerini tahmin etmek için, optimize edilen verilerin kullanıldığı mekanistik bir model geliştirilmiştir. Ölçümü yapılan kuvvet sinyalleri, Fourier yaklaştırması yöntemi ile optimize edilmiştir. Kesme katsayılarının kalibrasyonu için, ön frezeleme deneyleriyle yedi farklı ilerleme hızı parametre olarak belirlenmiştir. Belirlenen her bir ilerleme parametresi ile sabit kesme hızı ve eksenel derinlikte üç tekrarlı kalibrasyon deneyleri yapılmıştır. Deney koşullarının özdeş olabilmesi için numunelerin boyutları aynı boyutlara işlenmiş ve yüzeyleri taşlanmıştır. İş parçası olarak sıklıkla kullanılan mühendislik malzemesi AISI 4140 ıslah çeliği tercih edilmiştir. Frezeleme deneyleri, 3350 dev/dk iş mili hızı ve 10 kHz örnekleme aralığında, AlCrN kaplı Tungsten karbür(WC) alaşımından üretilmiş 38° helis açılı parmak frezeler ile 500 μm sabit eksenel derinlikte gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen model ile yapılan kuvvet tahminleri deneysel ölçümlerle karşılaştırılmış ve tahminlerin %80-90 doğruluk aralığında deneysel verilerle uyum gösterdiği görülmüştür.

Keywords

• kesme dinamiği
• kuvvet modeli
• mekanistik model