Sertleştirilmiş rulman bileziklerinin seramik ve CBN kesici takımlarla işlenmesi

Abstract

Bu çalışmada, sertleştirilmiş AISI 52100 çeliğinden üretilen iç ve dış rulman bileziklerinin seramik ve kübik bor nitrür (CBN) kesici takımlarla işlenmesinde kesme parametrelerinin kesme kuvveti, takım aşınması, yüzey pürüzlülüğü, kalıntı gerilme, mikroyapı, boyut ve geometrik toleranslar üzerindeki etkileri ve sert tornalama ile üretilmiş rulmanların yorulma ömürleri araştırılmıştır. İç ve dış rulman bileziklerinin işlenmesinde oluşan kesme kuvvetleri piezoelektrik esaslı bir dinamometre kullanılarak ölçülmüştür. Ayrıca, aşınmış kesici takımlar tarama elektron mikroskobu (SEM) ile incelenerek aşınma tipleri belirlenmiştir. XRD yöntemi ile iç ve dış bileziklerde oluşan kalıntı gerilmeler ölçülmüştür.İç bilezik delik çapının CBN ve seramik kesici takımla işlenmesinde radyal kuvvet bileşenlerinin diğer kuvvet bileşenlerinden daha yüksek olduğu, iç ve dış bilezik yuvarlanma yolunun işlenmesinde de kuvvet bileşenlerinin farklı bir davranış sergilediği görülmüştür. İç bilezik delik çapının işlenmesinde kesici takımda genellikle yan yüzey ve krater aşınmaları, yuvarlanma yollarının işlenmesinde de yan yüzey aşınması ve takım talaş yüzeyinde yapışmaların olduğu görülmüştür. Rulman bileziklerinin iç çap tornalanmasında oluşan yüzey pürüzlülüklerinin yuvarlanma yollarında oluşan yüzey pürüzlülüklerinden daha düşük olduğu görülmüştür. İç ve dış rulman bileziklerinde yüksek miktarda basma tipinde kalıntı gerilme oluşmuştur. Basma tipindeki kalıntı gerilmenin rulman ömrünü arttırdığı görülmüştür. Yorulma ömür testleri sonucundan sert tornalama ile üretin rulman bileziklerinden üretilen rulmanların yorulma ömürlerinin geleneksel taşlama işlemi ile üretilenlerden yaklaşık olarak yüzde elli daha fazla olduğu görülmüştür.

In this study, hardened AISI 52100 steel inner and outer bearing rings were hard turned using ceramic and cubic boron nitride (CBN) cutting tools. The influences of cutting parameters on cutting forces, tool wear, surface roughness, residual stresses and tolerances were investigated. Fatigue life of the bearings was also investigated. The cutting forces developed when hard turning the bearing rings were measured using a piezoelectric cutting force measurement unit. In addition, the worn cutting tools were examined through scanning electron microscopy (SEM) to reveal the wear modes. The residual stresses on the hard turned surfaces were determined through XRD method.Radial cutting force components were found to be the highest one in hard turning of inner ring bore using CBN and ceramic cutting tools. On the other hand, a different cutting force pattern was observed when hard turning the raceways. Generally flank wear and crater wear were seen on the cutting tools in hard turning of inner ring bore. However, only flank wear and some adhering workpiece material on the rake face were observed in hard turning of raceways.Lower surface roughness values were obtained for the inner ring bore than those for the raceways. High compressive residual stresses were measured for the inner and outer bearing rings. The compressive residual stresses led to increase in fatigue life of the bearings. The result of fatigue life tests showed that hard turned bearing rings are almost 50 % higher than those of traditionally ground bearings.