Dış yüzeye kanal açma sırasında kesici takıma etkiyen gerilmelerin incelenmesi
Investigation of the stresses affect cutting tool on grooving to the outer surface
Yazar: SERKAN BAKIR
Danışman: DOÇ. DR. ABDULLAH KURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışma; torna tezgahında dış kanal açma sırasında oluşan kesme kuvvetlerinin deneysel olarak belirlenmesini ve kesme kuvvetlerinin kesici takım üzerindeki etkilerinin sonlu elemanlar metoduna dayalı çözüm yapan Ansys programı kullanılarak analizini içermektedir. Bu amaçla, değişik kesme parametreleri kullanılarak 2 mm, 4 mm ve 6 mm uç/kanal genişliğine sahip kesici takımlarla AISI 1050 iş parçası malzemesi üzerinde çeşitli kesme deneyleri yapılmıştır. Kanal açma sırasında oluşan kesme kuvvetleri Kistler 9257B dinamometre yardımıyla ölçülmüştür. Deneysel olarak belirlenen kesme kuvvetlerinin takım üzerindeki gerilme etkileri, analiz edilmiştir. Kanal açma kesici takımının performansını iyileştirmek amacıyla, kesme parametrelerindeki değişime göre kesme parametreleri ile gerilmeler arasındaki ilişkiler incelenmiştir. Elde edilen veriler değerlendirildiğinde; kesme kuvvetlerinin büyüklüğü bakımından ilerleme değerinin kesme hızına göre daha belirleyici olduğu ve pasif kuvvetlerin esas kesme kuvvetlerinden daha büyük ve eksenel kuvvetin diğer kesme kuvvetlerine göre ihmal edilebilecek seviyede olduğu görülmüştür. İlerleme değerindeki artışla birlikte kesici takımda oluşan toplam deformasyon ve en büyük asal gerilme yükselirken en küçük asal gerilme ile eşdeğer gerilme ise belirgin bir biçimde azalmaktadır. Toplam deformasyon, en büyük ve en küçük asal gerilme ile eşdeğer gerilmenin kesme hızındaki artışla kısmen azaldığı görülmüştür. Kesici takım çekme gerilmesinden ziyade basma gerilmelerine maruz kalmaktadır. En küçük asal gerilme ile eşdeğer gerilmenin büyüklüğü açısından uç genişliği 2 mm olan kesici ucun daha büyük zorlamalara maruz kaldığı gözlenmiştir. Gerilme dağılımlarından, kesici uçtaki muhtemel aşınmanın; daha ziyade talaş yüzeyinde krater aşınması biçiminde olduğu, ayrıca kesici ucun iş parçasıyla temasta olduğu kesme kenarının hemen altındaki ucun alın yüzeyinde ise yanak aşınmasının oluşabileceği söylenebilir.

Abstract:
In this study focuses on the experimental determination of the cutting forces during grooving operation to the outer surface and the analysis of the effects of cutting force on the cutting tool using Ansys software based on the finite element method. For this purpose; a variety of experiments were carried out the AISI 1050 work-piece material with grooving insert widths have 2 mm, 4 mm, and 6 mm using different cutting parameters. The cutting forces that occur during grooving operation were measured by Kistler 9257B dynamometer. The effects of the cutting forces experimentally measured depending on different grooving insert widths were analyzed. In order to improve the performance of grooving cutting tools, the relationship between the cutting parameters and the stresses were examined according to the variation of cutting parameters. The study results showed that the feeding rate value is more decisive than the cutting speed in terms of the magnitude of the cutting forces, the passive forces are greater than the primary cutting forces and the axial forces are negligible compared to other cutting forces. Total deformation and maximum principal stress increase with the increase of the feed rate, but minimum principal stress and equivalent stress decrease significantly. It has been shown that total deformation, maximum and minimum principal stresses and equivalent stress decrease partially with the increase of the cutting speed. The cutting tool is subjected to the compressive stresses rather than the tensile stress. It has been observed that the cutting inserts have width of 2 mm are subjected to greater stresses in terms of the magnitude of minimum principal and equivalent stresses. From the stress distributions it can be said that possible wear on the cutting insert is rather in the form of a crater wear on the rake face, furthermore flank wear may occur on the surface, contacting with work-piece surface, just below the cutting edge.