Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları · • Kanal açma • Optimum lead 0,tilt 10...
Transcript of Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları · • Kanal açma • Optimum lead 0,tilt 10...
Đmalat Araştırma Laboratuarı
Sabancı Universitesi
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Đmalat Araştırma Lab.
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
• DMG 5-axis (18 000 rpm) işleme merkezi
• Mori Seiki NL 1500 torna • Mazak Nexus 501C işleme merkezi• EMCO freze ve torna• Mitutoya CMM• Manual tezgahlar• Prototipleme makinası • Özel takımlar• ….
• Tabla ve döner kuvvet dinamometreleri
• Titreşim ölçüm sistemleri• Yüzey ve boyut ölçümleri• Laser algılayıcılar• CAD/CAM: Catia, UG,
SolidWorks,Delmia • FEA: Ansys, Deform..• ……
Aktiviteler
• Araştırma projeleri • Eğitim ve öğretim• Endüstriyel projeler • Yazılım geliştirme
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
• Yazılım geliştirme• Endüstriyel hizmetler• Parça imalatı• Uygulamalar
Araştırma Alanları
• Kesme süreç modellemesi– Tornalama, frezeleme, broş– 5-eksen frezeleme, HSM– Kuvvet, tork, güç– Yüzey, form
• Titreşimler– Tırlama ve tezgah dinamiği – Titreşimsiz kesme koşulları
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
– Tezgah dinamik modelleme
• Süreç optimizasyonu– Kesme parametreleri (derinlik, hız, ilerleme)– Takım seçimi (kesme açıları, kesici ağız sayısı vb.)– 5-eksen programlama, ilerleme seçimi– CAD/CAM ile birleştirme
• Ölçme yöntemleri– Kesme kuvvetleri– Takım ömrü– Tezgah, takım, parça titreşimleri
Parça Đmalatı
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Süreç Modelleme
Chip - flow angleηc
Tool
Workpiece
FR
Chip
i
Vc
Chip
Workpiece
ToolcV
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
90°
Cutting edge inclination i
FQFPVw
i
Workpiece
FQ
wV
FP
Modelleme Uygulamaları
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Torna
5 Eksen Frezeleme
Eğik Kesme Modeli
Modelleme Çıktılarına Örnek 5-Eksen-Küresel Freze (Ti6Al4V)
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
0 60 120 180 240 300 360
Cutting Forces [N]Case
Lead
(º)
Tilt
(º)
Feed
(mm/tooth)
Step
over
(mm)
TypeDepth
(mm)
Spindle
speed
(rpm)
1 10 -15
0.1
- Slot 1.5 3000
2 15 15 7Follow.
cut3 1000
3 0 0 - Slot 3 500
1
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
-400
Tool Rotation Angle [degrees]
-400
-200
0
200
400
600
800
0 60 120 180 240 300 360
Tool Rotation Angle [degrees]
Cutting Forces [N]
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
0 60 120 180 240 300 360
Tool Rotation Angle [degrees]
Cutting Forces [N]
3 0 0 - Slot 3 500
2 3
Hata
Yüzey yaratan noktalar
Boyutsal Hataların Modellenmesi
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Hata
x
y
z
5-Eksenli Frezeleme
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
5-Eksen Frezeleme Geometrisi
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Takım-Malzeme Teması
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Takım ucu temasının engellenmesi
5-Eksen Kuvvet Hesabı ve Ölçümü
-600
-400
-200
0
200
400
600
800
-90 0 90 180 270
Tool rotation angle (deg)
Cutting Forces (N)
Fz
Fy
Fx
-400
-200
0
200
400
600
800
-90 0 90 180 270
Tool rotation angle (deg)
Cutting Forces(N) Fy
Fx
Fz
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
-500
-400
-300
-200
-100
0
100
200
300
400
-90 0 90 180 270
Tool rotation angle(deg)
Cutting Forces(N
)
Fy
Fx
Fz
-400
-200
0
200
400
600
800
-90 0 90 180 270
Tool rotation angle(deg)
Cutting Forces(N
)
Fx
Fy
Fz
Malzeme: Ti6Al4V
Kesme Koşullarının Seçilmesi
• Kaba Đşleme• Kanal açma• Optimum lead 0,tilt 10 deg
Cutting depth (mm) 5Step over(mm) Slotting
Spindle speed(rpm) 1000
Feed (mm/tooth) 0.05
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Point(lead, tilt)
degSimulated maximum Fxy(N)
Measured maximum Fxy(N)
1 0,10 692 653
2 0,50 821 786
3 30,-50 1190 1110
Feed (mm/tooth) 0.05
Đnce Đşlemede Parametre Seçimi
Yüzey normali yönündeki takım esnemesine göre seçim yapılır
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Tırlama Titreşimleri
•Süreç ve tezgahın dinamik etkileşimi
•Kesme kararsızlığı
•Kötü yüzey
Tırlama
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
YüzeyDinamik kesme
•Tezgah ve takıma zarar
• Düşük verim ve kalite
Kararlı
Dalgalanmanın yaratılması
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Titreşimler nedeniyle talaş kalınlığı dalgalanıyor
Dinamik Talaş Kalınlığı
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Frezelemede Tırlama
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
KARARLILIK DĐYAGRAMLARI
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Değişken Aralıklı Freze Takımı
Optimal ∆P=2o
Pitch=55,57,59,61,63,65PP ∆+0
PP 20 ∆+
PP 3∆+
0P
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
0
0.02
0.04
0.06
0.08
0 300 600 900 1200
Frequency (Hz)
Sound Intensity (V))
420 Hz300 rpm
PP 30 ∆+
Dinamik Ölçümler
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Tezgah Dinamiği Modellenmesi
•Dinamik modelleme•Đş mili-takım tutucu-takım modeli•Deney yapmadan•Optimizasyon
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Kararlılık Diyagramı
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
axial depth of cut (m
m)
Tırlama varTırlama yok
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
4000
5000
6000
7000
8000
9000
10000
11000
12000
13000
14000
Spindle Speed (rpm)
axial depth of cut (m
m)
Optimal Takım Uzunluğu
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8axial depth of cut (m
m) 60 mm
70 mm
80 mm
70 mm-stable
70 mm-chatter
80 mm-stable
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
0.0
0.2
0.4
0.6
9000
10000
11000
12000
13000
14000
15000
16000
17000
18000
Spindle Speed (rpm)
axial depth of cut (m
m)
80 mm-chatter
60 mm-stable
60 mm-chatter
Takım Tutucu Seçimi
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
5-Eksen Frezelemede Tırlama
• Eğilme ve yatma açılarının etkisi
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Kesme yönündeki dinamik Makine koordinatlarında
Unstable
Stable
Eksen Açılarının Tırlamaya Etkisi
4
6
8
10
Absolute stable depth
(mm)
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
0
2
0 10 20 30tilt(deg)
Absolute stable depth
lead 0 lead 15 lead 30
DMU50Evo
Sound FRF
0
0.01
0.02
0.03
0.04
0.05
Amplitude
wt
wt/2 3wt/2
wt:tooth frequency
spindle frequency
spindle
Deneysel Doğrulama
•Lead 0 deg, tilt 0 deg, slotting, 12 mm ball-end mill, 2 teeth
•Feed (mm/tooth) 0.05
•wnx= wny= 2980Hz
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
0 1000 2000 3000 4000 5000
Frequency(Hz)
Sound FRF
00.050.10.15
0 1000 2000 3000 4000 5000
Frequency(Hz)
Amplitude wt:tooth
frequency
wc : chatter frequency
Takım Yolu-Model Entegrasyonu
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
CL dosyasından kesme koşullarının çıkartılması
Bütün Sürecin Simülasyonu
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Kesme Koşullarının CL Dosyasından Çıkartılması
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Süreç Đyileştirilmesi
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
-G94 ve G93!-Sabit kuvvet -Değişken ilerleme
Modelin ProgramlanmasıPointMill Yazılımı
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
PointMill Yazılımı
Modüller
• Kuvvet simülüsyonu– 2½, 3 ve 5 eksen
• Optimum Lead ve Tilt Açıları
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
• Optimum Lead ve Tilt Açıları
• Süreç simülasyonu– 2½, 3 ve 5 eksen
– Tırlama simülasyonu
– 2½, 3 ve 5 eksen
Modül Seçimi
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Kuvvet SimülasyonuSüreç Parametreleri Giriş Formu
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Kuvvet Simülasyonu Sonuçlar
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Süreç Simülasyonu
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Tırlama Simülasyonu
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Süreç Đyileştirme• Parametre Seçimi
– Süreç kararlılığı
– Takım üzerindeki gerilmeler (kaba op.)
– Takım esnemeleri (ince op.)
• Đlerleme Modifikasyonu
Orijinal CL Dosyası
Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları
Kesme Kuvvetleri Değiştirilen Đlerleme Değiştirilen CL Dosyası