Kesici takım aşınması ve iş malzemesi mekanik özelliklerinin yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetlerine etkisi

Talaşlı imalat işlemlerinde, işlenen parçanın yüzey kalitesi ve işleme için gerekli güç sarfiyatı önemli parametrelerdir ve bunlar takım aşınmasından doğrudan etkilenirler. Bu etkileşim, işlenen malzemenin mekanik özelliklerindeki değişimler de dikkate alınarak araştırılmıştır. Yapılan talaş kaldırma işlemlerinde, tavlama ısıl işlemleriyle mekanik özellikleri değiştirilmiş SAE 4140 çelik malzeme ve değiştirilebilir sertmetal kesici uç kullanılmıştır. Yan yüzeyi farklı miktarlarda doğal olarak aşındırılmış kesici uçlar ile tornalama yaparken, gerinim-ölçer esaslı bir dinamometre vasıtasıyla kesme ve ilerleme kuvveti ölçülmüştür. Ayrıca aynı kesici uçlarla işlenen farklı mekanik özelliklerdeki malzemelerin yüzey pürüzlülükleri ölçülmüştür. Yan yüzey aşınma miktarı ve daha çok işlenen malzemenin mekanik özelliklerindeki artış, ilerleme kuvvetini önemli miktarda arttırmıştır. Aynı zamanda, takım aşınma miktarının yüzey kalitesine olan olumsuz etkisi, mekanik özellikleri yüksek olan malzemede çok daha belirgin hale gelmiştir.

The effects of tool wear and mechanical properties of workpiece material on surface roughness and cutting forces

At the metal cutting operations, surface quality of machined materials and power consumption are important parameters which are directly affected from wearing of cutting tool. This interaction was investigated by considering various mechanical properties of machined materials. For turning operations of SAE 4140 steel, whose mechanical properties were changed by annealing heat treatment, indexable carbide inserts were used. During the turning operation of this material by carbide inserts, which was flank worn by natural turning operations, tangential and axial forces were measured by means of a strain-gauge dynamometer. Surface roughness of the materials, which had various mechanical properties, was measured after being machined by the same carbide inserts. The axial force increased as the flank wear land increases and this force increased considerably by increasing the mechanical properties of machined materials through heat treatment. Furthermore, the negative effect of flank wear land on surface quality was more pronounced at the materials which had higher mechanical properties.

___

1. Boothroyd, G., Fundamentals of Metal Machining and Machine Tools, McGraw-Hill, Singapore, 1987.

2. Trent, E.M., Metal Cutting, Tanner Ltd., London, 1984.

3. AB Sandvik Coromant, Modern Metal Cutting, Sandvik Coromant Technical Editorial Dept., Sweden, 1994.

4. Shaw, M.C., Metal Cutting Principles, Oxford University, New York, 1991.

5. Mills, B., Redford, A.H., Machinability of Engineering Materials, Applied Science Publishers Ltd., New York, 1993.

6. Abeyame, S., Nakmura, S., ‘’Machinability Evaluation of Steel in Automatic Screw Machining’’, Machinability Testing and Utiliz. of Mach. Data, (Produc. Confer.), 1979.

7. Redford, A.H., “On-Line Asessment of Tool Wear Using Wear-Temperature Gradient Relationships”, Machinability Testing and Utilization of Machining Data, (Produc. Confer.), pp.367-378, 1979.

8. Boothroyd, G., Eagle, J.M., Chısholm, W.J., “Effect of Tool Flank Wear on The Temperatures Generated During Metal Cutting”, Advances in Machine Tool Desig and Research, Part 2, pp. 667-680, 1968.

9. Mesquita, R.M.D., Marques B.M.J.M., “Experimental Determination of the Dynamic Shear Stress in Metal Cutting”, Journal of Material Processing Technology, V 33, pp.229-246,1992

10. ISO 3685-E, Tool Life Testing With Single- Point Turning Tools, Int. Standart, 1993.

11. TS 10329, Torna Kalemleri-Ömür Deneyi, TSE, Haziran 1992

12. TS 207, Metalik Malzemelerin Vickers Sertlik Deneyi, TSE, Şubat 1973

13. TS 138, Çekme Deneyi (Metalik Malzemeler İçin), TSE, Mart 1978

14. TS 4210, “Sertmetal Uçlar - Lehimlenen veya Mekanik Sıkmalı”, TSE, 1978

15. ISO 5610, Single-Point Tool Holders For Turning and Copying, For Indexable Inserts- Dimensions, Int. Standart, 1989

16. Özçatalbaş Y., 1050, 4140 ve 8620 Çeliklerinin Isıl İşlemle Değişen Mikroyapı ve Mekanik Özelliklerine Bağlı İşlenebilirlikleri, Doktora Tezi, G.Ü.F.B.E., Eylül 1996

17. Özçatalbaş Y., “Isıl İşlemlerin Cr-Mo Esaslı Bir Çeliğin İşlenebilirliğine Etkisi”, 10. Uluslar arası Metalurji ve Malzeme Kongresi, Mayıs 2000, İstanbul

18. Özçatalbaş Y., “Düşük Alaşımlı Çelikte Yığıntı Talaş Oluşumunun İşleme Özelliklerine Etkisi”, 8. Uluslar arası Mak. Tas. Ve İmalat Kongresi, ODTÜ, 1998

19. Kuşak, E., Savaş, M.A. ve Altıntaş, S., “Otomat Çeliklerinde İşlenebilirlik”, 4. Ulusal Makine Tasarım ve İmalat Kongresi, 19-21 Eylül, 1990, ODTÜ, Ankara