Matkap uç ve kanal geometrisi tasarımı ve delme performansı üzerindeki etkilerinin araştırılması
An investigation of the effects on drilling performance and twist drill point and flute geometry design
Yazar: GÜVEN MERAL
Danışman: DOÇ. DR. HAKAN DİLİPAK
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Makine imalat sektöründe önemli bir yere sahip delme takımları için ödenen ithalat bedelleri gün geçtikçe hızla artmaktadır. Ar-ge çalışmaları ile bu takımların üretim maliyetleri düşürülerek yerli hale getirilmesi ülkemiz ekonomisinde dışa bağımlılığı azaltmak açısından büyük önem arz etmektedir. Yapılan bu çalışmada, farklı matkap uç ve kanal geometrilerinin delik delme performansı üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu amaçla, iki adet özgün matkap kanal geometrisi tasarlanmış ve üretilmiştir. Deneysel çalışmalarda ticari olarak tedarik edilebilen en yaygın iki takım geometrisi (Geometri 1, Geometri 2) ile geliştirilen özgün iki kanal geometrisi (Geometri 3, Geometri 4) performansları test edilmiştir. Deney parametreleri olarak dört farklı kesme hızı (90, 100, 110, 120 m/dk) ve dört farklı ilerleme (0.15, 0.20, 0.25, 0.30 dev/dk) değeri kullanılmıştır. Deneyler AISI 4140 malzeme üzerinde, içten soğutma kanallı 10 mm çapında helisel yekpare karbür matkaplar kullanılarak yapılmıştır. Takım geometrilerinin delik delme performansı üzerindeki etkilerini araştırmak ve ideal işleme parametrelerinin belirlemek için Taguchi L_(16 ) (4^3) deney tasarımı kullanılmıştır. Elde edilen veriler ışığında AISI 4140 malzemesi için geliştirilen özgün matkap geometrisi olan Geometri 4 diğer geometrilere (Geometri 1 ve Geometri 2) ve geliştirilen  diğer özgün geometriye (Geometri 3) kuvvet, yüzey pürüzlülüğü çaptan sapma, silindiriklikten sapma, diklik ve eşmerkezlilik  açısından üstünlük sağlamıştır. Artan ilerleme miktarının kesme kuvvetlerini ve delik kalitesini olumsuz yönde etkilediği görülmüştür. Anova analizi ile giriş parametrelerinin deney sonuçları üzerindeki etkisi istatistiksel olarak bulunmuştur. Ayrıca Taguchi'nin Sinyal/Gürültü (S/G) analizi, yardımıyla en iyi sonuç için kontrol faktörlerinin optimum seviyeleri belirlenmiştir.

Abstract:
Import prices paid for drilling tools, which have an important place in the machining sector are increasing day by day. From the point of decreasing the outside dependency in the economy it is significantly important to decrease the production costs of these tools via research&development studies and make them local . The purpose of this study is the investigation of the effect of different drill points and flute geometries on the drilling performance. For this purpose, two original drill channel geometries have been designed and produced. In the experimental studies , the performance of the two specific flute geometries (Geometry 3 , Geometry 4) developed by two very common tool geometries (Geometry 1, Geometry 2) was tested. As the test parameters, four different cutting speeds (90, 100, 110, 120 m/min ) and four different feed rates (0.15, 0.20, 0.25, 0.30 rev/min) were used. Experiments were carried out on AISI 4140 material using 10 mm diameter helical solid carbide drills with internal cooling channels. Taguchi's orthogonal array design of experiment   was utilized to investigate the influence of the tool geometry on the drilling performance and to determine the optimal drilling parameters during experimental study. After the tests it was observed that the specific drill geometry Geometry 4 which was developed for  AISI 4140 material gained an advantage over the other geometries (Geometry1 and Geometry 2) and the other developed specific geometry (Geometry 3) from the points of force,surface roughness, deviation from diameter, deviation from cylindricity, perpendicularity and concentricity. It was seen that, increasing of feed rate had an adverse effect on the cutting forces and hole quality. The effect of the input parameters on the experimental results was statistically determined by the Anova analysis. In addition, Taguchi's Signal / Noise (S / G) analysis has been used to determine optimal levels of control factors for best results.