Serbest formlu yüzeylerde form hataları ve yüzey pürüzlülüğünün optimizasyonu

Abstract

Günümüzde serbest formlu yüzeyler bir çok alanda yaygın olarak kullanılmaktadır. Enjeksiyon kalıpları ve bükme kalıplarının imalatında, uçak ve uzay sanayisinde, otomotiv alanında, medikal cihazların üretiminde ve hassas makine parçalarının imalatında çok sık görülmektedir. İmalatta gider kalemlerinin fazlalığı ve dolayısıyla maliyetlerin de büyük olması, imalat alanında toleransların çok düşük istenmesi gibi nedenler üretim planlamasının karmaşıklaşmasına neden olmaktadır. Bu giderleri düşürmek ve istenilen geometrilerin üretiminde verimliliği sağlamak ve daha kaliteli yüzeyler elde etmek için, yüzey pürüzlülüğünde ve form hatalarında artışa neden olan kesme parametrelerini belirlemek, meydana gelebilecek kusurları en az seviyeye indirme hususunda önem arz etmektedir.Bu tezde, serbest formlu yüzeylerin imalatında en düşük yüzey pürüzlülüğü ve en düşük form hatasını elde edebilmek için uygun olan kesme parametreleri belirlenmiştir. Bunun için, kesme hızı, ilerleme, yanal adım ve işleme tarzlarına göre Taguchi L16 ortogonal dizini ile deney listesi tasarlanmıştır. Bu çalışmada, günümüzde sıklıkla tercih edilen Al 7075-T6 malzemesi kullanılmıştır. Malzeme üzerinde serbest formlu yüzeyler CNC freze tezgâhında işlenerek en düşük yüzey pürüzlülüğü ve form hatasının elde edildiği kesme şartları belirlenmiştir. Bu deneyler sonucu ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) sonuçları ve form hataları ölçülmüştür. Taguchi tasarımında Sinyal-Gürültü (S/N) oranları bulunmuş ve deney sonuçlarından, dört faktör arasında hem ortalama yüzey pürüzlülüğüne hem de form hatasına en önemli etkiyi yanal adımın etki ettiği tespit edilmiştir. Ayrıca form hatası ve yüzey pürüzlülüğü ölçümlerinde elde edilen sonuçlar kıyaslandığında, bulunan değerlerin birbirlerine benzer ve paralel bir seyir gösterdiği görülmüştür.

Today, freeform surfaces are widely using in many areas. It is very common in the production of injection molds and bending molds, in aircraft and space industry, in automotive field, in the production of medical devices and in the manufacture of precision machine parts. The fact that the expense items of manufacturing expenditures are large and therefore the costs are also large and the tolerances are very low in the field of manufacturing, causes the production planning to become complicated. In order to reduce these costs and to provide efficiency in the production of desired geometries and to obtain better quality surfaces, it is very important to define the cutting parameters which cause the surface roughness and the increase of the form errors, to reduce the possible errors to the minimum level.In this thesis, the most suitable cutting parameters are determined to obtain the lowest surface roughness and the lowest form error in the manufacture of freeform surfaces. For this, the experimental list was designed with Taguchi L16 orthogonal array according to cutting speed, feed rate, step over and machining strategies. In our study, Al 7075-T6 material which is frequently preferred today was used. The freeform surfaces on the material were machined in the CNC milling machine to determine the cutting conditions that obtained the minimum surface roughness and form error. Avarage surface roughness (Ra) and form error were measured at the end of these experiments. Signal-to-noise (S/N) ratios were determined in the Taguchi design, and the most important effect on both the average surface roughness and the form error among the four parameters, was found to be the stepover according to the experimental results. Moreover, when the results obtained in the form error and surface roughness measurements were compared, it was viewed that the values are similar and parallel to each other.