KaydedilenlerDerginizi ekleyin

Dergiler / Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi / 2022 / Cilt: 38 Sayı: 3

AL 7075 Malzemenin CNC Frezeleme İşleminde Oluşan Isıl Hataların CAD/CAM ve Sonlu Elemanlar Analizi ile Düzeltilerek İyileştirilmesi

Correction and Compensation of Thermally-Induced Errors in CNC Milling via Integrated CAD / CAM and Finite Element Analysis for AL 7075(T6)

Şaban Murat Ünlü(ERCİYES ÜNİVERSİTESİ, MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ, MAKİNE MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ)0000-0001-6709-2569
Eyüp Sabri Topal(AKDENİZ ÜNİVERSİTESİ)
Ömer Faruk Ergin(ERCİYES ÜNİVERSİTESİ)
Mustafa Gül(ERCİYES ÜNİVERSİTESİ)
Sayfa
628–641
Yayın Tarihi
2022-12-30
DOI
—
🏛️Bu makalenin bibliyografik verileri ve tam metin bağlantısı DergiPark üzerinden sağlanmıştır.
DergiPark Kaydı ↗
✨

Yapay Zeka Hızlı Bakış & Çıkarımlar

AI Insight
⚡ TL;DR(1 Cümlede Hızlı Çıkarım)

Yapılan çalışma sonucunda Al7075 malzeme için %84 oranında başarı ile işleme hataları indirgenmiştir.

📌 3 Maddede Bu Makale

🎯
Amaç & Hipotez:Bu çalışmada CNC frezeleme işleminde ısıl değişimlerden kaynaklanan işleme hatasının incelenmesi ve düzeltilmesi hedeflenmiştir.
📊
Temel Bulgular & Veri:Özdeş numuneler farklı imalat ortamı sıcaklıklarında işlenerek düzeltme stratejisinin performansının tekrarlanabilirliği araştırılmıştır.
💡
Sonuç & Katkı:Yapılan çalışma sonucunda Al7075 malzeme için %84 oranında başarı ile işleme hataları indirgenmiştir.
🔬Tür:Modelleme & Sayısal Simülasyon
📍Kapsam:Genişletilmiş Akademik Örneklem
⚙️Değişkenler:Frezeleme · Isıl Hata İndirgeme · Sonlu Eleman Analizi

Özet

Bu çalışmada CNC frezeleme işleminde ısıl değişimlerden kaynaklanan işleme hatasının incelenmesi ve düzeltilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla iş parçası CAD modelinin ısıl genleşme/büzülme davranışı sonlu elemanlar yöntemiyle (FEA) analiz edilmiş ve iş parçası CAD modeli bu analiz sonuçlarına göre “imalat ortamı hangi sıcaklıkta olursa olsun iş parçası tam boyutlarında işlenecek şekilde” revize edilmiştir. Revizyon işlemi için bilgisayar destekli analiz modülü ile CAD modülünü entegre eden yeni bir yazılım geliştirilmiştir. Bu yazılım ile ısıl analiz sonuçları dikkate alınarak iş parçası CAD modeli yeniden yapılandırılmıştır. Revize edilmiş yeni CAD modeli üzerinde gerçekleştirilen CAM uygulaması ile hatayı düzeltecek alternatif CNC işleme kodları elde edilmiştir. Özdeş numuneler farklı imalat ortamı sıcaklıklarında işlenerek düzeltme stratejisinin performansının tekrarlanabilirliği araştırılmıştır. Yapılan çalışma sonucunda Al7075 malzeme için %84 oranında başarı ile işleme hataları indirgenmiştir. Geliştirilen yöntemle talaşlı imalat sektöründe yüksek boyutsal kalitede parça üretebilmek için halen kullanılmakta olan, ortamın sürekli ideal sıcaklıkta (22 oC) kalması için klimatize edilmiş ve yalıtılmış atölyeler oluşturulmasına ihtiyaç kalmayacak, imalat ortamları hangi sıcaklıkta bulunursa bulunsun yüksek boyutsal tamlıkta ürünlerin üretimi ek maliyetlere katlanmaksızın mümkün olacaktır.

Abstract

In this study, examining and correction thermal expantion induced errors on CNC milling machine is aimed. In this scope, workpiece thermal expansion attitude will be analysed with finite elements method on the CAD Model, and workpiece will be revised according to the results of analysis. For revision process, an interface software is developed, making a relation between computer aided analysis modul and CAD modul. Thanks to CAM process implemented on new CAD Model, a CNC part program that will correct the error is created. The reproducibility of the performance of the correction process was investigated by processing identical samples at different manufacturing environment temperatures. As a result of studies machining errors reduced with a success rate of 84% for Al 7075(T6). By the method developed, the workpiece’s dimensional error which thermally induced can be minimized at any temperature without using climatised to ideal temperature and isolated machining shops.

🔖

Bu Makaleye Atıf Yap

Ünlü, Ş. M., Topal, E. S., Ergin, Ö. F., Gül, M. (2022). AL 7075 Malzemenin CNC Frezeleme İşleminde Oluşan Isıl Hataların CAD/CAM ve Sonlu Elemanlar Analizi ile Düzeltilerek İyileştirilmesi. Erciyes Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Fen Bilimleri Dergisi, Cilt: 38 Sayı: 3, 628–641. https://ajindex.com/articles/1266786

📄 Tam Metin PDF Okuyucu

📄

PDF görüntüleyici hazırlanıyor...

Kaynakça (25)

  1. Sortino, M., Belfio, S., Motyl, B., Totis, G., 2014. Compensation of geometrical errors of CAM/CNC machined parts by means of 3D workpiece model adaptation. Computer-Aided Design, 48, 28-38.
  2. Bosetti, P., Bruschi, S., 2011. Enhancing positioning accuracy of CNC machine tools by means of direct measurement of deformation. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 58, (5-8), 651-662.
  3. Bryan, J.,1990. International Status of Thermal Error Research. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 1 39 (2), 645-656.
  4. Ni, J., 1997. CNC Machine Accuracy Enhancement Through Real-Time Error Compensation. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 119 (4B), 717-725.
  5. Wang, W., Zhang, Y., Yang, J., Zhang, Y., Yuan, F., 2012. Geometric and thermal error compensation for CNC milling machines based on the Newton interpolation method. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 227 (4), 771-778.
  6. Weck, M., McKeown, P., Bonse, R., Herbst, U., 1995. Reduction and Compensation of Thermal Errors in Machine Tools. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 44 (2), 589-598.
  7. Wang, W., Zhang, Y., Fan, K., Yang, J., 2015. A Fourier Series-Neural Network Based Real-Time Compensation Approach for Geometric and Thermal Errors of CNC Milling Machines. Advances in Mechanical Engineering, 5 (0), 357920-357920.
  8. Zhang, J., Feng, P., Chen, C., Yu, D., Wu, Z., 2013. A method for thermal performance modelling and simulation of machine tools. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology 68 (5-8), 1517-1527.
  9. Ramesh, R., Mannan, M. A., Poo, A. N., 2000. Error compensation in machine tools - a review Part II: thermal errors. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 40 (9), 1257-1284.
  10. Kang, Y., Chang, C.-W., Huang, Y., Hsu, C.-L., Nieh, I. F., 2007. Modification of a neural network utilizing hybrid filters for the compensation of thermal deformation in machine tools. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 47 (2), 376-387.
  11. Yuan, J., Ni, J., 1998. The real-time error compensation technique for CNC machining systems. Mechatronics, 8 (4), 359-380.
  12. Yang, J., Yuan, J., Ni, J., 1999. Thermal error mode analysis and robust modeling for error compensation on a CNC turning center. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 39 (9), 1367-1381.
  13. Mayr, J., Jedrzejewski, J., Uhlmann, E., Alkan Donmez, M., Knapp, W., Härtig, F., Wendt, K., Moriwaki, T., Shore, P., Schmitt, R., Brecher, C., Würz, T., Wegener, K., 2012. Thermal issues in machine tools. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 61 (2), 771-791.
  14. Eskandari, S., Arezoo, B., Abdullah, A., 2012. Positional, geometrical, and thermal errors compensation by tool path modification using three methods of regression, neural networks, and fuzzy logic. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 65 (9-12), 1635-1649.
  15. Tseng, P.-C., Chen, S.-L., 2002. The neural-fuzzy thermal error compensation controller on CNC machining center. JSME International Journal Series C Mechanical Systems, Machine Elements and Manufacturing, 45 (2), 470-478.
  16. Abdulshahed, A. M., Longstaff, A. P., Fletcher, S., 2015. The application of ANFIS prediction models for thermal error compensation on CNC machine tools. Applied Soft Computing, 27, 158-168.
  17. Fan, K., Yang, J., Yang, L., 2015. Unified error model based spatial error compensation for four types of CNC machining center: Part I—Singular function based unified error model. Mechanical Systems and Signal Processing, 60–61 (0), 656-667.
  18. Qianjian, G., Jianguo, Y., Application of projection pursuit regression to thermal error modeling of a CNC machine tool. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 2010, 55: (5-8): 623-629.
  19. Yao, X., Fu, J., Xu, Y., He, Y., 2013. Synthetic Error Modeling for NC Machine Tools based on Intelligent Technology. Procedia CIRP, 10, 91-97.
  20. Zhang, J. F., Feng, P. F., Chen, C., Yu, D. W., Wu, Z. J., 2013. A method for thermal performance modeling and simulation of machine tools. International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 68 (5-8), 1517-1527.
  21. Miao, E.-M., Gong, Y.-Y., Niu, P.-C., Ji, C.-Z., Chen, H.-D., 2013. Robustness of thermal error compensation modeling models of CNC machine tools. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 69 (9-12), 2593-2603.
  22. Schwenke, H., Knapp, W., Haitjema, H., Weckenmann, A., Schmitt, R., Delbressine, F., 2008. Geometric error measurement and compensation of machines—An update. CIRP Annals-Manufacturing Technology, 57 (2), 660-675.
  23. Chen, B., Zhang, X., Zhang, H., He, X., Xu, M., 2014. Investigation of error separation for three-dimensional profile rotary measuring system. Measurement, 47, 627-632.
  24. Yang, Z., Sun, M., Li, W., Liang, W., 2010. Modified Elman network for thermal deformation compensation modeling in machine tools. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 54 (5-8), 669-676.
  25. Fan, K.-C., Chen, H.-M., Kuo, T.-H., 2012. Prediction of machining accuracy degradation of machine tools. Precision Engineering, 36 (2), 288-298.