CNC freze makinalarında iş parçasının talaş derinliğindeki değişimin interferometrik temassız ölçümü
Contactless interferometric measurement technique to measure the change in cutting depth on a workpiece machined with a CNC milling machine
Yazar: MUAMMER ZENGİN
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN SELÇUK VAROL
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Lazerler = Lasers ; İnterferometre = Interferometer

Özet:
Talaşlı imalat endüstrisinde ışık kaynağı kullanılarak ölçüm yapma isteği mevcut ölçüm yöntemlerinin birtakım eksikliklerinden ortaya çıkmıştır. Yeni teknoloji ile birlikte mevcut ölçüm yöntemleri artık yerini bilgisayara aktarılabilen temassız ve daha yüksek hassasiyetli ölçüm yöntemlerine bırakmaya başlamıştır. Talaş imalat endüstrisinde mevcut ölçüm yöntemlerine farklı ve güçlü bir alternatif olarak geliştirilen bu çalışmada, freze makinalarında işleme tabi tutulan bir iş parçasının talaş derinliğindeki değişimin interferometrik temassız olarak ölçülmesi işlemi gerçekleştirilmiştir. Geliştirilen bu optik ölçüm sistemi freze makinasının yapısına uygun olarak tasarlanmış ve freze makinasına monte edilmiştir. Bu yöntemle freze makinasında işlenen iş parçasının talaş derinliğindeki değişim temassız ve ışık dalga boyu hassasiyetinde ölçülmüştür. Bu yöntemin sağladığı en büyük avantajların başında temassız bir ölçüm yöntemi olması yani ölçüm alınacak parça ile ölçüm cihazı arasında bir temas olmaması durumu ve ışık dalga boyu (nm) hassasiyetinde talaş derinliğindeki değişimin ölçülebilmesini sağlamaktadır. CNC freze makinasına yerleştirilen denek malzemeye freze makinası kontrol yazılımı olan SimCNC tarafından talaş derinliği verilmiştir. Talaş derinliği Michelson interferometresi tarafından üretilen girişim desenindeki saçakların kaymasını sağlamaktadır. Algılayıcı ile algılanan bu kayan saçaklar elektronik saçak sayıcı devresi ile sayılıp kullanılan veri toplama kartı ile bilgisayara aktarılarak talaş derinliğindeki değişim hesaplanmıştır. Bu işlemler farklı türde birçok malzeme işle birçok defa denemeler yapılmıştır. Freze makinasının kontrol yazılımı SimCNC yazılımı ile sisteme girilen talaş derinliği değeri, işlem sonucunda tasarlanan interferometrik ölçüm sisteminin elde ettiği ölçüm değerleri ile karşılaştırılıp aralarındaki %7'lik farklar yorumlanmıştır.

Abstract:
Performing measurements with a light source has become a necessity, due to some disadvantages of the existing measurement techniques in machining industry. The existing measurement techniques have been replaced by more precise contactless measurement techniques that provide data transferrable to a computer system. In this research study developed as an original and a strong alternative to the existing measurement methods used in machining, the change in the cut depth on a workpiece machined with a CNC machine was measured contactless using an interferometric measurement technique. The optical measurement system used in this study was designed to comply with the CNC machine, which it was mounted on. The change in the cut depth on the workpiece was measured contactless and precisely with the wavelength of light.  The greatest advantage of this measurement technique is that it enables to measure the change in cutting depth as precisely as the wavelength of light (nm), and without any contact between workpiece and measuring device. The cut depth on the workpiece placed on the CNC machine for the test was assigned by SimCNC, the milling control software. Cutting depth shows the fringe shifts in the interference pattern created by Michaelson interferometer. The shifted fringes detected by a sensor were counted by an electronic shift counter and the relevant data saved on a data card were transferred to a computer to calculate the change in the cutting depth. A number of experiments were conducted with different materials. The cutting depth entered in the system with SimCNC was compared with the measurement data from the designed interferometric measurement system, and the 7% differences between them were discussed.