Parmak Frezeleme Sırasında Takım Salgısının Etkisi Dahil Edilerek Kesme Kuvvetlerinin Tahmini ve Analizi

Bu çalışmada, parmak frezelemede kesme kuvvetlerini tahmin etmek için takım salgısının etkilerini içeren bir kesme kuvveti modeli sunulmuştur. Modelde, parmak freze helis açısının etkisini yansıtmak için ekseni boyunca bir dizi disk elemana ayrılmıştır. Kesme kuvvetleri, kuvvet katsayılarının ortalama talaş kalınlığının üstel fonksiyonları olarak tanımlandığı mekanistik model ile her bir zaman aralığında tahmin edilmiştir. Takım salgısının talaş yükü üzerindeki etkisi kesici kenarların gerçek yolu esas alınarak incelenmiştir. Ayrıntılı bir analiz, takım salgısının kesme kuvveti desenini diş geçiş frekansından iş mili dönme frekansına değiştirdiğini göstermektedir. Bu model, Al7075-T6 alüminyum alaşımı için literatürde bulunan deneysel kesme kuvvetlerinin benzetimden elde edilenlerle karşılaştırılmasıyla da doğrulanmış ve kesme kuvvetlerinin tatmin edici bir tahmini sağlamaktadır.

Prediction and Analysis of Cutting Forces Including the Effect of Tool Runout During End Milling

In this study, a cutting force model is presented, which includes the effects of tool runout to predict cutting forces in end milling. In the model, the end mill is separated into a series of disc elements along its axis to reflect the effect of the helix angle. The cutting forces are predicted at each time interval with a mechanistic model in which the force coefficients are defined as the exponential functions of the average chip thickness. The effect of tool runout on chip load is considered based on the true path of the flutes. An in-depth analysis indicates that tool runout shifts the cutting force pattern from the tooth passing frequency to the spindle rotational one. This model is also validated with the comparison of experimental cutting forces available in the literature with those from simulation for aluminum alloy Al7075-T6, and provides a satisfactory prediction of cutting forces.

___

  • [1] Kline W.A. and DeVor R.E., “The effect of runout on cutting geometry and forces in end milling”, International Journal of Machine Tool Design and Research, 23(2–3): 123–140, (1983).
  • [2] Budak E., Altintas Y. and Armarego E.J.A., “Prediction of milling force coefficients from orthogonal cutting data”, ASME Transactions, Journal of Manufacturing Science and Engineering, 118: 216–224, (1996).
  • [3] Aydın M., Uçar M., Cengiz A. and Kurt M., “Identification of static surface form errors from cutting force distribution in flat-end milling processes”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 37: 1001–1013, (2015).
  • [4] Aydın M. and Köklü U., “Identification and modeling of cutting forces in ball-end milling based on two different finite element models with Arbitrary Lagrangian Eulerian technique”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 92: 1465–1480, (2017).
  • [5] Aydın M. and Köklü U., “A study of ball-end milling forces by finite element model with Lagrangian boundary of orthogonal cutting operation”, Journal of the Faculty of Engineering and Architecture of Gazi University, 33(2): 517–527, (2018).
  • [6] 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”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 25: 435–443, (2005).
  • [7] Kumanchik L.M. and Schmitz T.L., “Improved analytical chip thickness model for milling”, Precision Engineering, 31: 317–324, (2007).
  • [8] Li H.Z., Zhang W.B. and Li X.P., “Modelling of cutting forces in helical end milling using a predictive machining theory”, International Journal of Mechanical Sciences, 43: 1711–1730, (2001).
  • [9] Oxley P.L.B., “Mechanics of machining”, Ellis Horwood Limited, Chichester, (1989).
  • [10] Li X.P. and Li H.Z., “Theoretical modelling of cutting forces in helical end milling with cutter runout”, International Journal of Mechanical Sciences, 46: 1399–1414, (2004).
  • [11] Diez E., Perez H., Guzman M. and Vizan A., “An improved methodology for the experimental evaluation of tool runout in peripheral milling”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 65: 283–293, (2013).
  • [12] Sutherland J.W. and DeVor R.E., “An improved method for cutting force and surface error prediction in flexible end milling systems”, Transactions of the ASME Journal of Engineering for Industry, 108(4): 269–279, (1986).
  • [13] Hekman K. A. and Liang S.Y. “In-process monitoring of end milling cutter runout”, Mechatronics, 7: 1–10, (1997).
  • [14] Yun W.-S. and Cho D.-W., “An Improved Method for the Determination of 3D Cutting Force Coefficients and Runout Parameters in End Milling”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 16: 851–858, (2000). [7]
  • [15] Rivière-Lorphèvre E. and Filippi E., “Mechanistic cutting force model parameters evaluation in milling taking cutter radial runout into account”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 45: 8–15, (2009).
  • [16] Wan M., Zhang W.-H., Dang. J.-W. and Yang Y., “A novel cutting force modelling method for cylindrical end mill”, Applied Mathematical Modelling, 34: 823–836, (2010).
  • [17] Fu Z., Yang W., Wang X., Leopold J., “An analytical force model for ball-end milling based on a predictive machining theory considering cutter runout”, International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 84, 2449–2460, (2016).
  • [18] Diez Cifuentes E., Pérez García H., Guzmán Villaseñor M., Vizán Idoipe A. “Dynamic analysis of runout correction in milling”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 50: 709–717 (2010).
  • [19] Aydın M. and Köklü U., “Analysis of flat-end milling forces considering chip formation process in high-speed cutting of Ti6Al4V Titanium Alloy”, Simulation Modelling Practice and Theory, 100: 102039, (2020).
  • [20] Altintas Y., “Manufacturing automation, metal cutting, machine tool vibration and CNC design”, Cambridge University Press, Cambridge, (2000).
  • [21] Budak E., “Analytical models for high performance milling. Part I: Cutting forces, structural deformations and tolerance integrity”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, 46: 1478–1488, (2006).
Politeknik Dergisi-Cover
  • ISSN: 1302-0900
  • Yayın Aralığı: Yılda 4 Sayı
  • Başlangıç: 1998
  • Yayıncı: GAZİ ÜNİVERSİTESİ
Sayıdaki Diğer Makaleler

Granüler Zemine Oturan Yüzeysel Kare Temelin Altındaki Gerilme Artışının Küçük Ölçekli Model Deneylerle İncelenmesi

Bayram ATEŞ, Erol ŞADOĞLU

Care4HIP: An Embedded System Design for Discerning Hear-Impaired People in Traffic

Kemal AKYOL, Abdulkadir KARACI, Muhammed TİFTİKÇİ

Aromatik Karışımların Hidrodealkilasyonuna Katalizör Modifikasyonun Etkisi

Ayten ATEŞ, Hasip YENİOVA, Rafig ALİBEYLİ

Müşteri Kaybı Tahmininde Sınıf Dengesizliği Problemi

M. Aslı AYDIN

Ultrasonik Sürücülerin Soğutulması için Termoelektrik Kendinden Soğutma Sisteminin Deneysel İncelenmesi

Mert ŞENER, F.mertkan ARSLAN, Oğuz GÜRSES, Gökhan GÜRLEK

Trafik Kazalarının Sınıflandırılmasında Çok Katmanlı Algılayıcı, Regresyon ve En Yakın Komşuluk Algoritmalarının Performans Analizi

Emre KUŞKAPAN, Muhammed Yasin ÇODUR

Radyant Panel Konumlarının ve Su Sıcaklığının Termal Konfor Üzerindeki Etkisinin Araştırılması

Onur ORUÇ, Merve ÖZTÜRK

Parmak Frezeleme Sırasında Takım Salgısının Etkisi Dahil Edilerek Kesme Kuvvetlerinin Tahmini ve Analizi

Mehmet AYDIN

3B T1 Ağırlıklı MR Görüntülerinde Atlas Tabanlı Hacim Ölçüm Yöntemini Kullanarak Alzheimer Hastalığının Teşhisi

Muhammet Üsame ÖZİÇ, Hakan EKMEKCİ, Seral ÖZŞEN, Mücahid BARSTUĞAN, Aydın YILDOĞAN

Buji ile Ateşlemeli Bir Motorda Sentetik Mangan Katkısı ile Fuzel Yağı-Benzin Karışımlarının Performans ve Emisyonlara Etkilerinin İncelenmesi

Süleyman ÜSTÜN, Metin GÜRÜ