The Effect Of The Form Of Chip Breaker On Surface Roughness And Cutting Forces During Milling Of Aisi 1040 Steel

Abstract

In this study, the effects of different chip breaker forms on the surface roughness and cutting forces were investigated in milling of AISI 1040 steel at CNC vertical machining center. Experimental studies were performed at four cutting speeds (150, 225, 300, 375 m/min), three feed rates (0.05, 0.1, 0.15 mm/tooth) and 1 mm depth of cut. As a result of the experiments, the best surface roughness values and the lowest cutting force values were obtained with cutting tools having chip breaker form R390-11 T3 08E-PL 1030. Surface roughness was increased for all cutting tools with the increase in feed rate and decreased with increasing cutting speed. In addition, it was observed that cutting force increases with the increase in feed rate and decreases with the decrease in cutting speed.

Keywords

• Chip breaker form,surface roughness,cutting force,AISI 1040

AISI 1040 Çeliğinin Frezelenmesinde Talaş Kırıcı Formunun Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Kuvvetlerine Etkisinin Araştırılması

Öz

Bu çalışmada, AISI 1040 çeliğinin CNC dik işleme merkezinde frezelenmesinde farklı talaş kırıcı formlarına sahip kesici uçların, yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Deneysel çalışmalar, dört kesme hızı (150, 225, 300, 375 m/dak), üç ilerleme miktarı (0.05, 0.1, 0.15 mm/diş) ve 1 mm kesme derinliğinde yapılmıştır. Yapılan deneyler sonucunda, en iyi yüzey pürüzlülük değerleri ve en düşük kesme kuvveti değerleri R390-11 T3 08E-PL 1030 kodlu talaş kırıcı formuna sahip kesici takımlarla elde edilmiştir. Yüzey pürüzlülükleri bütün kesiciler için genel olarak ilerlemenin artışı ile artmış, kesme hızının artışı ile azalmıştır. Kesme kuvvetleri ise ilerleme değerlerinin artmasıyla artmış, kesme hızlarının artmasıyla azalmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Talaş kırıcı formu,Yüzey pürüzlülüğü,Kesme kuvveti,AISI 1040

References

1. İpekçioğlu, N. (1984). Frezecilik, Milli Eğitim Basımevi, İstanbul, 3-5.
2. Mesquita, R.M.D., Barata Marques, M.J.M., Effect of chip-breaker geometries on cutting forces, Journal Of Materials Processing Technology, 31 (1-2), 317-325, (1992).
3. Dogra, M., Sharma, V.S., Dureja, J., Effect of tool geometry variation on finish turning-A Review, Journal of Engineering Science and Technology Review 4 (1), 1-13, (2011).
4. Altin, A., Gokkaya, H., and Nalbant, M., “The effect of cutting speed and cutting tool geometry on machinability properties of nickelbase Inconel 718 superalloys”, Materials and Design, 28 (4), 1334-1338, (2007).
5. Gürbüz, H., Sözen, A., Şeker, U., Modelling of Effects of Various Chip Breaker Forms on Surface Roughness in Turning Operations by Utilizing Artificial Neural Networks, Politeknik Dergisi, 19 (1), 71-83, (2016).
6. Jawahir, I.S., Oxley, P.L.B., The Tool Restricted Contact Effect as a Major Influencing Factor in Chip Breaking: an Experimental Analysis, CIRP Annals, 37(1), 121-126, (1988).
7. Özel, T., Karpat, Y., “Predictive modeling of surface roughness and tool wear in hard turning using regression and neural networks, International Journal of Machine Tools & Manufacture, 45, 467-479, (2005).
8. Demir, H., Ulaş, H., Zeyveli, M., Stavax ESR Çeliğinin Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Kuvvetleri Açısından Değerlendirilmesi, 5. Uluslararası İleri Teknolojiler Sempozyumu, (2009).

9. Korkut, İ., Dönertaş, M.A., Kesme Parametrelerinin Frezelemede Oluşan Kesme Kuvvetleri Üzerindeki Etkileri, Politeknik Dergisi, 6(1), 385-389, (2003).
10. Sağlam, H., Frezelemede Kesme Parametreleri İle Kesme Kuvvetlerinin Değişimi ve Bunların Takım Aşınması Ve Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkilerinin Deneysel İncelenmesi, Selçuk¬-Teknik Online Dergisi, 1 (3), (2001).
11. Akkurt, M., (1992) Talaş Kaldırma Yöntemleri ve Takım Tezgahları, Birsen Yayınevi, İstanbul.
12. Altınkaya, E., Güllü, A., “AISI 316 Östenitik Paslanmaz Çeliğin İşlenmesinde Talaş Kırıcı Formunun Takım Aşınmasına ve Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi”, Politeknik Dergisi, 11 (1): 13-17 (2008).
13. Domaç, H., (2011). Frezeleme İşleminde Kesici Uç Yarıçapı ve Uç Geometrisinin Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Kuvvetleri Üzerindeki Etkilerinin Araştırılması, Yüksek Lisans Tezi, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Ankara, 82 S.
14. Sarı, H., Yaldız, S., Yazman, Ş., Bakırcıoğlu, B., Frezelemede Takım Geometrisi ve Tırlama Titreşimlerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkileri, 4. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, 203-211 (2013).
15. Chang, C-S., Prediction of Cutting Forces in Milling Stainless Steels Using Chamfered Main Cutting Edge Tool, Journal of Mechanics, 21 (3), 145-155, (2005).
16. Gürbüz, H., Sönmez, F., Baday, Ş., Şeke,r U., Farklı Talaş Kırıcı Formlarının Esas Kesme Kuvvetlerine Etkisinin Matematiksel Modellenmesi, Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 8 (2/2), 13-21, (2018).
17. Gürbüz, H., Kafkas, F., Şeker, U., AISI 316L Çeliğinin İşlenmesinde Kesici Takım Kesici Kenar Formu ve Talaş Kırıcı Formlarının Kesme Kuvvetleri ve Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Etkisi, Batman Üniversitesi Yaşam Bilimleri Dergisi, 1(2), 173-184, (2012).
18. Yılmaz, B., Karabulut Ş., Güllü A., Performance analysis of new external chipbreaker for efficient machining of Inconel 718 and optimization of the cutting parameters, Journal of Manufacturing Processes, 32, 553-563, (2018).
19. Nalbant, M., Altın A., Gökkaya H., The effect of cutting speed and cutting tool geometry on machinability properties of nickel-base Inconel 718 super alloys, Materials and Design, 28, 1334-1338, (2007).
20. Güllü, A., Karabulut Ş., Güldaş Ş., Inconel 718 Süper Alaşımların İşlenmesinde Talaş Kırılma Problemleri ve Talaş Kırıcı Tasarımı, Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 23(1), 157-164, (2008).
21. Pinar, A.M., Fırat, K., AISI 4140 Çeliğin Çok Yönlü Takımla Tornalanmasında Yüzey Pürüzlülük Performansının Optimizasyonu, Politeknik Dergisi, 19(4), 491-498, (2016).
22. Çakmak, S., Sarıdemir, S., AISI 4140 Çeliğinin İşlenmesinde Kesici Uç Geometrisinin Talaş Kırmaya ve Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi, Düzce Üniversitesi Bilim ve Teknoloji Dergisi, 4 (2), 765-771, (2016).
23. Sekmen, M., Kurt, A., Şeker, U., “Talaş kırıcı formu ve talaş kırıcı açısının kesme kuvvetleri ve gerilmeler üzerine etkisi”, 4. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, 441-456, (2013).
24. Tekaüt, İ., Günay, M., Şeker, U., Tornalama İşlemlerinde Talaş Kırıcı Formunun ve Kesme Parametrelerinin Taguchi Yöntemiyle Optimizasyonu, 6. Uluslar Arası İleri Teknolojiler Sempozyumu, 127-131, (2011).
25. Mavi, A., Uzun, G., Dubleks 1.4462 Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Kesme Parametrelerinin İşlenebilirlik Üzerine Etkisi, GU J Sci, Part C, 5(3), 177-184, (2017).
26. Çakır, F.H., Çelik, O.N., Değişken İlerleme Hızları Kullanılarak Tornalama İşleminde Talaş Kırma Uygulaması ile İlgili Yeni Bir Yaklaşım, Cumhuriyet Sci. J., 38(4), 206-214, (2017).
27. Bagcı, E., Özçelik, B., Finite element and experimental investigation of temperature changes on a twist drill in sequential dry drilling, Int J. Adv. Manufacturing Technology, 28, 680-687, (2006).
28. Dilipak, H.,Gezgin, A., AISI D3 Çeliğinin Frezelenmesinde, Kesici Uç Sayısı, Kesme Hızı ve İlerleme Miktarının Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkilerinin Araştırılması , Politeknik Dergisi, 13(1), 29-32, (2010).
29. Yalçın, Ü., Korkut, İ., Kuş, A., ʺİnconel 718 Süper Alaşımının CVD Kaplamalı Kesici Takım ile Yüzey Frezelemesinde, Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi, Int.J.Eng.Research& Development, 1 (2): 67-70, (2009).
30. Günay, M., Şeker U., Kesici Takım Talaş Açısının İlerleme Kuvveti Üzerindeki Etkisinin Araştırılması, Politeknik Dergisi, 8(4), 323-328, (2005).
31. Çiftçi, İ., The Influence of Cutting Tool Coating and Cutting Speed on Cuttting Forces and Surface Roughness in Machining of Austenitic Stainless Steel, J. Fac. Eng. Arch. Gazi Univ., 20 (2), 205-209, (2005).
32. Kılıçkap, E., Çelik, Y.H., Cam Elyaf Takviyeli Plastik Kompozitlerin Frezelenmesinde Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisinin İncelenmesi, 3. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu, 99-103, (2012).
33. Korkut, İ., Dönertaş, M.A., The influence of feed rate and cutting speed on the cutting forces, surface roughness andtool-chip contact length during face milling, Materials&Design, 28(1), 308-312, (2007).
34. Duran, A., Turgut, Y., Günay, M., Tornalamada Oluşan Takım-Talaş Ara Yüzey Sıcaklığının Pirometre ile Deneysel Olarak Ölçülmesi, Politeknik Dergisi, 14(4), 297-301, (2011).