Durumu izlenen iş mili motorunun hız denetimi
Speed control of condition monitored spindle motor
Yazar: KÜRŞAT MUSTAFA KARAOĞLAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. METİN ZEYVELİ
Karabük Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Mekatronik Mühendisliği = Mechatronics Engineering
Dizin: Bilgisayar destekli denetim = Computer aided control ; Bulanık denetim sistemleri = Fuzzy control systems ; Gerçek zamanlı denetim = Real time control ; Hız denetim yöntemleri = Speed control method ; Otomatik denetim = Automatic control

Özet:
Bu tez çalışmasında, geleneksel bir torna tezgahı; yazılım ve mikrodenetleyicilerle gerçek zamanlı kontrol edilebilen, bilgisayar destekli tezgaha dönüştürülmüştür. Tezgahın eksen hareketlerinde adım motorlar kullanılmıştır. Bu sayede operatör kaynaklı zaman, ölçü ve denetim hataları minimize edilmiş ve seri üretime olanak sağlanmıştır.

Çalışmada iş mili motoru olarak sabit mıknatıslı fırçalı doğru akım (DA) motoru kullanılmıştır. Motorun devir sayısı ve akım verilerinin gerçek zamanlı olarak izlenmesi için durum izleme yazılımı geliştirilmiştir. Yazılıma, gerçekleştirilen imalat verilerini kaydetmek ve raporlamak, tezgah üzerindeki tüm operasyonları yönetmek için modüller eklenmiştir. Ayrıca bu yazılımla, iş mili motorunun devir sayısını sabitlemek amacıyla, mikrodenetleyici üzerinde gömülü PID (Proportional Integral Derivative) ve bulanık mantık (BM) yöntemleriyle hız denetimleri de uygulanmıştır. 
Bütün bu modüllerin operatör tarafından kolaylıkla kullanılabilmesi için kullanıcı ara yüzü geliştirilmiştir. Geliştirilen tezgah sistemini test etmek için farklı kesme hızlarında (200, 260, 320, 380, 440 m/dk) ve ilerleme hızlarında (0,05, 0,1, 0,15 mm/dev), alüminyum alaşımlı malzeme kullanılarak deneyler yapılmıştır. 

Deneyler sonucunda kesme hızına bağlı olarak, PID ve BM hız denetim yöntemlerinin talaş kaldırma anındaki enerji tüketimine ve işlenen malzemenin yüzey pürüzlülüğüne etkisi araştırılmıştır. Sonuç olarak enerji tüketimi açısından BM ile hız denetimi yöntemi, PID ile hız denetimi yöntemine göre daha iyi performans göstermiştir. Yüzey pürüzlülüğü açısından, birçok deneyde (%60), PID hız denetimi yöntemiyle elde edilen yüzey pürüzlülüğü sonuçlarının, BM hız denetimi yöntemiyle elde edilen sonuçlara göre daha iyi olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Abstract:
In this thesis, a conventional turning lathe system which can be controlled in real time by microcontrollers and software, has been transformed into computer-aided lathe. Step motors are used in the lathe for axis movement. Thus, operator-based time, measurement and control errors are minimized, and mass production is realized.

In this study, a permanent magnet brush DC motor has been used as the spindle motor. Condition monitoring software has been developed for monitoring of motor speed and current data in real time. The software modules are integrated to save and report the manufactured data and manage all operations on the lathe. Also, speed control has been implemented with PID (Proportional Integral Derivative) and fuzzy logic control methods that is embedded on microcontroller for locking speed. 
User interface has been developed for using all of these modules easily by the operator. Experimental has been made aluminum alloy materials to test the developed lathe system at different cutting speeds (200, 260, 320, 380, 440 m/min) and progression rates (0.05, 0.1, 0.15 mm/rev).

Depending on the results of experiments, according to the cutting speed, energy consumption and its effect on the surface roughness of the processed materials were investigated during machining. As a result of experiments, speed control method with fuzzy logic related with energy consumption has been presented much better performance than speed control method with PID. In terms of surface roughness, in many experiments (60%), the obtained results by the speed control of PID are much better than the one's obtained by the speed control of fuzzy logic method.