Bir delme dinamometresi tasarım ve imalatı ile HSS-1040 malzeme çiftinde ilerleme kuvveti ve döndürme momentinin analizi
Investigation of thrust force and torque couple of tool-workpiece (HSS-Ç1040) by the design and manufacturing of drilling dynamometer
Yazar: AHMET SOYLU
Danışman: DOÇ. DR. HACI SAĞLAM
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2007
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences
Dizin: Delme = Drilling ; Dinamometre = Dynamometer ; Kesme parametreleri = Cutting parameters ; Veri toplama = Data collection

Özet:
Kesme kuvvetlerinin ölçülmesi, takım tasarımını optimize etmede faydalıolup, kesmenin bilimsel analizi için de gereklidir. Son yıllarda takıma etki edenkesme kuvvetlerinin yeterli hassaslıkta ölçülmesi için pek çok farklı dinamometretasarımı ve imalatı gerçeklestirilmistir.Bu çalısmada, helisel matkaplarla delme islemi esnasında meydana gelenitme kuvveti ve döndürme momenti, takım geometrisi, uzama ölçer teknolojisi vedinamometre imalatı için gereken kriterlerle ilgili literatür arastırması yapılmıstır.Delme islemi esnasında meydana gelen itme kuvveti ve döndürme momentiniölçebilecek, uzama ölçer esaslı bir dinamometre tasarımı ve imalatıgerçeklestirilmistir. Bu dinamometre ET?AL 44 Alasımlı Alüminyummalzemeden yapılmıs olup, 4000 N'luk itme kuvvetini ve 30 Nm'lik döndürmeiimomentini ölçebilecek kapasitededir. Dinamometre statik olarak kalibreedilmistir. Dinamometreden alınan kuvvet ve moment sinyalleri sinyalyükselticiler ve veri toplama kartı arcılığı ile bilgisayara transfer edilmistir.Tam faktöriyel tasarım kullanılarak hazırlanan deney planına görenumuneler farklı matkap geometrisi [uç açısı (y=100°,118°,130°) ve helis açısı(g=20°,25°,30°)] ve kesme parametrelerinde [kesme hızı(v=18,22,28m/dak) veilerleme (f=0,1;0,2;0,3mm/dev)] delinmistir. Deneylerde çapı 10 mm TS 95/1,HSSE %10 Co alasımlı yüksek hız çeliğinden özel olarak imal edilmis matkaplarkullanılmıs, deney malzemesi olarak makine parçalarının imalatında yaygınolarak kullanılan gerilim giderme islemi yapılmıs Ç1040 çeliği kullanılmıstır.Deneyler sonunda matkap geometrisi ve kesme parametrelerinin kuvvet ve torkdeğerleri üzerindeki etkileri analiz edilmistir. Bu analiz sonucunda Ç1040 imalatçeliğinin delinmesinde optimum takım ve kesme parametreleri helis açısı 300, uçaçısı 1180, kesme hızı 28 m/dak ve ilerleme 0,2 mm/dev olarak tespit edilmistir.Anahtar kelimeler: Delme dinamometresi, Veri toplama ve değerlendirme,Matkap açıları, Kesme parametreleri, Eksenel kuvvet, Döndürme momenti.

Abstract:
The cutting forces measuring is essential in optimising tool design, inaddition it is even necessary for scientific analyse of cutting. In recent years,many dynamometers have been developed to measure cutting forces acting on thetool at sufficient accuracy. In this study, the literature investigation for requiredcriterions such as the thrust force and torque generated in-drilling process withhelical drill bits, tool geometry, strain gauge technology and dynamometermanufacturing has been performed. In order to measure thrust force and torqueoccurring in-drilling process, a strain gauge based drilling dynamometer designand manufacturing has been carried out. This dynamometer is made of aluminiumalloy (ETIAL 44) and its capacity 4.000 N for thrust force and 30 Nm for torque.The dynamometer has been calibrated as static. The force and torque signalsobtained from the dynamometer have been transferred to computer by means ofthe signal amplifiers and data acquisition card.The experiment plan prepared according to full factorial design the sampleshave been drilled at different tool geometry [point angle (y=100°,118°,130°) andhelix angle (g=20°,25°,30°)] and cutting parameters [cutting speed(v=18,22,28m/dak) and feed rate (f=0,1;0,2;0,3mm/dev)]. In experiments,specially manufactured the drill bits in 10 mm made of high speed steel (HSSE10% Co) as a tool and stress relieved steel of Ç1040 used widely in manufacturingof machine parts as a workpiece have been used.After the experiments, the effects of tool geometry and cutting parameterson thrust force and torque were analysed. As a result of this analysis, in drilling ofsamples of Ç1040 steel by HSS drill bits, optimum tool and cutting parameterswere found as 300 of helix angle, 1180 of point angle, 28 m/min of cutting speedand 0.2 mm/rev of feed rate.Key words: Drilling dynamometer, Data collection and evaluation, Drillangles, Cutting parameters, Thrust force, Torque.