Gerçek zamanlı görüntüleme sistemi vasıtasıyla sertlestirilmiş AISI 4140 çeliğinin farklı kesme parametreleri kullanılarak  işlenmesinde CBN kesici takımların aşınma davranışlarının incelenmesi
Investigation of flank wear behaviours of CBN cutting tool in hard turning hardened AISI 4140 steel by using different cutting parameters through real-time monitoring system
Yazar: HAMDİ EMRE FİDAN
Danışman: DOÇ. DR. AHMET ÇAKAN
Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, farklı kesme hızları ve ilerleme hızları kullanılarak, endüstride mil, aks, perno gibi makine elemanlarının yapımında yaygın olarak kullanılan sertleştirilmiş AISI 4140 (52 – 54 HRC) çelik malzemelerin, CBN (Kübik Bor Nitrür) kaplı kesici takımlarla tornalanmasında kesici takım uç aşınmasının belirlenmesi amaçlanmıştır.  Kesici takım uç aşınması, hem kesici takım ömrünü, hem de üretimi gerçekleştirilen makine parçasının ölçü tamlığını etkilemektedir. Kesme işlemi süresince kesici takımda öngörülmeyen oranlardaki aşınmalar, üretimi gerçekleştirilen parçanın yüzey özelliklerini ve boyutsal ölçülerini olumsuz etkilemektedir. Kesme işlemi süresince kesici takımda oluşan aşınmanın belirlenmesi ve takım üzerinde oluşan aşınmanın kabul edilebilir sınırlara ulaştığında kesici takımın değiştirilmesi, üretimi gerçekleştirilen makine elemanının, yüzey kalitesi, boyut tamlığının sağlanmasının yanında, kesici takım ömrünün belirlenmesi bakımından da büyük önem taşımaktadır. Kesme işlemi süresince kesici takımda oluşan aşınmalar, kesme işlemi belirli aralıklarla durdurulup bu evrede kesici takım üzerinde oluşmuş aşınmış bölgenin boyutları mikroskop yardımıyla doğrudan belirlenmektedir. Kesme işlemi süresince kesici takımda oluşan aşınmaya bağlı değişiklikler (işlenen parça boyutundaki değişim, tezgahın çektiği akımdaki değişim, kesici takım üzerine etki eden kuvvetlerdeki değişim, vb.)  kesme işlemi duraklatılmaksızın işlem süresince izlenerek kesici takım aşınması dolaylı yoldan belirlenmektedir. Dolaylı ölçmede, kesme işlemi süresince tezgah durdurulmadan takım aşınmasının belirlenebilmesi üretim hızı, ve yüzey özelliğinin kalitesi bakımından doğrudan ölçmeye göre üstünlük sağlamaktadır. Sertleştirilmiş AISI 4140 malzemelerinin  tornalanması süresince, işlenen parça boyutunda ve kesici uçtaki aşınmaya bağlı olarak gerçekleşen değişimler On-line izleme yöntemi kullanılarak belirlenmiştir.  Bu deneylerde, 200 ve 280 m/dak kesme hızı, 0.04, 0.08, 0.12 mm/dev ilerleme hızı ve 0.2 mm kesme derinliğinden oluşan kesme parametreleri kullanılmıştır. Bu çalışmada, farklı kesme hızları ve ilerleme hızları kullanılarak, endüstride mil, aks, perno gibi makine elemanlarının yapımında yaygın olarak kullanılan sertleştirilmiş AISI 4140 (52 – 54 HRC) çelik malzemelerin, CBN (Kübik Bor Nitrür) kaplı kesici takımlarla tornalanmasında kesici takım uç aşınmasının belirlenmesi amaçlanmıştır.  Kesici takım uç aşınması, hem kesici takım ömrünü, hem de üretimi gerçekleştirilen makine parçasının ölçü tamlığını etkilemektedir. Kesme işlemi süresince kesici takımda öngörülmeyen oranlardaki aşınmalar, üretimi gerçekleştirilen parçanın yüzey özelliklerini ve boyutsal ölçülerini olumsuz etkilemektedir. Kesme işlemi süresince kesici takımda oluşan aşınmanın belirlenmesi ve takım üzerinde oluşan aşınmanın kabul edilebilir sınırlara ulaştığında kesici takımın değiştirilmesi, üretimi gerçekleştirilen makine elemanının, yüzey kalitesi, boyut tamlığının sağlanmasının yanında, kesici takım ömrünün belirlenmesi bakımından da büyük önem taşımaktadır. Kesme işlemi süresince kesici takımda oluşan aşınmalar, kesme işlemi belirli aralıklarla durdurulup bu evrede kesici takım üzerinde oluşmuş aşınmış bölgenin boyutları mikroskop yardımıyla doğrudan belirlenmektedir. Kesme işlemi süresince kesici takımda oluşan aşınmaya bağlı değişiklikler (işlenen parça boyutundaki değişim, tezgahın çektiği akımdaki değişim, kesici takım üzerine etki eden kuvvetlerdeki değişim, vb.)  kesme işlemi duraklatılmaksızın işlem süresince izlenerek kesici takım aşınması dolaylı yoldan belirlenmektedir. Dolaylı ölçmede, kesme işlemi süresince tezgah durdurulmadan takım aşınmasının belirlenebilmesi üretim hızı, ve yüzey özelliğinin kalitesi bakımından doğrudan ölçmeye göre üstünlük sağlamaktadır. Sertleştirilmiş AISI 4140 malzemelerinin  tornalanması süresince, işlenen parça boyutunda ve kesici uçtaki aşınmaya bağlı olarak gerçekleşen değişimler On-line izleme yöntemi kullanılarak belirlenmiştir.  Bu deneylerde, 200 ve 280 m/dak kesme hızı, 0.04, 0.08, 0.12 mm/dev ilerleme hızı ve 0.2 mm kesme derinliğinden oluşan kesme parametreleri kullanılmıştır.

Abstract:
In this study it was aimed to determine the cutting tool edge abrasion of the hardened AISI 4140 (52 – 54 HRC) steel materials commonly used in the production of machine elements such as shaft, axle and pin in the industry in turning with cutting tools coated with CBN (Cubic Boron Nitride) using different cutting speeds and feed rates. Cutting tool edge abrasion affects both the life of the cutting tool and size precision of the machine part, the production of which is realized. Unpredictable rate of abrasions in the cutting tool during the cutting process negatively affects the surface characteristics and dimensional measurements of the part produced. Determination of the abrasion occurring in the cutting tool during the cutting process and replacement of the cutting tool when the abrasion occurring on the tool reaches acceptable limits are quite important in terms of providing the surface quality and size precision of the machine element produced and also in terms of determining the life of the cutting tool. Abrasions occurring in the cutting tool during the cutting process, dimensions of the abraded areas occurring on the cutting tool at the phase when the cutting process is stopped at certain intervals are determined with the aid of a microscope. Changes (change in the processed part size, change in the current drawn by the bench, change in the forces acting on the cutting tool, etc.) related to the abrasion occurring in the cutting tool during the cutting process are monitored during the process without interrupting the cutting process and cutting tool abrasion is indirectly determined. In indirect measurement, determining the tool abrasion without stopping the bench during the cutting process has advantages over direct measurement with respect to the production speed and the quality of the surface characteristics. During the turning of the hardened AISI 4140 materials, changes occurring in the processed part size based on the abrasion in the cutting edge were determined using On-line monitoring method. In these tests, cutting parameters consisting of 200 and 280 m/min cutting speed, 0.04, 0.08, 0.12 mm/rev feed rate and 0.2 mm cutting depth were utilized.