X38CrMo16 kalıp çeliğinin küresel uçlu parmak freze ile işlenebilirliğinin incelenmesi

Abstract

İmalat maliyetlerinin azaltılmasında önemli bir etken olan kesme parametrelerinin doğru seçimi, arzu edilen yüzey pürüzlülüğüne ulaşmayı kolaylaştırmaktadır. İstenilen yüzey pürüzlülük değerleri ancak kesme parametrelerinin iyi bir kombinasyonu neticesinde elde edilebilmektedir. Yapılan bu deneysel çalışmada plastik hacim kalıpçılığında yaygın olarak kullanılan X38CrMo16 (DIN 1.2316) plastik kalıp çeliğinin küresel uçlu sementit karbür parmak freze ile işlenmesi sonucu oluşan yüzey pürüzlülüğü, kullanılan kesici takımlardaki aşınmalar ve talaş kaldırma işlemi sırasında meydana gelen kesme kuvvetleri incelenmiştir. Çalışmada 8 mm çapında kaplamasız ve iki farklı kaplama kalitesine (TiN, AlTiN) sahip üç adet küresel uçlu sementit karbür parmak frezeler kullanılmıştır. İşleme parametrelerinden ise kesme derinliği (ap: 0,4 mm) ve yanal kayma miktarı (ae: 0,4 mm) sabit tutulmuş, üç farklı kesme hızı (Vc: 100, 120, 140 m/dak) ve üç farklı ilerleme miktarı (fz: 0,05; 0,07; 0,09 mm/diş) kullanılmıştır. Deneyler kuru kesme şartlarında, 3 eksen CNC freze tezgahında gerçekleştirilmiş ve deney süresince kesici takımda meydana gelen kesme kuvvetleri ölçülmüştür. Talaş kaldırma işlemi bittikten sonra yüzey kuru hava ile temizlenmiş ve yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür. Takım ömrü kıstası olarak kesici takım üzerinde oluşan aşınma izlerinin0,2 mm'ye ulaşması kabul edilmiştir. Bu aşınmalar deneyler sırasında optik mikroskop ile belirli aralıklarda ölçülerek kontrol edilmiş, daha sonra bu aşınmalar taramalı elektron mikroskobunda (SEM) fotoğraflanmıştır. Sonuç olarak artan ilerleme miktarına paralel olarak yüzey pürüzlülüğünün kötüleştiği tespit edilmiştir. En iyi yüzey pürüzlülük değerleri TiN kaplamalı takımda ölçülmüştür. Takım aşınması ile ilgili yapılan deneylerde en iyi performans AlTiN kaplamalı takım da gözlenmiştir. Aşınmaların yanak aşınması şeklinde oluştuğu görülmüştür. Kesici takımlar kesme kuvveti bazında değerlendirildiğinde en iyi performansı gösteren takım TiN kaplamalı takım olmuştur

The selection of correct cutting parameter, which is an important factor in decreasing manufacturing cost, makes easy to achieve desired surface roughness. The desired surface roughness values can only be obtained by a good combination of cutting parameters. In this experimental study; surface roughness, cutting forces and tool wear when machining the plastic mold steel X38CrMo16 (DIN 1.2316) which is widely used in the plastics molding with ball end mills have been investigated. In this study, 8 mm diameter uncoated carbide ball-end mill, TiN coated carbide ball-end mill and AlTiN coated carbide ball-end mill were used. Step over (ae: 0,4 mm) and cutting depth (ap: 0,4 mm) of the cutting parameters were kept constant and three different cutting speeds (Vc: 100, 120, 140 m/min) and three different feed rates (fz: 0,05; 0,07; 0,09 mm/tooth) were used. The experiments were performed on a 3-axis CNC milling machine and cutting forces acting on the cutting tool were measured during the experiments. After the machining process was finished, the surface was cleaned by dry air and surface roughness was measured. Cutting tools were worn up to 0,2 mm, the wear was controlled by measuring at regular intervals during experiments with an optical microscope. Then the wear was photographed by a scanning electron microscope (SEM). As a result, it was determined that the surface roughness increased in parallel with the increasing of feed rate. The best surface roughness was measured with the TiN coated tool. In the experiments related tool wear the best performance was observed with AlTiN coated tool. Tool wears were determined as flank wear. When cutting tools are evaluated on the basis of cutting forces, the TiN coated tool showed the best performance.