Takım - talaş ara yüzey sıcaklığının ısıl çift yöntemiyle ölçülmesi ve kesici takım ile takım tutucu üzerindeki etkilerinin sonlu elemanlarla incelenmesi
Measurement of tool - chip interface temperature using thermocouple and examining its effects on the cutting tool and tool holder with finite element
Yazar: HASAN GÖKKAYA
Danışman: PROF. DR. MUAMMER NALBANT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2004
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Teknik Eğitim = Technical Education

Özet:
Bu çalışmada, kesme işlemi sırasında takım-talaş ara yüzeyinde oluşan sıcaklıkların ölçümü için takım-iş parçası ısıl çift yöntemi kullanılarak, takım- talaş ara yüzey sıcaklığı ve yüzey pürüzlülüğü üzerinde kaplama malzemesi ile kesme parametrelerinden kesme hızı ve ilerlemenin etkileri araştırılmıştır. Elde edilen sıcaklık değerlerinin, ANSYS paket programıyla kaplama malzemesi çeşidine bağlı olarak kesici takım ve takım tutucu üzerindeki etkileri incelenmiştir. Takım tutucu gövde sıcaklığının düşürülmesi ve takım tutucunun arka noktasında bulunan soğuk nokta sıcaklığının kararlı kalması için, takım tutucu içinden su soğutmak sirkülasyon sistemi geliştirilmiş ve uygulanmıştır. AISI 1015 çeliği üzerinde kesme hızı ve ilerlemeye bağlı talaş kaldırma deneyleri sonucunda elde edilen sıcaklık değerlerinden, kesme hızının sıcaklık üzerinde ilerlemeye göre daha etkili bir parametre olduğu görülmüştür. Takım- talaş ara yüzeyinde, en düşük sıcaklık en üstte TİN kaplı çok katlı takımla 50 m/min kesme hızı ve 0,24 mm/rev ilerleme değerinde 596 °C elde edilirken, en yüksek sıcaklık ise kaplamasız sementit karbür kesici takımla 205 m/min kesme hızı ve 0,32 mm/rev ilerlemede, 1009 °C elde edilmiştir. Bu çalışma sonucunda kesici takımlara kaplama uygulanması ile takım-talaş ara yüzeyinde oluşan sıcaklığın düştüğü belirlenmiştir. Analiz sonrasında farklı termofiziksel özellliklere sahip kaplama malzemelerinin, sıcaklık dağılımı üzerinde etkili bir parametre olduğu görülmüştür. Kaplama malzemesi çeşidine göre takım tutucu üzerinde en düşük sıcaklık dağılımı en üstte TİN kaplanmış çok katlı kesici takımla elde edilmiştir. Ayrıca, kesme hızına bağlı olarak artan sıcaklığın yüzey pürüzlülüğü üzerinde olumlu etkileri gözlenmiştir. En düşük yüzey pürüzlülük değeri en üstte TiN kaplı kesici takımla 205 m/min kesme hızı ve 0,24 mm/rev ilerlemede 1,9 u.m olarak elde edilmiştir.Anahtar Kelimeler : Takım-talaş ara yüzey sıcaklığı, Takım-iş parçası ısıl çift yöntemi, Kesici takımlar, Kesme hızı, İlerleme, Sonlu elemanlar, Yüzey pürüzlülüğü

Abstract:
In this study, for measurement of temperature during machining, effects of coated material and cutting parameters including cutting speed and feed rate on the tool-chip interface temperatures and surface roughness have been investigated using tool-workpiece thermocouple method. Changing of the obtained temperature values, temperature effects on cutting tool and tool holder related to tool coating material type, were investigated by ANSYS software. The circulation system with water cooling was developed and used in order to reduce tool holder body temperature and stabilize of cold point temperature in back of tool holder. It can be seen that the cutting speed is more effective parameter than feed rate on temperature from obtained temperature values in consequence of machining tests related to cutting speed and feed rate on AISI 1015 steel. While the lower temperature was obtained about 596 °C in tool-chip interface on uppermost of using multilayer tool coated TiN with value of 50 m/min cutting speed and 0,24 mm/rev feed rate, the highest temperature value was obtained about 1009 °C using uncoated cementide carbide tool with value of 205 m/min cutting speed and 032 mm/rev feed rate. The results showed that the temperature arised tool-chip interface reduced with the coated cutting tool. It was observed following the analysis, coated materials which have different thermophysical features are an effective parameter on the dispersion of temperature. The lowest temperature dispersion on tool holder was obtained with on uppermost of using multilayer tool coated TiN, according to coated material type. Beside, the desirable effects on average surface roughness was observed by increasing temperature related to cutting speed. The minimum value of average surface roughness was obtained about 1,9 urn using cutting tool, coated TiN on top with value of 205 m/min cutting speed and 0,24 mm/rev feed rate.Key Words : Tool-chip interface temperature, Tool-workpiece interface temperature thermocouple Method, Cutting Tools, Cutting speed, Feedrate, Finite element analysis, Surface roughness.