Investigation of the Effects of Different Machining Parameters on Cutting Force and Temperature in Turning Operation with Finite Element Analysis


Creative Commons License

Güven S., Gökkaya H., Sur G., Motorcu A. R.

11th International Congress on Engineering, Architecture and Design, İstanbul, Turkey, 10 - 12 June 2023, vol.1, pp.239-248

  • Publication Type: Conference Paper / Full Text
  • Volume: 1
  • City: İstanbul
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.239-248
  • Çanakkale Onsekiz Mart University Affiliated: Yes

Abstract

Çeliklerin işlenmesi sırasında oluşan kesme kuvvetleri tornalama işlemlerinde takım aşınmasına, artan güç tüketimine, yüzey pürüzlülüğüne ve artık gerilmelere neden olmaktadır. Bu nedenle kesme kuvveti ölçümleri tornalama sırasında büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmanın amacı, farklı işleme parametreleri için kesme kuvvetleri ve takım-talaş arayüzeyi boyunca çeşitli noktalarda meydana gelen sıcaklıkların çözümlerini elde etmek için bir sonlu eleman analizi simülasyon modeli oluşturmaktır. Yöntem: Bu doğrultuda, AISI 1030 çeliğinin tornalama operasyonunda sonlu elemanlar metodu kullanılarak farklı kesme parametrelerinin kesme kuvveti ve sıcaklığı üzerine etkisi analiz edilmiştir. Sonlu elemanlar analizleri Langrangian modeli ile kesme kuvveti ve sıcaklığın tahmin edildiği DEFORM 3D yazılımı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Deneyparametreleri sabit kesme hızında (300 m/dak) ve üç farklı kesici takım uç yarıçapı (0.4, 0.8 ve 1.2 mm), ilerleme oranı (0.15, 0.25 ve 0.35 mm/dev) ve kesme derinliği (0.5, 1.5 ve 2.5 mm) değerlerinde tayin edilmiştir. Talaşlı imalat sürecini basitleştirmek amacıyla tornalama operasyonları kuru koşullarda, TiN kaplamalı tungsten karbür kesici takım malzemesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Kesme kuvveti ve sıcaklıkları üzerinde en etkili parametrenin kesme derinliği olduğu ve kesici takım uç yarıçapında ele alınan seviyelerin oldukça düşük bir etkiyle sonuçlandığı gözlemlenmiştir. Sonuç: Literatürdeki deneysel çalışmalarla büyük ölçüde benzerlik sağlayan analiz sonuçları, maliyet ve zaman alıcı deneysel çalışmalar gerçekleştirmeden gerçeğe en yakın sonuçların tahmin edilebilmesinde sonlu elemanlar analizlerinin tercih edilebilir olduğunu doğrulamaktadır.