Analitik bir yaklaşımla form - tornalama uç profillerinin tasarımı; talaş formu geometrisinin takım ömrüne etkisinin araştırılması

Abstract

Generating highly accurate profiles on the workpiece is an important issue when turning with form cutting tools. The geometric parameters of the cutting tools such as rake angle, axial rake angle and clearance angle directly influence the workpiece dimensions. In order to get accurate dimensions on the workpiece, a compensation is required on the cutting tool profile based on the relation between cutting edge profile and the tool geometry. In the mass production of ball bearings, the shield groove of the rings is processed with profile ground turning cutters. Each bearing type has different groove dimensions, thus hundreds of different form cutting tool designs are required. Therefore, individual cutting tool designs cannot be defined experimentally; a formulation is required which will yield the exact dimensions of the form cutting tool. In this study, a parametric formulation is developed in order to get accurate dimensions on the workpiece. Form tools were designed by considering the geometric parameters and cermet tools were fabricated by using profile grinding operations. The parametric formulation is verified with finished workpiece geometry measurements during mass production. After generating analytical approach, in order to investigate rake face geometry on tool life, two different rake face goemetry were designed and life test were done on the same type of shield groove profile. In addition to life test, cutting force were measured.

Form-Tornalama operasyonu ile işlenmesi zor girift geometriler yüksek hassasiyette, hızlı ve kaliteli yüzey pürüzlülük değerlerinde imal edilebilmektedir. Kesici uç geometrisini oluşturan; talaş açısı, eksenel talaş açısı, kater açısı gibi geometrik parametreler sebebiyle takım üzerindeki profil iş parçasına aynen yansımamaktadır. İş parçası üzerinde yüksek hassasiyette ve doğru geometriler elde edebilmek için uç profili dizaynında bir miktar düzeltme gerekmektedir. Bilyalı rulmanların seri üretiminde, bileziklerin kapak yuva geometrisi, profil taşlanmış torna uçları ile işlenmektedir. Her rulman tipi farklı kapak yuva tasarımına sahip olduğundan farklı profillerde yüzlerce kapak yuva uç dizaynı gerekmektedir. Bu sebeple uçların profilinde yapılacak düzeltme miktarının deneysel olarak belirlenmesi mümkün olmamaktadır. Ancak, farklı profillere uygulanabilen parametrik bir formülasyon ile uçların kompanzasyonu yüksek hassasiyette ve hızlı olarak yapılabilmektedir. Bu çalışmada, iş parçası üzerinde yüksek hassasiyette ve doğru geometriler elde edebilmek amacıyla uç profili tasarımında analitik yöntem geliştirilmiş ve bu analitik yöntemin değişkenleri belirlenerek parametrik formüller çıkarılmıştır. Bu sayede analitik yaklaşım, aynı tipteki tüm profil tasarımlarına uygulanabilir hale getirilmiştir. Form uçlar, geliştirilen parametrik formüle göre dizayn edilmiş ve profil taşlama operasyonu ile imal edilmiştir. Üretilen uçlar seri imalat şartlarında test edilerek formülasyonun doğrulaması yapılmıştır. Tasarım prensibi oluşturulduktan sonra, farklı talaş geometrilerinin uç ömrüne etkisini araştırmak amacıyla iki farklı talaş geometrisi tasarımı yapılmış ve üretilen uçlar aynı iş parçası üzerinde test edilerek ömür değerleri alınmıştır. Ayrıca takımlara gelen kuvvetler ölçülerek, ömür testi verileri ile birlikte karşılaştırılması yapılmıştır.