Matkap yarık talaş açısının (gashıng rake angle) farklı malzemelerin işlenebilirliği üzerindeki etkisinin araştırılması
The effecet of drill gashing rake angle on machinability of different materials
Yazar: YAFES ÇAVUŞ
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER ; DOÇ. DR. HARUN GÖKÇE
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, delme işlemlerinde performansı etkileyen en önemli parametrelerden biri olan
matkap takım geometrisinin bugüne kadar göz ardı edilmiş bir bileşeni olan "matkap yarık
talaş açısının (gashing rake angle)" delinebilirliğe etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Bu
amaçla farklı matkap yarık açısına sahip (+10°, 0° ve -10°) yekpare sementit karbür
matkaplar tasarlanıp ürettirilmiş ve matkap yarık talaş açısının farklı işlenebilirlik özellikleri
sergileyen malzemelerin (AISI 4140, Ck45, GGG50, Aa 7075 T6) delinebilirliği
incelenmiştir. Kesme parametreleri olarak üç farklı ilerleme miktarı ve kesme hızı seviyeleri
seçilmiştir. Bu kapsamda yapılan deneysel çalışmalarda yarık talaş açısının itme kuvveti,
delme momenti, takım aşınması, delik kalitesi (yüzey pürüzlülüğü ve çaptan sapma)
üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Farklı malzemeler için malzemeye özgü yarık talaş açısının
ve kesme parametrelerinin belirlenmesi deneysel verilerin Taguchi destekli Varyans
Analizleri ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, Sonlu Elemanlar Metodu destekli Talaş Kaldırma
Analizleri de yapılarak deneysel çalışma ve analizlerden elde edilen itme kuvveti ve delme
momenti verileri karşılaştırılmıştır. Deneysel çalışmalarda Yarık Talaş Açısının (YTA) itme
kuvveti üzerinde AISI 4140 ıslah çeliği için %65,9 ve Aa 7075 T6 alaşımı için %69,5
ANOVA sonuçlarına göre en etkili parametre olduğu görülmüştür. Ck 45 imalat çeliği
(%60,5) ve GGG50 küresel grafitli dökme demir (%66) için ise ilerleme miktarı itme kuvveti
üzerinde en etkili parametre olmuştur. Farklı malzemelerin delinmesinde oluşan delme
momentlerinde ilerleme miktarı daha etkin parametre iken YTA'nın da önemli bir etkiye
sahip olduğu görülmüştür. AISI 4140 ıslah çeliği, Ck 45 imalat çeliği ve GGG50 küresel
grafitli dökme demirin delinmesinde matkapta radyal ağız aşınması, esas kesici kenar
aşınması ve krater aşınması oluştuğu tespit edilmiştir. Aa 7075 T6 alaşımının delinmesinde
ise bu malzemelerden farklı olarak helis kanalında talaş yığılması oluştuğu da gözlenmiştir.
Yapılan Sonlu Elemanlar destekli Talaş Kaldırma Analizlerinden alınan veriler, deneysel
sonuçları destekler nitelikte olup malzemeye özgü yarık talaş açısı seçiminde yol gösterici
sonuçlar vermektedir.

Abstract:
In this study, it is aimed to investigate the effect of "drill rake angle", on drillability, which
is one of the most important parameters affecting performance in drilling operations, which
has been ignored until now. For this purpose, solid cemented carbide drills with different
drill gashing rake angles (+10°, 0° and -10°) were designed and produced, and the drillability
of the materials (AISI 4140, Ck45, GGG50, Aa 7075 T6) with different machinability
characteristics of the drill slot rake angle were investigated. Three different feed rate and
cutting speed levels were selected as cutting parameters. In this context, the effects of
gashing rake angle on thrust force, drilling moment, tool wear, hole quality (surface
roughness and deviation from diameter) were investigated in experimental studies.
Determination of material-specific gashing rake angle and cutting parameters for different
materials was carried out by Taguchi-assisted Analysis of Variance of experimental data. In
addition, the Finite Element Method supported Chip Removal Analysis was performed and
the thrust force and drilling moment data obtained from the experimental studies and
analyses were compared. In experimental studies, Gashing Rake Angle was found to be the
most effective parameter on the thrust force according to the ANOVA results of 65.9% for
AISI 4140 tempered steel and 69.5% for Aa 7075 T6 alloy. The feed rate was the most
effective parameter on the thrust force for Ck 45 carbon steel (60.5%) and GGG50 ductile
cast iron (66%). It has been observed that while the feed rate is the more effective parameter
in the drilling moments formed in the drilling of different materials, YTA has a significant
effect. Radial flank wear, main cutting edge wear and crater wear were found in the drill
when drilling AISI 4140 tempered steel, Ck 45 carbon steel and GGG50 spheroidal graphite
cast iron. In the drilling of Aa 7075 T6 alloy, it was also observed that chip built up occurred
in the helix channel, unlike these materials. The data obtained from the Finite Element
Supported Chip Removal Analyses supports the experimental results and gives guiding
results in the selection of material-specific gashing rake angle.