Tornalama işleminde kalem aşınması ile kesme kuvvetleri arasındaki ilişkinin belirlenmesi ve irdelenmesi
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 50380
- Danışmanlar: Y.DOÇ.DR. MELİH BAYRAMOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Çukurova Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
-87- OZET Günümüzde teknolojinin gelişmesiyle birlikte, karmaşık ve hassasiyet derecesi yüksek parçalara olan gereksinim hızla artmakta ve bilinen konvansiyonel üretim metotlarına alternatif yöntemler arama zorunluluğu doğmaktadır. Bu nedenle imalat endüstrisinde eskiden beri kullanılmakta olan konvansiyonel tezgahlar ve üretim sistemleri, yerlerini yüksek çalışma hızı ve boyut hassasiyeti sağlayan bilgisayar destekli imalat sistemlerine bırakmışlardır. Bu sistemlerin başında ise, çok yüksek ilk yatırım maliyeti gerektiren nümerik kontrollü tezgahlar ve esnek imalat sistemleri gelmektedir. Bu tür gelişmiş sistemlerin daha verimli kullanılması ve günümüz pazarında artan rekabet nedeniyle en önemli faktörlerin başında gelen ekonomik bir üretimin sağlanabilmesi ise ancak tamamen otomasyona geçmekle mümkün olacaktır. Bu gibi gelişmiş imalat sistemlerinde dahi, üretilecek iş parçasının yüzey kalitesi ve boyut hassasiyeti ve toplam üretim maliyeti büyük oranda kesici kalemden optimum şekilde yararlanmaya bağlıdır. Çünkü, aşınmış bir kesici kalem ile yapılan kesme işleminde arzu edilen iş parçası yüzey kalitesini ve boyut hassasiyetini çok gelişmiş tezgahlarla dahi elde etmek imkansızdır. Bunun yanında aşınmış kalemin tezgaha verebileceği zararların ve daha fazla kuvvet etkimesi nedeniyle artan maliyetin de dikkate alınması gereklidir. Kalemin limit aşınma değerine ulaşmadan çok önce değiştirilmesinde ise, gereksiz kalem değiştirme ve kalemin fazla bilenmesi nedeniyle oluşan zaman kaybı ve para kaybı da üretime ek bir maliyet getirmektedir. Bu nedenle kesme işlemi sırasında, kalemin limit aşınma değerine ulaşmadan tespit edilerek değiştirilmesini sağlayacak bir ölçme sisteminin geliştirilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada, kalem aşınmasının tespitinde kullanılan bütün ölçme- yöntemleri incelenerek birbirlerine göre avantajları ve dezavantajları karşılaştırılmıştır. Bu yöntemler arasında ölçme hassasiyeti, ölçme düzeneğinin ekonomikliliği, kesme işlemi sırasında ölçülebilme, ve yüksek ölçme hızı gibi avantajlara sahip olan kesme kuvvetlerini ölçerek kalem aşınma miktarını tespit etme yöntemi ele alınmıştır. Kesme kuvvetlerinin (Ft, F^ Fr), kalem aşınma tespitinde kullanılabilmesi için ise, kesme işleminde kuvvetleri etkileyen parametrelerin incelenmesi ve-88- etkilerinin en aza indirilmesi gerekmektedir. Bu nedenle, tornalama işleminde kesme parametreleri olan kesme derinliği, ilerleme hızı ve kesme hızının kesme kuvvetlerine olan etkileri deneysel olarak incelenmiştir. Deney sonuçlarından, kesme derinliğinin kesme kuvvetlerini lineer olarak, ilerleme hızının ise giderek artan bir şekilde etkilediği belirlenmiştir. Bunun yanında, kesme hızının kesme kuvveti bileşenlerine önemli bir etkisinin olmadığı tespit edilmiştir. Bu tespitler neticesinde kesme parametrelerinden etkilenmeleri nedeniyle sadece kesme kuvvetlerinin dikkate alınmasıyla kalem aşınma miktarının tespit edilemeyeceği sonucuna varılmıştır. Bu nedenle kesme kuvvetlerinin birbirlerine oranlarıyla oluşturulan en uygun üç tane kuvvet oranının (Fr/F^, Fa/Ft, F0) kesme parametrelerinden etkilenip etkilenmediği deneysel ve varyans analizi kullanılarak istatistiksel olarak da incelenmiştir. İstatistiksel analizler neticesinde kesme parametrelerinden en az etkilenen kuvvet oranının F0 olduğu tespit edilmiştir. Bu tespitden sonra ise, oluşturulan üç kuvvet oranından hangisinin kalem aşınmasını en iyi yansıttığının incelenmesi gerekmektedir. Bu nedenle aynı kalem geometrisine ve farklı serbest yüzey aşınma miktarlarına sahip sekiz adet HSS kaba torna kalemi kullanılarak çeşitli kesme parametrelerinde deneyler yapılmıştır. Deneyler esnasında soğutma sıvısı kullanılmamış olup bütün deneylerde iş parçası malzemesi olarak St-42 çelik kullanılmıştır. Deney sonuçlarının varyans analizinden, kalem aşınma miktarından en çok etkilenen kuvvet oranı yine F0 olarak tespit edilmiştir. Böylece kesme parametrelerinden etkilenmeyen ve kalem aşınma miktarına göre en iyi değişim gösteren kuvvet oranı F0 'in kalem aşınma tespitinde kullanılabilirliği ispatlanmıştır. Kesme parametrelerinden ilerleme hızı ve kesme derinliğinin Fo kuvvet oranına beraber etkisi de incelenmiş ve etkileşimin olmadığı belirlenmiştir. Bu çalışmalardan sonra ise kalem serbest yüzey aşınma miktarı ile kuvvet oranı F0 arasındaki ilişki incelenmiştir. Bu incelemeye göre, kuvvet oranı Fo 'in 1.3 mm 'lik kalem serbest yüzey aşınma miktarına kadar çok belirgin bir artış göstermediği bu değerden sonra ise, kuvvet oranı değerinin ve dalgalanma miktarının çok net bir şekilde arttığı belirlenmiştir. Böylece tornalama işlemi sırasında kalem aşınması, kaba tornalama işleminde HSS kalemler için belirtilen- limit aşınma miktarı-89- 1.5 mm değerini geçmeden tespit edilebilmekte ve aşınmış kalemin yenisiyle değiştirilebilmesine olanak sağlamaktadır. Bu sayede kalemlerin azami sürede kullanılması ile talaş kaldırma işlemlerinde optimum parça maliyeti ve hassasiyeti sağlanabilecektir. Bu çalışmada elde edilen veriler kalem ve parça malzemesinin sabit alınması nedeniyle HSS kalem malzemesi ile St-42 çelik iş parçası için geçerlidir. Bundan sonra yapılacak çalışmalarda ise, benzer yöntemlerin kullanılmasıyla farklı kalem ve iş parçası malzemeleri için gerekli veriler elde edilebilecektir.
Özet (Çeviri)
-90- SUMMARY In recent years, alternative machining processes have been developed due to increasing demand on complex parts with high dimensional accuracy. Therefore, conventional machine tools have been replaced with the Computer Numeric Control (CNC) machines. With the increasing cost of skilled labour and competition in industry, the CNC machines, with its high degree of accuracy and capability in producing complex parts, now makes a valuable contribution towards more economical production. This is true in spite of its high investment cost and technical complexity. However, the trend towards greater CNC production can only be encouraged and justified with the complete automation in such a way that downtime is minimised. The dimensional accuracy and surface roughness are influenced by the tool wear even on such high tech machines. In addition to those adverse effects, the machine or wokpiece may be damaged due to an increase in cutting forces because of tool wear. Therefore, the cutting tool must be replaced or sharpened when it is worn. However, the change of cutting tool before its end of useful life increases the downtime and hence, the production cost. In order to provide the optimum use of cutting tools, a control system should be developed for changing worn tools when absolute limit is reached or fractured. In this work, the numerous techniques and methods used for tool condition monitoring have been reviewed and their advantages and disadvantages have been compared. Among these techniques, the detection of tool wear by measuring cutting forces has been selected for further investigation because of its advantages such as sensitivity to tool wear, easy to measure and availability of the equipment. In order to use the cutting force components on the detection of tool wear, the effect of other cutting parameters, such as depth of cut, feed rate, cutting speed etc., on cutting forces should be compensated. Therefore, the effect of such parameters on cutting forces have been investigated experimentally. Experimental results showed that the cutting forces are affected by the depth of cut and feed rate, but the cutting speed has no significant effect on the force components. Hence, it was concluded that the cutting force components could not be used alone for the detection of tool-91- wear. In order to compensate the effect of other parameters force ratios such as Fr/Ft, Fa/Ft and Fo (-\/Fa2 + Fr2 / Ft) have been obtained from the experimental results. Then, the effect of cutting parameters on these ratios have been investigated by using statistical methods. Statistical analysis showed that the force ratio Fo is the least effected one than the others. After preliminary investigations, it was necessary to investigate these three force ratios to find out the optimum one which reflects the tool wear best. For this purpose, experimental work has been performed under various cutting parameters by using eight HSS single point cutting tools with different amounts of flank wears. Cutting operations were performed dry, i.e., without the application of cutting fluid, and St-42 steel was used as a wokpiece material. Statistical analysis applied to the experimental results showed that the force ratio Fo was the most sensitive to the tool wear. Statistical analysis has also been used to test the interaction between the depth of cut, feed rate and force ratio Fo and no interaction was found. As a result, it has been proved that the force ratio Fo are independent from cutting parameters and it can be used in monitoring tool wear. Finally, the relationship between the amount of flank wear and force ratio Fo was investigated. This investigation showed that the force ratio Fo was not changed significantly up the flank wear of 1.33 mm but beyond it, the force ratio Fo showed large fluctuations and a considerable increase in its average value. Therefore, it was concluded that this technique provides a useful method for monitoring and changing the worn tool when absolute limit is reached on rough turning operations. In this way, the optimum use of cutting tools are achieved and the parts can be machined at their lowest cost with predetermined dimensional accuracy and surface finish. The results obtained in this work can only be used for HSS cutting tools and St-42 steel workpieces. However, the same technique can be used to find out similar relationships for different tool and wokpiece configurations.
Benzer Tezler
- Investigation of machining inaccuracies in turning
Tornalama işleminde işleme hatalarının incelenmesi
MUSTAFA TÜKENMEZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. MACİT KARABAY
- Al Si7 Mg2/SiCp metal matrisli kompozitlerin talaşlı işlenmesinin araştırılması
The Machinability investigation of Al Si7 Mg2/SiCp metal matrix composites
EROL KILIÇKAP
Doktora
Türkçe
2003
Makine MühendisliğiFırat ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ALİ İNAN
- Tornalama işleminde kesici uç kaplama çeşidinin iş parçası yüzey kalitesi ve takım ömrüne etkisinin araştırılması deneysel verilerin elde edilmesi
Obtaining experimental data and study of the effects of cutting insert coating surface in turning works on surface roughness and tool life
MAHİR MUSTAFA ÖZTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Makine MühendisliğiTrakya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CENK MISIRLI
- Tornalama işleminde kesici uç malzemesinin tırlama titreşimlerine etkisinin analizi
The analysis of the effect of cutting tools material to chatter vibrations in turning operations
FATİH GÖK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SEZAN ORAK