Parmak freze takımı ile talaş kaldırmada kesme kuvvetleri ve boyut hatalarının kesme kuvveti dağılımı metodu ile analizi

Abstract

Bu çalışmada, parmak frezeleme proseslerinde kesme kuvvetlerinin modellenmesi için gerekli spesifik kesme katsayılarını belirlemek ve kesici takım sehiminin sebep olduğu boyutsal yüzey hatalarını analiz etmek için etkin bir simülasyon metodu sunulmuştur. Metot helisel kesici ağızlı parmak frezenin kesen kısmını deneysel kalibrasyon testleri sırasında disk elemanlara bölerek uygulanmıştır. Spesifik kesme katsayıları parmak freze üzerindeki kuvvet dağılımı belirlenerek türetilen analitik ifadelerden tayin edilmiştir. Katsayılar sadece kesici takım iş parçası çiftine değil aynı zamanda kesici takım geometrisine ve frezeleme tipine bağlıdır. Boyutsal yüzey hataları helisel kesici ağızlı parmak freze değişken atalet momentli bir konsol kiriş olarak ele alınarak ve eğilme momenti ve sehim arasında analitik bir ilişki kurularak modellenmiştir. Önerilen metodun geçerliliği çeşitli kesme koşulları altında gerçekleştirilen bir dizi sayısal çalışma ve frezeleme deneyi ile teyit edilmiştir. Sayısal ve deneysel sonuçların karşılaştırması sunulan metodun frezeleme kuvvetlerini ve boyutsal yüzey hatalarını doğru tahmin edebilme yeteneğine sahip olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, bu metot parmak frezeleme proseslerinde uygun kesme koşullarını belirlemek için etkin olarak kullanılabilir.

In this study, an efficient simulation method is presented to determine the specific cutting coefficients required for modeling of cutting forces and to analyze the dimensional surface errors caused by cutting tool deflection in end milling processes. The method is applied by dividing the cutting part of the helical fluted end mill into disc elements during experimental calibration tests. The specific cutting coefficients are established from the analytical expressions derived by identifying the force distribution on the end mill. The coefficients depend on not only tool-workpiece pair but also cutting tool geometry and milling type. The dimensional surface errors are modeled by considering the helical fluted end mill as a cantilever beam with varying moment of inertia and by establishing an analytical relationship between bending moment and deflection. The effectiveness of the proposed method is verified by a serious of computational studies and milling experiments carried out under various cutting conditions. The comparison of numerical and experimental results indicates that the presented method is capable of accurate prediction of milling forces and dimensional surface errors. Finally, this method can be effectively applied for identifying appropriate cutting conditions in end milling processes.