Kesme Kuvvetine Bağlı Olarak Parmak Freze Hareket Denklemlerinin Sayısal Analizi

Abstract

Frezeleme işleminin doğası gereği kesme işleminde oluşan yükler kesintili ve periyodiktir ve bu yükleri altında çalışan kesici takımda oluşan titreşimler kaçınılmazdır. Ancak uygun olmayan kesme şartları altında sisteme etki eden yükler çoğu zaman sönümlenemez ve kararsız durum olarak ifade edilen tırlamaya neden olur. Tırlama kontrol edilemeyen bir titreşim türüdür. Yüzey kalitesi, takım ömrü ve takım tezgahı bileşenleri üzerinde olumsuz etkilere sahiptir. Bu problemin ortadan kaldırılması veya engellenmesi için doğru kesme parametrelerinin belirlenmesi gereklidir. Bu çalışmada, kesme kuvvetleri altında çalışan kesici takımın kararlığının izlenmesi, tırlama frekanslarının tahmini ve kararlı kesme şartlarının belirlenmesi için bir yöntem sunulmuştur. Sunulan yöntemde parmak freze, ankastre kiriş olarak sönümlü iki serbestlik dereceli sistem olarak modellenmiştir. Matematiksel modelin çözümünde sonlu fark denklemleri kullanılmış ve sistemin cevap fonksiyonları hesaplanmıştır. Sisteme etki eden kesme kuvvetlerinin sürekli zaman fonksiyonları deneysel ölçüm verileri kullanılarak Fourier yaklaştırması yöntemi ile Fx ve Fy kuvvet bileşenleri için sırasıyla %94.76 ve %93.81 doğruluk oranları ile elde edilmiştir. Deneylerde iş parçası olarak AISI 4140 ıslah çeliği ve kesici takım olarak 9.5 mm çapında 38° derece helis açısına sahip AlCrN kaplamalı Tungsten karbür (WC) parmak freze kullanılmıştır. Kesme parametreleri olarak iş mili hızı 3350 dev/dk, diş başı ilerleme 0.04 mm/diş ve eksenel kesme derinliği 0.5 mm şeklinde seçilmiştir. Sistemin cevap fonksiyonları bilgisayar ortamında Python programlama dili aracılığı ile gerçekleştirilmiş sonuçlar zaman alanında grafiksel olarak verilmiştir. Çalışma, sunulan yöntem ile anlık takım izlemesi, tırlama frekanslarının belirlenmesi, akıllı teknikler ile kararlı kesme aralıklarının tayin edilmesi, yüzey pürüzlülüğü, boyutsal hatalar ve takım ömrünün iyileştirilmesi gibi endüstriyel uygulamaların geliştirilmesine referans teşkil eder.