Talaş kaldırma sırasında oluşan kesme kuvvetleri ve mekanik gerilmelerin deneysel olarak incelenmesi ve matematiksel modellerinin oluşturulması
Experimentally investigation and mathematical modelling of the cutting forces and mechanical stresses on metal cutting
Yazar: ABDULLAH KURT
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2006
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
ivTALAŞ KALDIRMA SIRASINDA OLUŞAN KESME KUVVETLERİ veMEKANİK GERİLMELERİN DENEYSEL OLARAK İNCELENMESİ veMATEMATİKSEL MODELLERİNİN OLUŞTURULMASI(Doktora Tezi )Abdullah KURTGAZİ ÜNİVERSİTESİFEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜEkim 2006ÖZETBu çalışma; talaş kaldırma sırasında oluşan kesme kuvvetlerinin deneyselolarak belirlenmesini, kesme kuvvetlerinin kesici takım üzerindeki etkilerininsonlu elemanlar metoduna dayalı çözüm yapan ANSYS paket programıkullanılarak analizini ve elde edilen bulgular ışığında esas kesme kuvveti vegerilmelerin matematiksel olarak modellenmesini ihtiva etmektedir. Bu amaçla,değişik kesme parametreleri kullanılarak her biri çeşitli geometrilerde olanfarklı kesici takımlarla işlenen, Inconel 718 ile AISI 1117 iş parçası malzemeleriüzerinde çeşitli kesme deneyleri yapılmış ve kesici takım geometrisininetkilerinin incelenebilmesi amacıyla Inconel 718, AISI 1040 ve AISI 4320 içinliteratürde yer alan deney sonuçlarından da yararlanılmıştır. Talaş kaldırmasırasında oluşan kesme kuvvetleri 9257B (Kistler) dinamometre yardımıylaölçülmüştür. Kesme parametrelerine bağlı olarak deneysel ölçümlerlebelirlenen ve literatürden alınan kesme kuvvetlerinin kesici takım üzerindeki üçboyutlu gerilme etkileri, sonlu elemanlar metoduna dayalı ANSYS programıyardımıyla analiz edilmiştir. Kesme kuvvetlerinin ve dolayısıyla da kesmeparametrelerinin kesici takımda gerçekleşecek takım aşınmalarının yeri vedeğişimi ile ilgili gerçekçi bilgiler verdiği görülmüştür. Takım tutucu ve kesiciuç açıları ile talaş kırıcı formu gibi kesici takım geometrilerinin gerilmelerüzerindeki etkileri incelenmiştir. Kesme deneyleriyle ölçülen esas kesme kuvvetivverilerini kullanmak suretiyle, esas kesme kuvveti için uygulanabilir birmatematiksel model geliştirilmiştir. Inconel 718 ile AISI 1117 için kesicitakımda oluşan gerilme bileşenleri ise ANSYS kullanılarak elde edilen gerilmedeğerleri referans alınarak, her bir gerilme elemanı (normal, kayma ve vonMises gerilmeleri) için kolaylıkla uygulanabilecek birer matematiksel modelgeliştirilmiştir. Esas kesme kuvveti ve gerilme bileşenleri için geliştirilen modelsonuçları ile deneysel ve analiz sonuçlarının çok yakın bir dağılım sergilediği vepratik olarak kullanılabileceği görülmüştür.Bilim Kodu : 708.3.028Anahtar Kelimeler : Talaş kaldırma, kesme kuvvetleri, kesici takımgerilmeleri, ANSYS, modellemeSayfa Adedi : 266Tez Yöneticisi : Prof. Dr. Ulvi ŞEKER

Abstract:
viEXPERIMENTALLY INVESTIGATION AND MATHEMATICALMODELLING OF THE CUTTING FORCES AND MECHANICALSTRESSES ON METAL CUTTING(Ph. D. Thesis)Abdullah KURTGAZİ UNIVERSITYINSTITUTE OF SCIENCE AND TECHNOLOGYOctober 2006ABSTRACTIn this present study includes the experimentally determination of the cuttingforces which occur during metal cutting, the analysis of the effects of cuttingforces on the cutting tool by means of ANSYS software finding the solutiondepending on the finite element method and the mathematically modelling ofthe primary cutting force and the stresses using the acquired findings. For thispurpose, various cutting experiments were carried out using different cuttingparameters on Inconel 718 and AISI 1117 workpiece materials, and in order toinvestigate the effects of cutting tool geometry, the test results in the literaturefor Inconel 718, AISI 1040 and AISI 4320 were used. The cutting forcesoccurred during metal cutting were measured by 9257B Kistler dynamometer.Three dimensional stress effects of the cutting forces, measured according tocutting parameters by the cutting tests and extracted from the literature, on thecutting tool were analysed by ANSYS software which uses the finite elementmethod. It was seen that the cutting forces and indirectly the cutting parametersinform related to the location and the variation of cutting tool wear. The effectsof the cutting tool geometries, such as tool holder and insert angles and chipbreaker forms, on the stresses were investigated. A practicable mathematicalmodel for the primary cutting force was developed using the primary cuttingforce data measured by cutting tests. A feasible mathematical model wasviideveloped separately with respect to the stress values obtained by ANSYS forevery one of the stress components (normal, shear and von Mises stresses)formed on the cutting tool for Inconel 718 and AISI 1117 used in the cuttingtests. A good agreement between the results of the developed models forprimary cutting force and stress components, and the results of experimentallyobtained primary cutting force and ANSYS stress components were seen.Science Code : 708.3.028Key Words : Metal cutting, cutting forces, cutting tool stresses,ANSYS, modellingPage Number : 266Adviser : Prof. Dr. Ulvi ŞEKER