Trokoidal takım yolu ile işleme için performans arttırıcı kesici takım tasarımı ve imalatı

Abstract

Hızla gelişen küresel ekonomi, üretim verimliliğinin artırılmasını zorunlu hale getirmiştir. Bu bağlamda, araştırmacılar, işleme sürelerini kısaltan ve takım ömrünü uzatan parametreler ve yöntemler üzerinde yoğunlaşmaktadır. Bu çalışma, kuru kesme koşullarında standart trokoidal takım yolu kullanılarak 316L paslanmaz çelik üzerinde gerçekleştirilen farklı kesme hızları ve devirlerde, nümerik analiz, sonlu elemanlar analizi ve deneyler kullanarak en uygun kesici takım geometrisini belirlemeyi ve üretmeyi amaçlamaktadır. Öncelikle, mevcut takımlarla gerçekleştirilen kalibrasyon deneyleri sonucunda mesh kriterleri belirlenmiş ve sonlu elemanlar analizleri ile aşağı yönlü frezeleme yöntemi kullanılarak takımın iş parçası üzerindeki radyal kesim sırasında etkili olan takım açıları tespit edilmiştir. Bu açı değerleri, trokoidal kesme parametreleri ile birleştirilerek parmak freze takımları üretilmiştir. Deney sayısını optimize etmek amacıyla Yanıt Yüzey Metodu (Response Surface Methodology) kullanılmış ve varyans analizleri ile tahminsel hesaplamalar gerçekleştirilmiştir. Bu sayede, farklı açı değerlerinin kesme performansı üzerindeki etkileri incelenmiş ve elde edilen bulgular doğrultusunda en uygun takımlar ve parametreler belirlenmiştir. Çalışmanın temel amacı, trokoidal frezeleme yöntemi için maksimum talaş kaldırma oranını ve minimum takım aşınma faktörünü sağlayacak optimum kesici form ve açıyı belirlemek ve bu kesici takımı sanayiye kazandırmaktır. Ayrıca, kesme esnasında oluşan momentler, kesme kuvvetleri ve takım kırılma ihtimalleri detaylı bir şekilde incelenmiş; takım aşınması üzerine tahminsel değerlendirmeler yapılmıştır. Bu çalışma, trokoidal frezeleme yönteminin üretim verimliliğini artırma ve işleme sürelerini kısaltma potansiyelini araştırmakta olup, sanayiye yönelik yenilikçi çözümler sunmayı ve literatüre katkıda bulunmayı hedeflemektedir.The rapid growth of the global economy has made the enhancement of production efficiency imperative. In this context, researchers have focused on parameters and methods that reduce machining times and extend tool life. This study aims to identify and manufacture the optimal cutting tool geometry by utilizing numerical analysis, finite element analysis, and experimental methods under dry cutting conditions using a standard trochoidal tool path on 316L stainless steel at various cutting speeds and spindle speeds. Initially, calibration experiments were conducted with existing tools to establish mesh criteria, followed by finite element analysis to identify the effective tool angles during radial cutting using the down-milling method. These angle values were then integrated with trochoidal cutting parameters to produce end milling tools. To optimize the number of experiments, the Response Surface Methodology (RSM) was employed, and variance analyses, along with predictive calculations, were performed. This approach allowed for the examination of the effects of different angle values on cutting performance, leading to the identification of the most suitable tools and parameters based on the results obtained. The primary objective of this study is to determine the optimal cutting tool geometry and angles that maximize the material removal rate and minimize tool wear in trochoidal milling, and to subsequently introduce this cutting tool to the industry. Furthermore, the moments, cutting forces, and tool breakage probabilities encountered during cutting were thoroughly analyzed, with predictive evaluations made concerning tool wear. This study explores the potential of the trochoidal milling method to enhance production efficiency and reduce machining times, with the aim of providing innovative solutions for the industry and contributing to academic literature.