Pnömatik tahrikli dinamik talaş kırıcı tasarımı ve işleme parametrelerine etkilerinin araştırılması
Design of the dynamic chip breaker with pneumatic driven and investigation of the effects on machining parameters
Yazar: BAHATTİN YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. ABDULKADİR GÜLLÜ ; YRD. DOÇ. DR. ŞENER KARABULUT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
İmalat proseslerinde güvenlik ve otomasyon önemli ihtiyaçların başında gelmektedir. Tornalama işlemi sırasında oluşan sürekli talaş; tezgâh ve operatör güvenliği, iş parçası yüzey kalitesi, operasyon sürekliliği ve verimi üzerinde olumsuz bir etkiye sahiptir. Verimli bir kesme işlemi için sürekli talaş oluşumu istenen bir durum değildir. Tornalama işleminde talaşı kontrol etmek için kesicilerin çoğu talaş kırıcı geometrisine sahip olmasına rağmen Inconel 718 gibi sünek malzemelerin işlenmesinde mevcut yöntemler ile talaşın kırılması büyük bir problemdir. Bu nedenle talaşı kırılmayan sünek çeliklerin talaşlarını kırmak için aparatlar geliştirilmiştir. Dinamik Talaş Kırıcı aparatı bu amaç doğrultusunda tasarlanmıştır. Bu çalışmada, Inconel 718 malzemenin işlenmesi sırasında oluşan sürekli talaşın etkili bir şekilde kırılması hedeflenmiştir. Dinamik talaş kırıcı aparatı üzerinde ÜRGE faaliyetleri yapılmıştır. CNC tezgâhlarda kullanılabilecek daha endüstriyel bir kırıcı tasarımı gerçekleştirilmiştir. Talaş kırıcının etkinliği farklı kesme hızları, ilerleme oranları ve talaş derinliği altında denenmiştir. Yapılan deneylerde PVD kaplamalı (TiAlN-TiN) sementit karbür takım kullanılmıştır. Kesme parametresi olarak kesme hızı; 25, 35, 50 ve 70 m/min, ilerleme oranı; 0,10; 0,13; 0,17 ve 0,22 mm/rev, talaş derinliği; 0,8; 1,0; 1,3 ve 1,7 mm olarak belirlenmiştir. Deneyler Taguchi L16 modeli kullanılarak tasarlanmış ve hem kırıcılı hem de kırıcısız olarak gerçekleştirilmiştir. Çalışmalar esnasında kesme kuvvetleri, yüzey pürüzlülüğü ve sıcaklık verileri ölçülmüştür. Deneylerin sonunda kesici takımlar ve talaşlar elektron mikroskopu ile incelenmiştir. Verilerin yorumlanmasında varyans analiz (ANOVA) ve Regrasyon analiz metodu kullanılmıştır. Deneysel sonuçlar, Dinamik talaş kırıcının tüm kesme şartlarında etkili bir şekilde talaşı kırdığını, kesici takım üzerinde yığıntı talaş oluşumunu azalttığı, kesme kuvvetleri ve kesme sıcaklıkları üzerinde hesaplanan yüzdelerle olumlu bir etkiye sahip olduğunu göstermiştir.

Abstract:
Safety and automation are some of the most important needs in manufacturing processes. Continuous chip formed during turning operation has a negative effect on the machine and operator safety, workpiece surface quality, operation continuity and efficiency. Continuous chip formation is not desirable for an efficient cutting operation. Although the most inserts have a chip breaker geometry to control chips in turning process, the chip breaking is a big problem with the available methods in machining of ductile materials such as Inconel 718. For this purpose, additional apparatus have been developed to break the continuous chips of ductile steels. In accordance with this purpose, a dynamic chip breaker device has been designed. In this study, the breaking of the continous chip formed during turning of Inconel 718 super alloy effectively was aimed. Product development studies were carried out on dynamic chip breaker device. A more feasible industrial chip breaker that can be used on CNC turning machines has been achieved. The efficiency of newly developed chip breaker was investigated in different cutting speeds, feed rates and depth of cuts. PVD coated (TiAlN-TiN) cementite carbide inserts were used during the experiments. Four different cutting speeds (25, 35, 50 and 70 m/min), feed rates (0,10; 0,13; 0,17 and 0,22 mm/rev) and cutting depths (0,8; 1,0; 1,3 and 1,7 mm) were used as cutting parameters. The experiments were designed using Taguchi L16 model and performed using the inserts having usual chip breaker and newely developed tool holder with dynamic chip breaker. Cutting forces, surface roughness and cutting temperatures were measured during the studies. The cutting inserts and chips were analyzed utilizing the scanning electron microskop at the end of the experiemnts. Analysis of variance (ANOVA) and regression analyses methods were used for evaluating the experimental results. The experimental results depicted that the dynamic chip breaker succesfully broke the continuous chips in all machining conditions, reduced the built-up edge (BUE) formation on the insert and have a positive effect on cutting forces and temperatures.