CFRP KOMPOZİT MALZEME İLE HAFİFLETİLMİŞ FREZELEME TAKIM TUTUCUSUNUN SONLU ELEMANLAR YÖNTEMİ İLE ANALİZİ

Abstract

ÖZET

Bu çalışmada, AISI 4340 çelik malzemeli, on dört kesici ağızlı yüzey frezeleme takım tutucusu üzerine CFRP kompozit malzemesi kaplanarak titreşim ve gerilme değerleri özelinde performans iyileştirmesi yapılması amaçlanmaktadır. İlk aşamada optimizasyonu sağlanmamış takımın tutucunun sonlu elemanlar yöntemi ile frekans cevap analizi gerçekleştirilmiştir. Sonuçlara göre takım tutucu optimize edilerek kütlesinden tasarruf edilmiş ve CFRP kompozit malzeme ile kaplanmıştır. İkinci aşamada, optimize edilen takım; hız ve kuvvet parametreleri sabit tutularak takım tutucunun frekans cevap analizleri gerçekleştirilmiştir. Deneylerde dört farklı hız (2000,4000,6000 ve 8000 RPM) ve kuvvet (80,120,160 ve 200 N) parametreleri kullanılmış olup bu parametreler kombine edilerek her bir takım için 16 toplamda 32 adet deney gerçekleştirilmiştir. Sonuçlar, yapılan mühendislik optimizasyonu ile kütleden %15,879 oranında tasarruf edildiğini, uygulanan belirli hız ve kuvvet değerlerinde titreşim değerlerinin en çok %0.833 ve gerilme değerlerinin en çok %11.916 oranında iyileştirildiğini ortaya koymuştur. Bu çalışma ile takım üzerine kompozit kaplama yöntemi tanıtılmış; bu yöntemin frezeleme operasyonlarında uygulanabilirliği, belirli sınır koşulları altında takım mekaniğinde değişimlerin tespiti ve bu değişimlerin kesme operasyonlarına nasıl bir etki yaratacağı literatüre kazandırılmıştır.

ABSTRACT

In this study aims to enhance the performance of a fourteen-flute face milling tool holder made of AISI 4340 steel by coating it with CFRP composite material, focusing on vibration and stress values. In the first stage, a frequency response analysis was performed using the finite element method on the non-optimized tool holder. Based on the results, the tool holder was optimized to save mass and then coated with CFRP composite material. In the second stage, frequency response analyses of the optimized tool holder were carried out with fixed speed and force parameters. Four different speed (2000, 4000, 6000, and 8000 RPM) and force (80, 120, 160, and 200 N) parameters were used in the experiments, and these parameters were combined to conduct a total of 32 experiments, 16 for each tool. The results showed that with engineering optimization, a mass savings of 15.879% was achieved, and vibration values improved by up to 0.833%, while stress values improved by up to 11.916% under certain speed and force conditions. This study introduces the composite coating method for tools; it contributes to the literature by identifying the feasibility of applying this method in milling operations, detecting changes in tool mechanics under specific boundary conditions, and understanding how these changes impact cutting operations.