TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ

Ebat: px

Şu sayfadan göstermeyi başlat:

Download "TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ"

Aysun Karadere
7 yıl önce
İzleme sayısı:

1 İMALAT DALI MAKİNE LABORATUVARI II DERSİ TORNA TEZGAHINDA KESME KUVVETLERİ ANALİZİ DENEY RAPORU HAZIRLAYAN Osman OLUK Ö. 1.Grup

2 DENEYİN AMACI Torna tezgahı ile işlemede, iş parçasına istenilen şekil ve boyut kazandırılmaya çalışılırken malzemeden talaş kaldırılması takım ile iş parçası arasında kompleks kuvvetler oluşturur. Zira proses iş parçası ile takım arasında hem radyal hem de eksenel etkileşimi gerektirir. Bu deneyin amacı tornada parça işleme sırasında takım ile iş parçası arasında oluşan kuvvetlerin analizini yapmak, özellikle kesme kuvvetinin deneysel ve teorik hesabı ve sonuçların karşılaştırılmasıdır. DENEYİN YAPILIŞI Torna Tezgahı: Torna tezgahı doğrusal hareket elemanlarına bağlı takımın dönel hareket ettirilen iş parçasından talaş kaldırması esası ile şekillendirme yapan, hassas işleme ayar donanımına sahip bir takım tezgahıdır. Torna tezgahı ile yüzey, alın işleme, delik delme, vida dişi açma, kesme gibi pekçok işlem yapılabilir. İşlenen malzemenin türüne göre talaş derinliğinin ve iş parçasının dönme hızının (devirinin) ayarlanması gereklidir. Yine iş parçasının türüne bağlı olarak talaş yapısı sürekli veya kesik olabilir. Torna tezgahında işlenecek parça dönel aynaya bağlanıp merkezleme (iş parçası ve aynanın dönme eksenlerinin çakıştırılması) yapılır. İş parçasının uzunluğu kesitine göre büyükse punta kullanılarak parça diğer ucundan da eksenel olarak sabitlenir. Bunun için parçanın alın merkezine özel uçla punta yuvası açılır. Daha uzun parçalarda ayrıca ara destek elemanı kullanılır. Takım malzemesi genel olarak sertleştirilmiş çeliktir ( takım çeliği). Sensörler (Strain-Gage : Gerinim Ölçer) ve Ölçüm: Sensörlerin yerleştirilmesinde üç önemli faktör dikkate alınmıştır; algılama hassasiyeti, çapraz duyarlılık ve sıcaklık dengelemesi. Bunların sağlanması için, sensörlerin kater üzerine yerleştirilmesinde dört sensörün birbirine köprü formunda bağlandığı Wheatstone Köprü Devresi formu tercih edilmiştir. Kesici uç (takım) ile, belli bir açısal hızla döndürülen numune malzemeye belli kuvvetler uygulandığında oluşan deformasyonlar sensörler tarafından ölçülür. Deformasyona bağlı ve birbiri ile orantılı kuvvetler deneysel olarak tespit edilen kuvvet denklemleri ile hesaplanır. Bu denklemlerin oluşturulması için ortogonal (dik) kesme işlemini tanımlamak üzere iki tip temel model geliştirilmiştir: ince bölge modeli, kalın bölge modeli. İnce bölge türünün en önemli metodu; deforme olmuş ve olmamış talaş bölgeleri arasında ince bir kayma bölgesi tanımı yapan ve çeşitli kabuller kullanan Merchant modelidir. Ölçümlerden elde edilen veriler kullanılarak deformasyonun kuvvet ile değişimine ilişkin kalibrasyon çalışması yapılır. Bu kalibrasyon ile genel kuvvet denklemlerinin katsayıları tespit edilirek kuvvet denklemleri oluşturulur.

Bu deneyin amacı tornada parça işleme sırasında takım ile iş parçası arasında oluşan kuvvetlerin analizini yapmak, özellikle kesme kuvvetinin deneysel ve teorik hesabı ve sonuçların

3 KALİBRASYON ve HESAPLAMALAR: Tablo.1: Kuvvetlerin, deformasyona bağlı deneysel hesabı için kalibrasyon verileri. Deformasyon (μm) Uygulanan Kuvvet (kgf) F c Kuvveti için F f Kuvveti için F = Ax + B ,5 3, ,8 (kgf), F = Ax + Bx + C (kgf) formunda deneysel değerleri hesaplanabilir. F c için A ve B katsayıları bulunur; 4A + B = ,5A + B = 20 3,5A = 10 x(-1) A = 2,86 ( ), B = 1,44 (kgf) Böylece F c nin denklemi; F = 2,86x 1,44 (kgf) ( 1 ) olarak bulunur. F f için A, B, C katsayıları bulunur; A 10 12,25 3,5 1 x B = 20 14,44 3,8 1 C 30 F f kuvvetine ait ikinci dereceden denklem sistemine Cramer metodu uygulanarak A, B, C katsayıları hesaplanacaktır M= 12,25 3,5 1, = det M = 0,81 14,44 3, P= 20 3,5 1, = det P = 12 ; A = 30 3,8 1 A = ;, A = 14,815 kgf μm Q= 12, , = det Q = 60,6 ; B = 14, B =,, ; B = 74,815 kgf μm

F c için A ve B katsayıları bulunur; 4A + B = 10 + 7,5A + B = 20 3,5A = 10 x(-1) A = 2,86 ( ), B = 1,44 (kgf) Böylece F c nin denklemi; F = 2,86x 1,44 (kgf) ( 1 ) olarak bulunur.

4 R= 12,25 3,5 20, = det R = 81,3 ; C = 14,44 3,8 30 C =,, C = 100,37 kgf Böylece F f için deformasyona bağlı denklem F = 14,815x 74,815x + 100,37 (kgf) ( 2 ) şeklinde bulunur. Deneysel Hesaplamalar: Tablo.2: Takım boyutu ve işlem verileri : Uzunluk (mm) Kesit Ölçüsü (mm) Talaş Derinliği (mm) Sehim (μm) L b h ,2 30 F c ve F f kuvvetlerinin Tablo.2 deki veriler ile deneysel hesabı; F = 2,86x 1,44 (kgf) F = 2, ,44 F = 84,36 (kgf) Ff kuvvetinin deneysel hesabı için 30μm sehim şartında oluşacak eksenel (Ff yönünde) deformasyon tespit edilmelidir. Bunun için kalibrasyon verileri; şekil değiştirme lineer kabul edilerek kuvvet ve Ff yönünde deformasyon sütunları Tablo.3 teki gibi ötelenebilir. Tablo.3: Kalibrasyon verilerinin; şekil değiştirmenin lineer olduğu kabulü ile ölçülen sehim değerine (30μm)kadar ötelenmesiyle elde edilen kuvvet ve deformasyon değerleri. Kuvvet (kgf) Deformasyon (μm) F c yönünde F f yönünde ,5 3, , ,5 4, , ,5 4, ,5 5, ,45 Görüldüğü gibi 30μm sehim değeri durumunda eksenel yöndeki (Ff yönünde) deformasyon; x = 5,45μm olarak öngörülebilir. Böylece Ff deneysel olarak aşağıdaki gibi bulunur. F = 14,815x 74,815x + 100,37 (kgf) F = 14,815 5,45 74,815 5, ,37 (kgf) F = 132,67 (kgf) Deneysel hesaplamalardaki sapmalar deneysel hesap modelinde yapılan kabullerden kaynaklanır zira titreşim, ön yükleme koşulları, homojensizlik gibi bozucu etkiler söz konusudur.

2 deki veriler ile deneysel hesabı; F = 2,86x 1,44 (kgf) F = 2,86 30 1,44 F = 84,36 (kgf) Ff kuvvetinin deneysel hesabı için 30μm sehim şartında oluşacak eksenel (Ff yönünde) deformasyon tespit

5 Eğer F f yönündeki deformasyon 30μm olursa bu durumda F f in deneysel hesapta alacağı değer; F = 11189,42 (kgf) olacaktır. Teorik Hesaplamalar: Takım malzemesinin işletme koşulları bir ucu mesnetli (ankastre) kiriş durumuna uymaktadır. B F A Genel denklem; =. ( 3 ) Şekil.1: Bir ucu ankastre kiriş h b = 14mm h = 14mm b Şekil.2: Kiriş kesiti Atalet momenti; I = I = I = 3,2 10 m = 3201,33 mm F M = 0 M M F x = 0 M = F x x V Sistemin sınır şartı: x = L y = 0, y = 0 Şekil.3: Kirişin herhangibir noktasındaki moment, kesme kuvveti. d y dx = M EI d y dx = 1 EI F x = F x + c ; x = L y = 0 sınır şartı uygulanırsa F L + c = 0 c = F L bulunur.

1: Bir ucu ankastre kiriş h b = 14mm h = 14mm b Şekil.

6 = F x F L = F x F L y = F x F L x + c x = L de y = 0 ve y = 0 c = 0 olur. Yerine yazılırsa; y = F L F L y = F L (m) 30μm sehim için F c nin teorik hesabı: E = 206 GPa = ( kgf m ) y = F L F = =, ( ) F = 23,07 kgf olarak bulunur.

Benzer belgeler

FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ

FL 3 DENEY 4 MALZEMELERDE ELASTĐSĐTE VE KAYMA ELASTĐSĐTE MODÜLLERĐNĐN EĞME VE BURULMA TESTLERĐ ĐLE BELĐRLENMESĐ 1. AMAÇ Malzemelerde Elastisite ve Kayma Elastisite Modüllerinin Eğme ve Burulma Testleri ile Belirlenmesi 1/5 DENEY 4 MAZEMEERDE EASTĐSĐTE VE KAYMA EASTĐSĐTE MODÜERĐNĐN EĞME VE BURUMA TESTERĐ ĐE BEĐRENMESĐ 1.