Tornalamada akustik emisyon ve kesme kuvveti sinyalleri kullanarak takım kırılması ve ilerleyen takım aşınmasının tahmin edilmesi
The prediction of tool fracture and progressive tool wear in turning using acoustic emission and cutting force signals
Yazar: MUSTAFA KUNTOĞLU
Danışman: PROF. DR. HACI SAĞLAM
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İlerleyen takım aşınması ve takım kırılmasının tahmin edilmesi ve talaşlı imalat işlemlerinin anlık olarak izlenmesi kesme parametrelerinin optimizasyonu ile veri tabanlarının oluşturulması bakımından önem arz etmektedir. Bu çalışma kapsamında deneyler Tezsan marka T 165-MF konvansiyonel torna tezgâhında gerçekleştirilmiştir. Kuvvet sinyalleri ve sıcaklık sinyalleri dinamometre üzerinden doğrudan, AE sinyalleri bir veri toplama kartı aracılığı ile bilgisayara aktarılmıştır. Deneysel çalışmada 3 farklı kesme hızı, ilerleme ve takım tipi kullanılarak tam faktöriyel tasarım ilkesine göre 27 adet deney gerçekleştirilmiştir. Çıktı olarak ise işleme esnasında sensörlerden AE, kesme kuvvetleri ve sıcaklık ölçümleri, bunlara ilave olarak işleme durdurulup kesici uçlardan serbest yüzey aşınması ölçülmüştür. Sensörlerden alınan veriler grafik olarak incelenmiş ve kesme parametrelerinin aşınma ilerlemesi üzerine katkısı incelenmiştir. Sonuç olarak Ç1050 iş parçası malzemesinin konvansiyonel bir torna tezgâhında belirli kesici uçlarla ve kesme şartlarında işlenmesinde optimizasyon yapılmıştır. Bunun için Taguchi parametre tasarımında L9 ortogonal dizisi ve Minitab programı kullanılarak sinyal-gürültü oranı (Signal to Noise Ratio) analizi ve varyans analizi (ANOVA) gerçekleştirilmiş, kesme parametrelerinin, kalite karakteristikleri olan serbest yüzey aşınması, teğetsel kesme kuvveti, AE ve takım sıcaklığı üzerine etkileri incelenmiştir. Bu tezde torna tezgâhında dinamometre, sıcaklık sensörü ve akustik emisyon (AE) sensörü kullanılarak ilerleyen serbest yüzey aşınmasının eş zamanlı olarak algılanması ve takım kırılması tespiti için deneysel bir çalışma yapılmıştır. İş parçası malzemesi olarak endüstride sıklıkla kullanılan Ç1050, kesici takım olarak 3 farklı takım geometrisine sahip kesici uç kullanılmıştır. Yapılan bu deneysel çalışma oluşturulan sensör füzyonunun farklı takım-iş malzemeleri kullanılarak endüstriyel uygulamalarda başarı ile kullanılabileceğini göstermiştir.

Abstract:
It is important the prediction of tool fracture and progressive tool wear and on-line monitoring of machining operations in terms of constitution of databases with the optimization of cutting parameters. In the scope of work, experiments was performed at Tezsan's T 165-MF conventional turning lathe. Force signals and temperature signals was transmitted directly by dynamometer, on the other hand AE signals was transmitted through a data acquisition card to computer. In the experimental work, 27 experiments was accomplished based on full factorial design principle by using 3 different cutting speed, feed and tool tip. During machining, measurements of cutting forces, AE and temperature was obtained from sensors as output, when the machining was stopped measurement of flank wear was obtained from the cutting tools additionally. The gained data from sensors was analyzed and contribution of cutting parameters to progressive tool wear was observed. Consequently, optimization was done for machining AISI 1050 steel at conventional turning lathe with determined cutting tools. For this purpose, L9 orthogonal array in Taguchi parameter design and using Minitab, ANOVA and Signal to Noise Ratio Analysis was done, the influence of cutting parameters on quality features which are flank wear, cutting force, AE and tool temperature was investigated. In this thesis, an experimental work was done by using dynamometer, temperature sensor and acoustic emission (AE) sensor for on-line sensing of progressive tool wear and detection of tool breakage in turning. AISI 1050 as workpiece material which is frequently used in industry and cutting tools which have different tool geometry was used. This committed experimental work showed that composed sensor fusion can be used succesfully in industrial applications using with different tool-workpiece materials.