Mikro tornalama işleminde takım geometri etkisinin araştırılması

Abstract

Mikro tornalama işlemi, geleneksel tornalama işlemine çok benzemekle beraber, takım geometri etkisinin daha ön plana çıktığı bir kesme işlemidir. Bu nedenle mikro tornalama işleminde kullanılan kesici geometrisinin ve kesme parametrelerinin özenle seçilmesi gerekmektedir. Bu çalışmada mikro tornalama işleminde burun yarıçapı ve kenar yarıçapı farklılıklarının; kesme kuvvetleri, yüzey altı artık gerilmeleri, takım gerilmeleri ve yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bu amaçla, yüksek hızlarda ve yüksek hassasiyette kesme yapabilen özel bir deney düzeneği kullanılmıştır. İş parçası olarak Ti6Al4V alaşımı ve iki farklı kesici takım geometrisi kullanılmıştır. Çalışmada nümerik modelleme ticari yazılımı olan DEFORM 2D/3D yazılımı kullanılmıştır. Kullanılan malzeme modeli 2 boyutlu ve 3 boyutlu analizlerle doğrulanarak, farklı kenar ve burun yarıçapları için çözümler yapılmıştır. Artan kenar ve burun yarıçapı, kesme kuvvetlerinin de artmasına neden olmaktadır. Burun yarıçapının talaş derinliğinden büyük olması durumunda burun yarıçapı arttıkça, kesme kuvvetleri beklenenin aksine düşmektedir. Yüzey altında meydana gelen basma gerilmeleri, kenar yarıçapının artmasıyla çekmeye dönebilmektedir. Kritik bir değerden sonra ilerleme azaldıkça yüzey pürüzlülüğünün arttığı görülmüştür.

Micro-turning is very similar to conventional turning, but is a cutting operation in which the tool geometry effect is more important. For this reason, the cutting geometry and cutting parameters used in micro turning must be carefully selected. In this study, nose radius and edge radius differences in micro turning process; the effects of cutting forces, under-surface residual stresses, tool stresses and surface roughness were investigated. For this purpose, a special test setup is used which can cut at high speeds and high precision. Ti6Al4V alloy as workpiece and two different cutting tool geometry are used. In the study, numerical modeling commercial software, DEFORM 2D / 3D software was used. The material model used was confirmed by 2D and 3D analysis and solutions were made for different edge and nose radius. Increased edge and nose radius also increase cutting forces. If the nose radius is greater than the depth of cut, as the nose radius increases, the cutting forces decrease against expectation. The compressive stresses under the surface can be returned to the tensile stress by increasing the edge radius. Surface roughness increased as the feed decreased after a critical value.