II. MAKİNA TASARIM ve İMALAT TEKNOLOJİLERİ KONGRESİ

Transkript

1 II. MAKİNA TASARIM ve İMALAT TEKNOLOJİLERİ KONGRESİ BİLDİRİLER KİTABI Editör: Y.Doç.Dr. Mete KALYONCU MMO Yayın No: E/2003/ EYLÜL 2003 KONYA

2 tmmob makina mühendisleri odası Sümer Sokak. No: 36/1-A Demirtepe, ANKARA Tel : (0.312) Fax : (0.312) e-posta: mmo@mmo.org.tr MMO Yayın No : E/2003/327 ISBN : i Bu yapıtın yayın hakkı Makina Mühendisleri Odası'na aittir. Kitabın hiçbir bölümü değiştirilemez. MMO 'nun izni olmadan kitabın hiçbir bölümü elektronik, mekanik vb. yollarla kopya edilip kullanılamaz. Kaynak gösterilmek kaydı ile alıntı yapılabilir. ı : Y.Doç.Dr. Mete KALYONCU KAPAK TASARıMı DİZGİ : TMMOB MAKİNA MÜHENDİSLERİ ODASI KONYA ŞUBESİ BASKI : COŞAN Matbaa & Reklam - Tel: (0.332) KONYA

3 1. KONGRE PROGRAMINA ALINAN ve BİLDİRİLER KİTABFnda YAYINLANAN BİLDİRİLER

4 TMMOB Makina Mühendisleri Odası Konya Şubesi ^- Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi Eylül 2003 TALAŞLI İMALAT İÇİN WEB TABANLI OPTİMİZASYON SİSTEMİ Burak SARI \ S. Engin KILIÇ \ ve Tayyar ŞEN 2 Tümleşik İmalat Teknolojileri Araştırma Grubu (TİTAG), 1 Makina Mühendisliği Bölümü, 2 Endüstri Mühendisliği Bölümü, Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Ankara, TÜRKİYE e-posta: burak@me.metu.edu.tr, engink@metu.edu.tr, tayyar@metu.edu.tr Özet: Üretim amaçlan ve ekonomik beklentiler göz önüne alınarak kesme koşullarının belirlenmesi, üretim planlama ve kontrol derslerinde sistematik olarak tekrarlanan önemli bir görev haline gelmiştir. Kesme işlemlerindeki teknik spesifikasyonlar, limitler ve ekonomik beklentiler göz önüne alınmadan, kesme koşullarının rasyonel seçimi yapılamaz. Obje için Entegrasyon Tanımı (IDEFO) ve Enformasyon için Entegrasyon Tanımı (IDEF1X), yazılım modülleri tasarımının, fonksiyon ve bilgi akışının ve kurumsal yapının modellenmesinin standard hale getirilmesinde üstünlüğü kabul edilmiş güçlü birer araçlardır. Distributed internet Applications (DNA) yapısı ise entegre web ve alıcı-sunucu modelleme hesabında, yazılım teknolojilerini birarada tutan bir taslakdır. Bu makale, birim üretim maliyeti ve birim üretim zamanı amaç fonksiyonlarıyla birlikte sınırlayıcı fonksiyonları da göz önüne alarak ve Windows DNA teknolojisi kullanarak ve objelerin kendi aralarındaki bilgi alışverişini tanımlayan bir IDEF1X modelleme tekniği oluşturularak, tek pasolu frezeleme, tek ve çok pasolu tornalama işlemlerinin kesme koşullarının optimizasyon prosedürünü tanıtmaktadır. Frezeleme işleminde, tarama algoritması ve grafiksel teknik yöntemleri kullanılmaktadır. Öte yandan, tek pasolu tornalama işlemi için stok bitirim yoğunluğu ve grafiksel teknik yöntemleri uygulanmaktadır Çok pasolu tornalama işlemleri, tek yönlü tarama yönteminin dinamik programlama yöntemiyle kullanılmasını,! yanında geometrik programlama yöntemi kullanılarak da optimize edilebilmektedir. Anahtar Sözcükler: IDEF1X, Windows DNA, Frezeleme İşlemleri, Tornalama İşlemleri, Kesme İşlemi Ekonomisi, Optimizasyon, Dinamik Programlama, Geometrik Programlama I. GİRİŞ Talaşlı işlemlerde kesme parametrelerinin belirlenebilmesi için uzun zamandan beri pek çok araştırma yapılmıştır. Üretim amaçlan ve ekonomik beklentiler göz önüne alınarak kesme koşullarının belirlenmesi, üretim planlama ve kontrol derslerinde sistematik olarak tekrarlanan önemli bir görev haline gelmiştir. Kesme operasyonlannın maliyeti piyasada anahtar rol oynamasından ötürü optimum kesme koşulları imalat sektörünü yakından ilgilendirmektedir. Bütün proses etkileşimleri ve sınırlamaları, farklı üretim hızlan ve zamanlan düşünerek yapılan optimizasyon çok zor bir problemdir [1], İmalat sistemlerinin optimizasyonu, iyi tanımlanmış sınırlara sahip ve iletişimin aritmetik yada mantıksal değişkenlerle ifade edildiği alt sistemlere ihtiyaç duyar. Bütün alt sistemlerin; kuralları, şartlı formları ve proses unsurları matematiksel olarak ifade edilebilen ve bağımsız temel prensiplere dayalı karakteristik yapıları olmalıdır. Karakteristik optimum prensipler, üstündeki kompleks sistemi optimize edebilmek için matematiksel ifade edilebilir her bir alt sisteme uyarlanabilir. Literatürde çokça uygulanan praktik bir yolda, bütün üretim sisteminin üretkenliğini artırmak için herbir ayrı operasyonu optimize etmektir [1]. Web tabanlı veritabanı sistemleri ve uygulamalan genelde skript modeli ve Obje Yönlendirmeli Programlama (OYP) dilleri; Java, C++, ve Visual Basic (günümüz enformasyon sistemlerinin tasarımda öncü olmuş yazılım II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

5 araçları) kullanılarak dizayn edilmiştir. Bu platformların, kabul görmüş standartları ve yazılım teknolojisinin gelişimi ile uygunluğu ispatlanmış kontrol teknolojilerinde ve her alandaki bilgisayarlarda geniş bir kullanım alanı vardır. Günümüzce, kabul görmüş iki farklı dağıtık obje teknolojisi vardır; Common Object Request Broker Architecture (ÇORBA) ve Windows Distributed internet Applications (DNA). ÇORBA, birçok donanım ve yazılım satıcılarının oluşturduğu karsız bir ortaklık olan Object Management Group (OMG) tarafından geliştirilmiştir. Okuyucu, daha fazla bilgiye " sitesinden ulaşabilir. Windows DNA, dağıtık obje teknolojisi içinde, dağıtık ve çok katmanlı hesap çözümleri yaratan bir uygulama mimarisidir. Okuyucu, DNA hakkında daha fazla bilgiyi ve white paperlara " adresinde bulabilir. Obje yönlendirmeli programlama dillerinin ve HTML/ASP tabanlı web tarayıcıların, yazılımların geliştirilmesinde ve Internet ortamında genel bir platform oluşturmaları, üretim komponentlerın modellenmesi için belli standartların oluşturulmasına ihtiyaç duydurmuştur. Çözümlerin karmaşık hale gelmesi, modelleme aracı olmadan iyi çalışan bir uygulamanın geliştirilmesi neredeyse imkansızdır. Literatürde IDEFO ve IDEF1X gibi bazı yazılım modelleme teknikleri vardır. IDEFO kullanımı, sistem fonksiyonlarını (aktiviteler, eylemler, prosesler, operasyonlar), fonksiyonel ilişkileri, ve sistem entegrasyonunu sağlayan verileri (bilgi veya objeler) içeren modellerin kurulmasını sağlar. Öte yandan, IDEF1X standardı veri yönetimini desteklemek içir tanımlanmış anlamsal verileri, bilgi sisteminin entegrasyonunu ve özellikle veritabanlarının inşa edilmesini içeren modellerin kurulmasıyla ilgilenir [2]. 2. OPTİMİZASYON KONSEPTİ Parça kalitesi ihtiyacının karşılanması optimum kesme koşullarında takım tezgahı ve takımlar gibi üretim araçlarından en üst düzeyde yararlanmaya bağlıdır. Metal kesme, kompleks bir proses olup, operasyon çeşitlerine ve kullanılan malzemeye göre alt proseslere ayrılabilir. Geleneksel olarak, talaşlı imalatta kesme koşullarının seçimi optimum durumu seçmek için operasyon içinde yer alan fiziksel, teknik ve ekonomik ilişkiler hakkında yeteri düzeyde bilgi sahibi olmayan operatörün deneyimine bırakılmıştır [3]. Böylesi bir durumda, operatör deneyiminin önemli bir etkisi vardır ve genelde operasyon optimum koşullarda gerçekleşmez. Ayrıca, kesme koşullarının ekonomik seçimi, tezgah operatörünün bilgisinin yetersiz kaldığı teknik bilgi ve maliyet verisi içermektedir. Günümüzde, kesme operasyonları genelde uç, tutucu, ve tutucu aparatından oluşan çok takıma sahip nümerik kontrollü makinalarca gerçekleştirilmektedir [13]. Takımların seçimi, kesme parametrelerinin belirlenmesi ve takım değişimi zamanı kararlan imalatın farklı safhalarında proses planlayıcılar, parça programlayıcıları ve makina operatörleri tarafından yapılmaktadır. Fakat, bu Taylor'in [4] yıllar önce tavsiye ettiği gibi prosesler arasında bir ilişkisizlik yaratmamalıdır. Böylece, optimuma erişmenin tek mümkün yolu, bütün gerekli bilgiye erişme yetkisi olan planlama bölümünün seçimi yapmasıdır. Kesme ekonomisinde, birim üretim maliyeti ve birim üretim zamanı kesme operasyonlarının optimizasyonunda çok kullanılan iki kriterdir. Bu iki kriterin verdiği optimum koşullar farklı maliyet ve üretim hızı değerleri verirler. Minimum maliyet kriteri düşük maliyet ve üretim hızı verirken, minimum zaman kriteri yüksek maliyet ve üretim hızı verir. Bu iki kritere alternatif olarak birim zamanda operasyondaki kazancı maksimize etmeyi amaçlayan maksimum kar hızı kriteri vardır. Bu kriterle sağlanan optimizasyon diğer iki kriterle yapılmış optimizasyona yakın ve ikisinin arasında bir yerdedir [5]. Optimum durumun seçimi için optimal tercih sadece yönetici bakış açısından yapılabilir [6]. Kesme operasyonlarının optimizasyonu, amaç fonksiyonu, sınırlayıcı fonksiyonlar, kontrol edileme? parametreler ve kontrol edilebilir parametreler içerir. Optimizasyon prosedürün başında sabitlenmiş kesme malzemesi, kesici takım ve makina operatörü gibi değerler kontrol edilemez parametrelerdir. İlerleme hızı, kesme hızı, kesme derinliği gibi kontrol edilebilir parametreler proses içinde yer alan bütün sınırlamaları göz önüne alarak amaç fonksiyonu için optimal noktayı bulmak için tanımlanmış değişkenlerdir. Bu makalede, minimum birim üretim maliyeti ve minimum birim üretim zamanı kriterlerini kullanılarak torna ve frezeleme operasyonları için geliştirilen web tabanlı bir optimizasyon paketi hakkında bilgi verilmiştir. Kılıç ve arkadaşları [7, 8, 9, 14] tarafından torna ve frezeleme operasyonları için geliştirilmiş daha önceki optimizasyon algoritmalarıda bu paket içine dahil edilmiştir. Bu algoritmalar geliştirilerek bütünleştirilmiş bir forma sokulmuştur. Çok pasolu torna operasyonları için geometrik ve dinamik programlama algoritmaları kullanılmıştır. Hem torna hem freze operasyonları için grafiksel teknikler geliştirilerek menu tipinde ve II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

6 kullanımı kolay bir forma sokulmuştur. Ayrıca tek pasolu torna operasyonu için Toth [10,11] tarafından geliştirilmiş algoritma da sisteme entegre edilmiştir. Tek pasolu frezeleme operasyonları için iki farklı algoritma uygulanmıştır. Tarama algoritması, problemin belirtilmiş durumuyla sınırlanmış bölgede optimum noktayı bulmaya çalışır. Diğer metot ise kullanıcının monitöre amaç ve sınırlayıcı fonksiyonları çizerek analizi kendi yaptığı grafiksel tekniktir. Sistem problemin farklı durumlarını araştırmak için hassasiyet ve karşılaştırma analizleride içermektedir. Torna operasyonları için, tek ve çok pasolu torna operasyonları ayrı ayrı analiz edilmişlerdir. Tek pasolu tornalama işlemi için Toth [10] tarafından geliştirilen stok bitirim yoğunluğu ve kullanıcının monitöre manuel olarak amaç ve sınırlayıcı fonksiyonları çizerek analizi kendi yaptığı grafiksel teknik yöntemleri uygulanmaktadır. Çok pasolu tornalama işlemleri, tek yönlü tarama yönteminin dinamik programlama yöntemiyle kullanılmasının yanında geometrik programlama yöntemi kullanılarak da optimize edilebilmektedir. 3. WİNDOWS DNA MİMARİSİ Şekil l'de görüldüğü üzere üretim için Windows DNA (Üretim için Microsoft Windows Dağıtık Internet Uygulamaları mimarisi) imalat yazılım uygulamalarını ortak bir çatı altında entegrasyonunu sağlayan bir mimaridir. Bu yapı, ERP'den (kurumsal kaynak planlama) atölye kontrol'e kadar yapılan uygulamalar aıasında fonksiyonel Tak ve Kullan değişimini mümkün kılar. Üretim için Windows DNA herhangi bir ağ yada yasal bilgisayar sistemleri üzerinden dağıtılabilir. Windows DNA, firmaların yeni yada hali hazirda bulunan ERP ve MES sistemlerini, DCS ve SCADA tabanlı uygulamaları, ve PC tabanlı atölye kontrol sistemlerini düzenleyen ölçekli kullanıcı/sunucu sistemleri kurulmasını sağlar. Distributed i Şekil 1. Windows DNA Mimarisi Firma destek uygulamalarının geliştirilmesini sağlayan üretim için Windows DNA teknolojileri ve ürünleri aşağıda verilmiştir. COM and DCOM: Bu teknolojiler, sistem altyapısnın oluşturulmasını ve üretim için Windows DNA içinde entegre edilmiş uygulamaların geliştirilmesini sağlar. COM Servisleri: İşlem (Transaction) sunucusu kaynak yönetimi ve ağ işlem kordinasyonuyla görevlidir. Mesaj Sıra (Message Queue) Sunucusu eş zamanlı olmayan bir yapıda programdan programa iletişimi sağlar. OLE DB: Bu teknoloji genel veri ulaşımı için uygulama modeli sağlar. Microsoft SQL Sunucusu (Server): Bu ürün kurumsal düzeyde verinin saklanmasını ve bu verilerin sorgulanması yeteneğini sağlar. Microsoft SQL Sunucusu, ağ işlem kordinasyonu için İşlem Sunucusu ve rehber servisler için Mesaj Sıra Sunucusu tarafından kullanılır. Internet Bilgi Sunucusu (Internet Information Server): Internet Bilgi Sunucusu teknolojisi destek uygulamalarının ağ içi görünümü sağlar. I I. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

7 Microsoft Internet Explorer: Bu tarayıcı yazılımını COM olanaklı kılar. Visual Studio: Bu sistem geliştirme yazılımı Visual Basic, Visual C++, Visual J++, Visual InterDev ve Visual FoxPro dilleri için hızlı uygulama geliştirme desteği sağlar. Ortak Veri Objeleri (Collaboration Data Objects): COM'a bağlı geliştirme ortamı için kurumsal mesajlaşma yeteneği sağlar. Değişim Sunucusu (Exchange Server): Bu teknoloji kurumsal mesajlaşmayı sağlar. Kullanıcı/sunucu geliştirme modeli, organizasyonların bilgisayarlarını belli bir ağ içinde bağlayarak işleri bu bilgisayarlar arasında dağıtma isteklerinden ortaya çıkmıştır. Fakat yüklü kullanıcı veya sunucu problemi karşılaşılan ciddi bir sorundur. Windows DNA yapısı içinde Microsoft'un bu probleme çözümü 3 katmanlı modeldir. Bu katmanlar veri, obje ve kullanıcı katmanıdır. Bunlar fiziksel olmayan mantıksal katmanlar olup sadece bir bilgisayardan yada dağıtık yüzlerce bilgisayarlardan çalıştırılabilirler. Kullanıcı katmanında yer alan bileşenler, kullanıcı için arayüzün biçimlenmesi ve sunulmasından sorumludurlar. Kullanıcı katmanı ileride obje katmanı tarafından işletilecek girdi verisinin istenen kriterlere olan uygunluğunu belirler. Obje katmanı sunucu katmanından gelen veriyi kabul eder ve veri katmanı ve sistem servisleri ile çalışarak iş kurallarının uygunlanmasını sağlar. Bu katman veri ve sunucu katmanı arasında geçiş kapısı gibi davranır. Veri katmanı ise obje katmanından çekilen verinin saklanması ve işlemsel bütünlüğün sağlanmasıyla ilgilenir. * < Kısaca, Windows DNA'nın amacı PC, kullanıcı/sunucu, ve Web tabanlı uygulamaları ortak bir uygulama çatısı, altında birleştirmektir [12]. 4. DNA TABANLI OPTİMİZASYON SİSTEM MODELİ Windows DNA, dağıtık optimizasyon mimarisini tasarlamak ve uygulamak için programlama araçları sağlar. DNA mimarisi COM ile standart arayüzün, OLE DB ile veritabanı erişiminin, ve UNIX'e olan adaptasyonun kullanımda esneklik sağlar. DNA tabanlı optimizasyon, bütün tipte dağıtık Internet tabanlı uygulamalar içi'.» kontrol konseptlerini gerçek uygulamalara aktarır. "Optimizasyon" sisteminin üç katmanlı mimarisi Şekil 2'de verilmiştir. I u ' Sunucu katmanı, Internet Bilgi Sunucusu'nda saklanan web tabanlı ASP ve HTML sayfaları ile kullanımı kolay bir arayüz sağlar. Bu erişim sadece ilgili sitelerin lokal bölge ağından (LAN) değil, aynı zamanda sayfalara erişim için kullanıcı ismi ve şifresi olan kullanıcılar tarafındanda sağlanır. i Obje katmanı, kesme operasyonlarının oprimizasyonu, veritabanının taranması ve güncellenmesi için objelerle bir arada çalışır. Bu katmanda iki farklı obje tipi vardır: Torna ve Freze Objeleri, web tabanlı arayüz tarafından kullanılan İşlem Sunucusunun bileşen DLL'leri olup, torna ve freze operasyonları için optimum kesme koşullarını hesaplayan optimizasyon algoritmalarını çalıştırırlar. Bu objeler web tabanlı arayüz tarafından yaratılır ve yok edilirler. Bunlar, dinamik COM bileşenleri olup, yaşam süresi görevleri tamamlanınca biter. Veritabanı Objeleri, Torna ve Freze objeleri ve web tabanlı arayüz tarafından veritabanında tarama ve güncelleme işlemlerini yerine getirmek için kullanılan objelerdir. Torna ve freze objelerine benzer şekilde İşlem * Sunucusu bileşen DLL'leridir. Bu objeler, veritabanı taraması, güncellenmesi veya mesaj fonksiyonu için '/ yaratılır, kullanılır ve anında yok edilirler. Bu objeleri İşlem Sunucusu bileşenleri olarak atamak, veritabanı ' yönetimi ve iletişimine ek bir güvenlik getirir. II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

8 WWW Kullanıcı Arayüzü HTML ASP SQL SUNUCUSU Fonksiyon çağrımı KULLANICI SERVİSLERİ İŞ OBJELERİ ADODB ile veritabanı bağlantısı VERİ SERVİSLERİ Şekil 2. DNA tabanlı Optimizasyon Sistemi Sistem bileşenleri, tutulduğu yerler ve hangi teknolojilerin kullanılarak oluşturuldukları Tablo l'de verilmiştir. Tablo 1. DNA bileşenleri Bileşen Freze ve Torna Objeleri DB Objeleri Web Arayüz Veri Saklanması Tutulduğu yer işlem Sunucusu işlem Sunucusu Internet Bilgi Sunucusu SQL Server 7.0 Teknoloji DLL DLL ASP, HTML Veritabanı Hayat Süresi Yaratılır ve yok edilir Yaratılır ve yok edilir SİSTEMİN GELİŞTİRİLMESİ Bileşenlerin oluşturulmasında, üç katmanlı DNA modeli uygulanmıştır. Mantıksal üç katman modeli uygulamaları üç bileşene ayırır: Veri servisleri: Bu servisler kayıtları birbirine bağlar ve veritabanı bütünlüğünü sağlar. Obje Servisleri: Bu servisler iş akışını ve mantuğını uygular. Kullanıcı Servisleri: Bu servisler kullanıcı arayüzünü sağlar. Sistem geliştirme prosesinde, iş Uç katmanlı modele göre sınıflandırılmıştır; bileşenler (obje servisleri), veritabanı (veri servisleri) ve kullanıcı arayüzü (kullanıcı servisleri). Sistem bileşenleri arasındaki ilişki Şekil I I. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

9 3'de gösterilmiştir. Şu unutulmamalıdır ki HTML/ASP sayfalarına dünyanın herhangi bir yerinden kolaylıkla ulaşılır. 8 ekle/güncollo iş >\ DB Objeleri Internet tabanlı WWW Kullanıcı Arayüzü HTML/ASP Sayfaları 5.1 Obje Servisleri Şekil 3. Sistem Bileşenleri arasındaki İlişki Optimizasyon sisteminin çekirdek bileşeni orijinal ismiyle "Optim.cls"dir. Optim objeleri, optimum kesme koşullarının hesaplanmasında ve SQL Sunucusu veritabanına veri eklenmesi, silinmesi ve değiştirilmesinde kullanılırlar. Objeler yaratılır ve görevlerini tamamladıktan sonra otomatik olarak yok edilirler. Veritabanında saklı tutulan her bir tablo için, eşdeğer veya uygun bir Optim objesi vardır. Torna ve Freze objeleri optimizasyon algoritmalarını kullnarak optimum kesme koşullarının belirlenmesinden sorumludurlar. Optim objeler, veriyi saklanmış prosedürleri (stored procedures) kullanarak sorgularlar. Optim.Part objesinin fonksiyonları Şekil 4'de verilmiştir. <<Class Modüle >> Part () ModHyO DeleteO *Retrieve() RetrieveAHO Şekil 4. Optim.Part objesi metotları Optim objeleri Microsoft İşlem Sunucusu (Microsoft Transaction Server) bileşenleridir. MTS ekranına genel bir bakış Şekil 5'de verilmiştir. / t I I. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

10 loot ıet Information Setveı cimlabserver JİDefaultFTPSİte \ DefauKVebSite } AdministrationWebSite 3 Default SMTP Site sofi T ransaction Server omputers My Computer - _J Packages installed ti Agent US In-ProcessApplİcatıon IIS Utilities IIS-{DefauitWebSite//Rc Gptirrazaticn Optim. ; Optim. Erroı Optim. Oplim. Optim. Oplim. Constant_Dala lnput_data List_Data Machine_Tool Mh Optim. Operations Üptım Optımizalion Q Q Q Optim. Part Optim. Optim. Optim. Tool Oplim. Gptırn. Opttm Optım. Optim Paıl_Ma!efial p I0 cess_plan Tool_Mateıtal Tool_Opeia... Tool_Set Tool_Se(_ltern Too!_Set_Q O Optim. Users Oplim Oplim + I Rofes * & Sample Bank + JV System + fi Tc-Tac-Toe + jg. Utdıtıes ' 1 Remote Components ^t Tıace Messages ^ Tıansaction List ^) TransactionStatistics CIM-WS5 Şekil 5. MTS Bileşenleri 5.2 Veri Servisleri Optimizasyon sisteminin veritabanı, SQL (Yapısal Sorgulama Dili) Sunucusu (Server) 7.0 kullanılarak kurulmuştur. SQL Sunucusu, Windows DNA mimarisinin bir ürünü olup, ilgili veritabanlarınin sistematik ve kullanımı kolay ortamlarda oluşturulmasına yardım eder. SQL veritabanlarını sorgulamak, güncellemek ve yönetmek için kullanılan bir dildir. SQL spesifik verinin veritabanından çekilmesi, sıralanması, ve filtre edilmesi için de kullanılır. SQL ifadeleri DEĞİŞTİRMEK (ALTER), YARATMAK (CREATE), SİLMEK (DELETE), YERLEŞTİRMEK (INSERT), SEÇMEK (SELECT) ve GÜNCELLEMEK (UPDATE) şeklinde sıralabilir. Bu ifadeler veritabanında tabloların yapılarını değiştirmek, yeni bir tablo yaratmak, tablodan kayıtları silmek, tabloya yeni bir kayıt eklemek, veritabanından tarama yapmak ve veritabanından bazı değerleri değiştirmek için kullanılırlar. Örneğin, Parça tablosundan Part_ID=10001 ile bütün parça verisini çekmek için aşağıda gösterildiği gibi SQL ifadesi gerekmektedir: SELECT * FROM Parts WHERE Part_ID= Optimizasyon sistem tasarımının amaçlarından birisi sistemin verimliliğini artırmak için veri saklanmasını lokalize etmektir. İmalat kurumlarında, entegrasyon probleminin üstesinden gelmek için veritabanı teknolojisinin iki unsuru ayırt edilmelidir; entegre veri ve proses modelleme ve dağıtık veri yönetimi [14]. Optimizasyon sistemi veritabanı, IDEF1X modelleme tekniği kullanılarak modellenmiştir. SQL Server 7.0'de sistem veritabanının tasarım görüntüsü Şekil 6'da verilmiştir. 5.3 Kullanıcı Servisleri Sistemin web tabanlı arayüzu ASP programlama modeli kullanılarak oluşturulmuştur. Sayfalarda VB skripti kullanılmıştır. Düğmeler, şekiller, liste ve yazı kutuları gibi görsel araçlar kullanılarak kullanımı kolay bir arayüz yaratılmıştır. Optim, belirtilmiş tek pasolu freze ve tek/çok pasolu torna operasyonlarını, yeni bir Optimizasyon ID'si yaratarak, parça ve operasyonları hakkında bilgileri çekerek optimize eden web tabanlı bir optimizasyon sistemidir. Kullanıcı ismi ve şifresi olan herkes bu optimizasyon sistemini kullabilir. Sistemin web sitesine ana giriş "Login.asp" sayfasındandır. Login sayfası Şekil 7'de gösterilmiştir. Kullanıcı web sistesine girmek için geçerli kullanıcı ismi ve şifre kullanmakla zorunludur. Böylece, giriş yapan insanın kimliği belirlenmiş ve sisteme izinsiz girişler denetlenmiş olur. I I. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

11 10 IJErrerJD Error D eseri ptl on Error_Da*«_Time Error_Source Jjj Error.St«uB User_Name User_Password User^Descripti User ROI«B 8 M act ool _T ype_io MacTool_Type_N) art_l «rıgth vision ev_d ate Dravwing_File Nar t j Part_M at_sca_id Part_Mat_Sca Na II I Tool MaC_ID StPart_MaC_ID Dubi p q art_mat_id art_mac_n arc_hat_strenç art_mac_hardn Part~E MacTool_ID jj; actooljm actool_typ«otor_povi) T are^povv Mech_EFF Num_Spİn Num Feed Feed_Val_Que Val Ou.JÜ Tool_SeE_IO Tool SeE_Nam«Proce=E_Plan_I Part İD Optımization_ZD Tool w ID TeeljSatJtD MacToolJD Sequence_No Proc«sc_PI an_id Part İD ızatıon^id İD ljtool_5etjd MacToolJD Sequence_N o MacTool_ID Sequence ( _N o ProceBB Plan İD $ jsequence_no ProcesB^PI an_id Part İD Mount_Type_ID Mount_Type_Na OptımızaCıon Pt * Optimization PJ W Tool_Mat_ID _MaC_ID Part_M at_sca_id Part_Mat_Pro_Typ T ool _M at_id Part_Mat_IQ BMİn f Part_Mat_ID Tool_Mat_ID TCv TN TG TY TCp TGp Pr oc ess _P( an ID Axial Preload Part_ID Cost_Over Cost_Tool Arbor_EI«Arbor_Leng Arbor_Dia Stde_Cut_JEdge End_Cut_Ang ^,; Wid_CuC Dep_Cut Sur Roug Dia~Tol_Cut aram _V al aram _T im e aram _CoBt aram _SSpeed aram Feed Şekil 6. Sistem Veritabanının Genel Görünümü Kullanıcı haklan aşağıdaki şekilde tanımlanmıştır: Yönetici: Veritabanı içindeki bütün bilgiyi yöneten kullanıcıları temsil eder. Mühendis: Yeni parça, proses plan, operasyon ekleyen, silen veya değiştirebilen, optimizasyon yapabilen fakat sistem yapısını değiştiremeyen kullanıcıları temsil eder. Kullanıcı: Veritabanında herhangi bir veriyi değiştirmeye yetkisi olmayan fakat bilgi tarayıp optimizasyon yapabilen kullanıcıları temsil eder. Optimizasyon sisteminin web adresi: " Sisteminin nasıl kullanılacağı hakkında bilgiye ve site girişi, şifreler ve linklere " adresinden ulaşılabilir. Tümleşik İmalat Teknolojileri Araştırma grubunun web sayfasına " adresinden erişilebilir. Eski verilerin taranmasına olanak sağlayan Optimizasyon Veri Tarama sayfasının genel görünümü Şekil 8'de verilmiştir. II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi Eylül 2003,Konya

12 11 Login VVelcome to the Middle East Technical University, Mechanical Engineering Department Computer Integrated Manufacturlng Laboratory (METUCIM) Optimizatlon System "the Optim". Optim is a Web Based Optirnization System for Milling and Turning Operations. Please enter your login name and password to log on the system. Name:.! Password: Reset Submit Note: Do OQİ use Turkısrı characters, usernames and passwords are case sensitive. If you are not a registered user, sımply write as name "user" and password "guest". By default you gain access rtghts based on "Ordinary User". You cannot delete, modify, add anyting. If you want access rights based on "Operatör" please send an to the Adminıstratör with your İD and logical reasoning included. Dotunload Agent / Ge,nie setup files for installing Genie wizard in your computer. Do not forget to turn off your İnternet security settings to low, in prder to run ActiveX controls. For IE S.S users, to degragade your security settings to low, select from the "Tool" menu, "Internet Options", "Security", and set the Internet zone to 1ÖW. Thİs will allow you to execute the script and see the graphs correctly in the pages. Şekil 7. Login Sayfası Optirnization İD: _*] ShwRe8Uİt9 Br0W88InpUt Data r ' Browse Part I Browse Process Plan Browse Operation Brovree Machine Tool Brovvse Tool Set Browse Tool Optirnization Pass Type Name: I Optirnization Criteria Name: Optirnization Technique ISJame: I Optirnization Date: r : Designed by Analysis Type Name: Analytical_^ Copyright 2001 IMTRG. Ali rights reserved. Şekil 8. Optimizasyon Veri Tarama Sayfası 6. SONUÇ Bu çalışmanın genel amacı, Windows DNA mimarisini ve IDEF1X standardını kullanarak tek pasolu freze ve tek/çok pasolu torna operasyonları için optimum kesme koşulllarını belirleyen web tabanlı bir optimizasyon sisteminin kurulmasıdır. Bu çalışmada, kesme koşullan tek pasolu freze ve tek/çok pasolu torna işlemleri için optimize edilmiştir. Teorik bulguların yeterliliğini ispatlamak ve veritabanmda bulunan verinin amaca uygun kullanımı için efektif ve kullanımı kolay yazılım geliştirilmiştir. II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

13 12 7. TEŞEKKÜR Türkiye Devlet Planlama Teşkilatına, TÜBiTAK'a ve ODTÜ Fen Bilimleri Enstitüsüne bu araştırma boyunca vermiş oldukları destekten ötürü teşekkür ederiz. 8. REFERANSLAR [I] F. Çoklar, "Development of a Sofhvare Package for the Optimization of Machining Operations ", M.Sc. Thesis, METU Mech. Eng. Dept., Ankara, 1995 [2] B. Sari " Development of a Job-Shop Planning System: Optimization of Machining Operations Using Windows DNA Architecture", M.Sc. Thesis, METU Mech. Eng. Dept., Ankara, 2001 [3] B. Sari, Ö. Anlağan ve S. E. Kılıç, "An Optimization System For Milling and Turning Operations Based On Windows DNA Architecture", XII Workshop on Supervising and Diagnostics of Machining Systems, Karpacz 18th-23rd March 2001, pp [4] M. Ş. Tüzün "Optimization of Cutting Conditions for Turning Operations Using the Minimum Cost Criterion ", M.Sc. Thesis, METU Mech. Eng. Dept., Ankara, 1982 [5] E. J. A. Armerego, ve R. H. Brown, "The Machining of Metals", Prentice Hail Inc. Englewood Cliffs. N.Y., 2001 [6] K. Hitomi, "Analysis of Production Models-Part I The Optimal Decision of Production Speeds", Vol.8, No.l, 1971, pp [7] S. E. Kılıç," Optimization of Cutting Conditions in Multi-Pass Turning Operations ", Post-Doctoral Thesis, METU Mech. Eng. Dept., Ankara, [8] S. E. Kılıç, "Use of One-Dimensional Search Method for the Optimization of Turning Operations", Modeling, Simulation and Control. B. AMSE Press. Vol.5, 1982 [9] H. Eskicioğlu, M.S. Nişli, ve S. E. Kılıç, "An Application of Geometric Programming to Single-Pass Turning Operations", Proceeding of the MTDR Conference, 1985 [10] I. Detzky, L. Frıdrık, ve T. Toth, "On a New Approach to Computerized Optimization of Cutting Conditions", Proceedings of the 2nd World Basque Congress. Advanced Technology and Manufacturing Conference, Bilbao, Vol.l, 1988, pp [II] T. Toth, "Computer Aided Process Planning for Discrete Manufacturing", D.Sc.-Dissertation for the Hungarian Academy of Sciences, Budapest, 1988 [12] A. F. Platt, White Paper Draft, "Windows DNA for Manufacturing", Microsoft Corporation, 1998 [13] B. Sarı, S. E. Kılıç, Ö. Anlağan, and D. T. Şen, "Web-Based Optimization Systems for Machining Operations", UMTiK 2002 The loth International Conference on Machine Design and Production., 2002 [14] S. E. Kılıç, C. Çoğun, ve D. T. Şen, "Talaşlı İşlemlerin Optimizasyonunda Amaç Fonksiyonu Eşdeğer Eğrilerinin Çizilmesi", Makina Tasarım ve İmalat Dergisi, Vol.2, No.3, 1991, pp. 84 ÖZGEÇMİŞLER Y. Müh. Burak SARI: 1977 Mersin. Lisans derecesini 1999 yılında İÜ Makina Mühendisliği bölümünde aldı. Yüksek lisans çalışmasını ise 2001 yılında ODTÜ Makina Mühendisliği bölümünde tamamladı. Halen ODTÜ'de araştırma görevlisi olarak çalışmakta ve doktora çalışmalarına devam etmektedir. Çalışma alanları Bilgisayar Tümleşik Üretim Sistemleri, Talaşlı İşlem Teknolojileri, Ajan Temelli İmalat ve Sanal Kurum sistemleridir. Prof. Dr. S. Engin KILIÇ: 1950 İstanbul. Lisans derecesini 1972 yılında ODTÜ Makina Mühendisliği bölümünde birincilikle aldı. Yüksek lisans ve doktora çalışmalarını ise 1973 ve 1977 yıllarında İngiltere'de Manchester Üniversitesi, Bilim ve Teknoloji Enstitüsünde tamamladı. Halen ODTÜ Makina Mühendisliği bölümünde öğretim üyesidir. Başlıca uzmanlık alanları Bilgisayar Tümleşik Üretim Sistemleri, Talaşlı İşlem Teknolojileri, Bilgisayar Destekli Üretim/Tasarım, İmalat Planlama ve Çizelgeleme, Ürün Veri Modellemesi (STEP) ve Ajan Temelli İmalattır. Doç. Dr. Tayyar ŞEN: 1952 Mersin. Lisans derecesini 1976 yılında ODTÜ Endüstri Mühendisliği bölümünde aldı. Yüksek lisans ve doktora çalışmalarını ise 1979 ve 1984 yıllarında İngiltere'de Birmingham Üniversitesinde tamamladı. Halen ODTÜ Endüstri Mühendisliği bölümünde öğretim üyesidir ve aynı zamanda bölüm başkan yardımcılığı görevini sürdürmektedir. Başlıca uzmanlık alanları Bilgi Sistemleri, İnsan Faktörleri Mühendisliği ve Endüstriyel Güvenliktir. II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

14 TMMOB Makina Mühendisleri Odası Konya Şubesi II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi Eylül 2003 KARMAŞIK BİÇİMLİ PARÇALARIN TALAŞ KALDIRMA ile İMALİNDE KAYMA AÇISININ BELİRLENMESİ Eldar FETULLAYEV 1, H.Kemal AKYILDIZ 1 ve Haydar LİVATYALI 2 1 Erciyes Üniversitesi Yozgat Müh.Mim Fakültesi, Yozgat Tel: (354) /143/141 e-posta: eldarf@erciyes.edu.tr, akyildiz@erciyes.edu.tr 2 İstanbul Teknik Üniversitesi Makine Fakültesi, Gümüşsüyü, İstanbul Tel: (212) /2711 e-posta: livatyali@itu.edu.tr Özet: Makine parçalarının talaş kaldırma ile imali fiziksel, mekanik ve kimyasal yönleri bulunan karmaşık bir süreç olup, tam açıklanamamış bir imalat yöntemidir. Bu konudaki deneysel ve teorik araştırmaların büyük bir kısmı serbest kesmede yapılmıştır. Vida dişlerinin, dişlilerin ve eğri hatlı yüzeylerin tornada imali gibi gayriserbest kesme işlemleri üzerinde yayımlanmış çalışma azdır. Vida dişi tornalaması için talaş kaldırmanın genel teorisini (Minimum enerji teorisi, kayma düzleminde kayma gerilmesi hesabı, deformasyon hızı, kuvvet ve sıcaklık analizlerinin yapılması vb.) uygulamak için özel deneysel ve teorik araştırmaların yapılması gerekmektedir. Vidaların talaş kaldırma özellikleri araştırılmış nispî kayma açısının belirlenmesi için deneysel bir yöntem geliştirilmiş ve vida profilinden kaldırılan tabakanın talaşa dönüşmesindeki kayma açısının hesaplanabilmesi için gerekli deneysel çalışmalar yapılmıştır. Deneylerde karbon oranı C %38-42 olan Cr-Nı alaşımlı çelik malzeme kullanılmıştır. Vida profilinden çeşitli koşullarda kaldırılmış talaşın kalınlığı ve uzunluğu özel bir yöntemle ölçülerek nispî kayma açısı hesaplanmıştır. Aynı imal faktöründe açılmış vidalarda vida profili boyunca nispî kayma açısının değişen değerler aldığı tespit edilmiştir. Anahtar sözcükler: Talaş kaldırma, gayri-serbest kesme, kayma açısı, Talaşın kalınlaşma katsayısı (Büzüşme faktörü) l.giriş: Talaş kaldırmada kayma açısının belirlenmesi yapılacak teorik hesaplamalar için en önemli adımdır. Parça geometrisi karmaşıklaştıkça kayma açısının belirlenmesi de daha karmaşık bir durum alır. Talaş kaldırırı; 1. sırasında talaşın oluşma mekanizmasını en fazla etkileyen parametrelerden biri olan (nispî) kayma açısı 0'nin değerinin belirlenmesi talaşın oluşma mekanizmasının, yüzeyin formalizasyonunun öğrenilmesinde, talaş kaldırma sırasında oluşan kesme sıcaklığı, kesme kuvvetleri ve talaş kaldırmaya harcanan minimum enerjinin teorik yöntemlerle belirlenmesi için çok önemlidir. 0 açısına talaş kaldırma faktörlerinden en fazla etki edenler kesme hızı (v), talaş açısı (y), kesme sıvısı ve kaldırılan talaşın kalınlığı a'dır [1]. Bu parametrelerin 0 nin değerine etkisi talaşın kalınlaşma katsayısı denilen katsayısı (talaşın büzüşme veya yığışma faktörü) vasıtası iledir [1, 2]. Burada a 2 talaşın kalınlığı, a, kaldırılan tabakanın kalınlığıdır. K a değerinden faydalanarak 0 açısının değeri bulunmaktadır [1]. Cosy (2) II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

15 14 Bu formülde y talaş açısıdır [2]. Şekil 1, 2 ve 3'te K a ile nispî kayma 8, talaş açısı y, kaldırılan tabakanın kalınlığı a, arasındaki deneysel olarak elde edilmiş ilişkiler verilmiştir [3]. Şekillerden görüldüğü gibi imal faktörleri ile K a arasındaki ilişki doğrusal olmayan karakterlidir ve bu nedenle her bir imalat rejiminde sıcaklığın, kesme kuvvetlerinin, talaş kaldırmaya harcanan enerjinin belirlenmesinde 0 değerinin bulunması için özel araştırmaların yapılması gerekir. Basit parçaların imali sırasında bu problem kolay çözülse de vida dişleri gibi karmaşık parçaların imalinde bu problemin çözümü özel araştırmaların yapılmasını gerektirir [4]. Ka \ a=ojimm 0.1S OM 15 ^r M 1. O fyo 80 v[m/dk] v[m/dk] Şekil 1 Ka-y-v ilişkisi [3] Şekil 2 Ka-a- v ilişkisi [3] O 1 fy Ka Şekil 3 Ka-e ilişkisi [3] 2.VİDALARIN TALAŞ KALDIRMA İLE İMALİNDE KAYMA AÇISININ BELİRLENMESİ a) a b &ı, a ve y'nın belirlenmesi Vidaların talaşlı imali araştırıldığında torna kalemleri ile vida açmanın talaş açısı (y) profil boyunca kaldırılan talaş kalınlığının (ao, kesme hızının profil boyunca farklı değerler aldığını göstermektedir (Tablo 1). Kaynaklardan görüldüğü gibi hassas vidalar çoğu zaman tek uçlu kalemlerle profil şeması uygulanarak açılmaktadır.[6]. Vida profilinin hassaslığını kolay yöntemle açıklamak için çoğu zaman takımın ucunda 0,5-0,7 mm genişliğinde -10 y talaş açısı yan ağızlarda ise y = 0 saklanılır. Takım ucundaki negatif pah zor talaş kaldırma ortamında çalışan takım ucunun ısıya dayanıklılığını artırmak nedeni ile açılmaktadır. Profil şeması ile açılan vidalarda (Şekil 4) Tablo l'de görüldüğü gibi diş dibinde ve yan yüzeylerden kaldırılan tabakanın aynı kesitlerde vida kaleminin a ve y açıları yanında kayma açısı 0' de vida profili boyunca farklı değerler almaktadır. Vida dişi profilinin diş dibinde ve yan yüzeylerinde kaldırılan tabakanın kalınlığı (a,) ve vida takımının a, y açıları belirlenmiştir. Deneyler sırasında vida profilinden kaldırılan talaşın (Şekil 4-A) sonraki aşamalarda ise (Şekil 4-B-C) yan yüzeylerden (B) ve diş dibinden (C) kaldırılan talaşın genişlenme katsayısı belirlenmiştir. I I. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi Eylül 2003,Konya

16 TABLO 1. Vida dişinin çeşitli kesitlerinde kaldırılan tabakanın teorik kalınlığı ve kalemin aynı kesitlerde geometrik parametreleri [4] x>vh -. Po il V^AW_ ı Takım ucu yarıçapının merkez açısı <Pı derece (PI açısına uygun kesitlerde takım ucunun kaldırdığı talaşın kalınlığı s cti =( a p" a p-!).cos(<pi/2) mm (PI açısına uygun kesitlerde takım ucundaki talaş açısı Yi'ahi, derece Tany Pah,= Tany Pah cos((p/2) (Pı açısına uygun kesitlerde takım ucunda serbest açı et nin değerleri Tana o i= Tana 0. cos((p/2) / ^ 60» """"A Dişdibi imal edilirken esas düzleme paralel vida profilinden kaldırılan tabakanın kalınlığ ve takımın serbest açısı a ve ( alaş açısı y Vidan dişinin yan yüzleri imal edilirken esas düzleme paralel vida profilinden kaldırılan tabakanın kalınlığı ve takımın serbest açısı a ve talaş açısı y " Yan yüzün uzunluğu boyuınca l,0000.(a p -a p.,). 0,9659.(a p -a p.,). 0,9239.(a p -a p.,). 0,8660.(a D -a D.,). 0J071.(a D -a D.,). 0,5.(a D -a D.,). 0.5.(a p -a p.,). l,0000.y Pah 0,9659. y Pah 0,9239. y Pah 0,8660. y Pah 0,7071. y Pah 0,5.y Pah 0" y Pah a 0 Şekil 4 Kaldırılan vida profilinden talaşı kesitleri A) Tam profil B) Yan yüzeyler C) Diş dibi [5] Hassas vidalar çoğu zaman tek uçlu kalemlerle profil şeması uygulanarak açılmaktadır [6]. Vida profilinin hassaslığını kolay yöntemle açıklamak için çoğu zaman takımın ucunda 0,5-0,7 mm genişliğinde -10 y talaş açısı yan ağızlarda ise y = 0 saklanılır. Takım ucundaki negatif pah zor talaş kaldırma ortamında çalışan takım ucunun ısıya dayanıklılığını artırmak nedeni ile açılmaktadır. Profil şeması ile açılan vidalarda Tablo l'de görüldüğü gibi diş dibinde ve yan yüzeylerden kaldırılan tabakanın kalınlığı vida profili boyunca farklı değerler almaktadır. Aynı kesitlerde vida kaleminin de a ve y açıları farklı değerler almaktadır. Tüm bunlar vida profili boyunca talaş kaldırma koşullarının farklı olduğunu göstermektedir. b) K a K, nin belirlenmesi Araştırma sırasında vida profilinden yan yüzeylerden ve vidanın diş dibinden kaldırılan talaş büzüşme katsayıları karşılaştırılmıştır. Bu deneylerde talaşın kalınlığı tartma yöntemi ile [1, 2, 4] ve doğrudan talaş kalınlığı ve uzunluğunun ölçülmesi yöntemi ile belirlenmiştir. Tartma yöntemi de kullanılmıştır. Buna göre talaş kalınlığı II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

17 16 a-, = W p.w.l dir. Burada L tartılan talaşın uzunluğu, W L uzunluktaki talaşın kütlesi p imal edilen malzemenin birim ağırlığı gr/mm 3, w talaşın genişliği dir. Bundan başka talaşın genişlenmesi direk olarak talaşın esas düzleme paralel kesitteki kalınlığını (a 2 ) parıltı yaparak ölçüp belirlenmiştir. Tüm bu araştırmalar talaş uzunluğunun ölçülme yöntemi ile de karşılaştırılmıştır (Şekil 5). Bu yöntem kullanıldığında kaldırılan tabakanın uzunluğu h\= n.d.-k ve talaşın uzunluğu ise ince tel yardımı ile ölçülmüştür. Teorik olarak [2, 4] (3) K L\ K f ı Ll-" (4) Şekil 5 K L nin bulunması için kaldırılan tabakanın uzunluğu (L) ve kaldırılan talaş uzunluğunun (Lj ) ölçülme şeması Formülü ile bulunur. Burada bı kaldırılan tabakanın genişliği b 2 ise talaşın genişliğidir. Deneylerde çoğu zaman b 2 =(0,05-0,5 bı) olduğundan göz önüne pratik olarak alınmamaktadır [2]. K L talaşın boyuna göre belirlenen yığışma faktörü, K B talaşın genişliğini göz önüne alan yığışma faktörü Ku ise talaşın genişlenme faktörünü de göz önüne alan uzunluğa göre büzüşme faktörüdür. K u çoğu zaman teorik olarak K L den büyüktür. Böyle olunca K L = K u = K a eşitliği kabul edilmiş olur. c. Deneylerde kullanılan takım ve iş parçası Deney lerde kullanılan malzemenin kimyasal bileşimi ve mekanik özellikleri aşağıda tablo 2 ve 3 de verilmiştir. Deney numunesinde h=2.5 mm diş yüksekliğinde hatvesi 3 mm olan vidaların açılmasında K gurubuna dahil bileşimi %10 Co, %5 TiC, %85 WC den oluşmuş K gurubu sinterlenmiş karbürdür. Bu takımlar Amerikan Standartlarına (API) göre üretilmektedirler ve piyasaya üçgen plaketler halinde sunulmaktadırlar. Bu plaketin kateri 25x32 mm kesitinde takımla beraber satılmaktadır. TABLO 2. Deneylerde kullanılan malzemenin kimyasal bileşimi c P Mo Si S Ni Cu Mn Cr Al W Sb Fe % Kalan TABLO 3. Deneylerde kullanılan malzemenin mekanik özellikleri Akma Gerilmesi Kg/mm 2 Kopma Gerilmesi kg/mm 2 Elastiklik Modülü, MPa % Uzama % Kesit Daralması Malzeme II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

18 17 d. Tezgah Rijitliğinin Belirlenmesi Hassas vidaların imalinde sonuncu pasolardaki radyal ilerleme değeri (D veya Sr) 0,1-0,05-0,01 olduğu ve bazen sıfır (0,00) kabul edilerek birkaç paso yapıldığı göz önüne alınırsa deneyler yapılmadan önce tezgahın rijitliğinin belirlenmesi gerekmektedir. Bunun nedeni TTP sisteminde esnekliğin belirlenmesi ve radyal ilerleme değerinde kaldırılan tabakanın gerçek kalınlığının belirlenmesidir. Bu nedenle, öncelikle aşağıda Şekil 6'da verilen düzenek tasarlanıp deneyin yapılacağı torna tezgahı üzerine kurularak tezgahın rij itliği belirlenmiştir. İş parçası Araba Kızak Ayna Punta Tezgah Kesme anındaki yer değiştirme Şekil 6 Takım-Tezgah-İş parçası sisteminin (TTP) hareket yönleri A = Takımın parçaya göre toplam yer değiştirme miktarı A 4 +(A +A 2 )/2 = Arabanın dönmesi ihmal edildiğinde takımın toplam geriye doğru gitme miktarı Aı = Arabanın ayna tarafındaki komparatörde okunan yer değiştirme miktarı A 2 = Arabanın diğer tarafındaki komparatörde okunan yer değiştirme miktarı A 3 = Parçanın esnemeden dolayı takımdan uzaklaşma miktarı A 4 =Takımın katerle beraber enine arabaya göre yer değiştirme miktarı Yukarıda anlatılanlar dikkate alındığında takımın iş parçasından talaş kaldırmak amacı ile a kadar iş parçası üzerine ilerletildiği düşünüldüğünde a ilerleme değeri aşağıdaki şekilde gerçekleşir. a = a ± A (6) A arabanın, araba üzerindeki enine arabanın ve iş parçasının kuvvet etkisi altındaki davranışları dikkate alındığında takımın iş parçasına göre toplam bağıl hareket miktarıdır. Toplam A miktarı yapılan deneyler sonucunda TTP elemanlarının hareket yönleri dikkate alındığında aşağıdaki şekilde belirlenmiştir. A = A 3 + A 4 + (A, + A 2 )/2 (7) Bütün bunlar dikkate alındığında tezgah üzerinde iş parçasından istenilen hassaslıkta talaş kaldırabilmek için aşağıdaki ifade elde edilir. II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

19 18 = a - A =a -[ A 4 + A 3 (8) Şimdi gerçek ilerleme değeri bulunduğuna göre a ilerleme değerini sağlayabilmek için bu ifadede a değeri yalnız bırakılırsa a= A = a Gerçc k +[ A4 + A 3 (9) ile belirlenmiştir. Burada A TTP sisteminin her bir pasodaki kesme kuvveti dikkate alındığı durumdaki yer değiştirmedir. Bu değer vidanın talaş kaldırarak açılmasındaki her paso için ayrı ayrı belirlenmelidir, çünkü kaldırılan talaşın kesit alanı her paso için farklı olacak, bu da her pasodaki kesme kuvvetini değiştirecektir. Tezgah rijitliği bütün bunlar dikkate alınarak belirlenmiştir. 3. DENEYLERİN YAPILMASI: Radyal ilerleme 0.1 mm ile 25 pasoda vida açıldığında vida profilinden kaldırılan talaşın biçimi Şekil 7'de gösterilmiştir. Şekilden görüldüğü gibi kaldırılan talaşın yüksek deformasyona uğraması nedeni ile vida profilinden kaldırılan tabakaya uygun gelmemektedir. Yapılan araştırmalardan görülmektedir ki vida profili yüksekliği (h) arttıkça vidanın diş dibindeki kayma açısı nın değeri 23 'den 14 'ye kadar azalmıştır. Yani vida yüksekliği arttıkça plastik deformasyona harcanan iş artmaktadır. Yan yüzlerde ise talaş kalınlığının önemli miktarda arışı gözükmemektedir. Burada 0'nin değeri arasında değişmektedir.. Bunun nedeni yan yüzeylerden kaldırılan talaşın vidanın dışına çıkarak genişleyebilmesi diş dibinden kaldırılan tabakanın ise yan yüzeyler tarafından sıkıştırılarak ek deformasyona uğramasıdır. Deneyler sonucunda belirlenen kayma açısının diş dibinden ve yan yüzeylerden kaldırılan talaşta diş yüksekliğine göre değişimi Şekil 8'de verilmektedir. Şekil 7. Vida profilinden kaldırılan talaşın gerçek ve şematik görünüşleri II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

20 Diş Dibinde Kayma açısı -O - Yan Yüzeylerde kayma açısı 8.15 a cu >. 10 0,5 1 1,5 2 2,5 3 Diş yüksekliği[mm] Şekil 8 Vida diş yüksekliğne bağlı olarak vida yan yüzeylerinde ve diş dibindeki kayma açısı 0' nin aldığı değerler. 4. SONUÇLAR Bu bildiride hassas vidaların talaş kaldırma ile imali sırasında vida profilinin diş yüksekliğine göre vida yan yüzeylerinde ve vida diş dibinde kayma açısının nasıl değiştiği deneysel olarak incelenmiştir. Araştırmada ulaşılan sonuçlar aşağıdaki gibi özetlenebilir: 1 Vidaların talaş kaldırma ile imalinde kaldırılan tabakanın profil boyunca çeşitli kesitlerde farklı kalınlıklarda olması ve bu kesitlerde a, y açılarının farklı değerler alması vidaların talaş kaldırma ile imal şartlarının araştırılmasını zorlaştırmaktadır. 2 Vida profilinin yan yüzeylerinden ve diş dibinde oluşan talaşın kayma açısı farklı değerler almaktadır. 3 Kayma açısının vidanın yan yüzünden ve diş dibinden kaldırılan talaşa ve kalemin talaş açısına göre belirlenmesi vidadaki gerçek talaş kaldırma şartlarına uygun gelmemektedir. Bu yöntemle belirlenen kayma açısının tam profilli vida açılırken oluşan kayma açısından farklı değerler aldığı görülür. 4 Vida profilinden kaldırılan talaşın kayma açısı tüm profil boyunca farklı değerler almaktadır. Vida profili ucundan vida diş dibine yaklaştıkça 0 açısının değeri son pasolarda azalmaktadır. 5 Vidaların imalinde K a katsayısının belirlenmesi kaldırılan talaşın esas düzleme paralel düzlemde talaş kesitinden parıltı yaparak belirlenmesi daha amaca uygundur. Deneyler göstermektedir ki tartma ve talaş uzunluğunun ölçülme yöntemi ile vida profilindeki 0'nin değerinin belirlenmesi parıltı yaparak talaş kalınlığının belirlenmesine göre daha uzak sonuçlar verir. Bu çalışmada elde edilen bulgular ile hassas vidaların talaş kaldırma ile imali sırasında kesme kuvvetlerinin ve erişilen sıcaklıkların daha hassas hesaplanması mümkün olacaktır. Ayrıca, kayma açısının vida diş dibinde azalması sonucu kesme sonrası artık gerilmelerin değeri ve dağılımı da etkilenebilir. Artık gerilmelerin çekme yönünde gelişmesi ise vidaların yorulma mukavemetini düşürecektir ve bu konunun araştırılması gerekmektedir. Deneyler sırasında kullanılan 0.1 mm'lik talaş kalınlığı yerine 0.05 mm veya daha küçük talaş kalınlığı kullanılarak yapılacak araştırmalr ile kayma açısının vida dişi yüksekliğine göre değişimi daha da hassas olarak belirlenebilir. 5. REFERANSLAR [1] E.M. Trent, Metal Cutting, Butterworths, London Boston, 2000 [2] V.F. Bobrov, Talaş Kaldırma Teorisinin Esasları, Maşinostroyeni, Moskova 1975 (Rusça) [3] A.M. Rosenberg, Yeromin A.N, Talaş Kaldırma Teorisi Elementleri, Maşkis, Moskova, 1956 (Rusça) [4] N.N. Zorev, Talaş Kaldırma Mekaniğinin Sorunları, Maşkis, Moskova, 1956 (Rusça) [5] E.K. Fetullayev, Doktora Tezi, Leningrad 1982 (Rusça) [6] S.H. Sultanov, Porogressivnaya Tehnologiya, Moskova, 1979 (Rusça) [7] E.K. Fetullayev, Vidalarda Meydana Gelen Artık Gerilmelerin Teknolojik Faktörlere Bağlı Olarak Tayin Edilmesi, VII. Uluslararası Makine Tasarım ve İmalat Kongresi, ODTÜ, Ankara, 1996 II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

21 20 ÖZGEÇMİŞLER Eldar FETULLAYEV: 1937 yılında Azerbaycan' m başkenti Baku de doğdu. Azerbayda Baku Teknik Üniversitesi Makine mühendisliği Bölümünü bitirdi. Bir süre Petrol şirketlerinde çalıştıktan sonra Doktora çalışmasına başladı. Doktora tezini Leningrad Uçak Enstitüsünde savundu. Daha sonra 1983 yılında doçent Unvanını aldı.üniversitede dekanlık dahil birçok akademik ve idari görevlerde bulundu. Fetullayev'in imalat teknolojisi, takım konstrüksiyonu ve petrol ekipmanları ile ilgili 40 in yüzerinde Türkiye.Rusya ve Azerbaycanda basılı yayını mevcuttur. Halen Erciyes Üniversitesi Yozgat Mühendislik Mimarlık Fakültesinde Doçent Öğretim üyesi olarak çalışmaktadır, evli ve iki çocuk babasıdır. Hamza Kemal AKYILDIZ: 1973 yılında Ankarada doğdu yılında Selçuk Üniversitesi Makine Mühendisliği bölümünü bitirdi yılında Gazi Üniversitesinde yüksek lisans çalışmasını tamamladıktan sonra 1999 yılında İstanbul Teknik Üniversitesinde doktora çalışmasına başladı. Hazma Kemal Akyıldız bu esnada 1996 yılında Erciyes Üniversitesi Yozgat Mühendislik Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümünde araştırma görevlisi olarak çalışmaya başladı. Halen bu görevini ve doktora çalışmasını sürdürmektedir. Haydar LİVATYALI: 1967 Konya doğumludur yılında Orta Doğu Teknik Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümünü bitirdikten sonra 1993 yılında yüksek lisans çalışmasını, 1998 yılında doktora çalışmasını Amerika Birleşik Devletlerinde Ohio Devlet Üniversitesinde tamamladı. Daha sonra İstanbul Teknik Üniversitesinde Makine Malzemesi ve İmalat Teknolojisi Ana Bilim Dalında Yardımcı doçent olarak göreve başladı. Haydar Livatyalı Halen bu görevini sürdürmektedir, evli ve iki çocuk babasıdır. II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya

22 TMMOB Makina Mühendisleri Odası Konya Şubesi II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi Eylül 2003 TİTANYUM VE ALAŞIMLARININ TALAŞLI ŞEKİLLENDİRİLMESİ Orhan ÇAKIR 1, Murat KIYAK 2, Erhan ALTAN 3 'Dicle Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, Diyarbakır, TÜRKİYE, Tel: , e-posta: ocakir@dicle.edu.tr Yıldız Teknik Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, İstanbul, TÜRKİYE, Tel: , e-posta: kiyak@yildiz..edu.tr Yıldız Teknik Üniversitesi, Makina Mühendisliği Bölümü, İstanbul, TÜRKİYE, Tel: , e-posta: ealtan@yildiz..edu.tr 2 3 Özet: Titanyum ve titanyum alaşımları sahip oldukları mekanik özellikler nedeniyle uçak-uzay endüstrisinde yaygın olarak kullanılan malzemelerdir. Bu malzemelerin kimya endüstrisinde ve tıpta kullanımı gün geçtikçe artmaktadır. Titanyum ve titanyum alaşımlarının pahalı olması nedeniyle imal edilecek parçaların döküm veya toz metalürjisi ile eldesi ekonomik açıdan uygun olmakla birlikte, klasik talaş kaldırma yöntemlerinin kullanılması gerekmektedir. Klasik talaş kaldırma yöntemlerinin tümünün bu malzemelere uygulanması mümkündür. İşlenmesi zor malzeme grubuna giren bu malzemelerin işlenmesinde uygun kesme parametrelerinin seçilmesi durumunda büyük problemlerle karşılaşılmamaktadır. Bu çalışmada, klasik talaş kaldırma yöntemlerinin titanyum ve titanyum alaşımlarına uygulanması incelenecektir. Saf ve alaşımlı titanyum malzemelerinin işlenmesinde günümüze kadar yapılan çalışmalar araştırılarak elde edilen sonuçlar ortaya konacaktır. Seçilecek klasik talaş kaldırma yöntemine bağlı olarak kullanılması gereken işleme parametreleri belirlenecek, bunun sonucunda elde edilen değerler (takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetleri) belirlenmiştir. Kesme sıvılarının etkisi konusunda elde edilen sonuçlar irdelenmiştir. Anahtar Sözcükler: Titanyum ve alaşımları, Talaşlı işleme, Talaşlı işleme parametreleri I. GİRİŞ Titanyum ve alaşımları çok geniş bir şekilde uçak-uzay endüstrisinde kullanılmakta olan bir malzeme grubudur. Bu malzemenin yüksek sıcaklıklarda yüksek özgül dayanımı (dayanım değerinin ağırlığına oranının yüksek olması) özelliği, kırılma ve korozyon direncinin yüksek olması tercih edilme nedenleridir. Ayrıca bu malzemeler petrol rafinerilerinde, kimyasal işlemlerin yapıldığı ortamlarda, tıp uygulamalarında, kağıt endüstrisinde, nükleer atıkların depolanmasında, yiyeceklerin işlendiği ortamlarda ve denizcilikte kullanılmaktadır. Titanyum ve alaşımlarının bir mühendislik malzemesi olarak kullanım alanlarının çokluğu, bu malzemelerin uygulama alanlarını her geçen gün arttırmaktadır [1-6]. Titanyum ve alaşımlarının eldesinde birçok işlemin kullanılması, bu malzemelerin pahalı olmasına neden olmaktadır. Ekonomik olarak parça imalatının döküm, izotermal kalıplama ve toz metalürjisi ile elde edilmesi daha uygun olmasına rağmen, bu malzemelerin şekillendirilmesinde talaş kaldırma yöntemleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu malzemeler için tüm talaş kaldırma yöntemlerinin kullanılması mümkündür. Gaz türbini motorlarının imalatında tornalama ve delme yaygın olarak kullanılırken, uçak gövdesi parçalarının imalatında ise frezeleme ve delme uygulanan en önemli talaş kaldırma yöntemleridir [4,6]. Titanyum ve alaşımları genel olarak talaşlı işlenmesi zor malzeme grubu içinde kabul edilirler. Bu malzemelerdeki temel sorun, malzemenin kimyasal olarak aktif olması ve bunun sonucunda talaşlı işleme durumunda takım-iş parçası arayüzeyinde oluşan yüksek sıcaklıklardan dolayı malzemenin takıma kaynak olmasıdır. Bu durum takım aşınmasını hızlandırmakta ve takım ömrünü azaltmaktadır. Isısal iletkenliğin azlığı II. Makina Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Eylül 2003,Konya