Kesici takım aşınma durumunu gözlemleme

Abstract

KESİCİ TAKIM AŞINMA DURUMUNU GÖZLEMLEME Murat SÖNMEZ Anahtar Kelimeler: Takım aşınması, takam kırılması, gözlemleme teknikleri Özet: Son yıllarda imalat sektöründeki teknoloji, bilgisayar destekli cihazların kullanımı sayesinde tam otomasyon safhasına geçmiştir, Özellikle, metal kesme ve şekillendirmede kullanılan makine ve takımların otomatik olarak çalıştırılması, ekonomik alanda önemli getiriler sağlamaktadır. Metal kesme ve şekillendirme sırasında, kesici takım aşınmasının dinamiği çok karmaşık olduğundan, aşınmanın matematiksel modellemesi yerine aşınmayı tanımlayan parametrelerin gerçek zamanda gözlemlenmesi daha uygundur. Bu sayede aşınma ve kırılma olayı gerçekleşmeden sistem uyarılabilîr ve kesinti olmaksızın üretim devam edebilir. Çünkü belli bir limitten sonra kesici takım aşınması kırılmaya sebep olmakta ve bu durum gerek çalışılan iş parçasına ve gerekse makinenin kendisine çok büyük zararlar vermektedir. Diğer bir ifadeyle, tam otomasyona geçmiş bir imalat merkezi için, toplanan verinin değişimine bağlı olarak kesici takınım çalışma durumunu tanımlayan ve gerektiğinde kesme işlemini durdurabilen bir gözlemleme sistemine ihtiyaç vardır. Böyle bir gözlemleme sistemi kullanılmadığı takdirde, özellikle tam otomasyonla çalışan fabrikalarda bozulan ya da kınlan takımın değiştirilmesinden dolayı ortaya çıkan durma zamanı (downtime) kaybı, ekonomik bağlamda dikkat edilmesi gereken önemli bir faktördür. Bu çalışmada, National Instruments (NI) firmasının DAQ kartları kullanılarak, bir CNC tezgahında matkapla delme işlemi yapılırken, kesme kuvveti (ilerleme kuvveti) sinyalleri toplanmış; LabVIEW yazdım paketi kullanılarak sinyaller bilgisayar ekranında gözlemlenmiş ve hard diske kaydedilmiştir. Bu amaçla LabVIEW'de kullanıcı ara yüzü oluşturulmuştur. Böylelikle; metal kesme işlemlerinde kuvvet sinyallerini gözlemleyecek bir veri toplama sistemi geliştirilmiştir. Bu sistem ile toplanan verilerin analizi MATLAB 6.0 programı altında yapılmış ve toplanan veriler istatistiksel analiz metodu ve Saklı Markov Modelleri (Hidden Markov Model, HMM) metodu kullanılarak takım durumu hakkında bilgi edinilmiştir. Matkap ucu için farklı kesme parametreleri altında, aşınma deneylerinde elde edilen İlerleme kuvveti verileri işlenmiş ve takımın aşınma durumu kesme işlemini durdurmadan gözlenmiştir. Aşınma ile ilgili grafiksel gösterim ve sunumlar sonuçlar bölümünde gösterilmiştir.

CUTTING TOOL WEAR CONDITION MONITORING Murat SÖNMEZ Keywords: Tool wear, tool breakage, monitoring techniques Abstract: In the last years, manufacturing technology has moved to the stage of full automation using computer aided devices. In particular, the automation of machine tools used for metal cutting and shaping provides important economical gains. Since the dynamics of tool wear is very complicated, on-line monitoring of system parameters defining the tool wear is more suitable than mathematical modeling of wear process. Using monitoring systems, the machining operations can be alarmed before excessive wear or breakage, and therefore the manufacturing operation keeps continuity without downtime. This is important; because after a certain limit, tool wear can causes catastrophic failure of tool that gives a considerable damage to the workpiece material and machine tool itself. In other words, a monitoring system that identifies the cutting tool condition based on variation of acquired data and ceases the cutting process if necessary, is required for a full automated machining center. If such a monitoring system is not used in these centers, downtime due to the replacement of dull or broken tool is very considerable economically. In this study, cutting forces in a drilling process are collected using Data Acquisition Card (DAQ) by National Instrument, NI; these signals are observed on the computer monitor using Lab VIEW software; then they are saved on the hard disk. For this purpose, a user interface in Lab VIEW (a front panel) is created. Thus, a data acquisition system for monitoring cutting force signals in metal cutting operations was developed. The data collected from several drilling operations are analysed to determine the condition of the tool using statistical analysis methods and Hidden Markov Models (HMM). The analysis is done with MATLAB 6.0 software package. The cutting force signals for different cutting parameters are processed to realize the tool wear condition monitoring system without stopping cutting process. Experimental results are presented at the end öf the thesis. m