Prizmatik Parçaların İşlenmesinde Kesme Kuvvetlerinin Analizi

Abstract

Prizmatik geometriye sahip, köşeli metal parçaların alın tornalama işlemlerinde, kesici takıma yükler şiddetli ve ardışık darbeler şeklinde etkir. Bu çalışmada, talaşlı imalatın esaslarına değinilip, prizmatik geometrili parça yüzeylerinden talaş kaldırılması esnasında kesici takıma etkiyen darbe kuvvetlerinin ölçümü ve zamanla değişim karakterinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla 3 kesme kuvvetini (Fc, Ff ve Fr) aynı anda ölçebilen gerinim ölçer bazlı bir kuvvet dinamometresi tasarımı yapılmış ve imalatı gerçekleştirilmiştir. Kuvvet dinamometresi, veri toplayıcı, kişisel bilgisayar ve torna tezgahından oluşan deney düzeneği kurulmuştur. Daha sonra dinamometre için kalibrasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Dinamometrenin kalibrasyonu için çalışma koşullarını simule eden kalibrasyon düzeneği tasarımı ve imali gerçekleştirilip, bilinen yükler uygulanarak alınan sinyaller bilgisayar ortamında mV/V cinsinden kaydedilmiştir. Bu verilerin istatistiksel değerlendirmesi gerçekleştirildikten sonra, lineer regresyon ile her bir kuvvet bileşenin mV/V'tan Newton birimine çevrimini sağlayan fonksiyonları belirlenmiştir. Ayrıca Fr kuvvetinin diğer iki kuvveti azaltıcı yönde etkisi tespit edilmiş ve kalibrasyon işlemlerinde bu etki giderilmiştir. Son olarak Alüminyum alaşımı ve pirinç iş parçaları için 24'er adet deney gerçekleştirilip, kesme derinliğinin ve kesme kenarı açısının kuvvetler üzerindeki etkisi tespit edilmiştir. Kesme derinliğinin artmasıyla iki malzemede Fc kuvveti artış göstermiştir. Ff kuvveti alüminyumda artış gösterirken; pirinçte nispeten istikrarlı rejim sergilemiştir. Fr kuvveti alüminyumda değişken davranırken; pirinçte istikrarlı kalmıştır. Kesme kenarı açısının artması ile iki malzeme için 3 kuvvet bileşenin neredeyse değişmeden seyrettiği belirlenmiştir.

In face turning processes of the prismatic parts that have prismatic geometry, the cutting forces affect on the cutting tool as severe and periodical impacts. In this study, the principals of machining was mentioned and then the measuring the impact forces affect on cutting tool and the determination of the character change over time are aimed during the face turning of the prismatic parts. Thus a strain gage based force dynamometer that can measure three cutting forces (Fc, Ff, Fr) simultaneously was designed and produced. Afterwards the calibration operations for the dynamometer were realized. A calibrator simulates the working conditions for the dynamometer was designed and manufactured. Then the signals recieved by applying the certain loads were recorded to computer as mV/V. This data were evaluated statistically and the functions provide the transfrom mV/V to Newton for each forces are identified. Also the reducing effect of Fr on the other forces were detected and this effect was eliminated in calibration process. Finally, 24 experimets were made for both aluminum alloy and brass workpieces and the effects of the depth of cut and the side cutting edge angle on the cutting forces were determined. Increasing with depth of cut, Fc rised in two materials. Whereas Ff showed an increament for aluminum, it represented a relatively stable regime for brass. Although Fr demonstrated variable behavior for aluminum, it showed stable trent for brass. Three forces exhibited relatively unchanged character in two materials with the increasment of the side cutting edge angle.