Bu araştırmada geleneksel doğrusal ileri–geri hareket eden vida dişi haddeleme makinelerinden farklı olarak, sektör biçimli dönel bir haddeleme mekanizması tasarlanmış, üretilmiş ve fiziksel deneylerle doğrulanmıştır. Amaç; makineyi daha kompakt hâle getirmek, doğrusal ileri–geri hareketten kaynaklanan atalet etkilerini azaltmak, hareket kontrolünü geliştirmek ve tek bir dönme çevrimi içinde birden fazla vidanın eş zamanlı biçimlendirilmesini sağlamaktır.

Araştırmacılar önce geleneksel CPR6 vida dişi haddeleme makinesini referans almış, ardından doğrusal hadde kalıbını sektör biçimli dönel bir sisteme uyarlamıştır. Mekanik ve kinematik denklemlerle sistem boyutlandırılmış; daha sonra DEFORM-3D sonlu eleman simülasyonları kullanılarak özellikle kalıp aralığı ve sürtünme parametresinin vida taslağının yuvarlanma/kayma davranışı, diş derinliği ve uç kesilmesi üzerindeki etkisi incelenmiştir.

Simülasyonlarda sürtünme değeri 0,4'ten 0,8'e yükseldikçe vida taslağının kalıplar arasında kaymak yerine daha büyük oranda yuvarlanarak ilerlediği ve diş profilinin belirginleştiği görülmüştür. 0,8 ile 1,0 arasındaki sonuçların birbirine çok yakın olması nedeniyle kaynak çalışma 0,8 değerini kritik bir referans olarak kullanmıştır. Kalıp aralığı ise daha hassas bir parametre olarak ortaya çıkmıştır: fazla geniş aralık eksik biçimlenmeye, fazla dar aralık ise vidanın haddeleme başlamadan veya tamamlanmadan kesilmesine yol açmıştır.

Fiziksel deneylerde simülasyon sonuçlarına göre kalıp aralığı aşamalı biçimde ayarlanmıştır. Test 9 koşulunda vida dişleri daha belirgin, hatve dağılımı daha düzenli ve vida ucu tamamlanmış olarak elde edilmiştir. Makine daha sonra aynı ayarla üç tam dönüş boyunca çalıştırılmış ve her dönüşte dört vida olmak üzere toplam 12 vida üretilmiştir. Araştırmada üretilen vidaların hatvesi 3 mm ve diş açısı 60° olarak rapor edilmiş; hatve çapı ve helis açısındaki bağıl hatalar bütün 12 numunede %5'in altında kalmıştır.

Türkiye açısından çalışma; vida, bağlantı elemanı ve soğuk şekillendirme sektörlerinde daha kompakt, çok parçalı ve otomasyona açık haddeleme makinelerinin geliştirilmesi bakımından doğrudan mühendislik değeri taşımaktadır. Ancak çalışmadaki makine henüz nihai endüstriyel üretim sistemi değildir. Kullanılan kavisli kalıpların diş yüzeyi sektör geometrisi için baştan tasarlanmamış, mevcut doğrusal kalıplar doğrudan bükülerek kullanılmıştır. Bu nedenle yöntemin farklı vida çapları, çelik kaliteleri, üretim hızları ve gerçek seri üretim koşullarına aktarılabilmesi için ayrıca doğrulanması gerekir.

Vida dişi haddeleme neden talaşlı imalattan farklıdır?

Vida dişi haddeleme, malzemeyi keserek uzaklaştırmak yerine vida taslağının yüzeyini yüksek temas basıncı altında plastik olarak şekillendirir. Taslak iki kalıp arasında hareket ederken yüzey malzemesi kalıp dişlerinin geometrisine doğru akar ve kademeli olarak vida dişi profilini oluşturur.

Bu nedenle talaş oluşmaz. Kaynak çalışmanın giriş bölümünde haddelemenin talaşlı yöntemlere kıyasla malzeme kullanımını iyileştirebildiği, seri üretime uygun olduğu ve yüzey bütünlüğü ile yorulma performansı açısından avantajlar sağlayabildiği belirtilmektedir.

Endüstriyel vida üretim zinciri çalışmada şu sırayla ele alınmaktadır:

1. Hammadde ve kütük hazırlama,
2. Yüzey işlemi,
3. Tel çekme,
4. Soğuk başlık şekillendirme,
5. Vida dişi haddeleme,
6. Isıl işlem.

Araştırmanın odağında bu zincirin beşinci aşaması, yani nihai diş geometrisini oluşturan haddeleme işlemi bulunmaktadır.

Geleneksel CPR6 makinesindeki sorun neydi?

Araştırmada endüstriyel referans olarak kullanılan CPR6 doğrusal vida dişi haddeleme makinesinin maksimum üretim kapasitesi 400 adet/dakika, spindle motor gücü 7,5 HP, yaklaşık 5,5 kW ve net kütlesi yaklaşık 1500 kg olarak verilmiştir.

CPR6 üretken bir makine olmakla birlikte doğrusal ileri–geri hareket; uzun strok, büyük hareketli kütle ve yüksek atalet gerektirir. Araştırmacılar yüksek hız ve yük altında bu yapının dinamik cevap, titreşim, enerji tüketimi ve kompaktlık açısından sınırlamalar oluşturabileceğini değerlendirmiştir.

Yeni tasarımın temel fikri doğrusal hareketi sürekli dönel harekete dönüştürmektir.

Sektör biçimli yeni makine nasıl çalışıyor?

Yeni makinede dairesel bir disk sekiz sektöre bölünmüştür. Bunların dört tanesi vida haddeleme için kullanılırken kalan dört sektör gelecekte ölçüm, algılama, soğutma, temizlik veya kalıp kontrolü gibi yardımcı işlemler için ayrılmıştır. Böylece tek bir dönen taşıyıcı üzerinde hem biçimlendirme hem de gelecekte eklenebilecek otomasyon işlemleri için yer oluşturulmuştur.

Vida dişi plastik olarak nasıl oluşuyor?

Vida taslağı iki kalıp arasında yüksek radyal basınç altında ilerlediğinde temas bölgesindeki gerilme malzemenin akma dayanımını aşar. Böylece taslağın dış yüzeyindeki malzeme kalıp dişi yönünde radyal ve teğetsel olarak akar. Malzeme uzaklaştırılmadığından işlem bir soğuk plastik şekillendirme sürecidir.

Kaynak çalışma toplam deformasyonu başlangıç yüksekliği \(h_0\) ile son yükseklik \(h_f\) arasındaki fark üzerinden ifade etmektedir. Vida \(n\) dönüş boyunca biçimlendiriliyorsa dönüş başına ortalama deformasyon:

\[ \frac{h_0-h_f}{n} \]

olarak alınmıştır. Yuvarlanma temas uzunluğu ise kaynakta:

\[ l_c=\sqrt{r\frac{(h_0-h_f)}{n}} \]

şeklinde verilmiştir. Ortalama yarıçap:

\[ r=\frac{h_0+h_f}{4} \]

olarak tanımlanmaktadır.

Kaynak daha sonra yaklaşık haddeleme kuvvetini:

\[ F_{roller} = 1.15\,l_c L Y \frac{1+\mu l_c}{2h_{ave}} \]

ve

\[ h_{ave}=\frac{h_0+h_f}{2} \]

ile ifade etmektedir. Burada \(L\) vida silindirik uzunluğu, \(Y\) malzeme sertliği ve \(\mu\) sürtünme parametresidir.

Kaynakta radyal kuvvet:

\[ F_r=0.5F_{roller} \]

ve vida açısal hızı:

\[ \omega_t=\frac{n2\pi}{t} \]

olarak tanımlanmıştır.

Matematiksel ifade notu: Çalışmanın Denklem (7)'sinde süreç gücü \(P_l=F_r\omega_t\) biçiminde yazılmıştır. Burada \(F_r\) önceki denklemde kuvvet olarak tanımlandığı için ifade klasik mekanik güç denklemi olan tork × açısal hız biçimiyle boyutsal olarak açık biçimde örtüşmemektedir. Kaynak metin bu noktayı ayrıca açıklamadığından formül burada değiştirilmemiştir.

Doğrusal hareket dönel harekete nasıl çevriliyor?

Kaynak çalışma CPR6'ın yaklaşık 400 adet/dakikalık kapasitesini tasarım referansı olarak kullanmıştır. Bu değer yaklaşık yedi işlem çevrimi/saniye kabul edilmiş ve bir çevrim bir spindle dönüşü olarak ele alınarak:

\[ 400\ \text{adet/dakika}\approx7\ \text{adet/saniye} \]

ve yaklaşık:

\[ \omega=420\ \text{rpm}\approx43.98\ \text{rad/s} \]

sonucuna ulaşılmıştır.

Doğrusal mekanizma için güvenlik payı eklenmiş hareket hızı:

\[ v_s=1.4\frac{n\pi D}{0.14} =10n\pi D \]

olarak tanımlanmıştır.

Sekiz sektörlü dönel mekanizmada disk çapı \(D_m\), vida çapı \(D\), gerekli haddeleme dönüş sayısı \(n\) ve motor hızı \(\omega_m\) arasındaki tasarım ilişkisi kaynakta:

\[ \omega_m>\frac{8\cdot10\cdot n\cdot D\cdot60}{D_m} \]

ve:

\[ D_m>8nD \]

biçiminde verilmiştir.

Çalışmanın tasarım örneğinde \(n=5\), vida çapı \(D=6\) mm ve \(\omega=420\) rpm kabul edildiğinde minimum disk çapı 342,86 mm hesaplanmış; güvenlik ve imalat kolaylığı amacıyla gerçek tasarımda 396 mm disk çapı seçilmiştir.

Üretim kapasitesi yorum sınırı: 420 rpm hesabı geleneksel makinenin 400 adet/dakikalık referans kapasitesini yakalama amacıyla yapılmıştır. Buna karşılık nihai deneylerde yeni mekanizmanın bir dönüşte dört vida biçimlendirdiği gösterilmiştir. Kaynak bu iki sonucu kullanarak yeni makinenin doğrulanmış sürekli adet/dakika kapasitesini hesaplamamakta ve gerçek seri üretim hız testi sunmamaktadır. Bu nedenle dört kat sürekli üretim kapasitesi kanıtlanmış kabul edilmemelidir.

Kavisli hadde kalıbı nasıl tasarlandı?

Çalışmanın önemli sınırlılıklarından biri aynı zamanda prototipleme stratejisidir. Araştırmacılar ilk aşamada tamamen yeni bir kavisli diş yüzeyi tasarlamak yerine CPR6'ın mevcut doğrusal kalıp geometrisini koruyarak kalıbın dış gövdesini kavisli hâle getirmiştir. Amaç, yeni mekanizmanın çalışıp çalışmadığını daha düşük maliyet ve daha kısa üretim süresiyle test etmektir.

Seçilen hareketli kalıp için kavis açısı:

\[ 0.471\ \text{rad}\approx27^\circ \]

olarak verilmiştir. Sabit kalıp ise doğrusal profile sahiptir.

Kalıplar SKH9 yüksek hız takım çeliğinden üretilmiş ve ısıl işlem sonrası HRC 62–64, ortalama yaklaşık HRC 63 sertliğe ulaştırılmıştır. Ardından diş geometrisinin ve yüzey kalitesinin korunması için hassas taşlama ve son işlem uygulanmıştır.

Servo motor ve elektronik kontrol sistemi nasıl yapılandırıldı?

Prototip makinenin ana tahrikinde Schneider BCH1805M12F1C servo motor ve Lexium 23 Plus servo sürücü kullanılmıştır. Kaynakta motor gücü 7,5 kW, maksimum hızı ise 3000 rpm olarak verilmektedir.

Elektronik kontrol mimarisi bilgisayar, dijital I/O arabirimi, FPGA tabanlı servo kontrol kartı, servo sürücü ve makine gövdesinden oluşmaktadır. Servo motorun artımlı enkoderi 160.000 darbe/devir çözünürlüğe sahiptir.

Spindle hareketi değişken yük altında PID kontrolcüsü ile düzenlenmiştir:

\[ u(t)=K_pe(t)+K_i\int_0^t e(\tau)d\tau+K_d\frac{de(t)}{dt} \]

Araştırmacılar PID parametrelerini mekanizmanın atalet ve sürtünme özelliklerini dikkate alacak şekilde ayarlayarak hareketin düzgünlüğünü ve konum kontrolünün tekrar edilebilirliğini artırmayı amaçlamıştır.

DEFORM-3D simülasyonunun koşulları nelerdi?

Yeni kavisli kalıp sisteminin gerçek prototip üretilmeden önce çalışabilirliğini değerlendirmek için DEFORM-3D v11 kullanılmıştır.

Kaynak çalışma, yeni kavisli kalıp geometrisi için doğrudan karşılaştırılabilir literatür verisi bulunmadığını belirterek sürtünme parametresini erken tasarım aşamasında simülasyon tabanlı kalibrasyonla belirlemiştir. Bu nedenle 0,8 değeri evrensel bir vida haddeleme sürtünme katsayısı olarak yorumlanmamalıdır.

Sürtünme değeri vida hareketini nasıl değiştirdi?

Test 1–4'te kalıp aralığı sabit tutulmuş ve yalnız sürtünme değeri değiştirilmiştir:

• 0,4: Vida hareketinin yaklaşık yarısı yuvarlanma, kalan kısmı kayma biçiminde gerçekleşmiştir.
• 0,6: Yuvarlanma toplam hareketin üçte ikisinden fazlasına çıkmıştır.
• 0,8: Yaklaşık dörtte üçlük bölüm yuvarlanma ile gerçekleşmiştir.
• 1,0: 0,8'e göre belirgin ek gelişme görülmemiştir.

Diş profili de sürtünme yükseldikçe daha belirgin ve daha derin hâle gelmiştir. Buna karşılık 0,8 ile 1,0 arasındaki fark sınırlı kaldığı için çalışma sonraki simülasyonlarda 0,8 değerini kullanmıştır.

Kalıp aralığının kritik olduğu nasıl gösterildi?

Kalıp mesafesi azaltıldığında malzeme üzerindeki basınç ve şekillendirme arttı. Ancak bu ilişkinin sınırsız olmadığı görüldü.

Test 5'te A=5,5 mm ve B=6,2 mm aralık kullanıldığında diş oluşumu belirginleşti fakat vida ucu tamamlanmadı.

Test 6'da B değeri 5,7 mm'ye indirildiğinde vida neredeyse tamamen yuvarlanarak ilerledi, diş derinliği arttı ve uçta kesilme/bükülme başladı; buna rağmen uç tamamen ayrılmadı.

Test 7'de A=5,0 mm ve B=5,4 mm olduğunda vida ucunun tamamen ayrıldığı ilk durum elde edildi. Bu nedenle araştırmacılar Test 7'yi simülasyon açısından önemli bir optimum referans bölge olarak değerlendirdi.

Test 8'de aralığın A=4,5 mm ve B=4,8 mm'ye kadar düşürülmesi ise aşırı sıkıştırmaya yol açtı ve vida daha haddeleme işleminin başında neredeyse kesildi.

Fiziksel deneylerde aralık daha da ince ayarlanmış ve Test 9: A=5,0 mm, B=5,2 mm koşulunda daha belirgin diş profili, daha düzenli hatve ve tamamlanmış vida ucu elde edilmiştir. Test 10: A=5,0 mm, B=4,9 mm ise tekrar aşırı dar bölgeye girerek vidanın işlem sırasında kesilmesine yol açmıştır.

Simülasyon gerçek makineyle uyuştu mu?

Evet, çalışmanın en güçlü taraflarından biri simülasyonların doğrudan fiziksel prototipte sınanmış olmasıdır. 18–20. sayfalardaki deney görüntülerinde Test 5, 6, 7, 9 ve 10 koşullarında elde edilen gerçek vidalar gösterilmektedir.

Test 5'te gerçek vida simülasyondaki gibi eksik uçla sonuçlanmıştır. Test 6'da diş derinliği artmış ve uçta bükülme görülmüştür. Test 7'de uç tamamen ayrılmış, Test 9'da ise diş profili daha düzenli hâle gelmiştir. Test 10'da simülasyonda öngörülen aşırı sıkıştırma davranışıyla uyumlu biçimde vida işlem sırasında kesilmiştir.

Bu nitel uyum, DEFORM-3D simülasyonlarının kalıp aralığı seçimi için yararlı bir ön tasarım aracı olduğunu göstermektedir. Bununla birlikte çalışma bütün gerilme, kuvvet veya geometrik alanlar için ayrıntılı deneysel sayısal hata analizi vermemektedir; dolayısıyla doğrulama büyük ölçüde geometrik sonuçların ve oluşum davranışının karşılaştırılmasına dayanmaktadır.

Bir dönüşte gerçekten dört vida üretildi mi?

Evet. Test 9 ayarı kullanılarak yeni makine üç ardışık tam dönüş boyunca çalıştırılmıştır. Mekanizma her tam dönüşte dört vida biçimlendirdiği için toplam 12 deney numunesi elde edilmiştir.

Üretilen vidaların hangi boyutları karşılaştırıldı?

Kaynakta geleneksel doğrusal kalıpla üretilen standart vida için verilen referans geometri şöyledir:

Yeni makinede üretilen 12 vidanın hatvesinin 3 mm ve diş açısının 60° olduğu belirtilmiştir. Hatve çapı ve helis açısı için ise ölçülen değerlerin hedef değerden sapması bağıl hata olarak hesaplanmıştır.

21. sayfadaki Şekil 21'de bütün 12 vida için iki hata serisinin de %5 çizgisinin altında kaldığı görülmektedir. Kaynak kesin 12 × 2 sayısal değerleri tablo hâlinde vermediğinden grafikten gözle yaklaşık değer çıkarıp sayısal veri olarak yeniden üretmek yerine yalnız çalışmanın açıkça desteklediği “%5'in altında” sonucu kullanılmıştır.

Neden hâlâ küçük geometrik hatalar oluştu?

Araştırmacılar ana nedeni kavisli makineye özel yeni bir diş yüzeyinin henüz tasarlanmamış olmasıyla açıklamaktadır. Mevcut doğrusal kalıbın diş yüzeyi korunmuş, yalnız dış gövdesi kavisli hâle getirilmiştir.

Bu değişiklik etkili diş uzunluğunu ve vida–kalıp temas yolunu değiştirmiştir. Bunun sonucu olarak kalıp yük dağılımı ve şekillendirme yörüngesi ideal doğrusal sistemden küçük ölçüde farklılaşmıştır. Hatve çapı ve helis açısında ölçülen birkaç yüzdelik sapmanın önemli nedeni olarak bu geometrik uyumsuzluk gösterilmektedir.

Bu çalışma üretim verimliliği açısından neyi gerçekten kanıtlıyor?

Çalışma şu sonucu doğrudan deneysel olarak göstermektedir: yeni sektör mekanizması tek bir dönme çevriminde dört vida taslağını eş zamanlı olarak biçimlendirebilmektedir.

Bunun üretim kapasitesini yükseltme potansiyeli açıktır. Bununla birlikte araştırmada yeni makinenin uzun süreli gerçek üretim koşullarındaki kararlı adet/dakika değeri, duruş süreleri, besleme sistemi kapasitesi, kalıp ömrü veya enerji/vida değeri ölçülmemiştir.

Dolayısıyla “dört vida/dönüş” ile “endüstriyel olarak dört kat üretkenlik” aynı şey değildir. İkincisinin kanıtlanabilmesi için seri üretim hattında çevrim süresi, besleme, tahliye, soğutma, bakım, titreşim ve kalıp ömrü birlikte ölçülmelidir.

Çalışmanın desteklediği sonuçlar

• Sektör biçimli dönel vida dişi haddeleme mekanizması fiziksel olarak çalıştırılmış ve vida üretimi gerçekleştirilmiştir.
• Yeni sistem bir dönüşte dört vida biçimlendirebilmiştir.
• DEFORM-3D simülasyonları kalıp aralığı ve sürtünme parametresinin şekillendirme davranışını güçlü biçimde etkilediğini göstermiştir.
• Kaynakta 0,8 sürtünme değeri, daha yüksek değerin belirgin ek fayda göstermediği kritik referans olarak belirlenmiştir.
• Kalıp aralığının aşırı büyük olması eksik diş oluşumuna, aşırı küçük olması ise erken kesilmeye yol açmıştır.
• Test 9 fiziksel deneylerde daha belirgin diş, düzenli hatve ve tamamlanmış uç sağlamıştır.
• Üç dönüşte 12 numune üretilmiştir.
• Üretilen vidalarda 3 mm hatve ve 60° diş açısı elde edilmiştir.
• Hatve çapı ve helis açısı bağıl hataları bütün 12 deney vidasında %5'in altında kalmıştır.
• Simülasyonda gözlenen biçimlendirme eğilimleri fiziksel deneylerde nitel olarak tekrarlanmıştır.

Çalışmanın kanıtlamadığı sonuçlar

• Yeni makinenin gerçek endüstriyel sürekli üretim kapasitesinin 1600 veya daha fazla adet/dakika olduğu gösterilmemiştir.
• Yeni sistemin CPR6'dan kesin olarak daha az elektrik enerjisi tükettiği ölçülmemiştir.
• Uzun dönem kalıp ömrü ve bakım maliyeti karşılaştırılmamıştır.
• Dört vidanın aynı anda şekillendirilmesinin binlerce veya milyonlarca çevrim boyunca aynı hassasiyeti koruyacağı gösterilmemiştir.
• 0,8 sürtünme parametresi bütün çelikler, yağlayıcılar ve vida geometrileri için evrensel optimum değildir.
• Test 9 geometrisi bütün vida boyutlarında optimum kalıp aralığı değildir.
• Çalışma gerçek zamanlı makine görüşü veya kapalı çevrim kalite kontrolünü henüz uygulamamıştır.
• Farklı çelik sınıfları ve çok farklı vida çapları deneysel olarak karşılaştırılmamıştır.

Çalışmanın Yöntemi ve Bulguları

Araştırma tasarımı

Çalışma dört birbirine bağlı aşamadan oluşmaktadır:

1. Geleneksel doğrusal CPR6 sisteminin mekanik olarak analiz edilmesi,
2. Sektör biçimli dönel mekanizma ve kinematik modelin geliştirilmesi,
3. DEFORM-3D ile simülasyon ve parametre taraması yapılması,
4. Fiziksel prototip oluşturularak vida üretim deneylerinin gerçekleştirilmesi.

Bu yapı araştırmayı yalnızca teorik makine tasarımından ayırmaktadır; önerilen mekanizma gerçek makineye dönüştürülmüş ve gerçek vida taslaklarıyla test edilmiştir.

Kinematik model

Dönel haddelemede vida merkezi ile disk merkezi arasındaki başlangıç geometrisi:

\[ |O_t-O|=R+r \]

olarak tanımlanmıştır. Hareketli kalıbın doğrusal eşdeğer yer değiştirmesi:

\[ S_p=R\theta(t) \]

ve vida merkezinin yer değiştirmesi:

\[ S_O=0.5R\theta(t) \]

olarak verilmiştir.

Vida merkezinin disk merkezi çevresindeki açısal konumu:

\[ \theta_{to}(t) = \frac{0.5R\theta(t)}{R+r} \]

ve vidanın kendi dönme açısı:

\[ \theta_t(t) = \frac{R\theta(t)}{r} \]

biçiminde modellenmiştir.

Bu denklemler, sektör kalıbının dönmesi ile vida taslağının hem yörüngesel hareketi hem de kendi ekseni çevresindeki yuvarlanması arasındaki ilişkiyi tanımlamak için kullanılmıştır.

Makine tasarım parametreleri

DEFORM-3D test matrisi

Bu tablo açısından önemli nokta, Test 7'nin simülasyon aşamasındaki önemli optimum referans olması; Test 9'un ise fiziksel deneylerde aralığın daha ince ayarlanmasıyla kullanılan başarılı konfigürasyon olmasıdır. Dolayısıyla kaynakta “Test 7 optimum” ve “Test 9 başarılı nihai deney” ifadeleri birbirinin yerine geçen aynı iddia değildir.

Deney prosedürü

19. sayfadaki Şekil 18 gerçek makinenin bir tam vida üretim çevrimini sekiz fotoğrafla göstermektedir. Süreç sırasıyla:

1. Başlangıç konumu,
2. Vida taslağının beslenmesinin tamamlanması,
3. Haddelemenin başlaması,
4. Ön biçimlendirme,
5. Nihai diş oluşumu,
6. Vida ucunun oluşturulması,
7. Haddeleme işleminin tamamlanması,
8. Vidanın sistemden çıkarılması

aşamalarından oluşmaktadır.

Bu gerçek makine görüntüleri yalnız bir konsept çizimin değil, fiziksel prototipin çalıştırıldığını göstermesi bakımından önemlidir.

Tekrarlanabilirlik deneyi

Test 9 aralığında üç ardışık dönüş gerçekleştirilmiş ve toplam 12 vida üretilmiştir. Her dönüşte dört ürün oluşmuştur. 21. sayfadaki hata grafiğinde 12 vidanın tamamı ayrı numune olarak gösterilmektedir.

Hatve çapı ve helis açısındaki hataların %5'in altında ve dar bir aralıkta kalması, kaynak çalışmada sistemin çok parçalı şekillendirme açısından tekrarlanabilir ve kararlı olduğuna kanıt olarak değerlendirilmiştir.

Çalışmanın temel mühendislik sonucu

Çalışmanın en önemli mühendislik sonucu, doğrusal ileri–geri hareketin vida dişi haddeleme için zorunlu olmadığını göstermesidir. Kavisli bir temas yolu ve kontrollü dönel hareket kullanılarak vida taslağı sürekli biçimde şekillendirilebilir ve aynı rotor üzerinde birden fazla iş parçası işlenebilir.

Bununla birlikte araştırmanın asıl başarısı henüz nihai üretim kapasitesinden çok mekanizmanın uygulanabilirliğinin kanıtlanmasıdır. Araştırmacılar da sonraki aşamada kavis geometrisine özel tamamen yeni kalıplar, yüksek hızdaki tork dalgalanmaları ve titreşim, makine görüşü, gerçek zamanlı algılama, kapalı çevrim kontrol, veri güdümlü adaptif parametre optimizasyonu, enerji tüketimi, kalıp aşınması ve gerçek fabrika üretkenliğinin araştırılması gerektiğini belirtmektedir.

Bilimsel ve endüstriyel sınırlılıklar

Birinci sınırlılık, kullanılan kavisli kalıbın diş yüzeyinin dönel geometri için baştan tasarlanmamış olmasıdır. Doğrusal kalıbın doğrudan bükülmesi, gerçek temas yolu ve kuvvet dağılımının ideal tasarımdan sapmasına neden olmuştur.

İkinci sınırlılık, uzun süreli üretim deneyi bulunmamasıdır. Üç dönüşlük 12 vida deneyi mekanizmanın kısa dönem tekrar edilebilirliğini göstermektedir ancak seri üretim ömrünü göstermez.

Üçüncü sınırlılık enerji performansıdır. Çalışma dönel mekanizmanın atalet ve enerji açısından avantaj sağlayabileceğini tartışmaktadır fakat yeni ve geleneksel makinenin kWh/adet veya toplam enerji tüketimini ölçmemiştir.

Dördüncü sınırlılık, parametre genellenebilirliğidir. Sonuçlar belirli AISI 1020 taslak, belirli kalıp geometrisi ve prototip sistem için elde edilmiştir.

Beşinci sınırlılık, Test 9 ve Test 10'un Tablo 1'deki bazı simülasyon parametrelerinin boş olmasıdır. Kaynakta açıkça verilmemiş sürtünme veya ağ değerleri varsayımla tamamlanmamalıdır.

Altıncı sınırlılık, 400 adet/dakika referansından türetilen 420 rpm ile dört ürün/dönüş kabiliyetinin çalışma içinde tek bir doğrulanmış sürekli üretim kapasitesi hesabına bağlanmamış olmasıdır.

Kaynak ve Yöntem Notu

Tam özgün çalışma adı: Design and Experimental Validation of a Novel Sector-Shaped Thread Rolling Machine with Multi-Piece Forming Capability

Yazarlar: Chao-Chung Liu; Ming-Nan Chen; Chao-Shu Liu.

Yazar sırası: Kaynakta verilen sıra aynen korunmuştur.

Sorumlu yazarlar: Chao-Chung Liu ve Ming-Nan Chen.

Eş birinci/eş katkı: Kaynakta eş birinci yazarlık veya eş katkı beyanı belirtilmemiştir.

Kurumlar:

1. School of Computer Science and Software, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China.
2. School of Economics and Management, Zhaoqing University, Zhaoqing 526061, China.
3. Department of Mechanical Engineering, National Kaohsiung University of Science and Technology, Kaohsiung 80778, Taiwan.

Dergi: Machines.

Yayınevi: MDPI, Basel, Switzerland.

Cilt/sayı/makale numarası: 14(5), 481.

DOI: 10.3390/machines14050481.

Kaynak türü ve hakemlik durumu: Hakemli özgün araştırma makalesi (Article).

Gönderim: 5 Mart 2026.

Revizyon: 16 Nisan 2026.

Kabul: 22 Nisan 2026.

Yayın: 24 Nisan 2026.

Akademik editör: Dimitrios Manolakos.

Lisans: Creative Commons Attribution (CC BY).

Finansman: Guangdong Basic and Applied Basic Research Foundation ve Guangdong Soft Science Foundation, China; Grant 2024A0505050043.

Veri erişilebilirliği: Yazarlar çalışmanın özgün katkılarının makale içinde yer aldığını ve ek soruların sorumlu yazarlara yöneltilebileceğini belirtmiştir.

Çıkar çatışması: Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan etmiştir.

Yazar katkıları: Kavramsallaştırma C.-C.L. ve C.-S.L.; yöntem C.-C.L., M.-N.C. ve C.-S.L.; yazılım C.-C.L. ve M.-N.C.; doğrulama C.-C.L., M.-N.C. ve C.-S.L.; biçimsel analiz C.-C.L. ve C.-S.L.; araştırma C.-C.L., M.-N.C. ve C.-S.L.; kaynaklar C.-C.L., M.-N.C. ve C.-S.L.; veri kürasyonu C.-C.L., M.-N.C. ve C.-S.L.; ilk taslak C.-C.L.; gözden geçirme ve düzenleme C.-C.L., M.-N.C. ve C.-S.L.; görselleştirme C.-C.L.; finansman temini M.-N.C.

Resmî yayın kaydı: MDPI Machines, Volume 14, Issue 5, Article 481; DOI 10.3390/machines14050481.

Bu Verianla içeriği yalnızca incelenen çalışmanın mekanik modeli, denklemleri, DEFORM-3D simülasyonları, makine tasarımı ve fiziksel deney sonuçlarına dayanmaktadır. Bibliyografik kimlik yayınevinin resmî kaydı üzerinden ayrıca kontrol edilmiş; kaynakta bulunmayan deneysel veya sayısal sonuç eklenmemiştir.

Kaynak içi yorum ve tutarlılık notları: (1) Çalışmada geleneksel 400 adet/dakika kapasitesinden 420 rpm tasarım hızı türetilirken bir işleme çevrimi bir spindle dönüşüne eşitlenmektedir; daha sonraki deney ise aynı dönüşte dört vida üretildiğini göstermektedir. Yeni sistemin gerçek sürekli adet/dakika kapasitesi ayrıca ölçülmediği için bu iki bilgi üzerinden ilave üretim kapasitesi iddiası oluşturulmamıştır. (2) Denklem (7)'de süreç gücü, radyal kuvvet ile açısal hızın çarpımı şeklinde verilmiştir; kaynak boyutsal gerekçeyi ayrıca açıklamamaktadır. (3) Tablo 1'de Test 9 ve Test 10 için sürtünme katsayısı ile ağ elemanı sayısı verilmemiştir. (4) Test 7 simülasyon aşamasındaki önemli optimum bölgeyi gösterirken fiziksel deneylerde Test 9 daha ince aralık ayarıyla nihai çok parçalı doğrulama için kullanılmıştır. (5) Enerji verimliliği potansiyel avantaj olarak tartışılmış ancak ölçülmüş bir enerji tüketimi karşılaştırması sunulmamıştır.

Çalışmanın mevcut kanıt düzeyi, sektör biçimli dönel mekanizmanın uygulanabilirliğini, dört parçalı biçimlendirme yeteneğini ve kısa deney serisindeki geometrik tekrarlanabilirliği desteklemektedir. Tam endüstriyel üstünlük için ise uzun süreli üretim, enerji, aşınma, titreşim, bakım ve gerçek çevrim süresi verilerine ihtiyaç vardır.