HASAN GÖKKAYA, Kasım HABALI, YUSUF ÖZÇATALBAŞ

Kaplamalı kesici takımlarda kaplama malzemesinin takım-talaş ara yüzey sıcaklığı üzerindeki etkisinin deneysel olarak araştırılması

Talaş kaldırma işlemlerinde, harcanan enerjinin hemen hemen tamamına yakın kısmı ısıya dönüşür. Bu sebeple kesme bölgesinde oluşan ısı, talaş kaldırma işleminde önemli bir faktör olup, takım ömrü ve iş parçasının yüzey kalitesi üzerinde bir etkisinin olduğu bilinmekte ve bu sıcaklığın ölçülebilmesi için kullanılacak yöntemler sürekli olarak araştırılmaktadır. Bu çalışmada, takım/iş, parçası ısıl çift yöntemi ile takım-talaş ara yüzey sıcaklığı üzerinde kaplama malzemesinin etkisi araştırılmıştır. Özellikleri iyi bilinen AISI 1040 çeliği üzerinde yapılan talaş kaldırma deneylerinde, takım kaplama malzemelerinin, kesme hızı ve ilerleme parametrelerine bağlı olarak takım-talaş ara yüzey sıcaklığının değişimi üzerindeki etkileri incelenmiştir. Elde edilen grafiklerden, kesme hızının sıcaklık üzerinde daha etkili bir parametre olduğu görülürken, ilerlemenin etkisinin daha az olduğu görülmüştür. A12O3 kaplanmış ve en üstte TiN kaplama ihtiva eden üç katlı kaplamalı takımlarla yapılan deneylerde, TiN kaplanmış takımda en düşük sıcaklıklar elde edilmiş ve kaplama uygulaması ile sıcaklığın düştüğü belirlenmiştir.

Experimental investigation of the effect of coating materials on the tool-chip interface temperature on coated tools

Almost all the energy consumed during machining is converted into heat. Therefore, the heat developed within the cutting zone is an important factor and is known to have influence on the tool life and workpiece surface quality. To determine this temperature, new methods have constantly been investigated. In this study, the effect of coating tool material on the tool-chip interface temperatures has been investigated through tool-workpiece thermocouple method. The machining tests were carried out on a AISI 1040 steel workpiece and the influences of tool coating materials, cutting speed and feedrate on the tol-chip interface temperatures were investigated. The obtained graphs show that cutting speed has more influence on the temperature than feedrate. The tests were carried out with the cutting tools A12O3 and triple layer coated having TiN on the top and results showed that triple layer coated tools generated the lowest temperature and the application of coating the cutting tool lowered the temperature.

___

1.Gökkaya, H., Şeker, U., İzciler, M., Takım Talaş Arayüzey Sıcaklığının Ölçülmesi İçin Yapılmış Deneysel Çalışmalar Üzerine Bir Değerlendirme, Makine Tasarım ve İmalat Teknolojileri Kongresi, Matit 2001, s 91-94,Konya.
2.Chow, J.G., Wright, P.K., 1998, On-line Estimation of Tool Chip Interface Temperature For a Turning Operation, Trans. ASME. J. Eng. Ind. 110, pp. 56-64.
3.Tay, A.A.O., 1993, A Review of Methods of Calculating Machining Temperature, Journal of Material Processing Technology, Vol.36, pp.225-257.
4.Byrne, G., 1987, Thermoelectric Signal Characteristics of Average Interfacial Temperatures in The Machining of Metals Under Geometrically Defined Conditions, Int. J. Mach. Manuf. 27 (2), pp.215-224.
5.Herbert, E.G., 1926, The Calibration of Tool/Work Thermocouple, Proc. Inst-Meach. Eng. 1, pp. 289-329.
6.Braiden, P.M., 1968, The Calibration of Tool/Work Thermocouple, Proc. 8th Int. MTDR Conf., Manchester, Sept. 1967, Pergamon, Oxford, pp. 653-666.
7.Alvelid, B., 1970, Cutting Temperature Thermo-Electrical Measurements, Ann. CIRP 18,pp. 547-554.
8.Shaw, M.C, 1984, Metal Cutting Principles, Oxford University Press, London, ISBN 0-19-859002-4. pp. 594. 9.Bever, M.B., Marshall, E.R., Ticknor, L.B., 1953, The Energy Stored In Metal Ships During Orthogonal Cutting , Journal Appl. Phys. 24 pp. 1176-1179.
1O.Trent, E.M., 1984, Metal Cutting, 2nd ed., Butterwoths, London ISBN 0-408-10856.
11.Şeker, U., Takım Tasarımı Ders Notları 1997.
12.Paul Degarmo, E., Black, J.T., Ronaldo A.Kohser, Material and Process in Manufacturing, Prentice Hall International Inc. 1997.
13.Trent, E.M., 1984, Metal Cutting, 2nd ed., Butterwoths, London ISBN 0-408-10856,
14.Lin, j., Lee, S.L., Weng, C.I., 1993, Estimation of Cutting Temperature in High Speed Machining, Trans. ASME-JEMT 114, pp. 289-296.
15.Özçatalbaş, Y., 2001, Takım-iş parçası Isıl Çift Yöntemiyle Takım/Talaş Ara Yüzey Sıcaklığının Ölçülebilirliği, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, Cilt 14, no 3, s 957-967 Temmuz, Ankara.
16.Stephenson, D.A., 1993, Tool-Work Thermocouple Temperature Measurements Theory and Implementation Issues, Trans. ASME J. Eng. Ind., Vol. 115, pp.432-437.
17.K.J. Trigger, Progress Report no.l on Chip -Tool Interface Temperatures, Trans ASME 70,(1948),pp 91-98.
18.K.J. Trigger, Progress Report no.2 on Chip -Tool Interface Temperatures, Trans ASME 70 (1949)pp 163-174.
19.Stephenson, D.A., 1991, An Inverse Method for Investigating Deformation Zone Temperatures in Metal Cutting, Journal of Engineering for Industry, vol. 113, pp. 259
20.Modern Metal Cutting, Practical Handbook, Sandvik, 1994.
21.Tay, A.A.O., 1993, A Review of Methods of Caculating Machining Temperature, Journal of Material Processing Technology, Vol.36, pp. 225-257.
22.Silva, M. Bacci da., Wallbank, j., 1999, Cutting Temperature: Prediction and Measurement Methods a Review, Journal of Materials Processing Technology 88, pp. 195-202.
23.Merchant, M.E., Field , M., 1949, Nics of Formation of the Discontinuous Chip in Metal Cutting , Trans ASME 71, pp. 4-21.
24.Pispanem, V., 1984, Theory of Formation of Metal Chips , J. Appl. Phys. 19 , pp. 876-881.
25.Merchant, M.E., 1945, Mechanics of Metal Cutting Process, I. Orthogonal Cutting and a Type 2 Chip, J.Appl. Phys, (5).
26.Machinability, 1946, Proc. Conf. On the Mechanical Engineering, Proc. Inst. Mech. Eng, pp. 233-291,155, London