Yiğit KARPAT, Samad Nadimi Bavil OLIAEI, Muammer KANLI

Mikro frezeleme işleminin takım eksen sapması göz önüne alınarak mekanistik modellemesi

İşlenmesi zor malzemelerden yapılan mikro parçaların hassas üretiminde mikro frezeleme yaygın olarakkullanılan bir yöntemdir. Malzeme işleme hızının yüksek olması ve işleme sonunda iyi yüzey kalitesiüretilmesi bu yöntemin en belirgin avantajlarıdır. Mikro frezeleme işleminin sonuçlarının tahminedilebilmesi için ilk adım hassas bir mekanistik kuvvet modelinin geliştirilmesidir. Mikro frezelemedeoluşan ortalama kesme kuvvetlerinin ilerlemeye göre değişimi makro ölçek frezelemede olduğu gibidoğrusal bir karakteristik göstermez. Bu çalışmada, kübik polinom karakteristiğine sahip ortalama kuvvetmodeline dayalı bir mekanistik model geliştirilmiştir. Ek olarak mikro takımın eksenel sapması geliştirilenmekanistik modele dahil edilmiştir. Geliştirilen model ile titanyum Ti6Al4V alaşımının işlemesi sırasındatahmin edilen kuvvetlerin yapılan ölçümler ile uyumlu olduğu görülmüştür. Farklı işleme şartlarında takımeksenel sapmasının değeri geliştirilen model vasıtası ile araştırılmıştır.

Mechanistic modeling of micro milling including tool run-out

Micro milling is widely used in precision manufacturing industry to produce micro components made from difficult-to-cut materials. High material removal rate and ability to create good surface quality are the major advantages. Modeling of micro milling process is essential to gain predictive ability in the process where the first step is an accurate model for machining forces where mechanistic force modeling is commonly used. In micro milling, average cutting force characteristics deviate from shifted linear force characteristics observed in macro scale machining. In this study, mechanistic force modeling based on cubic polynomial average force characteristic has been used. The influence of run-out of the spindle system has also been integrated into the mechanistic force modeling. The predicted forces are in agreements with experimental micro milling forces for machining of titanium alloy Ti6AL4V.

PDF

___

Shi, H. M., Tobias, S. A., Theory of finite amplitude machine tool instability, International Journal of Machine Tool Design and Research, 24 (1), 45–69, 1984.
Stepan, G., Dombovari, Z., Munoa, J., 2011, Identification of cutting force characteristics based on chatter experiments. CIRP Annals - Manufacturing Technology, 60(1), 113–116, 2011.
Dow A.T., Miller E.L., Garrard K., Tool force and deflection compensation for small milling tools, Precision Engineering, 28, 31–45, 2004.
Lazoglu I., Mamedov, A., Deformation of thin parts in micromilling, CIRP Annals - Manufacturing Technology, 65, 117–120, 2016.
Germain D., Fromentin G., Poulachon G., BisseyBreton S., From large-scale to micromachining: A review of force prediction models, Journal of Manufacturing Processes 15, 389–401, 2013.
Li H.Z. and Li X.P., A numerical study of the effects of cutter runout on milling process geometry based on true tooth trajectory, Int J Adv Manuf Technology 25, 435– 443, 2005.
Bao, W.Y., Tansel, I.N., Modeling micro-end-milling operations. Part II: Tool run-out, InternationalJournal of Machine Tools and Manufacture, 40 (15), 2175-2192, 2000.
Kang I.S., Kim J.S., Kang M.C., Seo Y.W., A mechanistic model of cutting force in the micro end milling process, Journal of Materials Processing Technology, 87-188, 250-255, 2007.
Bao, W.Y., Tansel, I.N., Modeling micro-end-milling operations. Part I: Analytical cutting force model, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 40 (15), 2155-2173, 2000.
Chae J., Park S.S., Freiheit T., Investigation-of-microcutting-operations, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 46, 313–332, 2006.
Uslan İ., Sarıtaş S., Davies T.J., Effects of Variables on the size and characteristics of gas atomized aluminium powders, Powder Metallurgy, 42 (2), 157-163, 1999.