STRESS ANALYSIS IN CUTTING TOOLS COATED TiN AND EFFECT OF THE FRICTION COEFFICIENT IN TOOL-CHIP INTERFACE

Year 2003, Volume: 9 Issue: 2, 185 - 190, 01.02.2003

Kubilay Aslantaş

Abstract

The coated tools are regularly used in today's metal cutting industry. Because, it is well known that thin and hard coatings can reduce tool wear, improve tool life and productivity. Such coatings have significantly contributed to the improvements cutting economies and cutting tool performance through lower tool wear and reduced cutting forces. TiN coatings have especially high strength and low friction coefficients. During the cutting process, low friction coefficient reduce damage in cutting tool. In addition, maximum stress values between coating and substrate also decrease as the friction coefficient decreases. In the present study, stress analysis is carried out for HSS (High Speed Steel) cutting tool coated with TiN. The effect of the friction coefficient between tool and chip on the stresses developed at the cutting tool surface and interface of coating and HSS is investigated. Damage zones during cutting process was also attempted to determine. Finite elements method is used for the solution of the problem and FRANC2D finite element program is selected for numerical solutions.

Keywords

TiN coating, Cutting tool, Finite elements method, Stress analysis

TiN KAPLANMIŞ KESİCİ TAKIMLARDA GERİLME ANALİZİ VE TAKIM-TALAŞ ARA YÜZEYİNDEKİ SÜRTÜNME KATSAYISININ ETKİSİ

Abstract

Kaplanmış takımlar günümüz metal işleme endüstrisinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Çünkü, ince ve sert kaplamalar takım aşınmasını azaltırken, takım ömrünü ve verimliliği de arttırabilmektedir. Bu tür kaplamalar daha düşük takım aşınmaları ve azalan kesme kuvvetleri nedeniyle, işleme ekonomisine ve kesici takım performansına önemli katkıda bulunmaktadırlar. Özellikle TiN kaplamalar yüksek mukavemet ve düşük sürtünme katsayılarına sahiptir. Kesme esnasında sürtünme katsayısının düşük olması, kesici takımda meydana gelebilecek hasarları da en aza indirecektir. Bununla birlikte kaplama ile kaplanan malzeme ara yüzeyinde meydana gelen maksimum gerilmeler de daha düşük düzeyde meydana gelecektir. Bu çalışmada, TiN kaplanmış HSS (Yüksek Hız Çeliği) kesici takımlar için iki boyutlu gerilme analizi yapılmıştır. Takım ve talaş arasındaki sürtünme katsayının kesici yüzeyinde ve ara yüzeyde meydana gelen gerilmeler üzerindeki etkisi araştırılmıştır. Bununla birlikte, kesici takımda muhtemel hasar oluşum bölgeleri tespit edilmeye çalışılmıştır. Problemin çözümünde sonlu elemanlar metodu kullanılmış ve nümerik çözümleme için FRANC2D sonlu elemanlar paket programı seçilmiştir.

Keywords

TiN kaplama, Kesici takım, Sonlu elemanlar metodu, Gerilme analizi