TR202006573A1 - Cnc torna tezgâhları için akıllı kesici takım modülü. - Google Patents

Cnc torna tezgâhları için akıllı kesici takım modülü.

Info

Publication number
TR202006573A1
TR202006573A1 TR2020/06573A TR202006573A TR202006573A1 TR 202006573 A1 TR202006573 A1 TR 202006573A1 TR 2020/06573 A TR2020/06573 A TR 2020/06573A TR 202006573 A TR202006573 A TR 202006573A TR 202006573 A1 TR202006573 A1 TR 202006573A1
Authority
TR
Turkey
Prior art keywords
temperature
cutting tool
microprocessor
tool tip
fluid
Prior art date
Application number
TR2020/06573A
Other languages
English (en)
Inventor
Öztürk Erkan
Yildizli Kemal
Original Assignee
Ondokuz Mayis Ueniversitesi
Ondokuz Mayis Üni̇versi̇tesi̇ Rektörlüğü Özel Kalem
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ondokuz Mayis Ueniversitesi, Ondokuz Mayis Üni̇versi̇tesi̇ Rektörlüğü Özel Kalem filed Critical Ondokuz Mayis Ueniversitesi
Priority to TR2020/06573A priority Critical patent/TR202006573A1/tr
Priority to DE112021002569.4T priority patent/DE112021002569T5/de
Priority to PCT/TR2021/050387 priority patent/WO2021221586A1/en
Publication of TR202006573A1 publication Critical patent/TR202006573A1/tr

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/14Methods or arrangements for maintaining a constant temperature in parts of machine tools
    • B23Q11/141Methods or arrangements for maintaining a constant temperature in parts of machine tools using a closed fluid circuit for cooling or heating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B25/00Accessories or auxiliary equipment for turning-machines
    • B23B25/06Measuring, gauging, or adjusting equipment on turning-machines for setting-on, feeding, controlling, or monitoring the cutting tools or work
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/10Cutting tools with special provision for cooling
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/09Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool
    • B23Q17/0952Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining
    • B23Q17/0985Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools for indicating or measuring cutting pressure or for determining cutting-tool condition, e.g. cutting ability, load on tool during machining by measuring temperature

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Auxiliary Devices For Machine Tools (AREA)
  • Turning (AREA)

Abstract

Buluş, tornalama işlemi sırasında kesici takım ucunu soğutmayı hedefleyen içten soğutmalı ve akıllı kesici takım modülü ile ilgilidir. Buluş özellikle, kesici takım içerisine gönderilen soğutucu akışkanın debisini/hızını ve sıcaklığını, kendi çalışma stratejisine göre tahmin ettiği uç sıcaklık değerlerine göre kontrol etme ve karar verme yeteneğine sahip akıllı kontrol-soğutma ünitesi içeren akıllı kesici takım modülü ile ilgilidir.

Description

TARIFNAME CNC TORNA TEZGÂHLARI IÇIN AKILLI KESICI TAKIM MODÜLÜ Bulusun ilgili oldugu teknik alan: Bulus, tornalama islemi sirasinda kesici takim ucunu sogutmayi hedefleyen içten sogutmali ve akilli kesici takim modülü ile ilgilidir.
Bulus özellikle, kesici takim içerisine gönderilen sogutucu akiskanin debisini/hizini ve sicakligini, kendi çalisma stratejisine göre tahmin ettigi uç sicaklik degerlerine göre kontrol etme ve karar verme yetenegine sahip akilli kontrol-sogutma ünitesi içeren akilli kesici takim modülü ile ilgilidir.
Teknigin bilinen durumu: Talasli imalat yöntemlerinden en çok kullanilan yöntemlerden biri tornalama yöntemidir. Tornalama, dairesel hareket yapan bir is parçasi üzerinden, degisik dogrultularda hareket edebilen kesici takimla talas kaldirma ve sekil verme islemidir.
Is parçasi dönmek suretiyle esas hareketi olustururken, paso verme ve ilerleme hareketi kesici takim ile gerçeklestirir. Torna islemleri yapan tezgahlara da torna tezgahlari denmektedir. Tornada genellikle eksenel hareketle dis iç kisimlarda silindirik ve konik yüzeyler islenir.
Torna islemi için çesitli torna tezgahlari kullanilmaktadir. Bu tezgahlarin bazilari üniversal torna tezgâhi, dik torna tezgâhi, revolver torna tezgâhi, hava - çap torna tezgahi, köpya torna tezgahi, masa tipi torna tezgâhi ve CNC - seri üretim torna tezgâhidir.
CNC torna tezgahi, konvensiyonel torna tezgâhlarindan farkli olarak bir bilgisayarli kontrol ünitesine gönderilen NC programlari ile eksenlerini hareket ettiren, bilyeli vida ve servo motor sayesinde, is parçalarini belirlenen ölçü, ilerleme ve devir ile kisa zamanda seri bir sekilde üreten tezgahlardir.
Tornalama islemi sirasinda kesici takim uçlari kenarlarinda ortaya çikan isil degisimler asinma, isil erozyon, ölçü hatalari, yüzey pürüzlülügünde artis ve takim ucu ömründe azalamaya sebep olmaktadir. Talas kaldirma sirasinda kesme bölgesinde olusan isi is parçasinda islenen yüzeyde negatif etkilere sebep olmaktadir. Özellikle islenmesi zor olan nikel temelli süper alasimlar, titanyum, kompozitler ve yüksek kromlu beyaz dökme demir gibi sanayide aktif kullanilan malzemelerde tornalama sirasinda açiga çikan isi islenebilirlik için çok daha kritiktik bir parametredir. Çünkü islenmesi zor bu malzemelerde yüksek sicakliklar gözlenmekte ve dolayisiyla kesici takim ucunda hasar meydana gelmektedir. Bu sebeple teknigin bilinen durumunda birçok çalisma kesme bölgesindeki sicakligin düsürülmesinin önemine deginmis ve sicakligin düsürülmesi ile takim ömrünün uzadigini, takim ucu asinmasinin azaldigini, islenen yüzeyin kalitesinin artigini ortaya koymuslardir. Ayrica kesici takim ucunun zarar görmesi halen tamamen ortadan kaldirilamamis olup hasarlari azaltmak için birçok çalisma kesme kuvvetleri ve sicaklik basta olmak üzere birçok parametreyi talas kaldirma sirasinda kontrol etmeyi hedeflemislerdir. Bu sebeple kesme bölgesini sogutma için geleneksel kesme sivilarinin kullanimi, Kriyojenik sogutma, minimum miktarda yaglama, yüksek basinçli sogutucularin kullanimi, kati yaglayicilar, hava/gaz temelli yaglayicilar, bitkisel bazli kesme sivilari ve son zamanlarda gelecek vadeden içten sogutmali sistemler tercih edilmistir. Kesme sivilarinin veya yaglayicilar çevreye ve isçi sagligina olan olumsuz etkileri ortandan kaldirmasi, maliyeti düsürmesi, gelistirilebilir kompakt tasarimlari, kolay kullanimi ve dogru sicaklik ölçümleri gibi avantajlarindan dolayi içten sogutmali sistemlerin tercih edilmeye baslamistir.
Torna tezgahlarinda genel problem kesici uçlarin isinmasi ve buna bagli yasanan mekanik ve verim problemleridir. Bu sebeple bu uçlarin sogutulmasi büyük önem arz etmektedir. Teknigin bilinen durumunda bu problemin çözümü için çesitli gelistirme ve buluslar bulunmaktadir. Özellikle kesme bölgesindeki sicakligin tahmini ve bu bölgeyi sogutmayi kontrol etme kabiliyeti halen ihtiyaçtir. Bulunan çözümlerinde eksik kaldigi yerler ve beraberinde getirdigi bazi sorunlar bulunmaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “TR2019/22059” numarali ve “Cnc Makinalarda Kullanilan Içten Sogutma Kanalli P-Sistem, S-Sistem Dis Torna Katerleri ve Uçtan Sogutma Nozulu” baslikli patent dosyasi incelenmistir.
Basvuruya konu edilen bulusun özet kisminda “Bulus, CNC makinalarinda kesici uç ve uçtan sogutma nozulunun üzerine konumlandirilarak, makina ile irtibatlandigi içten sogutma sivisi vermeli p-sistem, s-sistem dis torna katerlerinde, uçtan sogutma nozulunun kater gövdesi üzerine yataklanmasi ve stabil sekilde gövde yan yüzeyinden montajlanmasi ile ilgilidir” bilgileri yer almaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “CN100460113” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta, bir kesici takimindan bahsedilmektedir. Bulusta, kesici takimin altinda bir boru hatti açilmis ve kesici takim ucuna alttan sivi nitrojen gönderilmistir. Böylece sogutma saglandigini vurgulamislardir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “CN106270585” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta, bir kesici takimindan bahsedilmektedir. Tornalama için kullanilan kesici takima içinden sivi geçirecegi bir altlik tasarlamistir. Altlik sivi girisi, çikisi ve içerisinde dolanacagi kanallardan olusmaktadir. Iki parça seklinde montajlanmistir. Sivi siklotron altlik içerisindeki kanalda döndürülüp altlik sogutulur. Altlik kesici takim ucu ile de temas halinde oldugundan sogutulmaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda "CN106270585” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta tornada dis yüzeye dis açmak için kullanilan kesici takimdan bahsedilmektedir. Bulusta üçgen seklinde oyuklardan olusan bir adet kesici takim ucu ve bu ucu sogutmak için sogutma sivisinin uca dogru gönderildigi kanaldan olusmaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “CN208033687” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta içten sogutmali kesici takim tasarimi gerçeklestirilmistir. Bulusta, altlik içerisinden sogutucu akiskan geçirildigi görülmektedir. Bu sekilde kesici takim ucunu sogutmaktadirlar. Altligin giristen takim tutucunun içine açilan kanal vasitasiyla sogutucu akiskani aldigi ve drenaj deliliginden bosalttigi görülmektedir. Sogutucu akiskan kesici takim ucuna dogrudan temasla sogutma yapmaktadir.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “CN209157165” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta kesici takimindaki takim tutucunun arkasindan bir oyuk açilip çikisa kadar kanallar açilmistir. Bu kanallar vasitasi ile kesici takim ucuna sogutucu akiskani püskürten bir tasarim ortaya konulmustur.
Teknigin bilinen durumu hakkinda yapilan ön arastirma sonucunda “U85799553A” numarali patent dosyasi incelenmistir. Basvuruya konu edilen bulusta kesici takimi iki parçaya bölünüp içerisine sogutucu akiskanin geçecegi bir kanal açilmistir. Kesici takim ucunu dolanan akiskan ile sogutmaktadir.
Teknigin bilinen durumundaki sogutma sistemleri genel olarak incelendiginde kesici takim ucunu sogutmak için farkli geometrilere sahip su çevrim kanallarinin kullanildigi görülmektedir.
Teknigin bilinen durumunda içten sogutmali farkli geometrilerdeki kesici takim tasarimi ve üretimi üzerinde yogunlastigi görülmektedir. Sogutucu akiskanin kesici takimla dogrudan temasla veya arada bir plaka ile isi transferini sagladigi görülmektedir. Kapali çevrim seklinde dolanan sogutucu akiskan, farkli geometrilerde takim içerinde akmakta olup, kesici takim ucunda talas kaldirma sirasinda kayda deger sogutma saglandigi çalismalarda vurgulanmistir.
Teknigin bilinen durumunda bazi yayinlarda içten sogutmali kesici takim tasariminin kullanilmakta, kesici takim tutucunun üzerinde kesici takim ucunun altinda bir hazne açilmakta ve bu hazneden R-123 (hidroklorokarbon) sivi döndürülmektedir. R-123tün takim içinde kapali çevrim seklinde dönmesi sirasinda gaz fazina geçtigi ve sogutma sagladigi belirtilmektedir. Kesici takim ucu ile sogutucu akiskan arasinda bakir plaka bulunmaktadir.
Teknigin bilinen durumunda gerçeklestirilen bir çalismada, elmas kapli uçla isleme yapabilmek için kendinden sogutuculu takim tasarlayip Üretilmektedir. Takim ucuna kesme bölgesine yakin bir yerden mikro-isleme ile kanal açilarak bir bloga adapte edilmektedir. Bu kanaldan sogutucu akiskan geçirerek sogutma saglanmaktadir.
Asinma mekanizmalarini hizlandiran kritik sicakliga takim ucunun ulasmasini engellemeye yönelik bu çalismada takim ucundaki sicaklik pirometre ile ölçülmektedir.
Teknigin bilinen durumunda gerçeklesen bir diger çalismada ise kuru sartlarda tornalama islemi için kendinden sogutuculu akilli kesici takim gelistirilmek istenmistir.
Tasarim ve üretim asamasinda CFD ve Taguchi metotlari ile optimizasyon yapilan bu çalismada, kesici takim içinden sogutucu akiskan çevirmek için kesici takim ucu ile altina monta edilebilen bir parça ile adaptör olusturulmustur. Bu adaptörün içinde üçgen seklinde bir kanal bulunup akiskan çevrimi bu kanalda saglanmistir. Sogutucu akiskan olarak saf su kullanmistir. Sogutucu akiskanin giris ve çikis sicaklarini Sürekli ölçmüs ve Ttip degerleri giris ve çikis sicakliklari arasindaki korelasyona göre belirlenmistir. Bu sicakliga göre CNC tezgâh için böylece optimum isleme parametreleri belirlenmistir.
Teknigin bilinen durumunda ki bir çalismada kesici takim ucunun altina mikro kanal açilmis bir altlik adapte etmek ve bu kanaldan akiskan döndürmektir. Bu kanallar takim ucuna mümkün oldugunca yakin konumlandirilmistir. Kesme ucundaki sicaklik termokupl yardimi ile ölçülmektedir. Bu sicaklik termokupl yardimi ile ölçülürken akiskan mikro kanalardan pompa yardimi sabit debide ve sabit sicaklikta sogutucu akiskan döndürülmektedir. Sogutucu akiskanin giris ve çikis sicakliklarini ölçebilmektedir. Manual olarak ayarlanabilen farkli giris sicakligi ve hizlari için optimum degerleri belirlenmektedir.
Teknigin bilinen durumunda ki bir çalismada kesici takim içerisine kapali çevrim seklinde bir sogutma sistemi entegre edilmistir. Sogutucu sisteminden alinan akiskan sarmal sekilde takim tutucuya açilmis kanaldan geçirerek kesici uç sogutulmustur.
Teknigin bilinen durumunda ki bir çalismada takim katerine V seklinde bir kanal açilmis ve içerisinden akiskan döndürerek sogutmayi saglamistir. Ayrica uç talas arasindaki sicaklik degisimini de termal kamera ile takip edilmektedir.
Teknigin bilinen durumundaki yayinlar ve patentlerin, içten sogutmali farkli geometrilere sahip su çevrim kanali veya haznesi seklinde yogunlastiklari görülmektedir. Sogutucu akiskanin kesici takimla dogrudan temasla veya arada bir plaka ile isi transferini sagladigi görülmektedir.
Teknigin bilinen durumundaki çalismalarda, kesici takim içerisinde farkli geometrilerde sogutucu akiskan döndürüldügü görülmektedir. Bu tekniklerde kendi kendine karar verme, takim ucunun sicakligini ve islenebilirligi etkileyen parametreleri anlik kontrol etme yetenekleri söz konusu degildir. Bazi tekniklerde sogutucu akiskanin tüketimi kapali çevrim seklinde degildir. Bu sebeple tüketimi kisitlanmamis ve üretim maliyetini artirmaktadir. Tekniklerde kesici takim ucundaki sicakligi anlik dogru ölçen bir tahmin metodu bulunmamaktadir. Standart üretilen kesici takim uçlarina adapte edilmeleri zordur. Bazi tekniklerde spesifik takim ucu üretimi gerekmekte olup, kesici takim üretim maliyetini artiracaktir. Her tasarimda yeteri kadar sogutma saglanip saglanmadigi kontrol edilmemektedir. Kesici takim ucu sicakligini tahmin etme, tahmin edilen sicakliga göre sogutma stratejisini kapsaminda sogutmayi kontrol etme yetenekleri yoktur.
Teknigin bilinen durumunda kullanilan bazi çalismalarda Ttip sicakligini sogutucu akiskanin giris ve çikis sicakliklarina göre belirlenmektedir. Buna ragmen Ttip degerlerini etkileyen birçok parametre mevcuttur. Bu parametreler sogutucu akiskanin cinsi, hizi, kesici takimin isil özellikleri ve çevre kosullari gibidir. Bu sebeple Ttip degerlerini sadece korelasyon ile belirlemek yeterli bir yaklasim degildir.
Sonuç olarak yukarida anlatilan olumsuzluklardan dolayi ve mevcut çözümlerin konu hakkindaki yetersizligi nedeniyle ilgili teknik alanda bir gelistirme yapilmasi gerekli kilinmistir.
Bulusun amaci: Bulusun en önemli amaci, tornalama Islemi sirasinda kesici takim ucunu sogutmayi hedefleyen içten sogutmali ve akilli kesici takim modülü içermesidir.
Bulusun bir diger önemli amaci ise kesici takim ucunda olusan sicakligi kesici takim ucunun yan yüzey sicakligini, kapali çevrim sistemde dolasan sogutucu akiskanin giris sicakligi ve giris akis hizini ölçerek tahmin edebilmesidir. Bu sayede kontrol- sogutma ünitesinin, kesici takim içerisine gönderilen sogutucu akiskanin debisini/hizini ve sicakligini, kendi çalisma stratejisine göre tahmin ettigi uç sicaklik degerlerine göre kontrol etme ve karar verme yetenegi bulunmaktadir.
Bulusun amaçlarindan bir digeri, operatör sagligina olumsuz hiçbir etkisi olmayip, çevre dostu olmasidir.
Bulusun bir diger amaci, geleneksel torna tezgahlarinda kullanilabilecegi gibi CNC torna tezgahlarina bir modül olarak montajlanabilir modüler yapiya sahip olmasidir.
Bulusun bir amaci da sistemin kendine ait çalisma ve kalibrasyon stratejisi olup, operatöre çalisma sicakliklarini belirleme sansi vermesidir. Böylece isleme sirasinda kesici takim ucunu belirlenen sicaklik araliginda tutulmasini saglamaktadir.
Bulusun amaçlarindan bir baskasi da kesici takim ucu için altina özel geometriye sahip aItIik içermesidir. Bu sayede altik siviyi dogrudan kesici takim ucuna temas ettirmekte ve böylelikle sogutmanin daha verimli olmasini saglamaktadir.
Bulusun amaçlarindan bir digeri ise her tür sogutucu akiskanin kullanilabilmesini saglamasidir.
Bulusun bir amaci da kendine ait CFD-istatistik temelli kalibrasyon metodu bulunmasidir. Bu sayede sogutucu akiskan ve kesici takim tiplerine göre takim ucu sicaklik tahminleri özellestirilebilmekte ve tahminin dogrulugu artirilabilmektedir.
Bulusun bir diger amaci komut girilebilen yazilimi çalistiran mikro islemciye sahip olmasidir. Bu sayede kesici takim ucu sicakligini belirli kesme kosullarinda operatör tarafindan belirlenen sicaklik araliginda sabit tutabilmektedir.
Bulusun amaçlarindan bir baskasi, kesici takim ucuna konumlanan altik tasarimi ile her tip standart kesici takim ucuna adapte edilebilmesidir.
Bulusun yapisal ve karakteristik özellikleri ve tüm avantajlari asagida verilen sekiller ve bu sekillere atif yapilmak suretiyle yazilan detayli açiklama sayesinde daha net olarak anlasilacaktir. Bu nedenle degerlendirmenin de bu sekiller ve detayli açiklama göz önüne alinarak yapilmasi gerekmektedir.
Sekillerin açiklamasi: SEKIL -1; Bulus konusu sistemin genel görüntüsünü veren çizimdir.
SEKIL -2; Bulus konusu akilli kesici takim modülünün kesici ucunun görüntüsünü veren çizimdir.
SEKIL -3; Bulus konusu modülün tahmin yönteminin is akis görüntüsünü veren çizimdir.
Referans numaralari: 101. Termokupl 102. Termokupl Sensör 103. LCD Ekran 104. Güç Kaynagi 105. Pompa Sürücü 106. Debi Ölçer 107. Pompa 108. Akiskan Tanki 109. Sogutma Ünitesi 110. Mikroislemci 120. Kesici Takim 121. Takim Ucu 122. Takim Altligi 123. Akiskan Girisi 124. Akiskan Çikisi . Mikroislemcinin, ölçülen akiskanin hizi, akiskan sicakligi ve takim ucu yan yüzey sicakligi degerlerini almasi. 11. Mikroislemcinin takim ucu sicakligini degerlendirmesi. 12. Mikroislemcinin, kesici takim ucuna sogutma akiskani göndermemesi ve modülün olagan çalistigi tahmininde bulunmasi. 13. Mikroislemcinin kesici takimina pompalar ile sogutma akiskani göndermesi. 14. Mikroislemcinin, sogutma akiskaninin hizini kontrol edip, sogutma ünitesini çalistirmasi.
. Mikroislemcinin pompalari kapatarak akiskan pompalamayi ve sogutmayi durdurmasi.
Bulusun açiklamasi: Bu bulus tornalama islemi sirasinda kesici takim ucunu (121) sogutmayi hedefleyen içten sogutmali ve akilli kesici takim modülü ile ilgilidir. Modül, geleneksel torna tezgahlarinda kullanilabilecegi gibi CNC torna tezgahlarina ek bir modül olarak montajlanabilmektedir. Bu modül kesici takim ucunda (121) olusan sicakligi (Ttip) kesici takim ucunun (121) yan yüzey sicakligini (Tf), kapali çevrim sistemde dolasan sogutucu akiskanin giris sicakligi (Tinlet) ve giris akis hizini (Vf) ölçerek tahmin edebilmektedir.
Kesici takim (120) ve sogutucu akisanin isil özellikleri, ortam sicakligi, sogutucu akiskanin giris sicakligi, akma hizi gibi temel isi transferini etkileyen parametreler dikkate alinmaktadir. Ayrica bu parametreler degistirilerek sogutucu akiskan ve kesici takim (120) tiplerine gör revize edilebilmektedir. Bu sebeple bulus konusu modülün, kesici takim (120) kesme kenarlarini sogutularak, CFD-istatistik (Computational Fluid Dynamics, Hesaplamali akiskanlar dinamigi) temelli kalibrasyon yaklasimi ve kendine ait çalisma stratejisi olan mikroislemci (110) içermektedir.
Kesici takim ucunun (121) efektif sogutulabilmesi için sogutucu akiskan dogrudan kesici takima (120) temas etmektedir. Bu sebeple kesici takim altligi (122) üzerinde kesici takim ucunun (121) talasla temas bölgesine dogru sogutma akiskanini püskürtmek için egimli yüzeyi olan akiskan girisi (123) ve sogutucu akiskani tahliye eden akiskan çikisi (124) bulunmaktadir. Sistemde döndürülen sogutucu akiskanin kesici takim ucu (121) ile mümkün oldugunca çok miktarda temas etmesi gerekmektedir. Bu sebeple sistemin sogutulmasini saglayana akiskanin depolandigi akiskan tankinin (108) hacmi mümkün oldugunca büyük tasarlanmaktadir.
Sekil-2'de gösterilen kesici takimin (120) takim altligi (122) paslanmaz çelikten, takim ucuna (121) uygun boyutlarda üretilmektedir. Takim ucu (121) ile takim altligi (122) arasinda sizdirmazlik ince bir film seklinde conta ile saglanmaktadir.
Bulus konusu, içten sogutuculu sogutma-kontrol sistemine sahip takim modülü genel hatlariyla termokupl (, güç kaynagi sogutma ünitesi (109), mikroislemci (110) ve kesici takimdan (120) olusmaktadir.
Bulus konusu modülün sogutma-kontrol sistemi, ilk olarak operatör tarafindan belirlenen ve mikroislemciye (110) iletilen kritik sicaklik degerlerinde modülü çalistirmakta veya durdurmaktadir. Modülün mikroislemcisi (110) takim altligi (122) içerisine gönderilen sogutucu akiskanin hizini kontrol edebilme yetenegine sahiptir.
Bir baska deyisle takim ucu (121) sicakligi artikça daha hizli sogutma akiskani modülde döndürülmelidir. Böylece daha verimli isi transferi söz konusu olacaktir. Bu baglamda sistem iki kisimda tasarlanmis ve üretilmistir. Ilk kisimda sogutucu akiskanin hizi (Vf), sicakligi (Tinlet) ve takim ucu (121) yan yüzey sicakligi (Tf) degerlerinden geri besleme alip ve sogutma stratejisini belirlemektedir. Modülün diger kismi ise sogutucu akiskani sogutmak ile görevlidir. Tüm sistemin çalisma semasini sekil-1'de gösterilmektedir.
Sogutma-kontrol sisteminin üç temel görevi vardir. Bu görevler mikroislemci (110) tarafindan kontol edilmektedir. Debi ölçer (106) ve termokupl sensör (102) ile alinan Vf, Tinlet ve Tf degerleri mikroislemciye (110) iletilmekte ve mikroislemcinin (110) takim ucu (121) sicakligini (Ttip) tahmin etmesi saglanmaktadir. Ayrica mikroislemci (110) sogutma sisteminin kritik uç sicakliklarina ulasildiginda çalistirmayi saglamaktadir. Mikroislemci (110) PlD kontrol ile pompalari (107) çalistirmakta ve Ttip degerindeki artisa göre kesici takim altligina (122) farkli hizlarda akiskan gönderilmesini saglamaktadir. Tüm sistem 12 V güç kaynagi (104) ile beslenmekte olup tüm elektronik parçalar mikroislemci (110) ile irtibat halindedir. Mikroislemci (110) dogrudan K tipi termokupllar (101), termokupl sensörler (102), LCD ekran etkilesim halinde olup her birinden geri beslemeler almaktadir. sistemde kullanilmaktadir. Termokupllar (101) Tinlet ve Tf degerlerini ölçmek için kullanilmaktadir. Termokupl (101) ve mikroislemci (110) arasinda termokupl sensör (102) kullanilmaktadir. Termokupl sensör (102) voltaj degerleri santigrat dereceye dönüstürerek termokupllarin (101) ölçtügü degerleri mikroislemciye (110) iletmektedir. Mikroislemci (110) ve termokupl (101) arasinda köprü olan bu termokupl sensör (102) ile sicaklik degerleri ±0.25 °C hassasiyetinde ölçülebilmektedir.
Kapali bir çevrim seklinde olan sogutma sisteminde sogutma akiskani pompa (107) yardimi ile dolastirilmaktadir. Sogutma akiskani, akiskan tankindan (108) alinip kesici altligi (122) içlerine, istenilen akis hizlarinda pompa (107) yardimi ile gönderilmektedir. Pompanin (107) kontrolü için DC pompa sürücüsü (105) kullanilmaktadir. Pompa sürücü (105) mikroislemci (110) ile pompanin (107) çalisma hizini PID (propertional-integral-derivative, oransal-integraI-türevsel denetleyici kontrol döngüsü yöntemi) yöntemi ile kontrol edilebilmektedir. Bir baska ifade ile mikroislemci (110) ile tahmin edilen Ttip degerleri artikça gönderilen akiskanin hizi dogru orantili artacak sekilde tasarlanan kesici takima (120) gönderilmektedir.
Sogutucu akiskanin debisi, dolayisiyla akis hizi hassas bir debi ölçer (106) yardimi ile ölçülmektedir. Sistemde ayrica iki adet daha pompa (107) bulunmaktadir. Akiskan tankindaki (108) akiskani sogutmak için 2 adet daha pompa (107), radyatör ve peltierli sogutma ünitesine (109) adapte edilmektedir. Böylece kritik sicakliklara gelindiginde mikroislemci (110) ile akiskan tanki (108) içindeki akiskan sogutulmaya baslamaktadir.
LCD ekran (103), modüle adapte edilip, dogrudan mikroislemci (110) ile baglanti halindedir. Böylelikle ölçülen sicakliklar ve sogutucu akiskanin hizi görüntülenerek operatör tarafindan takip edilebilmektedir.
Sogutma ünitesi (109), akiskanin sogutulmasini saglamakta ve alüminyum sogutma bloklari, radyatör, fanlar ve peltier modüllerinden olusmaktadir. Sogutma ünitesi (109) aldigi komutlara göre sogutma ünitesinin (109) açilip kapanmasini saglamaktadir.
Sogutma ünitesinde (109) bulunan peltier modülleri çalisma sirsinda elektro- manyetik gürültü olusturmakta olup termokupllarin (101) çalismasina bozucu etkileri gözlenmistir. Bu sebeple sogutma ünitesinin (109) peltier modülü AI bir kutu ile faraday kafesine alinmistir. Böylece elektro manyetik etkiler ortadan kaldirilmistir.
Bulus konusu modülde, bulunan mikroislemci (110) kesici takiminin (120), takim ucunu (121) akilli bir sekilde sogutabilmek için ve tahminde bulunabilmek için bir yöntem ile çalismaktadir. Mikroislemcinin (110) tahmin yönteminin is akis diyagrami sekil-3'te gösterilmektedir. Mikroislemcinin (110) tahmin yönteminde ilk olarak mikroislemci (110), debi ölçer (106) ve termokupl sensörün (102) ölçtügü, akiskanin hizi (Vf), akiskan sicakligi (Tinlet) ve takim ucu (121) yan yüzey sicakligi (Tf) degerlerini almaktadir (10).
Mikro islemci (110) aldigi bu parametrelere göre CFD-istatistik temelli kalibrasyon yaklasimina göre takim ucu (121) sicakligini (Ttip) farkli durumlar için degerlendirmektedir (11). Mikro islemci dört farkli inceleme yapmaktadir.
Ttip degerinin, maksimum kuru isleme sicakligi (Td) ile minimum sicaklik (Tmin) araliginda olmasi durumunda; mikroislemci (110), kesici takim ucuna (121) sogutma akiskani göndermeyecek ve modülün olagan çalistigi tahmininde bulunacaktir (12).
Ttip degerinin, Td degerine esit veya büyük ve de maksimum kritik sicaklik (Tcr) degerinden küçük olmasi durumunda; mikroislemci (110) kesici takimina (120) pompalar (107) ile sogutma akiskani gönderilmesini saglamaktadir (13).
Ttip degerinin, maksimum kritik sicaklik (Tcr) degerinden büyük veya esit olmasi durumunda; mikroislemci (110), sogutma akiskaninin hizini kontrol edip, sogutma ünitesini (109) çalistirmakta (14) ve sogutucu akiskan, akiskan tankinda (108) sogutmaya baslanmaktadir.
Ttip degerinin, Tmin degerlerinden küçük ve esit oldugu durumda; mikroislemci (110) pompalari (107) kapatarak, su pompalamayi ve sogutma ünitesini (109) durdurmaktadir (15). Ayrica mikroislemci (110), termokupl sensörden (102) aldigi Ttip ölçüm degerini LCD ekrana (103) yazdirmaktadir.
Kendinden sogutuculu kesici takimlarin (120) kullanildigi talas kaldirma islemlerinde takim ucunda (121) olusan sicaklik artisinin temel faktörü isi olmasina ragmen, kesici takim (120) malzemesi, kesme akiskaninin özellikleri ve akis hizi ve çevre kosullari gibi baska parametrelerde Ttip degerini etkilemektedir. Bu yüzden bulus konusu modülün bir yapilanmasinda, kesici takimin (120) davranisini CFD modeli kurgulanarak farkli deney kosullari simüle edilmistir. CFD simülasyonu deneysel dogrulamanin ardindan farkli Ttip degerleri için çözdürülmüs, kuru ve içten sogutmali durumlar için Tf degerler elde edilerek kalibrasyon egrileri elde edilmistir. Deneyler sirasinda havya ile kesici takim ucu (121) isitilmis, üretilen prototip gözlenmis ve asagidaki sonuçlar elde edilmistir.
Tasarlanan kesici takim (120) için CFD-istatistik temeli kalibrasyon stratejisi Ttip degerlerini etkileyen parametreler dikkate alinarak ortaya koyulmustur. Bu strateji farkli uç tipleri için kullanilabilir. Ayrica operatör Td, Tcr ve Tmin degerlerini kendisi belirleyebilmektedir.
Ayni sinir kosullarinda kendinden sogutmali durum kuru sartlara göre 107 °C kadar daha iyi sogutma saglamistir. Ayrica Ttip degerleri Td-Tcr araliginda havyanin maksimum isi seviyesi için sabit tutulabilmistir.

Claims (2)

ISTEMLER
1. Tornalama islemi sirasinda kesici takim ucunu (121) sogutmayi hedefleyen içten sogutmali ve akilli kesici takim modülü olup, özelligi; Akiskan sicakligi ve takim ucu (121) yan yüzey sicakliginin ölçülmesini saglayan termokuplu (101), termokupl (101) ve mikroislemci (110) arasinda bulunan, termokuplun (101) ölçtügü voltaj degerlerini santigrat dereceye dönüstürerek mikroislemciye (110) iIetmesini saglayan termokupl sensörü (102), Dogrudan mikroislemci (110) ile baglanti halinde olan ve ölçülen sicakliklar ve sogutucu akiskanin hizinin görüntülenmesini saglayan LCD ekrani (103), Modüle gereken enerjiyi saglayan ve mikroislemciden (110) aldigi komutlara göre sogutma ünitesinin (109) açilip kapanmasini saglayan güç kaynagini (104), Pompanin (107) kontrolü için kullanilan ve mikroislemcinin (110) pompanin (107) çalisma hizini kontrol edilebilmesini ve ayarlamasini Sogutucu akiskanin debisinin, dolayisiyla akis hizinin ölçülmesini saglayan debi ölçeri (106), Kapali bir çevrim seklinde olan sogutma sisteminde sogutma akiskaninin dolastirilmasini saglayan, sogutma akiskanin, akiskan tankindan (108) alinip kesici altligi (122) içlerine, istenilen akis hizlarinda gönderilmesini saglayan, pompa sürücüsü (105) ile kontrol edilen pompayi (107), Sistemin sogutulmasini saglayana akiskanin depolanmasini saglayan akiskan tankini (108), Akiskanin sogutulmasini saglayan, alüminyum sogutma bloklari, radyatör, fanlar ve peltier modüllerinden olusan, güç kaynagi (104) ile beslenen, peltier modüllerinin çalisma sirsinda olusturdugu elektro- manyetik gürültüyü ve buna bagli termokupllarin (101) çalismasinin bozucu etkisini önleyen, peltier modülünü de içine alan bir alüminyum kutu iIe faraday kafesine alinan sogutma ünitesini (109), Operatör tarafindan belirlenen kritik sicaklik degerlerinde bulus konusu modülün çalistirmasini veya durdurmasini saglayan, takim altligi (122) içerisine gönderilen sogutucu akiskanin hizini kontrol edebilen, debi ölçer (106) ve termokupl sensör (102) ile alinan akiskanin hizi (Vf), akiskan sicakligi (Tinlet) ve takim ucu (121) yan yüzey sicakligi (Tf) degerlerine göre takim ucu (121) sicakligi (Ttip) tahmininde bulunan, pompalari (107), pompa sürücüsü (105) ile çalistiran ve takim ucu (121) sicakligi (Ttip) degerindeki artisa göre kesici takim altligina (122) farkli hizlarda akiskan gönderilmesini saglayan, termokupllar (101), termokupl sensörler (, debi ölçer (106) ve sogutma ünitesi (109) ile etkilesim halinde olup her birinden geri beslemeleri alan, CFD-istatistik temelli kalibrasyon yaklasimi ve kendine ait çalisma stratejisi olan mikroislemciyi (110) Üzerinde kesici takim ucunun (121) talasla temas bölgesine dogru sogutma akiskanini püskürtmek için egimli yüzeyi olan akiskan girisi (123) ve sogutucu akiskani tahliye eden akiskan çikisi (124) bulunduran kesici takim altligini (122) ve takim ucunu (121) içeren ve sogutucu akiskan dogrudan temas eden kesici takimini (120) içermesidir.
2. Istem-1'e uygun akilli kesici takim modülü olup, özelligi; mikroislemcinin (110) takim ucu (121) sicakligi (Ttip) tahmin yönteminin; Mikroislemcinin (110), ölçülen akiskanin hizi (Vf), akiskan sicakligi (Tinlet) ve takim ucu (121) yan yüzey sicakligi (Tf) degerlerini almasi (10), Mikro islemcinin (110) takim ucu (121) sicakligini (Ttip) degerlendirmesi (11), Takim ucu (121) sicakligi (Ttip) degerinin, maksimum kuru isleme sicakligi (Td) ile minimum sicaklik (Tmin) araliginda olmasi durumunda; mikroislemci (110), kesici takim ucuna (121) sogutma akiskani göndermemesi ve modülün olagan çalistigi tahmininde bulunmasi (12), - Takim ucu (121) sicakligi (Ttip) degerinin, Td degerine esit veya büyük ve de maksimum kritik sicaklik (Tcr) degerinden küçük olmasi durumunda; mikroislemcinin (110) kesici takimina (120) pompalar (107) ile sogutma akiskani göndermesi (13), - Takim ucu (121) sicakligi (Ttip) degerinin, maksimum kritik sicaklik (Tcr) degerinden büyük veya esit olmasi durumunda; mikroislemcinin (110), sogutma akiskaninin hizini kontrol edip, sogutma ünitesini (109) çalistirmasi (14), - Sogutucu akiskanin, akiskan tankinda (108) sogutmaya baslamasi, - Takim ucu (121) sicakligi (Ttip) degerinin, Tmin degerlerinden küçük ve esit oldugu durumda; mikroislemcinin (110) pompalari (107) kapatarak akiskan pompalamayi ve sogutmayi durdurmasi (15), - Mikroislemci (110), termokupl sensörden (102) aldigi takim ucu (121) sicakligi (Ttip) ölçüm degerini LCD ekrana (103) yazdirmasi, Islem basamaklarini içermesidir. . Istem-1'e uygun akilli kesici takim modülü olup, özelligi; mikroislemci (110) ve termokupl (101) arasinda köprü olan ve sicaklik degerlerini ±0.25 °C hassasiyetinde ölçülebilen termokupl sensör (102) içermesidir. . Istem-1'e uygun akilli kesici takim modülü olup, özelligi; 0-1000 °C araliginda sicaklik degerlerini algilayabilen K tipinde termokupllar (101) içermesidir. . Istem-1'e uygun akilli kesici takim modülü olup, özelligi; güç kaynagina (104) komut göndererek sogutma ünitesinin (109) açilip kapanmasini saglayan mikroislemciyi (110) içermesidir. . Istem-1'e uygun akilli kesici takim modülü olup, özelligi; paslanmaz çelikten mamul edilen ve takim ucuna (121) uygun boyutlarda üretilen takim altligi (122) içermesidir. . Istem-1'e uygun akilli kesici takim modülü olup, özelligi; takim ucu (121) ile takim altligi (122) arasinda sizdirmazlik saglayan ince bir film seklinde bulunan conta içermesidir.
TR2020/06573A 2020-04-27 2020-04-27 Cnc torna tezgâhları için akıllı kesici takım modülü. TR202006573A1 (tr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/06573A TR202006573A1 (tr) 2020-04-27 2020-04-27 Cnc torna tezgâhları için akıllı kesici takım modülü.
DE112021002569.4T DE112021002569T5 (de) 2020-04-27 2021-04-26 Intelligentes schneidwerkzeugmodul für cnc-drehmaschinen
PCT/TR2021/050387 WO2021221586A1 (en) 2020-04-27 2021-04-26 Smart cutter tool module for cnc lathes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TR2020/06573A TR202006573A1 (tr) 2020-04-27 2020-04-27 Cnc torna tezgâhları için akıllı kesici takım modülü.

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TR202006573A1 true TR202006573A1 (tr) 2021-11-22

Family

ID=78374215

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TR2020/06573A TR202006573A1 (tr) 2020-04-27 2020-04-27 Cnc torna tezgâhları için akıllı kesici takım modülü.

Country Status (3)

Country Link
DE (1) DE112021002569T5 (tr)
TR (1) TR202006573A1 (tr)
WO (1) WO2021221586A1 (tr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114669770B (zh) * 2022-04-20 2022-12-02 浙江浪潮精密机械有限公司 一种智能化切削刀具结构及使用方法
CN116197458B (zh) * 2023-01-12 2024-04-30 承龙科技(嘉兴)有限公司 一种紧固螺母的边缘倒角加工装置及其工艺

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4757307A (en) * 1986-08-04 1988-07-12 General Electric Company Tool condition sensing by measuring heat generation rate at the cutting edge
US5799553A (en) 1995-02-08 1998-09-01 University Of Connecticut Apparatus for environmentally safe cooling of cutting tools
ZA200507492B (en) 2004-09-16 2007-05-30 Air Prod & Chem Method and apparatus for machining workpieces having interruptions
US8061241B2 (en) * 2009-04-06 2011-11-22 Creare Incorporated Indirect cooling of a cutting tool
CN105397121B (zh) * 2015-12-18 2017-08-25 武汉第二船舶设计研究所 一种内冷却车刀***
CN106270585B (zh) 2016-09-19 2018-05-22 上海理工大学 带过渡曲面的内循环冷却刀具及冷却方法
CN208033687U (zh) 2018-04-13 2018-11-02 华东交通大学 一种内冷却车刀
CN209157165U (zh) 2018-12-14 2019-07-26 东莞市国瑞切削工具有限公司 一种内冷却车刀

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021221586A1 (en) 2021-11-04
DE112021002569T5 (de) 2023-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2522401C2 (ru) Косвенное охлаждение вращающегося режущего инструмента
Yıldırım et al. Determination of MQL parameters contributing to sustainable machining in the milling of nickel-base superalloy waspaloy
TR202006573A1 (tr) Cnc torna tezgâhları için akıllı kesici takım modülü.
Ogedengbe et al. The effects of heat generation on cutting tool and machined workpiece
Karaguzel et al. Increasing tool life in machining of difficult-to-cut materials using nonconventional turning processes
Rozzi et al. The experimental and theoretical evaluation of an indirect cooling system for machining
Moradnazhad et al. Energy consumption characteristics of turn-mill machining
Xu et al. A study on improvement of ball screw system positioning error with liquid-cooling
Uhlmann et al. The potential of reducing the energy consumption for machining TiAl6V4 by using innovative metal cutting processes
Pervaiz et al. A novel numerical modeling approach to determine the temperature distribution in the cutting tool using conjugate heat transfer (CHT) analysis
SE539345C2 (en) Lubrication and cooling device using a cryogenic fluid
CN110170671A (zh) 一种集成车刀***
EP3587031A1 (en) Cooling system for rotating cutting tools
Wu et al. Design of a modular green closed internal cooling turning tool for applications
Song et al. Investigation on influence of hybrid nozzle of CryoMQL on tool wear, cutting force, and cutting temperature in milling of titanium alloys
Zhu et al. Multi-variable driving thermal energy control model of dry hobbing machine tool
Slamani et al. Statistical analysis and modeling of temperature distribution during various milling operations of thin walled aircraft parts
JP2018051725A (ja) 工具の刃先位置計測方法及び工作機械
Al Sofyani et al. Analytical modeling of the thermal aspects of metalworking fluids in the milling process
JP2008080434A (ja) プリント基板の加工方法およびプリント基板加工機
Nowakowski et al. Influence of the cutting parameters on the workpiece temperature during face milling
JP4078366B2 (ja) 工作機械の熱変位補正装置
CN210475573U (zh) 一种集成车刀***
Ghani et al. Back chip temperature in environmentally conscious turning with conventional and internally cooled cutting tools
Daniel et al. Research advances in dry and semi-dry machining