Talaşlı imalatta kesici takımların kırılma öncesi davranışlarının sonlu elemanlar yöntemi ile analizi

Abstract

Bu çalışmada, talaşlı imalatta kesici takımların kırılma öncesi davranışlarının incelenmesi amacıyla sonlu elemanlar yöntemi ile statik ve dinamik analizleri yapılmıştır. Deneysel olarak belirli kesme parametrelerinde WC kesici takım (DNMG 150608) ve soğuk iş takım çeliği AISI O1 (60 HRC) ile yapılan deneylerde ölçülen kesme kuvvetleri harmonik analizde giriş zorlama değerleri olarak modele uygulanmıştır. Deneylerde kesme kuvvetleri dinamometre ile ölçülmüştür. Modal analizde Kesici takım ve katerin modellenmesi ile mod şekilleri ve bu mod şekillerine ait doğal frekanslar bulunmuştur. Modal analiz sonucunda kesici uçta en büyük genlikler ve doğal frekanslar belirlenmiştir. Harmonik analiz bu doğal frekansta kırılmaya neden olan kesme kuvvetlerinin modele ilave edilmesi ile yapılmıştır. Harmonik analiz sonucu kesici takımın en fazla hangi noktalardan zorlandığı ve kırılma anında gerilme ve yer değiştirme değerlerine hangi noktalarda ulaştığı belirlenmiştir. Kesici takımın kırılma analizi için von Mises kırılma kriteri kullanılmıştır. Analiz sonuçlarının incelenmesinde kesici takımın kırıldığına ait veriler. deneysel sonuçlarla paralellik göstermektedir.

In this work finite element modelling of a cutting tool just before its fracture is investigated. For this purpose static and dynamic finite element analyses. The workpiece material used in the experiments is cold work tool steel, AISI O1 (60 HRC) and cutting tool material is uncoated tungsten carbide (DNMG 150608) and the toolholder are conducted. The data used in FEA are acquired by a three-dimensional dynamometer used for the experiments. The cutting forces measured for specific cutting conditions are used as input values for the analysis and the response is calculated. After the static finite element analysis, the modal and harmonic response analyses are carried on and the dynamic behaviours of the cutting tool structure are investigated. Modal analysis is used to determine the mode shapes and the natural frequencies of a cutting tool structure. It also can be a starting point for more detailed a harmonic response analysis. Von Mises equivalent stress criteria is used for fracture analysis of the cutting tool. Several aspects of the metal cutting process predicted by the finite elements model agreed well with experimental results.