Ti6al4v alaşımının mikro tornalanması ve kesme kuvvetlerinin mekanistik modellenmesi

Abstract

Mikro tornalama, mikro mekanik kesme işlemleri içerisinde yer alan ve mikro silindirik veya eksenel simetrik parçaların üretiminde kullanılan bir yöntemdir. Mikro silindirik bileşenler ağırlıklı olarak mikro akışkan sistemlerinde, damar içi mikro motorlarda, mikro cerrahi uygulamalarında ve optik lens uygulamalarında kullanılmaktadır. Mikro tornalamada, iş parçası çapı çok küçük olduğundan, kesme kuvvetlerinden daha çok etkilenir. Bu nedenle kesme kuvvetlerinin bilinmesi/tahmin edilebilmesi oldukça önemlidir. Bu çalışmada, takım burun yarıçapı dikkate alınarak, kesme kuvvetini tahmin etmek için mekanistik bir model kullanılmıştır. Yarı deneysel olarak geliştirilen mekanistik modelde, takım burun yarıçapının yanı sıra kesme kenarı açısı da dikkate alınmıştır. Kesme kuvveti katsayılarını belirlemek için bir dizi kesme testi yapılmıştır. Geliştirilen mekanistik modeli doğrulamak için farklı kesme parametreleri, burun yarıçapı ve kesme kenarı açısı için doğrulama deneyleri yapılmıştır. İş parçası olarak Ti6Al4V alaşımı kullanıldı ve deneyler kuru kesme koşullarında yapıldı. Elde edilen sonuçlar, artan ilerleme ve talaş derinliği ile birlikte kesme kuvvetlerinin de arttığını göstermiştir. Ayrıca farklı kesme parametreleri için yapılan deneyler ile mekanistik model arasındaki farkın kabul edilebilir düzeyde olduğunu gözlemlenmiştir.

Micro turning is a method used in the production of micro cylindrical or axially symmetrical parts which are involved in micro mechanical cutting processes. Micro cylindrical components are mainly used in microfluidic systems, intravenous micro motors, micro surgery applications and optical lens applications. In micro turning, since the workpiece diameter is very small, it is more affected by the cutting forces. Therefore, it is very crucial to know/estimate cutting forces. In this study, a mechanistic model was used to estimate cutting force by considering tool nose radius. In the semi-experimentally developed mecanistic model, the tool nose radius as well as cutting edge angle are taken into consideration. A series of cutting tests were performed to determine cutting force coefficients. Validation experiments were performed for different cutting parameters, nose radius and cutting edge angle to verify the developed mechanistic model. Ti6Al4V alloy was used as the workpiece and the experiments were carried out under dry cutting conditions. The results showed that the cutting forces increased with increasing feed and depth of cut. In addition, it was observed that the difference between the experiments performed for different cutting parameters and the mechanistic model was acceptable.