Investigation of the effect of Chip Slenderness Ratio and Cutting Tool Approach Angle on Vibration Amplitudes and Chip Morphology

Abstract

Machinability, especially turning process, is a significant manufacturing method, but the vibrations, come about the real mechanism of the operation, make difficulties. Unnumbered parameters influence the process outcomes such as machined face raggedness, chip morphology, and vibration amplitudes. In the present research, the effect of tool approaching inclination and chip slenderness ratio (CSR) on the deflection amplitudes, StDev in vibrations, and chip morphology were investigated. For this purpose, 15 o , 30 o , and 45 o approaching inclinations, 1, 3, 5, 10, and 15 CSR also depending on CSR values 0,1 mm/rev, 0,15 mm/rev, 0,45 mm/rev, and 0,5 mm/rev feed rates, 0,5 mm, 1 mm, 1,5 mm, and 2,25 mm cutting depths were chosen. It was investigated that according to both vibration amplitudes and chip morphology criterion, the most appropriate cutting tool approach angle was 30 o , and CSR values were 10 and 15. Besides, as the cutter approaching inclination progress, the deflection magnitudes in the X (removing deepness) direction were deteriorated, but at small CSR values, they were increased. The optimum feed rates were to be 0,1 mm/rev and 0,15 mm/rev, but the influence of the cutting depth showed differences depending on the values of the selected feed rates. Surface quality was improved at 30 o and 45 o approach angles, 0,1mm/rev and 0,15 mm/rev proceeding speeds and10 and 15 CSR valences. The chips in lamellas form, without sharp deformation breaks and serration generations were perceived at 30 o approaching inclination, 0,1 mm/rev and 0,15 mm/rev proceeding speeds also at 10 and 15 CSR values.

Regression Modeling of the Effect of Chip Slenderness Ratio and Cutting Parameters on Vibration

“…Burada uygulamada genel olarak ilerlemenin en yüksek değerlerinin TİO'da tercih edilmesi gerektiği kanaati oluşmaktadır. Ancak yüzey pürüzlülüğünün çok önemli olduğu durumlarda ise TİO'nın 10 olduğu kesme parametreleri seçilebilir.Zülküf ve arkadaşının yaptığı çalışmada da [17] TİO 10 olduğu durumda yüzey pürüzlülüğünde buna paralel olarak en düşük değerlerin elde edildiği görülmüştür ve bu iddiamızı destekler mahiyettedir.…”

“…Ayrıca, Şekil 6 incelendiğinde titreşim üzerine en büyük kararsızlıkların 3 farklı yaklaşma açısında da en kötü olarak, TİO'nın 5 olduğu ve en düşük kararsızlıkların ve en stabil durumların ise TİO'nın 1 ve 10 olduğu durumlarda olduğu görülmektedir. Yapılan bir çalışmada [17], TİO ile talaş morfolojisi arasındaki incelenmiş ve daha az tırtıklı, deformasyon çatlaklarının daha az ve lamelli tip düzgün bir talaş oluşumunun elde edildiği deney şartlarının yaklaşma açısının 30 0 olduğu durumda oluştuğu görülmüştür. 15 0 ve 45 0 lik yaklaşma açılarında daha tırtıklı, ciddi deformasyon çatlaklarının olduğu talaş yapısı elde edilmiştir.…”

“…Bu yönüyle de konu daha sert olan AISI 4140, impaks gibi çelik malzemelerde de araştırılma ihtiyacı doğurmaktadır. Bu durum talaş morfolojisinin incelenmesindeki önceki çalışmalarda da [17] sert malzemelerde görülmüştür ve TİO ile diğer kesme parametreleri, titreşim vb çıktı değerlerinin değerlendirilmesinde kesin ve kati kuralların ifade edilmesini zorlaştırmıştır.…”

“…Keskin deformasyon kırılmaları ve tırtıklı yapıya sahip olmayan lamelli tip talaş yapısının 30 0 yaklaşma açısında 0,1-0,15 mm/dev ilerleme ile ve TİO'nın 10 ve 15 değerlerinde elde edildiğini tespit etmişlerdir. Buna bağlı olarak ta bu değerlerde yüzey pürüzlülük değerlerinin azaldığını tespit etmişlerdir [17]. Yine aynı yazarlar benzer bir çalışmayı aynı kesme parametrelerini kullanarak kesici takımdaki aşınmayı, titreşim ve TİO'nına bağlı olarak incelemişlerdir.…”

“…Talaş incelme faktörlerinin yaklaşma açılarına göre titreşim grafikleri[17,18] Şekil 6 a, b ve c incelendiğinde her üç yönde de TİO'nın 1 ve 10 olduğu durumlarda (1, 7, 3, 5, 11, 17 nolu deneyler) (Tablo 1) en düşük titreşimin oluştuğu görülmektedir. TİO'nın 1 ve 10 olduğu durumlarda yaklaşma açısının etkisiz olduğu da ayrıca görülmektedir.…”