Delme işlemlerinde takım geometrisinin etkilerinin deneysel ve teorik olarak araştırılması
The experimental and theoretical research of the effects of tool geometry in drilling processes
Yazar: MEHTAP YAVUZ KURUYER
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2017
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Burulma momenti = Torsional moment ; Delme = Drilling ; Gri ilişkisel analiz = Grey relational analysis ; Taguchi yöntemi = Taguchi method ; İtme kuvveti = Thrust

Özet:
Bu çalışmada, delik delme operasyonlarında matkap geometrisinin, GGG 50 malzemesi üzerinde, delik kalitesi ve kesme performansına olan etkisi incelenmiştir. Bu amaçla mevcut matkap geometrileri ve geliştirilen özgün matkap geometrileri kullanılarak deneysel ve sanal simülasyon çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Çalışmada, ticari olarak tedarik edilebilen iki farklı matkap geometrisi ile bu çalışma kapsamında geliştirilen iki yeni matkap geometrisi; ilerleme kuvveti, moment ve delik kalitesi (yüzey pürüzlülüğü ve geometrik toleranslar) verilerine göre deneysel olarak karşılaştırılmıştır. Deneysel sonuçlar varyans analizi, Taguchi S/N analizi ve Gri ilişkisel analizi kullanılarak değerlendirilmiştir. Matkap tasarımı simülasyon tabanlı bütünsel bir yaklaşımla elde edilmiş ve üretilmiştir. Sanal simülasyonlar Deform yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiş, deneysel ve sanal simülasyon analizlerinin sonuçları değerlendirilerek optimum geometri ve optimum işleme şartları belirlenmiştir. Özgün olarak geliştirilen 4 numaralı takım geometrisi, imalata dayalı matematiksel denklemlere bağlı olarak Catia V5R21 yazılımı kullanılarak modellenmiş ve modelleme aşamaları ayrıntılı olarak anlatılmıştır. Sonuç olarak, delik delme operasyonlarında matkap geometrisinin ve diğer kesme parametrelerinin belirlenmesinde, farklı yaklaşımların deney sonuçları üzerindeki önemi ve etki oranları ortaya konmuştur. Geliştirilen matkap formları içerisinde 4 numaralı matkap geometrisinin diğer ticari olarak tedarik edilebilen 1 ve 2 numaralı matkaplardan ve bu çalışma kapsamında geliştirilen 3 numaralı matkaptan daha başarılı olduğu gözlenmiştir. Bu başarıda matkabın kanal formunu oluşturan açıların etkili olduğu düşünülmektedir. 4 numaralı geometriye sahip matkabın kanal formunun diğer geometrilere oranla daha geniş oluşu talaş tahliyesini kolaylaştırmış, ilerleme kuvvetini azaltmış ve yüzey pürüzlülüğünü de olumlu yönde etkilemiştir.

Abstract:
In this study, the effect of drill geometry drilling operations on hole quality and cutting performance on GGG 50 material are investigated. For this purpose, experimental and virtual simulation studies have been carried out using the existing drill geometries and the original drill geometries. In the study, two different drill geometries that can be supplied commercially and two new drill geometries developed within the scope of this study were compared experimentally with respect to thrust force, moment and hole quality (surface roughness and geometric tolerances) data. Experimental results were evaluated using anova analysis, Taguchi S / N analysis and Gray relational analysis. Drill design has been obtained and produced with a simulation-based holistic approach. Virtual simulations were carried out using Deform software and the results of experimental and virtual simulation analyzes were evaluated to determine optimum geometry and optimum machining conditions. The originally developed number 4 tool geometry is modeled using Catia V5R21 software depending on the manufacturing based mathematical equations and the modeling steps are explained in detail. As a result, the determination of drill geometry and other cutting parameters in hole drilling operations has revealed the advantages and effects of different approaches on the test results. In the developed drill forms, drill geometry number 4 has been observed to be more successful than other commercially available drill numbers 1 and 2 and drill number 3 developed in this study. It is thought that the angles forming the channel form of the drill are effective in this success. The channel form of the drill bit with the number 4 geometry is wider than the other geometries, which facilitates the chip removal, reduces the thrust force and affects the surface roughness positively.