Trochoidal milling

Abstract

Kalite ve verimliliğin, imalat ve sonrası süreçte daha fazla önem kazanmasıylabirlikte; takım yolunun değiştirilmesi ve ilerleme hızının ayarlanması gibi stratejilergeleneksel üretim yöntemlerinin yerini almaya başlamışlardır. Bu tez çalışmasında sertmazleme işlenmesinde yaygın olarak kullanılan ?Trochoidal Milling? (Trokoid takım yollufrezeleme) methodunun modellenmesi yapılmıştır. ?Trochoidal Milling? methodunda kesicitakım trokoid takım yolu izlemektedir ve bu nedenle radyal kesme derinliği takım yoluboyunca sürekli değişmektedir. İlk olarak basit yüzeylerin ?Trochoidal Milling? metoduylaişlenmesi için takım ve parçanın girişimlerini belirleyen analitik bir model geliştirilmiştir.Buna ek olarak delik ve kabartma içeren karmaşık yüzeylerin işlenmesi için numerik birgirişim modeli geliştirilmiştir. Bu modellerden elde edilen kesici takım ve parça girişimsonuçları literatürde hali hazırda bulunan frezeleme kuvvet modelinde kullanılarak, kesmekuvvetlerinin öngörülmesi sağlanmıştır. ?Trochoidal Milling? metodundaki verimliliğiarttırmak için, kesici takımın izlediği trokoid takım yolu haraketinin arka kısmı doğrusal birharketle kısaltılması veya ?Double Trochoidal Milling? (ikili trokoid takım yollu frezeleme)yöntemiyle tamamen ortadan kaldırılması gibi takım yolu değişiklikleri uygulanmıştır. İşlemeverimliliğinin daha da fazla arttırılması için bunlara ek olarak, kuvvet bazlı ilerleme hızıayarlanması ikili trokoid takım yollu frezeleme yönteminde uygulanmıştır. Fiziksel deneyler3-eksen dikey işleme merkezinde yürütülmüş, öngörülen ve ölçülen kesme kuvvetlerikarşılaştırılmıştır. Tez çalışmasının bütün bölümlerinde öngörülen ve ölçülen kuvvetlerbirbirleriyle örtüştüğü görülmektedir. Son olarak doğrusal ve trokoid takım yollu işlemeyöntemlerinin aşınma eğilimlerini karşılaştırmak için kesme kuvvetleri ve yüzek pürüzlülüğükonularını içeren deneysel bir çalışma yürütülmüştür.Danışman: Dr. İsmail Lazoğlu Tarih: 20 Ekim 2006Enstitü Müdürü: Prof. Dr. Süleyman Özekici

As more attention is attracted to the quality and productivity in manufacturing,innovative strategies such as modifying toolpaths or applying feedrate scheduling havebeen alternates to the conventional machining methods. In this thesis an approach to themodeling of trochoidal milling, a widely used application in hard part machining, isproposed. In trochoidal milling the cutter traces a trochoidal toolpath and the radial depthof cut always varies along the toolpath. An analytical model for the engagement ofsimple surface machining is derived. Moreover, a numerical model is developed fordefining the engagement for complex surfaces containing hole or bosses on it. Lastly aforce model employing the engagement results is carried on for prediction of the cuttingforces. In order to maximize the efficiency in the trochoidal milling operation, differenttoolpath strategies are examined where the back half part of the planetary revolutionmotion is shortened with a linear motion or completely eliminated with double trochoidalmilling. Moreover, a forced based feedrate scheduling strategy is applied for doubletrochoidal milling for further maximization of machining efficiency. Physicalexperiments are performed in a three axis vertical machining center and the predictedforces are compared to the measured forces in three orthogonal directions. It is observedthat the predicted forces and the measured forces are in good agreement in all theapplications of the thesis. Finally an experimental study investigating the wearcomparison of trochoidal and linear milling with cutting forces and surface roughnessaspects is performed.Advisor: Dr. İsmail Lazoğlu Date: 20 October 2006Director: Prof. Dr. Süleyman Özekici