Delik delme işleminin simülasyonu ve delik delme işlemlerinde kesme parametrelerine bağlı mekanik gerilmelerin incelenmesi
Simulation of drilling operation and examination of mechanical stresses according to variation in cutting parameters in drilling operations
Yazar: ABDULKADİR YILDIZ
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH KURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences

Özet:
Bu çalışmada, delme işleminde kullanılan kesici takımın (matkap) kesme performansının artırılması hedeflenmiştir. Çalışma, delme sırasında meydana gelen itme kuvveti ve torkun deneysel olarak belirlenmesini ve bu kesme yüklerinin kesici takım üzerindeki etkilerinin sonlu elemanlar yöntemi (FEM) temelli Deform-3D programı ile analizini içermektedir. Bu amaçla, farklı kesme parametreleri (60, 75, 90, 108 m/min kesme hızları ve 0,15-0,20-0,25 mm/rev ilerleme değerleri) kullanılarak dolu ve ön delikli AISI 1050 numuneleri üzerinde kaplanmamış ve TiAlN/TiN kaplı karbür matkaplarla farklı kesme parametreleri ile deneysel delme işlemleri gerçekleştirilmiştir. Delme deneyleri sırasında oluşan itme kuvveti ve torku ölçmek için Kistler 9272 tipi dinamometre kullanılmıştır. Deneysel olarak
ölçülen itme kuvveti ve torkun matkap üzerindeki gerilme etkileri analiz edilmiştir. Matkabın performansını artırmak için delme işlemi simüle edilmiş ve Deform-3D programındaki Pre, Simulator ve Post modülleri kullanılarak kesme parametreleri ve gerilmeler arasındaki ilişkiler araştırılmıştır. Simülasyonlarla elde edilen sonuçlar, deneylerle ölçülen sonuçlarla paralellik arz ettiği görülmüştür. Çalışmadan elde edilen sonuçlar değerlendirilerek belirlenecek olan kesme parametreleri seçildiğinde kesici takımın kesme performansının iyileştirilmesine ve optimum kesme parametrelerinin seçimine önemli katkılar sağlamıştır. Yapılan çalışmada uygulanan gerilme analizi yaklaşımı, tornalama ve frezeleme gibi diğer kesme işlemlerine de uygulanabilir. Kesici takım tasarımında yapılacak analizlerin takım performansını belirleyen en önemli kriterlerden olduğu ve mutlaka dikkate alınması gerektiği açıktır.

Abstract:
In this study, it is aimed to improve the cutting performance of the cutting tool (drill) used in drilling. The study includes experimental determination of thrust force and torque occurred during drilling, and analysis of the effects of these cutting loads on cutting tool with the Deform-3D program based on finite element method (FEM). For this purpose, various drilling experiments with uncoated and TiAlN/TiN coated carbide drills are conducted on full solid and pre-drilled AISI 1050 samples using different cutting parameters (cutting speeds of 60, 75, 90, 108 m/min and feed rates of 0.15, 0.20, 0.25 mm/rev). Kistler 9272 type dynamometer was used to measure the thrust force and torque occurring during the drilling experiments. The stress effects of the experimentally measured thrust force and torque on the drill were analyzed. To improve the performance of the drill, the drilling operation was simulated and the relationships between cutting parameters and stresses were investigated using the Pre, Simulator and Post modules in the Deform3D program. The results obtained with the simulations were found to be in parallel with the results measured by the experiments. By evaluating the results obtained from the study, when the cutting parameters to be determined were selected, it made significant contributions to the improvement of the cutting performance of the cutting tool and the selection of the optimum cutting parameters. The stress analysis approach applied in the
study can also be applied to other cutting operations such as turning and milling. It is clear that the analysis to be made in the cutting tool design is one of the most important criteria that determine the tool performance and must be taken into account.