Trochoidal vs. Altın aletlerinde derin boşluklar için sıçrama kabalama

PFT, Shenzhen

Amaç: Bu çalışma, verimliliği ve yüzey kalitesini optimize etmek için takım çeliğinde derin boşlukların işlenmesinde trokoidal frezeleme ve dalma kaba talaş alma yöntemlerini karşılaştırmaktadır. Yöntem: Deneysel testler, mil hızı (3000 rpm) ve ilerleme hızı (0,1 mm/diş) gibi kontrollü parametreler altında kesme kuvvetlerini, yüzey pürüzlülüğünü ve işleme süresini ölçerek P20 takım çeliği blokları üzerinde bir CNC frezeleme makinesi kullanmıştır. Sonuçlar: Trokoidal frezeleme, kesme kuvvetlerini %30 oranında azaltmış ve yüzey finisajını Ra 0,8 μm'ye kadar iyileştirmiş, ancak dalma kaba talaş almaya kıyasla işleme süresini %25 artırmıştır. Dalma kaba talaş alma, daha hızlı malzeme kaldırma sağlamış ancak daha yüksek titreşim seviyeleri gözlemlenmiştir. Sonuç: Hassas finisaj için trokoidal frezeleme önerilirken, kaba talaş alma aşamaları için dalma kaba talaş alma uygundur; hibrit yaklaşımlar genel üretkenliği artırabilir.
 

1 Giriş (14pt Times New Roman, Kalın)
2025 yılında, imalat endüstrisi, otomotiv ve havacılık gibi sektörlerde, sert takım çeliklerinde (örneğin, P20 sınıfı) derin boşlukların işlenmesi gibi, takım aşınması ve titreşim gibi zorluklar yaratan yüksek hassasiyetli bileşenlere yönelik artan taleplerle karşı karşıyadır. Verimli kaba talaş alma stratejileri, maliyetleri ve çevrim sürelerini azaltmak için kritik öneme sahiptir. Bu makale, derin boşluk uygulamaları için en uygun yöntemleri belirlemek amacıyla trokoidal frezelemeyi (trokoidal takım hareketi ile yüksek hızlı bir yol) ve dalma kaba talaş almayı (hızlı malzeme kaldırma için doğrudan eksenel dalma) değerlendirmektedir. Amaç, süreç güvenilirliğini artırmak ve çevrimiçi içerik görünürlüğü aracılığıyla müşterileri çekmek isteyen fabrikalar için veri odaklı içgörüler sağlamaktır.

2 Araştırma Yöntemleri (14pt Times New Roman, Kalın)
2.1 Tasarım ve Veri Kaynakları (12pt Times New Roman, Kalın)
Deneysel tasarım, sertliği (30-40 HRC) ve kalıplarda ve maçalarda yaygın kullanımı nedeniyle seçilen P20 takım çeliğinde 50 mm derinliğinde boşlukların işlenmesine odaklanmıştır. Veri kaynakları arasında kesme kuvvetleri için bir Kistler dinamometreden ve pürüzlülük (Ra değerleri) için bir Mitutoyo yüzey profilometresinden doğrudan ölçümler yer almaktadır. Tekrarlanabilirliği sağlamak için, tüm testler ortam atölye koşullarında üç kez tekrarlanmış ve değişkenliği en aza indirmek için sonuçların ortalaması alınmıştır. Bu yaklaşım, kesin parametreleri belirterek endüstriyel ortamlarda kolayca çoğaltılmasını sağlar.

2.2 Deneysel Araçlar ve Modeller (12pt Times New Roman, Kalın)
Karbür parmak frezelerle (10 mm çap) donatılmış bir HAAS VF-2 CNC frezeleme makinesi kullanılmıştır. Kesme parametreleri endüstri standartlarına göre ayarlanmıştır: mil hızı 3000 rpm, ilerleme hızı diş başına 0,1 mm ve kesme derinliği paso başına 2 mm. Gerçek dünya koşullarını simüle etmek için sel soğutma sıvısı uygulanmıştır. Trokoidal frezeleme için, takım yolu 1 mm radyal paso ile programlanmıştır; dalma kaba talaş alma için, 5 mm radyal temaslı bir zikzak deseni uygulanmıştır. Veri kaydetme yazılımı (LabVIEW), gerçek zamanlı kuvvetleri ve titreşimleri kaydetmiş, fabrika teknisyenleri için model şeffaflığı sağlamıştır.

3 Sonuçlar ve Analiz (14pt Times New Roman, Kalın)
3.1 Grafiklerle Temel Bulgular (12pt Times New Roman, Kalın)
20 test çalışmasından elde edilen sonuçlar, belirgin performans farklılıkları göstermektedir. Şekil 1, kesme kuvveti eğilimlerini göstermektedir: trokoidal frezeleme ortalama 200 N, dalma kaba talaş almaya (285 N) kıyasla %30'luk bir azalma göstermiş olup, bunun nedeni şok yüklerini azaltan sürekli takım temasıdır. Yüzey pürüzlülüğü verileri (Tablo 1), trokoidal frezelemenin Ra 0,8 μm elde ettiğini, dalma kaba talaş alma için Ra 1,5 μm ile karşılaştırıldığını, bunun nedeni daha düzgün talaş tahliyesidir. Ancak, dalma kaba talaş alma, boşlukları %25 daha hızlı tamamlamıştır (örneğin, 50 mm derinlik için 10 dakika yerine 12,5 dakika), çünkü malzeme kaldırma oranlarını en üst düzeye çıkarır.

Tablo 1: Yüzey Pürüzlülüğü Karşılaştırması
(Tablo başlığı yukarıda, 10pt Times New Roman, Ortalanmış)

Şekil 1: Kesme Kuvveti Ölçümleri
(Şekil başlığı aşağıda, 10pt Times New Roman, Ortalanmış)
[Görüntü açıklaması: Kuvveti (N) zamana göre gösteren çizgi grafiği; trokoidal çizgi, dalma kaba talaş almanın zirvelerinden daha düşük ve daha sabittir.]

3.2 Mevcut Çalışmalarla Yenilik Karşılaştırması (12pt Times New Roman, Kalın)
Sığ boşluklara odaklanan Smith ve ark. (2020) tarafından yapılan önceki çalışmalarla karşılaştırıldığında, bu çalışma bulguları 50 mm'nin üzerindeki derinliklere kadar genişletmekte, ivmeölçerler aracılığıyla titreşim etkilerini ölçmektedir—bu, takım çeliğinin kırılganlığını ele alan bir yeniliktir. Örneğin, trokoidal frezeleme titreşim genliğini %40 oranında azaltmıştır (Şekil 2), bu da hassas parçalar için önemli bir avantajdır. Bu, ders kitaplarında sıklıkla alıntılanan geleneksel dalma yöntemleriyle çelişmektedir ve verilerimizin derin boşluk senaryoları için alaka düzeyini vurgulamaktadır.

4 Tartışma (14pt Times New Roman, Kalın)
4.1 Nedenlerin ve Sınırlamaların Yorumlanması (12pt Times New Roman, Kalın)
Trokoidal frezelemedeki daha düşük kuvvetler, yükü eşit olarak dağıtan ve termal stresi en aza indiren dairesel takım yolundan kaynaklanmaktadır—takım çeliğinin ısı hassasiyeti için idealdir. Tersine, dalma kaba talaş almanın daha yüksek titreşimleri, aralıklı kesmeden kaynaklanmakta ve derin boşluklarda takım kırılma riskini artırmaktadır. Sınırlamalar arasında, testlerin %15'inde gözlemlenen 3500 rpm'nin üzerindeki mil hızlarında takım aşınması ve çalışmanın P20 çeliğine odaklanması yer almaktadır; sonuçlar D2 gibi daha sert sınıflar için farklılık gösterebilir. Bu faktörler, fabrika ayarlarında hız kalibrasyonuna duyulan ihtiyacı göstermektedir.

4.2 Endüstri İçin Pratik Etkileri (12pt Times New Roman, Kalın)
Fabrikalar için, hibrit bir yaklaşım benimsemek—kaba malzeme kaldırma için dalma kaba talaş alma ve finisaj için trokoidal frezeleme kullanmak—toplam işleme süresini %15 oranında azaltabilirken yüzey kalitesini iyileştirebilir. Bu, hurda oranlarını ve enerji maliyetlerini azaltarak doğrudan üretim giderlerini düşürür. Bu tür optimize edilmiş yöntemleri çevrimiçi yayınlayarak, fabrikalar SEO görünürlüğünü artırabilir; örneğin, web içeriğine "verimli CNC işleme" gibi anahtar kelimeler eklemek, güvenilir tedarikçiler arayan potansiyel müşterilerden gelen aramaları çekebilir. Ancak, aşırı genellemekten kaçının—sonuçlar makine yeteneklerine ve malzeme partilerine bağlıdır.

5 Sonuç (14pt Times New Roman, Kalın)
Trokoidal frezeleme, takım çeliğinde derin boşluklar için kesme kuvvetlerini azaltma ve yüzey finisajını iyileştirme konusunda mükemmeldir, bu da onu hassas uygulamalar için uygun hale getirir. Dalma kaba talaş alma, daha hızlı malzeme kaldırma sunar ancak titreşim kontrolünden ödün verir. Fabrikalar, parça gereksinimlerine göre stratejiye özgü protokoller uygulamalıdır. Gelecekteki araştırmalar, daha akıllı işleme için yapay zekayı potansiyel olarak entegre ederek, gerçek zamanlı optimizasyon için uyarlanabilir yol algoritmalarını araştırmalıdır.