Farklı Talaş Kırıcı Formlarının Esas Kesme Kuvvetlerine Etkisinin Matematiksel Modellenmesi

Year 2018, Volume: 8 Issue: 2/2, 13 - 21, 27.12.2018

Hüseyin Gürbüz , Fikret Sönmez , Şehmus Baday , Ulvi Şeker

Abstract

Bu çalışmada, imalat sanayinde sıklıkla kullanılan AISI
1050 çelik malzemesi,farklı talaş kırıcı formlara sahip beş ayrı kesici takım
ile işlenmiştir. Farklı kesici takımlarla yapılan tornalama işlemi esnasında
oluşan esas kesme kuvvetleri kaydedilmiştir. Farklı formlara sahip kesici
takımlar, sabit kesme hızında, üç farklı ilerleme ve iki farklı talaş
derinliğinde esas kesme kuvveti üzerindeki etkisi matematiksel olarak analiz
edilmiştir. Bu analizlerde, her talaş kırıcı formu için beş farklı matematiksel
yöntem ile 10 farklı matematiksel model oluşturulmuştur. Yapılan analizler
sonucunda tüm talaş kırıcı formları için gerçekleştirilen matematiksel modeller
tutarlılık göstermiştir. Tüm deneylerde en yüksek başarım, Polinom (3) model
ile elde edilmiştir. Matematiksel modeller arasında Fourier modeli, tüm
deneylerde en düşük başarıma sahip model olarak gözlenmiştir. En yüksek R²
değeri (R²=0.9503) ile en yüksek düzeltilmiş R² değerine
(R²=0.8757) MS talaş kırıcı form kullanılarak elde edilen model ile
ulaşılmıştır.

Keywords

Talaş kırıcı formlar, ana kesme kuvveti, ilerleme hızı, matematiksel analiz

Mathematical Modeling of the Effect of Chip Breaker Forms on Cutting Forces

Abstract

In this study, AISI 1050 steel materials, which were frequently used in manufacturing industry, were turned with
five cutting tools with different chip breaker forms. Main cutting forces were recorded during the machining with
different cutting tools. The effect of the cutting tools with five different chip breakers on the main cutting force at
different feed rates was mathematically analyzed. In these analyzes, 10 different mathematical models were
created for each chip breaker form with five different mathematical methods. As a result of these analysis, all chip
breaker forms are modeled with high consistency. The best results in all models were obtained by polynomial
modeling with 3 variables. Among the mathematical models, the Fourier model was observed as the least
successful model in all experiments. The highest R2
value (R2
= 0.9503) and the highest adjusted R2
value (R2
=
0.8757) were achieved with the model obtained using the MS chip breaker form. 

Keywords

Chip breaker forms, Main cutting force, Feed, Mathematical analysis

References

• Baday, Ş., (2016). Küreselleştirme Isıl İşlemi Uygulanmış AISI 1050 Çeliğin Tornalanmasında Esas Kesme Kuvvetlerinin Yapay Sinir Ağları İle Modellenmesi. Technological Applied Sciences,11(1), 1-9.
• Baday, Ş., Başak, H., ve Güral, A. (2016). Analysis of spheroidized AISI 1050 steel in terms of cutting forces and surface quality. Kovove Mater., 54, 315-320.
• Başak, H., ve Baday, Ş. (2016). Küreselleştirilmiş orta karbonlu bir çeliğin işlenmesinde, kesme parametrelerinin kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin regresyon analizi ile modellenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 22(4), 253-258.
• Budak, E., Altintaş, Y., ve Armarego, E.J.A. (1996). Prediction of Milling Force Coefficients From Orthogonal Cutting Data. Journal of Manufacturing Science and Engineering, 118 (2), 216-224.
• Chen, W. (2000). Cutting forces and surface finish when machining medium hardness steel using CBN tools. International Journal of Machine Tools and Manufacture. 40, 455-466.
• Gürbüz, H., Kurt, A., ve Şeker, U. (2012). Investigation of the effects of different chip breaker forms on the cutting forces using artificial neural networks. Gazi University Journal of Science, 25(3), 803-814.
• Gürbüz, H., Kurt, A., Çiftçi, İ., ve Şeker, U. (2011). The influence of chip breaker geometry on tool stresses in turning. Strojniški vestnik-Journal of Mechanical Engineering,57(2), 91-99.
• Gürbüz, H., Kurt, A., Korkut, İ., ve Şeker, U. (2007). The experimental investigation of the effects of different chip breaker forms on the cutting forces. Advanced Materials Research, 23, 191-194.
• Gürbüz, H. (2006). Tornalamada talaş kırıcı geometrisinin takım gerilmelerine etkisi. Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi, Ankara.
• Hamid, Y., Mohamed, A., Meddour, I., Girardin, F., ve Mabrouki, T. (2017) On the Modeling of Surface Roughness and Cutting Force when Turning of Inconel 718 Using Artificial Neural Network and Response Surface Methodology: Accuracy and Benefit. Periodica Polytechnica Mechanical Engineering , Vol. 61 (1), 1-11.
• Kratochvíl, J., Petrů, J., Pagáč, M., Holubják, ve J., Mrazik J. (2017). Effect of Chip Breakers on The Cutting Force During The Machining of Steel C45. Advances in Science and Technology Research Journal, 11 (1), 173-178.
• Lalwani, D.I., Mehta, N.K., ve Jain, P.K. (2008). Experimental investigations of cutting parameters influence on cutting forces and surface roughness in finish hard turning of MDN250 steel. Journal of Materials Processing Technology, 206, 167-179.
• Lotfi, M., Farid, A.A., ve Soleimanimehr, H. (2015). The effect of chip breaker geometry on chip shape, bending moment, and cutting force: FE analysis and experimental study. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 78, (5-8), 917–925.
• Meral, G., Dilipak, H., ve Sarıkaya, M. (2011). AISI 1050 malzemenin delinmesinde ilerleme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğünün regresyon analiziyle modellenmesi. Tübav Bilim Dergisi, 4(1), 31-41.
• Mesquita, R.M.D., ve Barata Marques, M.J.M. (1992). Effect of chip-breaker geometries on cutting forces. Journal of Materials Processing Technology. 31 (1-2), 317-325.Montgomery, D.C. (2012). Design and Analysis of Experiments Sixth Edition, John Wiley & Sons,
• Nas, E., Samtaş G., ve Demir, H. (2012). CNC Frezelemede Yüzey Pürüzlülüğüne Etki Eden Parametrelerin Matematiksel Olarak Modellenmesi. Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, 18(1), 47-59.
• Özlü, B., Demir, H. ve Nas, E. (2014). Cnc Tornalama İşleminde Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Kuvvetlerine Etki Eden Parametrelerin Matematiksel Olarak Modellenmesi. İleri Teknoloji Bilimleri Dergisi, 3, 75-86.
• Rao, C.J., Nageswara, R.D., ve Sriharic Chen, P. (2013). Influence of Cutting Parameters on Cutting Force and Surface Finish in Turning Operation. Procedia Engineering. 64, 1405-1415.
• Rao, R.V. (2011). Advanced Modeling and Optimization of Manufacturing Processes, Springer.
• Stephenson, D.A., ve Agapiou, J.S.(2016). Metal Cutting Theory and Practice Third Edition, CRC Press.
• Yılmaz, B., Karabulut, Ş., ve Güllü, A. (2018). Performance analysis of new external chip breaker for efficient machining of Inconel 718 and optimization of the cutting parameters. Journal of Manufacturing Processes, 553-563.