Torna tezgahı için dinamometre tasarımı ve imalatı

Bu tez kapsamında, torna tezgâhlarında işleme sırasında ortaya çıkan kesme kuvvetlerinin gerçek zamanlı ve doğru biçimde ölçülmesini sağlayacak bir dinamometre sistemi tasarlanmış ve üretilmiştir. Çalışmanın amacı, talaşlı imalat süreçlerinde kesme kuvvetlerinin güvenilir şekilde ölçülmesini sağlayarak verim kayıplarını ve yüzey kalitesi problemlerini azaltmaya yönelik uygulanabilir bir ölçüm çözümü geliştirmektir. Bu doğrultuda, dinamometre gövdesi torna tezgâhına entegre edilebilecek şekilde tasarlanmış ve ölçüm sistemi iki adet 150 kg kapasiteli, 1 g hassasiyetli basma tip loadcell kullanılarak oluşturulmuştur. Geliştirilen dinamometrenin güvenilirliğini belirlemek amacıyla statik kalibrasyon testleri gerçekleştirilmiş; ölçüm doğruluğu, lineerlik ve tekrarlanabilirlik özellikleri değerlendirilmiştir. Kalibrasyon sonuçları, sistemin kararlı ve doğrusal bir ölçüm davranışı sergilediğini göstermiştir. Deneysel çalışmalarda iş parçası malzemesi olarak AISI 6150 çeliği kullanılmış ve her biri aynı özelliklere sahip 4 adet numune üzerinde deneyler gerçekleştirilmiştir. Farklı işleme parametrelerinin etkisini incelemek amacıyla 4 farklı devir sayısı (250, 500, 750 ve 1000 dev/dk), 3 farklı ilerleme (0,10; 0,20; 0,30 mm/dev) ve 3 farklı talaş derinliği (1, 2 ve 3 mm) kullanılarak toplam 27 deney kombinasyonu oluşturulmuş, her deney 3 tekrar şeklinde uygulanarak toplam 81 deney gerçekleştirilmiştir. Deney sonuçlarına göre ölçümlerin yaklaşık %70’inin stabil olduğu belirlenmiştir. En uygun işleme koşulları, 1000 dev/dk devir sayısı, 0,10 mm/dev ilerleme ve 1 mm talaş derinliği kombinasyonunda elde edilmiştir. Bu parametrelerde en düşük yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvveti değerleri ölçülmüş olup, Ra = 0,56 µm, Rz = 2,25 µm, kesme kuvveti (Fc) = 136,78 N ve ilerleme kuvveti (Ff) = 17,33 N olarak belirlenmiştir. En olumsuz sonuçlar ise 500 dev/dk devir, 0,30 mm/dev ilerleme ve 2 mm talaş derinliği koşullarında elde edilmiş; bu durumda Ra = 3,03 µm, Rz = 9,50 µm, Fc = 1078,60 N ve Ff = 155,36 N değerleri ölçülmüştür. Sonuç olarak, torna tezgâhları için düşük maliyetli, yüksek hassasiyetli ve endüstriyel uygulamalara uygun bir dinamometre sistemi geliştirilmiştir. Elde edilen sayısal ve deneysel sonuçlar, geliştirilen sistemin hem akademik çalışmalarda kesme kuvvetlerinin analizi hem de endüstriyel üretim süreçlerinde optimum işleme parametrelerinin belirlenmesi amacıyla etkin bir şekilde kullanılabileceğini göstermektedir.

Within the scope of this thesis, a dynamometer system has been designed and manufactured to enable real-time and accurate measurement of cutting forces occurring during machining on lathe machines the scope of this thesis, a dynamometer system has been designed and manufactured to enable real-time and accurate measurement of cutting forces occurring during machining on lathe machines. The aim of the study is to develop a practical measurement solution to reduce efficiency losses and surface quality problems by enabling reliable measurement of cutting forces in machining processes. In this regard, the dynamometer body was designed to be integrated into a lathe machine, and the measurement system was constructed using two 150 kg capacity, 1 g precision push-type load cells.his regard, the dynamometer body was designed to be integrated into a lathe machine, and the measurement system was constructed using two 150 kg capacity, 1 g precision push-type load cells. In order to determine the reliability of the developed dynamometer, static calibration tests were conducted; measurement accuracy, linearity, and reproducibility were evaluated. The calibration results showed that the system exhibited stable and linear measurement behavior. In the experimental studies, AISI 6150 steel was used as the workpiece material, and experiments were conducted on four samples, each having the same properties.n the experimental studies, AISI 6150 steel was used as the workpiece material, and experiments were conducted on four samples, each having the same properties. A total of 27 experiment combinations were created using 4 different speed counts (250, 500, 750 and 1000 rpm), 3 different feed rates (0.10, 0.20, 0.30 mm / min) and 3 different chip depths (1, 2 and 3 mm) in order to study the effect of different machining parameters, a total of 81 experiments were performed by applying each experiment in the form of 3 repetitions. According to the test results, it was determined that approximately 70% of the measurements were stable. The most suitable processing conditions were obtained with the combination of 1000 rpm spindle speed, 0.10 mm/rev feed rate, and 1 mm chip depthccording to the test results, it was determined that approximately 70% of the measurements were stable. The most suitable processing conditions were obtained with the combination of 1000 rpm spindlccording to the test results, it was determined that approximately 70% of the measurements were stable. The most suitable processing conditions were obtained with the combination of 1000 rpm spindle speed, 0.10 mm/rev feed rate, and 1 mm chip depth. In these parameters, the lowest surface roughness and cutting force values were measured and Ra = 0.56 µm, Rz = 2.25 µm, cutting force (Fc) = 136.78 N and feed force (Ff) = 17.33 N were determined. The most negative results were obtained under conditions of 500 rpm, 0.30 mm/rev feed rate, and 2 mm chip depth; In this case, the measured values were Ra = 3.03 µm, Rz = 9.50 µm, Fc = 1078.60 N, and FfIn this case, the measured values were Ra = 3.03 µm, Rz = 9.50 µm, Fc = 1078.60 N, and Ff = 155.36 N. As a result, a low-cost, high-precision, and industrially applicable dynamometer system for lathe machines has been developed. The numerical and experimental results obtained demonstrate that the developed system can be effectively used both for the analysis of cutting forces.