Semih Yüksel

Optimizing end mill geometry is critical for improving performance and reducing costs in the high-volume manufacturing of tools, dies and molds. This study demonstrates a successful optimization framework for solid end mills machining 1.2379 cold-work tool steel, integrating Finite Element Analysis (FEA), Artificial Neural Networks (ANN), and Genetic Algorithms (GA). The optimized tool geometry, derived from four key design parameters, delivered substantial performance gains over an industrial reference (parent) tool. Our ANN-GA model achieved a remarkable predictive accuracy (R = 0.75–0.98) over the RSM model (R = 0.17–0.63) and identified an optimal design that reduced the resultant cutting force by approximately 11% (to 142.8 N) and improved surface roughness by 21% (to 0.1637 µm) compared to experimental baselines. Crucially, the new geometry halved the tool breakage rate from 50% to ~25%. Parameter analysis revealed the width of the land as the most influential geometric factor. This work provides a validated, high-performance tool design and a powerful modeling framework for advancing machining efficiency in tool, mold and die manufacturing.

Hızlı gelişen küresel ekonomide üretim verimliliğini artırmak büyük bir önem taşımaktadır. Bu amaçla araştırmacılar işleme çalışmalarında, takım işleme sürelerini kısaltan ve takım ömrünü artıran, parametreler ve metotlar üzerine çalışmalarını yönlendirmişlerdir. Özellikle kalıpçılık, otomotiv, havacılık ve medikal sektörlerinde takım işleme sürelerini düşürmek için takım yolları ve işleme parametreleri büyük rol oynamaktadır. Bununla ilgili olarak birçok optimizasyon çalışmaları yapılmış, yapılan çalışmalar neticesinde üretim verimliliği sadece takım ve tezgâh kalitesinin iyileştirilmesi ile değil, parçaya göre en uygun takım yolunun seçilmesi ve üretilmesi ile de mümkün olduğu ispatlanmıştır. Son zamanlarda bu işleme sürelerini düşüren üretim verimliliğini artıran alternatif bir takım yolu olan Trokoidal frezeleme gitgide popüler bir işleme yöntemi olarak ön plana çıkmaktadır. Trokoidal frezeleme kesilmesi zor ve zaman alan malzemelerin kolay işlenebilmesi için umut veren bir işleme teknolojisidir. Konvansiyonel frezeleme metoduna göre işlem süresini kısaltan bu yöntem araştırmacılar tarafından tam anlamıyla anlaşılamamış ve araştırmaya açık bir alan olarak ön plana çıkmaktadır. Trokoidal frezeleme yönteminde yapılan araştırmalar neticesinde takımın yüksek kesim ve ilerlemesi ile uygun takım yolları araştırılmıştır. Araştırma neticesinde doğrusal kesme şartlarında işlemesi zor malzemelerin kesme esnasında takımda ve malzemede sıcaklık değerleri yükselttiği, talaşın malzeme üzerinden ayırma hızını yavaşlattığı, ayrıca yüksek kesme hızlarından ve ilerlemelerden kaynaklanan kesme kuvvetlerinin artması sonucunda takım aşınma hızının buna bağlı olarak artığı ispatlanmıştır. Bu çalışmada, Trokoidal frezelemeye ait genel bilgi verilmiş ve yakın zamanda yapılan çalışmalar değerlendirilmiş ve gelecekteki potansiyeli ve sağlayabileceği yararlar değerlendirilmiştir.