Sert malzemelerin frezelenmesinde takım aşınma davranışlarının belirlenmesi
The determination of toolwear behavior in milling of hard materials
Yazar: FATİH TAYLAN
Danışman: DOÇ. DR. M. CENGİZ KAYACAN
Süleyman Demirel Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Evrimsel programlama = Evolutionary programming ; Frezeleme = Milling ; Kesme kuvveti = Cutting force ; Takım aşınması = Tool wear ; Talaş kaldırma = Layer removal ; Talaşlı üretim = Machining

Özet:
Bu çalışmada, talaşlı imalat yöntemlerinden biri olan, yüzey frezeleme işlemi kullanılarak, CBN (kübik bor nitrür) kesici uçlarla, sertliği 61 HRC, DIN 1.2842 soğuk iş takım çeliği üzerinden talaş kaldırmak suretiyle kesici uçlarda meydana gelen aşınmaları belirlemek, bu kesici uçların sert malzemelerin frezelenmesinde kullanımının uygunluğunu araştırmak amacıyla deneysel çalışmalar yapılmıştır. Deneylerde kaplamasız CBN ve kaplamalı CBN (PVD ile (TİAl)N + TiN kaplanmış) olmak üzere iki tip kesici uç kullanılmıştır. Deneylerde 32 adet farklı deney parametresi belirlenmiş ve bu deney parametreleriyle yapılan kesme işlemi esnasında oluşan kesme kuvveti sinyalleri ölçülmüştür. Kesme işleminden sonra kesici uçlarda meydana gelen aşınmalar ve iş parçası yüzeyinde oluşan yüzey pürüzlülük değeri ölçümleri gerçekleştirilmiştir. Deney parametrelerine göre elde edilen aşınma miktarları ve yüzey pürüzlülük değerleri akıllı yöntemlerden biri olan evrimsel programlama ile modellenmiş ve matematiksel olarak denklemleri türetilmiştir. Hem kaplamalı hem de kaplamasız uçların genelinde çentik aşınmasına rastlanılmıştır. Kaplamalı CBN uçlarda meydana gelen kırılma olayının, kaplamasız CBN uçlara göre yaklaşık 4,5 kat daha fazla olduğu tespit edilmiştir. Sabit ilerleme hızlarında kesme hızı artıkça belli bir değere kadar aşınma miktarlarında azalma ve bu değerden sonra tekrar artış gözlenmiştir. Kaplamasız CBN uçlarla yapılan kesme deneylerinde, taşlama kalitesinde yüzey pürüzlülük değeri elde edilmiştir. Kaplamalı uçlarla yapılan bazı deney parametrelerinde elde edilen yüzey pürüzlülük değerleri kaplamasız uçlara göre yaklaşık 10 kat daha fazla olmuştur. Sabit kesme hızlarında ilerleme hızı arttıkça, kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülük değerlerinde artış meydana geldiği tespit edilmiştir. Yüzey pürüzlülüğü ve aşınma derinliği değerlerinin tahmininde, kaplamasız CBN uçlar için sırasıyla % 90, % 75 oranında doğru tahmin yapabilen modeller kurulmuştur. Kaplamalı CBN uçlarda, aşınma derinliği tahmini için, % 71 oranında doğru tahmin yapabilen model oluşturulmuştur. Ayrıca elde edilen sonuçlar literatür çalışmalarıyla kıyaslanarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this study, experimental studies were carried out for determining the wears occurred in cutting tools by machining of cold work tool steel with the hardness of 61 HRC, DIN 1.2842 with CBN (Cubic Boron Nitride) cutting tool using face milling process and for investigating the suitability of these cutting tools using in milling of hard materials. In the experiments two types of cutting tool were used, one was uncoated CBN and the other was coated CBN (PVD coated (TiAL)N+TiN). In the experiments, 32 different cutting parameters were determined and the cutting force signals were measured which occurred during cutting process. After cutting process, the wears occurred in cutting tools and surface roughness values of work material were measured. The amounts of wear and surface roughness values which were obtained according to experimental parameters were modeled with evolutionary programming and mathematical equations were derived. In both coated and uncoated tools chipping wear was observed. It was found that breakage was 4.5 times more in coated CBN cutting tools when compared to uncoated CBN cutting tools. With constant feed speed, the amount of wear was decreased with the increase of cutting speed to a specified value, after this value, it was increased. During cutting experiments with uncoated CBN cutting tools, surface roughness value obtained with the range of grinding quality. Surface roughness values obtained in some experimental parameters made with coated tools, were 10 times higher than uncoated tools. With constant feed speed, cutting forces and surface roughness values were increased with the increase of cutting speed. In estimating of surface roughness and wear dept values, models were formed which had correct estimation values of 90 %, 75 % for uncoated CBN tools. For wear dept estimation in coated CBN tools, a model was formed which could estimate correctly in the rate of 71 %. Furthermore, the obtained values were evaluated comparing with literature studies.