Selection of micromilling conditions for improved productivity and part quality
Mikro frezeleme operasyonunlarında üretimde verimlilik ve parça kalitesi için parametre seçimi
- Tez No: 478671
- Danışmanlar: PROF. DR. ERHAN BUDAK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Endüstri ve Endüstri Mühendisliği, Industrial and Industrial Engineering
- Anahtar Kelimeler: Birim üretim zamanı, Frezeleme, Kesme parametreleri, Yüzey pürüzlülüğü, Çok kriterli optimizasyon, Üretim, Üretim parametreleri, Unit production time, Milling, Cutting parameters, Surface roughness, Multi criteria optimization, Production, Production parameters
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Mikro frezeleme operasyonu, üretim endüstrisinin gelişen teknolojinin etkisiyle daha rekabetçi bir hale gelmesi ile son senelerde daha yüksek talep görmeye başlamıştır. Havacılık, biyomedikal, elektronik gibi ileri teknoloji endüstrilerinde, karmaşık geometriye ve yüksek hassasiyete sahip mikro parçacık ihtiyacının artması beraberinde mikro işleme operastonlarının daha hassas, tekrarlanabilir ve verimli gerçekleştirilebilmesi gereksinimini getirmiştir. Mikro frezeleme operasyonu yeni gelişmekte olan bir araştırma alanıdır. Mikro frezeleme operasyonu, takım ve iş parçasındaki boyut küçülmesinin sebep olduğu, kendine özgü kesme dinamiğiyle geleneksel frezeleme operasyonundan çok önemli farklılıklar taşımaktadır. Mikro frezeleme operasyonunun kullanım alanlarında, parçalarda yüksek hassasiyet ve yüzey kalitesi beklenmektedir. Bu nedenle, yüzey pürüzlülüğü ve çapak oluşumu mikro frezeleme için önemli kriterlerdir. Öte yandan, mikro frezeleme operasyonlarında kullanılan takımın çok küçük yarı çapa sahip olması ve dolayısıyla geleneksel freze takımlarından çok daha kırılgan olması, takım-iş parçası temasını ve kesme kuvvetlerini daha önemli bir hale getirmektedir. Aynı sebepten ötürü, takım maliyetleri ve takım ömrü önem kazanan noktalardır. Takım ucu radyüsünün kesilmemiş talaş kalınlığına olan oranı operasyon şartlarını oldukça değiştirmektedir ve bu durum geleneksel frezeleme operasyonu üzerinde yapılan çalışma ve modellemeleri mikro frezeleme operasyonuna uygulamayı imkansız kılmaktadır. Bu oran ve mikro boyutlar aynı zamanda çapak oluşumuna ve ısı üretimine ayrı bir önem kazandırmaktadır. Bu koşullar, mikro frezeleme operasyonlarında ön analizin ve parametre seçiminin önemini vurgulamaktadır. Bu tez çalışmasının ana amacı, çok amaçlı eniyileme yöntemi kullanarak, mikro frezeleme operasyonunda parametre ve koşulların, üretim performansını ve parça kalitesini artırtmaya yönelik belirlenmesidir. Daha önceki yapılan bir çok çalışma oldukça sınırlıdır ve tek seferde tek amaç hedeflenerek eniyileme yapılmıştır. Bu tez çalışmasında üretim süresi ve maliyeti minimize edilmeye çalışılmıştır. Üretim süresi, asıl kesme süresi, kesme yapılmayan süre, ve takımın boşta çalıştığı süreleri kapsamaktadır. Malzeme kaldırma hızı hesaplamaları, asıl kesme süresine dahil edilmiştir. Üretim maliyeti ise takım maliyeti, ve üretim süresine bağlı olarak işgücü maliyetlerini kapsamaktadır. Üretim maliyetinin önemli bir kısmını takım maliyetleri oluşturur, ki bu da doğrudan takım ömrü ile alakalıdır. Yüzey pürüzlülüğü, çapak boyutları ve kesme kuvvetleri ise belirli değerlerin altında tutulmaya çalışılmıştır. Kesme hızı, ilerleme hızı, ve kesme derinliği değerlerinin etkileri araştılışmış ve bu değerler optimize edilmeye çalışılmıştır. İlk defa, mikro frezeleme operasyonu, Parçacık Sürü Optimizasyonu yöntemi ile çok kriterli eniyileme problem olarak modellenmiştir. En az maliyet ve en hızlı üretim göz önünde bulundurulacak şekilde parametre seçimi sunulmuştur.
Özet (Çeviri)
Micromilling process has a rising demand in recent years where the production industry is becoming more competitive with the advancing technology. In hi-tech industries such as aerospace, biomedical, electronics, the increasing demand for high precise micro products with complex geometries create necessity to improve micro machining processes for more accurate, repeatable, and efficient production. Micro end milling process is relatively a new developing research area. It varies from conventional milling with its unique cutting dynamics due to the geometrical size reduction. In terms of the both micro tool and the workpiece, size reduction brings new difficulties to the process. The ratio of hone radius to uncut chip thickness creates a great difference between micro and conventional milling processes and precludes the application of conventional milling models to micromilling process. By the nature of the micromilling and its industries of usage, high accuracy and surface quality is expected in micro products. This makes the surface roughness and burr formation critical for micromilling process. On the other hand, since micro tools with very small radii are more fragile than conventional milling tools, workpiece-tool contact and cutting forces have also a remarkable II importance. Due to the same reason, tool costs and tool life are another significant point. All of these conditions make pre analysis and the parameter selection of micro end milling process essential for micromilling. The main aim of this research is to determine micromilling parameters and conditions for improved productivity and part quality by considering multiple constraints and objectives at a time, unlike the previous studies on micro end milling process optimization which are limited and focus to optimize one objective at a time. The objectives in this study are the production time and production cost. Production time involves the actual cutting time, which involves the calculation of material removal rate (MRR), tool idling and changing time and time spent without any cutting. In production cost, tool costs, which is related with the tool life, machine idling costs, labour and overhead costs are included. Production time and cost are minimized respecting certain values of cutting forces, burr size and surface quality constraints. The effects of parameters; cutting speed, feed rate, and depth of cut on these objectives and constraints were investigated. For the first time, parameter selection in micro end milling process is done through multi-objective optimization using Particle Swarm Optimization method. Optimal process parameters are proposed for minimum process cost and minimum process time.
Benzer Tezler
- Ark PVD yöntemiyle tin kaplanmış kesici takımların karakterizasyonu ve performanslarının incelenmesi
Başlık çevirisi yok
M.CENK TÜRKÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. E. SABRİ KAYALI
- Design and fabrication of micro end mills for the machining of difficult-to-cut materials
Kesilmesi zor malzemelerin işlenmesi için mikro frezeleme takımlarının tasarım ve üretimi
SAMAD NADIMI BAVIL OLIAEI
Doktora
İngilizce
2016
Makine Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YİĞİT KARPAT
- Grafen katkılı CuCr1Zr kompozit malzeme üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of graphene added CuCr1Zr composite material
NİDA KURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji MühendisliğiSivas Cumhuriyet ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KUL
- Seydişehir alüminasında kalıplamayla seramik malzemelerin üretilmesi
Başlık çevirisi yok
TURAN TAMBAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERDAR ÖZGEN