MİKRO FREZELEME İÇİN MEKANİSTİK KUVVET MODELİ ÖZET ABSTRACT



Benzer belgeler
CNC İLE TALAŞLI İŞLEMEDE KUVVET VE TİTREŞİM ÖLÇÜMÜ

AŞINMIŞ KESİCİ TAKIMLAR İLE ORTOGONAL TALAŞ KALDIRMADA KESME KUVVETLERİNİN DENEYSEL İNCELENMESİ ÖZET ABSTRACT

BİR TALAŞ KALDIRMA MODELİNİN ANALİZİ VE GELİŞTİRİLMESİ

TiN KAPLANMIŞ KESİCİ TAKIMLARDA GERİLME ANALİZİ VE TAKIM-TALAŞ ARA YÜZEYİNDEKİ SÜRTÜNME KATSAYISININ ETKİSİ

Anahtar Kelimeler: Tırlama, Yüksek Hızlı Frezeleme, Kararlılık Diyagramları

Kesici Uç Pah Açısının Kesme Kuvvetleri ve Kesici Takım Gerilmelerine Etkisi

Đmalat Araştırma Laboratuarı Sabancı Universitesi. Talaşlı Đmalat ve Takım Tezgahı Araştırmaları

FREZEYLE TORNALAMA YÖNTEMİNİN SÜREÇ MODELLEMESİ


Anahtar Kelimeler: Östenitik paslanmaz çelik, Kesme kuvveti, Sonlu elemanlar metodu.

ORTAGONAL KESME İŞLEMİNDE KESİCİ TAKIM KAPLAMA MALZEMESİNİN TALAŞ KAYMA AÇISI ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN MODELLENMESİ

MİKRO FREZELEME İŞLEMİNDE KESME KOŞULLARININ TAKIM AŞINMASI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

İnce Cidarlı Parçaların Mikro Frezelenmesinde Talaş Kaldırma Yolunun Takım Aşınması, Kuvvetler ve Parça Kalitesi Üzerindeki Etkisi

HSS Torna Kalemindeki Talaş Açısının Kesme Kuvvetlerine Etkisi

Kesici Takım Kaplama Malzemesinin Mikro Frezeleme İşleminde Takım Elastik Deformasyonu Üzerindeki Etkisi

FREZELEMEDE SERTLİĞİN KESME KUVVETLERİNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ VE CEVAP YÜZEY METODU KULLANILARAK MODELLENMESİ ÖZET

Journal of Engineering and Natural Sciences Mühendislik ve Fen Bilimleri Dergisi

DENEY 2 KESME HIZININ YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİNİN İNCELENMESİ

ALÜMİNYUM 7050 ALAŞIMININ FREZELENMESİNDE TAKIM PERFORMANSLARININ KARŞILAŞTIRMALI ANALİZİ

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:


SAVUNMA SANAYİNDE KULLANILAN PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENEBİLİRLİKERİNİN İNCELENMESİ

T. C. GÜMÜŞHANE ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK ve DOĞA BİLİMLERİ FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

T.C. SÜLEYMAN DEMİREL ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK MİMARLIK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ TALAŞLI İMALAT LABORATUARI DENEY FÖYÜ

Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi

TAKIM ÖMRÜ MODELLERİNDE SERMET KESİCİ TAKIMLAR İÇİN n ÜSTEL DEĞERLERİNİN DENEYSEL OLARAK ARAŞTIRILMASI

BİLGİSAYAR DESTEKLİ MÜHENDİSLİK SEMİNERİMİZE HOŞGELDİNİZ!!! HAZIRLAYAN: H.NAZIM EKİCİ

TORNALAMA İŞLEMİ PARAMETRELERİNİN DENEYSEL VE NÜMERİK ÇALIŞMALARLA İNCELENMESİ

Metal kesmeyi anlama # /71

CNC FREZE BAHAR DÖNEMİ DERS NOTLARI

BURULMA DENEYİ 2. TANIMLAMALAR:

KÜRESEL UÇLU PARMAK FREZELERDE KESME KUVVETLERĐNĐN CAD SĐSTEMĐ ĐLE ELDE EDĐLMESĐ

FREZELEMEDE KESİCİ TAKIM ÇAPI, AĞIZ SAYISI VE TALAŞ AÇISININ YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ VE KESİCİ TAKIM SEHİMLERİNE ETKİLERİ ÖZET ABSTRACT

Invastigation of the Effect Surface Roughness of Cutting Parameters on the Ms 58 Brass Materials by Using Turn-Milling Process

St 37 ÇELİĞİNİN SÜRTÜNMELİ VE GELENEKSEL DELME İŞLEMLERİNDE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNÜN ARAŞTIRILMASI

CAM ELYAF TAKVİYELİ PLASTİK KOMPOZİT MALZEMENİN İŞLENMESİ ESNASINDA KESME PARAMETRELERİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİLERİNİN İNCELENMESİ

DÖRTGEN DELİKLİ KOMPOZİT LEVHALARDA ELASTO- PLASTİK GERİLME ANALİZİ

KOÜ. Mühendislik Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü (1. ve 2.Öğretim / B Şubesi) MMK208 Mukavemet II Dersi - 1. Çalışma Soruları 23 Şubat 2019

TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ

KAPLAMA ÇEŞİDİ VE İŞLEME PARAMETRELERİNE BAĞLI OLARAK TAKIM-TALAŞ ARAYÜZEY SICAKLIĞI VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNDEKİ DEĞİŞİM

Kesici Takım Bağlama Uzunluğunun Mikro Frezelemede Takım Aşınması, Kuvvetler ve Çapak Boyutu Üzerindeki Etkileri

AISI 1040 Çeliğinin Tornalanmasında Kesme Şartlarının Yüzey Pürüzlülük Değerlerine Etkilerinin İncelenmesi

AA 7075 VE AA 6013 ALÜMİNYUM MALZEMELERE DELİK DELME OPERASYONU SÜRECİNDE KESME PARAMETRELERİNİN İNCELENMESİ

ÇİFT UÇ AÇILI SPİRAL MATKAPTA TAKIM ÖMRÜ

CETP KOMPOZİTLERİN DELİNMELERİNDEKİ İTME KUVVETİNİN ANFIS İLE MODELLENMESİ MURAT KOYUNBAKAN ALİ ÜNÜVAR OKAN DEMİR

AA5052 ALAŞIMININ İŞLENMESİNDE İŞLEME PARAMETRELERİNİN KESME KUVVETİ VE YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

FREZELEME UYGULAMALARINDA KESİCİ UÇ SAYISININ TİTREŞİM VE KESME KUVVETLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

I. ULUSAL TALAŞLI İMALAT SEMPOZYUMU Yıldız Teknik Üniversitesi 2 3 Ekim 2009

İnconel 718 Süper Alaşımının İşlenmesinde Kaplanmış Mikro Takımların Aşınma Davranışları ve Performans Analizi

Sığ ve derin kriyojenik işlem uygulanmış karbür takımların kesme kuvvetlerine etkisi

RADÜSLÜ VE PAHLI KESİCİ KENAR MİKRO GEOMETRİLERİNİN KESME KUVVETİ TAKIM SICAKLIĞI VE TAKIM AŞINMASINA ETKİSİ

Talaşlı İmalat Teorisi (MFGE541) Ders Detayları

HACETTEPE ÜNİVERSİTESİ HACETTEPE ASO 1.OSB MESLEK YÜKSEKOKULU HMK 211 CNC TORNA TEKNOLOJİSİ

= σ ε = Elastiklik sınırı: Elastik şekil değişiminin görüldüğü en yüksek gerilme değerine denir.

KÜRESEL UÇLU PARMAK FREZELERDE KESME KUVVETLERİNİN CAD SİSTEMİ İLE ELDE EDİLMESİ

KAPLAMASIZ SERMET TAKIMLA AISI 6150 ÇELİĞİNİN FREZELENMESİNDE KESME PARAMETRELERİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİ *

AISI 303 OSTENİTİK PASLANMAZ ÇELİKLERİN İŞLENMESİNDE KESME HIZI VE İLERLEMENİN TALAŞ BİÇİMİNE ETKİSİ

Frezeleme işlemlerinde kesme kuvveti, titreşim ve yüzey pürüzlülüğü sonuçlarının modellenmesi

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Al-5005 in DELİNMESİNDE DELME PARAMETRELERİNİN ÇAPAK OLUŞUMUNA ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

TALAŞLI İMALATTA KESİCİ TAKIMLARIN KIRILMA ÖNCESİ DAVRANIŞLARININ SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZİ

Chapter 22: Tornalama ve Delik Açma. DeGarmo s Materials and Processes in Manufacturing

AISI 1050 ÇELİĞİNİN KARBÜR TAKIMLARLA FREZELENMESİNDE OLUŞAN TİTREŞİMLERİN İNCELENMESİ VE İSTATİSTİKSEL ANALİZİ

İŞLEME PARAMETRELERİNDEN KESME HIZININ INCONEL 718 SÜPER ALAŞIMIN İŞLENEBİLİRLİĞİNE ETKİSİ

AN EXPERIMENTAL SET UP STUDY FOR THE MEASUREMENT OF TOOL AND WORKPIECE TEMPERATURE IN END MILLING

Lama Testere ile AISI 1020 Malzemesinin Kesilmesi İşleminde Takım Performansının İncelenmesi

GEMİ EĞİLME MOMENTİ ve KESME KUVVETİ KESİT ZORLARININ BUREAU VERITAS KURALLARI ve NÜMERİK YÖNTEM ile ANALİZİ

Orjinal Matkap Geometrisinde Delme Performansının Sonlu Elemanlar Yontemi ile Doğrulanması

Karbon elyaf takviyeli plastik kompozitlerin tornalanmasında yüzey pürüzlülüğü ve takım aşınmasına etki eden parametrelerin araştırılması

«Jant Kolu Arkası Boşluğunun Parametrik Tasarımı ve Optimizasyonu» «Parametric Modelling and Optimization Of The Spoke Back Side Cavity»

BELĐRLĐ BĐR SIKMA KUVVETĐ ETKĐSĐNDE BĐSĐKLET FREN KOLU KUVVET ANALĐZĐNĐN YAPILMASI

Derin Çekme İşlemi Üzerine Kalıp Geometrisinin Etkisinin Sonlu Elemanlar Analizi

ORTOGONAL METAL KESME BENZETİMLERİNDE KULLANILAN MALZEME VE SÜRTÜNME MODELLERİNİN KESME KUVVETLERİNE ETKİSİ

Yunus KAYIR a*, Ahmet AYTÜRK a. Geliş Tarihi/Received : , Kabul Tarihi/Accepted :

İmalat Süreçlerinde Kesme Kuvvetlerinin Belirlenmesi Dinomometre Tasarımı ve İmalatı

Üst başlık hareket. kolu. Üst başlık. Askı yatak. Devir sayısı seçimi. Fener mili yuvası İş tablası. Boyuna hareket volanı Düşey hareket.

T.C. BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE VE İMALAT MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ MÜHENDİSLİKTE DENEYSEL METODLAR II DERSİ

TORNALAMADA DEĞİŞKEN İLERLEMENİN BAŞLANGIÇ AŞINMASINA OLAN ETKİLERİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

DOĞA BİLİMLERİ MİMARLIK VE MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDSİLİĞİ ÖĞRETİM PLANI 1. YARIYIL 2. YARIYIL

TORNALAMA İŞLEMLERİNDE KESİCİ TAKIM TİTREŞİMİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

YEKPARE TAKMA UÇLU MATKAPLARLA DELME İŞLEMLERİNDE KESİCİ TAKIM ÜZERİNDEKİ GERİLMELERİN MATEMATİKSEL MODELLENMESİ

TEKNOLOJİK ARAŞTIRMALAR

Frezeyle tornalamada takımda ortaya çıkan termal deformasyonların modellenmesi. Modelling thermally induced deformations on tool during turn-milling

CoroMill ölçüsünde kesici uçlara sahip parmak frezeler Çelik kalitesi GC1130

ALIŞILMAMIŞ ÜRETİM YÖNTEMLERİ

YÜKSEK HIZLI TALAŞLI İŞLEMEDE YÜZEY KALİTESİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ

ASİSTAN ARŞ. GÖR. GÜL DAYAN

ÖZGEÇMİŞ Ad Soyad :Yrd.Doç:Dr.Hüseyin MUTLU Eğitim Durumu

DIN sıcak iş takım çeliğinin testere freze çakılarıyla işlenebilirliğinin araştırılması

ELYAF TAKVİYELİ KOMPOZİT MALZEMELER İÇİN MİKROMEKANİK ESASLI KIRIM KISTASI EMRE FIRLAR KAAN BİLGE MELİH PAPİLA 0º 90º 90º 0º

KAPLAMASIZ SEMENTİT KARBÜR KESİCİ TAKIM VE KESME PARAMETRELERİNİN YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜNE ETKİSİNİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ

ÜNĐVERSAL FEREZE TEZGÂHLARI ĐÇĐN SERVO MOTORLU DĐVĐZÖR YARDIMIYLA AÇI KONTROLÜ

15-5 PH PASLANMAZ ÇELİĞİN TORNALANMASINDA KESME KUVVETİNİN TAGUCHİ METODU İLE OPTİMİZASYONU

BİLECİK ŞEYH EDEBALİ ÜNİVERSİTESİ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

DÜZ DİŞLİLERDE SÜRTÜNME KUVVETİNİN HASAR OLUŞUMU ÜZERİNDEKİ ETKİSİNİN ARAŞTIRILMASI

Kabul Edilmiş Makale/Accepted Manuscript

Determination of tool point FRF of micro tools under operational conditions using analytical methods

Chapter 24: Frezeleme. DeGarmo s Materials and Processes in Manufacturing

Deneyin Amacı Çekme deneyinin incelenmesi ve metalik bir malzemeye ait çekme deneyinin yapılması.

TEL EROZYON YÖNTEMİ İLE İŞLENEN KALIP ÇELİKLERİNDE İŞLEM PARAMETRELERİNİN YÜZEY KALİTESİNE ETKİSİ

Transkript:

MİKRO FREZELEME İÇİN MEKANİSTİK KUVVET MODELİ Ali MAMEDOV 1, İsmail LAZOĞLU 2 1 amamedov@ku.edu.tr Koç Üniversitesi, Üretim ve Otomasyon Araştırma Merkezi, Makine Mühendisliği Bölümü, Rumeli Feneri Yolu, Sarıyer, İstanbul 34450 2 ilazoglu@ku.edu.tr Koç Üniversitesi, Üretim ve Otomasyon Araştırma Merkezi, Makine Mühendisliği Bölümü, Rumeli Feneri Yolu, Sarıyer, İstanbul 34450 ÖZET Kesme kuvvetlerinin incelenmesi, kesme sürecinin mekanik ve dinamiğinin incelenmesi açısından önem teşkil etmektedir. Bu çalışmanın önemi; kesme kuvvetlerinin, takım aşınması ve nihai parça kalitesi üzerindeki belirgin etkisinin ortaya konulmasıdır. Sunulan kuvvet modeli, takımın dönerek ilerleme hareketi esnasında, takım ucunun yörüngesini dikkate alarak talaş kalınlığının hesaplamasının yanı sıra, kuvvetin kazıma bileşenini de elastik toparlanmaya ve iş parçası ile takımın etkileşim hacmine dayalı olarak hesaplamaktadır. Model, çok sayıda farklı kesme şartlarında mikro frezeleme deneyleri ile doğrulanmıştır. Anahtar Sözcükler: Mikro Frezeleme, Kuvvet Modeli, Mekanistik model, Alüminyum 7050 ABSTRACT The analysis of cutting forces plays an important role for investigation of mechanics and dynamics of cutting process. The importance of force analysis is due to its major role in tool wear and surface quality of machined parts. Presented force model calculates chip thickness by considering trajectory of the tool tip while tool rotates and moves ahead continuously, it also takes ploughing force component into consideration relating it to elastic recovery based on interference volume between tool and workpiece. The model is validated throug h micro end milling experiments for a wide range of cutting conditions. Keywords: Micro End Milling, Force Model, Mechanistic Model, Aluminum 7050 1. GİRİŞ Mikro işleme prosesi, çok geniş yelpazesi olan mühendislik malzemelerin işlenmesinde, karmaşık geometriye sahip birkaç mikron boyutlarındaki üç boyutlu minyatür parçaların dar toleranslarla ve yüksek hassasiyetle üretilmesi için kullanılan öncü bir yöntemdir. Chae J.[1] ve arkadaşlarının yaptığı araştırmaya göre, mikro boyutlarda işleme için diğer işleme yöntemleriyle karşılaştırıldığında mikro frezeleme, verimliliği ve proses esnekliği daha yüksek olan bir yöntemdir. Ancak makro işleme ile mikro işleme arasında kesici takımın küçük ölçekli olmasından kaynaklanan belirgin farklar mevcuttur. Makro işlemede etkisi dikkate alınmayacak kadar küçük olan kazıma/sürtünme(plowing/rubbing) mekanizması, mikro işlemede önem kazanmakta ve oluşan kuvvetler üzerinde dikkate değer artış oluşturmaktadır. Bu yüzden mikro işleme sırasında oluşan kuvvetlerin öngörülmesi, son ürün kalitesinin arttırılması açısından büyük önem taşımakta ve dünya genelinde güncel ve önemli bir araştırma konusu haline 175

gelmektedir. Bu konuda ilk araştırmalardan biri, Vogler ve arkadaşları [2] tarafından yapılmıştır. Buna ek olarak Waldorf ve arkadaşları [3] tarafından mikro frezeleme kuvvetlerinin öngörülmesinde kullanılan kayma-düzlemi plastisite modeli geliştirilmiştir. Waldorf un çalışmalarını temel alarak June [4], Fang ve arkadaşları [5] tarafından elastik toparlanmayı(elastic recovery) daha kapsamlı olarak ele alan plastisite modelleri geliştirilmiştir. Birçok araştırmacı sonlu elemanlar yöntemini kullanarak mikro işleme sırasında oluşan kuvvetleri öngörmeyi amaçlamışlardır. Kim [6] ve Özel [7], kesme işlemi esnasında oluşan gerilmeleri, Reck ve arkadaşları [8] kesme ağzı yarıçapının takım aşınması üzerindeki etkisini araştırmışlardır. Yalnız, sonlu elemanlar yönteminde hazırlanan çalışmalar çok sayıda varsayım yapılarak geliştirildiği için bu çalışmaların sonucunda doğru sonuçlar elde etmenin zor olduğu ve yapılan varsayımlara göre sonuçların değişkenlik gösterdiği görülmüştür. Dünyada yapılan çalışmalar incelendiğinde kesme sırasında oluşan kuvvetlerin öngörülmesinde mekanistik modeller en etkili modellerdir. Geliştirilen sadece birkaç model olmakla birlikte bu modellerin bazı eksik yanları bulunmaktadır. Buna örnek olarak Zaman [9] ve Bao [10] tarafından geliştirilen modellerde minimum talaş kalınlığının ve kesme ağzı yarıçapının etkisi dikkate alınmamaktadır. Bahsi geçen etkenleri dikkate alarak sunduğumuz kuvvet modeli, mikro işleme esnasında etkin olan her iki kesme mekanizmasını, kesme ağzı yarıçapının etkisini, kazıma sonrasında oluşan elastik toparlanmayı dikkate almaktadır. 2. SÜREÇ KİNEMATİĞİ VE ANLIK TALAŞ KALINLIĞI Geliştirilen mekanistik kuvvet modeli mikro frezeleme esnasında etkin olan kesme ve kazıma mekanizmalarını dikkate alarak, istenilen kesme şartlarında oluşan kuvvetleri öngörebilmektedir. Modelde mikro frezeleme esnasında oluşan ve son derece önemli olan talaş kalınlığı etkisi dikkate alınmıştır. Li ve arkadaşlarının [11] sunduğu çalışmada da belirtildiği üzere kesme esnasında oluşan talaş kalınlığı, Martelloti denklemi ile temsil edilen, konvansiyonel kesme esnasında oluşan talaş kalınlığından farklılık göstermektedir. Li ve arkadaşlarının yayınladığı makalede önerilen talaş kalınlığı formülasyonu (1) ile konvansiyonel Martelloti formülasyonu (2) arasındaki fark karşılaştırmalı olarak şekil-1 de gösterilmiştir. (1) (2) Burada; t c : Talaş kalınlığı (mm) t x : Diş başına ilerleme (mm/dev-diş) R : Takım yarıçapı (mm) N : Kesici ağız sayısı θ : Takımın anlık açısal pozisyonu 176

Şekil 1. Martelloti ile Li talaş kalınlıklarının karşılaştırılması (grafik iki ağızlı takım için t x =100µm/dev-diş ilerleme hızı için çizildi) Şekil 2. Martelloti ile Li modellerin arasındaki fark Mikro işlemede kesme derinliğinin küçük olmasından dolayı oluşan talaş kalınlığı, kesici ağzı yarıçapıyla birbirine yakın boyutlardadır. Bundan dolayı talaş kalınlığı, minimum talaş kalınlığından düşük olduğu zaman kesme oluşmamakta ve takım iş parçasına sürtünerek onu plastik deformasyona uğratmaktadır. Oluşan deformasyonun elastik kısmı geri esnemekte, yalnız büyük bir kısmı da plastik olmakla birlikte kalıcı deformasyonu oluşturmaktadır. Oluşan elastik geri esnemenin de kuvvetler üzerinde etkisi olacağı düşünülerek denklem (3) ile temsil edilen geri esneme modele eklenmiştir. Denklem 3 te gösterildiği gibi geri esneme miktarı, malzemenin özelliği olan elastik toparlanma oranı ile anlık talaş kalınlığının çarpımıdır. 177

[13] (3) Burada; h e p e h : Elastik geri esneme miktarı (mm) : Elastik toparlanma oranı : Anlık talaş kalınlığı (mm) Geliştirilen modelin mekanistik olması sebebiyle kesme kuvvetlerin öngörülmesi için ihtiyaç duyulan ilk veri, malzemeye ve takıma özgü olan kesme katsayılarıdır. Bu katsayıların elde edilmesi mekanistik kalibrasyonla mümkündür [12]. Kesme hızı ve kesme derinliği sabit tutularak farklı ilerleme hızlarında kesme kuvvetleri ölçüldüğünde, kuvvetlerin artan ilerleme hızıyla doğrusal bir artış gösterdiği bilinmektedir. Belirli ölçü aralığında bütün ilerleme değerleri için ortalama kuvvetler ölçülerek, oluşan doğrunun denkleminden (4) kesme katsayıları hesaplanmaktadır. Bu katsayıların analitik hesaplanması aşağıdaki formüllerle mümkündür. (q=x,y) (4) (5) (6) (7) (8) Burada; a N : Kesme derinliği (mm) : Kesici ağız sayısı : x,y ortalama kuvvetlerinin bileşenleri [12] Mekanistik kalibrasyon yapılarak hesaplanan kesme katsayıları tablo-1 de verilmiştir. Şekil 3. Ortalama Fx ve Fy kuvvetleri ilerleme grafiği 178

Tablo 1. Al7050 malzemesi ve φ=1,5 mm Tungsten Karbür takım için kesme katsayıları K tc [N/mm 2 ] K te [N/mm] K rc [N/mm 2 ] K re [N/mm] 1687.20 16.72 2765.20 14.72 Yeterli sayıda kesme kuvvetleri ölçümlerinden elde edilen kesme katsayıları diğer kesme parametreleriyle birlikte geliştirilen modele giriş parametresi olarak girilir. Giriş parametreleri verildikten sonra model denklem (9) da verilen formülasyonu kullanarak kesme kuvvetlerini şekil-4 te gösterildiği gibi diferansiyel şekilde hesaplar. Diferansiyel kuvvetlerin toplamı alınarak kesme sırasında oluşan Fx, Fy ve toplam bileşke kuvvetler hesaplanır. (9) Şekil 4. Kesme esnasında oluşan diferansiyel kuvvetler[12] 2.1 Deney Düzeneği ve Model Doğrulaması Yapılan deneyler uçak ve uzay sanayisinde çok yaygın kullanılan bir mühendislik malzemesi olan Al7050 kullanılarak yapılmıştır. Kesme 1,5 mm lik kaplamasız Tungsten karbür(wc) kesici takımını kullanarak, Nikken hava türbiniyle donatılmış Mori Seiki NMV5000DCG CNC tezgâhında yapılmıştır. Kuvvet ölçümleri masa tipi Kistler dinamometre kullanılarak yapılmıştır. Şekil 5. a) Deney düzeneği, b) şematik gösterimi 179

Şekil-6 da gösterilen 1,5 mm çapında Tungsten Karbür takımının helis açısı 30 0 olup, kesme esnasında kesme dinamiğini etkilememesi için tutucu dışında kalan takım boyu 15mm olarak sabit tutulmuştur. Şekil-7 de görüldüğü gibi Tarama Elektron Mikroskobu kullanılarak takım kesici ucu yarıçapı 17 µm olarak ölçülmüştür. Tablo-2 de yapılan mikro kesme işlemiyle ilgili takım ve malzeme parametreleri verilmiştir. Şekil 6. Freze takımının SEM görüntüsü Şekil 7. Takımın kesici ucu yarıçapı Tablo 2. Deneyde kullanılan takım ve kesme parametreleri [14] Takım çapı 1,5 mm Helis açısı 30 0 Kesici ağız köşe yarıçapı 17 µm Kesme derinliği 200 µm Al 7050 yoğunluğu (ρ) 2.83 gr/cm 3 Al 7050 Elastisite modülü (E) 71,7 GPa Al 7050 akma gerilmesi 490 MPa Elastik toparlanma oranı (p e ) 0,1 Deneyler 20.000 dev/dak. iş mili hızında, 200µm kesme derinliğinde farklı ilerleme hızlarında tam dalma ( slot milling ) olarak yapılmıştır. Kesme kuvvetlerin etkisinde masa tipi dinamometrede oluşan piezo-elektrik şarj, voltaj yükseltecine aktarılarak, voltaj değerleri belirli 180

katsayı ile yükseltilir ve veri toplama kartıyla bilgisayara aktarılır. CutPro yazılımı kullanılarak kuvvet verileri toplanır ve modelde öngörülen kuvvetlerle karşılaştırılır. Kuvvetler üst -üste koyulup karşılaştırıldığı zaman şekil-8 de görüldüğü gibi simülasyon sonuçlarıyla deney sonuçlarının kabul edilebilir derecede örtüştüğü gözlenmiştir. Şekil 8. Deney ve simülasyon kuvvet grafikleri 181

3. SONUÇ VE TARTIŞMA Bu makalede mikro frezeleme için mekanistik kuvvet modeli sunulmuştur. Mikro frezeleme işleminde kesme kuvvetlerinin doğru tespit edilmesi, onlara bağlı olan takım aşınması, yüzey kalitesi ve nihai parça hassasiyeti gibi faktörlerin belirlenmesi açısından önemlidir. Sunulan kuvvet modelinin doğruluğu çeşitli kesme koşullarında ispatlanarak, mikro boyutlarda frezeleme işlemi için konvansiyonel kuvvet modelinden daha iyi sonuçlar verdiği görülmüştür. TEŞEKKÜR Yazarlar TÜBİTAK a MAG 110M697 nolu projedeki finansal desteği, ve DPT destekli Koç Üniversitesi Yüzey Teknolojileri Uygulama ve Araştırma Merkezi ne Taramalı Elektron Mikroskobu görüntüleri için teşekkürlerini sunarlar. 4. KAYNAKÇA [1] CHAE, J., PARK, S. S., and FREIHEIT, T., 2006, Investigation of Micro-Cutting Operations, Int. J. Mach. Tools Manuf., 46(3-4), pp. 313 332. [2] VOGLER, M. P., KAPOOR, S. G., and DEVOR, R. E., 2004, On the Modeling and Analysis of Machining Performance in Micro-Endmilling, Part II: Cutting Force Prediction, Trans. ASME J. Manuf. Sci. Eng., 126(4), pp. 695 705. [3] WALDORF, D. J., DEVOR, R. E., and KAPOOR, S. G., 1998, Slip-Line Field for Ploughing During Orthogonal Cutting, Trans. ASME J. Manuf. Sci. Eng., 120(4), pp. 693 698. [4] JUN, M. B. G., LIU, X., DEVOR, R. E., and KAPOOR, S. G., 2006, Investigation of the Dynamics of Micro-End Milling, Part 1: Model Development, Trans. ASME J. Manuf. Sci. Eng., 128(4), pp. 893 900. [5] FANG, N., 2003, Slip-Line Modeling of Machining With a Rounded-Edge Tool Part I: New Model and Theory, J. Mech. Phys. Solids, 51(4), pp. 715 742. [6] KIM, K. W., LEE, W. Y., and SIN, H.-C., 1999, Finite Element Analysis for the Characteristics of Temperature and Stress in Micro-Machining Considering the Size Effect, Int. J. Mach. Tools Manuf., 39(9), pp. 1507 1524. [7] OZEL, T., and ZEREN, E., 2005, Finite Element Modeling of Stresses Induced by High Speed Machining with Round Edge Cutting Tools, 2005 ASME International Mechanical Engineering Congress and Exposition, IMECE 2005, Orlando, FL, Nov. 5 11, American Society of Mechanical Engineers, New York,NY. [8] RECH, J., YEN, Y.-C., SCHAFF, M. J., HAMDI, H., ALTAN, T., and BOUZAKIS, K. D., 2005, Influence of Cutting Edge Radius on the Wear Resistance of Pm-Hss Milling Inserts, Wear, 259(7-12), pp. 1168 1176. [9] ZAMAN, M. T., KUMAR, A. S., RAHMAN, M., and SREERAM, S., 2006, A Three-Dimensional Analytical Cutting Force Model for Micro End Milling Operation, Int. J. Mach. Tools Manuf. 46(3-4), pp. 353 366. 182

[10] BAO, W. Y., and TANSEL, I. N., 2000, Modeling Micro-End-Milling Operations. Part I: Analytical Cutting Force Model, Int. J. Mach. Tools Manuf., 40(15), pp. 2155 2173. [11] CHENGFENG Li, XINMIN Lai, HONGTAO Li and JUN Ni, Modeling of three-dimensional cutting forces in micro-end-milling Publishing Journal Of Micromechanics And Microengineering J. Micromech. Microeng. 17 (2007) 671 678 [12] ALTINTAŞ Y. Manufacturing Automation. Metal Cutting mechanics, Machine tool vibrations and CNC design. Cambrigde University pres, 2000 [13] MARTIN B.G. Jun, CHANSEO G., MOHAMMAD M., SIMON P., A new mechanistic approach for micro end milling force modelling Journal of Manufacturing Science and Engineering FEBRUARY 2012, Vol. 134 [14] www.matweb.com/search/datasheet.aspx?matguid=a8298bba8d02486c97c06990a3c215d9 (Erişim tarihi: 31.7.2012) 183