Talaş açısının kesme kuvvetleri ve mekanik gerilmeler üzerindeki etkilerinin simülasyonu ve deneysel olarak doğrulanması
Simulation and experimental verification of the effects of rake angle on cutting forces and mechanical stresses
Yazar: MUSTAFA SEKMEN
Danışman: PROF. DR. ULVİ ŞEKER ; DOÇ. DR. ABDULLAH KURT
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Eğitimi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Mühendislik Bilimleri = Engineering Sciences ; Teknik Eğitim = Technical Education
Dizin: Kesme kuvveti = Cutting force

Özet:
Bu çalışmada; talaş kaldırma (tornalama) sırasında oluşan kesme kuvvetlerinin deneysel olarak ölçülmesi ve aynı şartlar altında DEFORM 3D paket programı yardımıyla talaş kaldırma işleminin simülasyonu hedeflenmiştir. Bu amaçla, farklı kesme parametrelerinde, farklı talaş kırıcı formuna sahip kesici takımlarla, AISI 1050, AA 2011 ve AA 7075 Alüminyum alaşımları üzerinde çeşitli kesme deneyleri yapılmıştır. Talaş kaldırma sırasında oluşan kesme kuvvetleri 9257B Kistler dinamometre yardımıyla ölçülmüştür. Simülasyon sonucunda belirlenen kesme kuvvetleri deneysel sonuçlarla karşılaştırılarak takımda oluşan mekanik gerilmeler ve kesici takım üzerindeki etkileri belirlenmiştir. Takım talaş açısı, talaş kırıcı formu, kesme hızı, ilerleme hızı ve diğer kesici takım geometrilerinin kesici takım gerilmeleri üzerindeki etkileri incelenmiştir. Deneysel ve DEFORM 3D simülasyonu sonucu elde edilen esas kesme kuvveti değerlerinin çok yakın bir dağılım sergilediği ve uygulamada kullanılabileceği görülmüştür. Analizler sonucunda; kesici takım geometrisi, talaş kırıcı formu, kesici uç burun yarıçapı ve kesme parametrelerinin, kesici takım üzerinde oluşan gerilmeler, gerilmelerin yeri ve değişimi ile ilgili gerçekçi bilgiler verdiği gözlenmiştir. Talaş kaldırma sırasında kesme kuvvetlerini belirlemek için deneysel çalışma yapmak karmaşık, zaman alıcı, pahalı ve özel takım gerektirmektedir. Bu zorlukların üstesinden gelmek için DEFORM 3D simülasyonunun kesme kuvvetleri ve mekanik gerilmelerin belirlenmesinde kullanılabileceği gösterilmiştir.Anahtar Kelimeler : Talaş açısı, kesme kuvvetleri, kesici takım gerilmeleri, DEFORM 3D

Abstract:
In this study, experimental measurement of cutting forces (turning) during chip removal turning process and simulation of cutting in the same condition via DEFORM 3D software were aimed. The cutting forces obtained by experiment were compared to simulation results, then mechanical stresses and their effects on cutting tools were determined. At the experiments, various cutting parameters and cutting tools having different chip breaker forms were used on the materials of AISI 1050, AA 2011 and AA 7075. The cutting forces were measured by a 9257B Kistler dynamometer. The effects of rake angle, chip breaker form, cutting velocity, feed rate, and cutting tool geometries on cutting tool stresses were investigated. The main cutting forces obtained experimentally and DEFORM 3D simulation shown very close distribution and the values obtained could be used in practice. At the consequences of analyses, it was observed that cutting tool geometry, chip breaker form, nose radius, and cutting parameters provide reliable information with respect to cutting tool stresses, location of stress, and stress distribution. Because of the experimental study to determine cutting forces and mechanical stresses during chip removal is complex, time consuming, and costly and requiring specific tools, Deform 3D software can be used for the prediction/determination of cutting forces and mechanical stresses and to overcome these difficulties.Key Words : Rake angle, cutting forces, cutting tool stresses, DEFORM 3D