2. GİRİŞ
• Uzun yıllar kesici takımın önündeki metalin kama önünde
yarılan ağaca benzer şekilde deformasyona uğradığı
düşünülmüştür. Bu teoriye göre, kesici takım ucundan uzak
mesafede takım yüzeyinde oluşan aşınma dikkate alınmıştır.
• 2. dünya savaşından sonra talaş kaldırmada; kuvvetlerin
ölçülmesi, sıcaklıkların ölçülmesi, metallerin işlenebilirliği,
ekonomik işleme, kesme sıvıları vb. gibi birçok alanda
araştırmalar yapılmış, bunun sonucunda iş parçası
malzemesinin basmaya maruz kaldığını ve daha sonra kesici
takım yüzeyine doğru aktığını ortaya çıkarmıştır.
16/11/12 2
3. Talaş Oluşum Teorisini Etkileyen
Faktörler
• Farklı malzemelerin farklı davranışları,
• İşlemin simetrik olmaması,
• Sınırlı olmaması yani sadece kesici takıma bağlı
olmaması,
• Uzama düzeyinin çok büyük olması,
• Uzama miktarının çok yüksek olması,
• Talaş kaldırma işleminin takım geometrisi, takım
malzemesi, sıcaklık,soğutma sıvısı ve işlemin
dinamiğindeki titreşim ve otlama gibi değişmelere
karşı hassas olmasıdır.
16/11/12 3
4. TİMME YAKLAŞIMI
• Bu yaklaşım talaş oluşum işlemini matematiksel olarak kontrol
edebilecek bir metod ( model ) değildir ancak talaş oluşumunun
gerilme deformasyonuyla meydana geldiğini açıklar.
• Bu modele göre kesici takım iş parçası içine nüfuz etmeye, onun
direncini yenmeye başlar. Batma direnci iş parçası malzemesini
büyütür, bu da batma kuvvetinde bir artış sağlar. Kuvvet kayma
açısında düzlem boyunca hareket eden iş parçası malzemesinden
küçük parçalar çıkarıp kıracak şekilde yeterli büyüklükte
oluncaya kadar devam eder. Batma kuvveti ani olarak azalır ve
bu işlemler bir çevrim olarak devam eder.
• Kesme sistemi elemanlarının birbirine göre hareketi kesme işlemi
için temel şarttır.
16/11/12 4
6. ERNST, MERCHANT ve
PISPAEN YAKLAŞIMI
• Bu yaklaşımlarda; talaş, kesici takım önünde kesici
kenardan iş parçası yüzeyine uzanan tek bir düzlemle
sınırlanan kayma işlemi ile oluşmaktadır. Kayma
düzlemi ve oluşan talaş rijit olarak kabul edilir.
• Bu modele göre; kesici uca doğru V kesme hızı ile
ilerleyen iş parçası takım/talaş arayüzeyinde sıkışarak
basmaya maruz kalır. Bu arayüzey kayma düzlemi
olarak adlandırılır. Bu düzlem boyunca plastik kayma
ile kırılmaya sebep olur. Uygun şartlarda kayma
düzlemi boyunca sürekli veya sabit bir deformasyon
miktarı meydana gelir. Talaş açısı γ kesme hareketinde
çok önemlidir.
16/11/12 6
8. Bu yaklaşım daha detaylı incelendiğinde; Fr takımın kesme kenarına etkiyen bileşke kuvvet, Fns
bileşke kuvvetin kayma düzlemi boyunca bileşeni, Fs bileşke kuvvetin kayma düzlemine dik
doğrultudaki bileşeni, Fn bileşke kuvvetin takım yüzeyi boyunca bileşeni, Ff bileşke kuvvetin takım
yüzeyine dik doğrultudaki bileşeni, Fc bileşke kuvvetin esas kesme kuvveti, Ft bileşke kuvvetin esas
16/11/12 itme kuvvetidir.
8
9. Merchant tarafından bulunan bu teori plastiklerle
uyumlu sonuçlar vermiştir ancak karbürlü takımla
çelik işlendiğinde uyuşmamaktadır. Bulduğu eşitliğin
değeri;talaş açısı, talaş/takım arasındaki sürtünme ve
Kayma düzlemi açısı arasındaki genel ilişkiyi tanımlar.
Buna göre;
• Talaş açısında bir artış kayma düzlemi açısının
artmasına yol açar.
• Sürtünme açısında bir azalma veya sürtünme
katsayısında azalma kayma düzlemi açısının artmasına
sebep olur.
16/11/12 9
10. Pispaen tarafından geliştirilen modele göre malzeme,
kayma açısına karşılık serbest yüzeye eğik olarak tutulan
İskambil kağıdı grubu şeklinde kesilmektedir. Kesici
takım iş parçasına göre hareket ettiğinde zamanla bir
kartın veya katmanın devreye girmesi ve bunların birbiri
üzerine kaymasına sebep olmasından kaynaklanır. Buna
göre;
• Takım yüzeyi sürtünmesi elastik deformasyon şeklinde
oluşmaktadır.
• Kayma mükemmel bir düzlem yüzeyinde gerçekleşmektedir.
• Talaş sıvanması ihmal edilmektedir.
• Kayma açısının serbest seçilmesi gerekmektedir.
16/11/12 10
11. LEE ve SHAFER YAKLAŞIMI
Bu yaklaşımda ortogonal kesmeye plastisite teorisi uygulanmıştır.
Buna göre;
• Malzeme rijit plastiktir. Elastik uzamanın ihmal edildiği akma
noktası geçtikten sonra deformasyon sabit bir gerilmede
oluşmakta olup malzemenin gerilme-uzama eğrisi düz doğru
şeklindedir.
• Malzemenin davranışı deformasyon miktarından bağımsızdır.
• Deformasyon sırasında artan sıcaklık ve atalet etkileri ihmal
edilir.
Bu yaklaşımla, kesme işleminde çok yüksek uzamalar ve uzama
miktarları oluştuğu için talaş kaldırma sırasında iş malzemesinin
gerçek davranışlarına oldukça yaklaşılmıştır.
16/11/12 11
12. Plastisite teorisiyle çözümde kayma hattı alanı
oluşmalıdır. Bu alan iki ortogonal çizgi ailesinden oluşur
ve maksimum kayma gerilmesi de iki ortogonal
doğrultuda plastik bölge içindedir.
Şekilde gösterildiği gibi, bu bölge ABC üçgeni içinde
oluşur ve iki doğru ailesinden meydana gelir. Uniform
gerilme plastik bölgede oluşur. Kayma gerilmesi ve
maksimum değeri AC doğrusu boyuncadır. AB doğrusu
boyunca talaşa etki eden kuvvet yoktur. Talaş kaldırma
işleminde iş parçası malzemesinin fiziksel özelliklerinde
değişme olmaz.
16/11/12 12
14. Takım tarafından uygulanan kesme kuvvetleri
kayma düzlemine talaş aracılığı ile iletilir. Bu
kuvvetlerin varlığı ile ABC üçgeni plastik bölge
oluşturur, malzeme akma noktasına kadar
zorlanır. AC sınırını aştıktan sonra talaş üzerine
hiç kuvvet etkimediğinden bu sınır boyunca
gerilme aktarılmaz.
16/11/12 14
15. Ernst ve Merchant ile Lee ve Shafer’in
teorilerinde elde ettikleri sonuçlar
incelendiğinde talaş açısının artması ve
takım yüzeyindeki ortalama sürtünme
açısının azalması kayma açısını arttırır.
16/11/12 15
16. SHAW, COOK VE FINNE
YAKLAŞIMI
• Bu yaklaşımda kayma düzleminin maksimum
kayma gerilimi doğrultusunda olmadığı
varsayılmaktadır. Bu yüzden kayma hattı
doğrusu çözümü oluşmaktadır. Bu yüzden
modellemede mükemmel plastik katı kullanılır.
Bunun sonucunda talaş, yönlenmiş kalıcı
kayma gerilmesine ve kayma uzamasına sahip
kırılmaya sebep olmadığından dolayı sonsuz
olarak süreklidir.
16/11/12 16
18. HILL YAKLAŞIMI
• Bu yaklaşıma göre kesme işleminde sabit-
durum şekli için aranan şartların tek bir çözüm
sağlaması gerekmez. Gerçekte de tek çözümden
ziyade tolere edilebilir sabit-durum çözümleri
vardır. Bu modelde, kayma dayanımı, sıcaklık,
kayma bölgesine etki eden basma gerilimi,
uzama miktarı, kayma oranı ve uzamanın
fonksiyonel ilişkilerinin bulunduğu
belirtilmiştir.
16/11/12 18
19. OUSHIMA VE HITOMI
YAKLAŞIMI
• Bu yaklaşımda, kesmenin tek bir kayma
düzlemi boyunca olmaktan ziyade üçgen
şeklinde belli akma bölgesi içinde olacağını
varsaymaktadır.
16/11/12 19
20. ZOREV YAKLAŞIMI
• Sünek malzemelerin kesilmesi için
modellenmiştir. Model plastisite teorisine
dayanır. LOM plastik bölge, OM ve OL
sınırları kayma hatlarıdır.
16/11/12 20
22. DİK ( ORTOGONAL ) KESME
İŞLEMİ
Talaş kaldırma işlemi, kayma doğrultusu
boyunca yoğunlaşmayı gerektirir. Malzeme
kayma düzlemine yaklaşıncaya kadar deforme
olmaz ancak kayma bölgesini geçtiği an oldukça
fazla miktarda kayma meydana gelerek talaş
oluşur. Talaş arkası homojen olmayan uzama
nedeniyle kabadır.
16/11/12 22
23. Bu şekilde iki boyutlu bir dik kesme işlemine Ortogonal Kesme adı
verilir. Talaşın oluşması için işlemde meydana gelen kuvvetler ve
serbest cisim diyagramı verilmiştir.
16/11/12 23
25. YENİ TALAŞ OLUŞUM
MODELİ
Talaş oluşum işlemi sistemi oluşturan bileşenlerin dinamik
etkileşimlerinin bir sonucu olarak dikkate alınır. Bu
Tasarlanan sistemde;
• Talaş, deformasyon bölgesinde kayma gerilmesi ile
eğilme gerilmesinin birleştiği zaman meydana
gelmektedir.
• Talaş oluşumu çevrimli bir işlemdir.
• Kesme üzerinde eğilme gerilmesi önemli bir etkiye
sahiptir.
16/11/12 25
26. Kesici takımın iş parçasına batması ile
kesici uç önünde gerilim yoğunlaşır. İş parçası
malzemesinin özelliklerine bağlı olarak talaş oluşum
modeli üçe ayrılır.
• İş parçası elastik özelliklere sahip,
• İş parçası elasto-plastik özelliklere sahip,
• İş parçası plastik özelliklere sahip
16/11/12 26
27. ELASTİK MALZEMELER
• Kesici kenarın malzemeye batması ile takım kenarı
önünde maksimum gerilme iş parçası malzemesinde
başlar.
• Bu gerilme malzeme sınırına ulaştığında kesici kenar
önünde bir çatlak oluşur. Bu aşamada deformasyon
bölgesinde sadece basma gerilmesi vardır.
• Bu çatlağın ilerlemesi ile bir ucu ankastreli talaş
oluşarak gerilme daha kompleks hale gelir. Basma
gerilmesinin yanında talaş tarafından oluşturulan
eğilme gerilmesi de meydana gelen deformasyon
bölgesine etki eder.
16/11/12 27
29. Burada iki farklı durum gözlenir.
• İlki eğilme geriliminin talaş oluşumu ve
kırılmasında aktif rol oynamasıdır. Buna göre
oluşan ankastreli tek yanlı desteğin R bileşke
kuvvetin ekseni kestiği zaman oluşur. Kesme
kenarındaki yük belirli bir sınır değerine
ulaştığı zaman talaş 1-1 kesitinde kırılır.
Hemen hemen dikdörtgen, düzenli talaş
oluşur.
16/11/12 29
30. • İkinci durumda, bileşke kuvvet
yönlendiği zaman oluşan talaşta eğilme
gerilmesi yoktur. Burada talaş kırılması
iş parçasının deforme olmamış kısmının
ve takım/talaş ara yüzeyi arasında
yerleşen tabakanın basma ile ufalanması
şeklinde oluşur. Sonuç olarak farklı
ölçüde birçok düzensiz şekilli talaş
parçacıkları üretilir.
16/11/12 30
32. ELASTİK-PLASTİK
MALZEMELER
• Talaş oluşumunun ilk aşamasında kesici
takım kenarı önünde sadece basma
gerilmesinin sonucu olarak elastik-plastik
bölge oluşur. Bu aşamada iş malzemesinin
plastik deformasyonu kayma ile meydana
gelir.
• Takım daha ileri doğru ilerlediği zaman iş
malzemesinin plastik olarak deforme olan
kısmı kademeli olarak takım talaş yüzeyi ile
temas eder.
16/11/12 32
33. • Tam temas sağlandığı zaman bu kısım takım talaş
yüzeyinden P batma kuvvetine maruz kalarak bir
ucu destekli kiriş gibi davranır.
• Tek yanlı destekli talaşta basma kuvveti ve eğilme
momenti karşılıklıdır. Basma ve eğilme hareketinin
sonucu olarak maksimum gerilme tek yanlı destekli
talaşın yanında oluşur. Plastik bölge 1-1 ekseni
boyunca kırılır ve maksimum bileşik gerilme
düzlemi kesiti boyunca meydana gelir.
16/11/12 33
36. PLASTİK MALZEMELER
• Plastikliği yüksek olan malzemelerin işlenmesinde
talaşın çok düşük rijitliği nedeniyle az oranda
eğilme momenti ile talaş kaldırılır. Bu nedenle,
talaş sadece kayma düzlemi boyunca kırılır ve
bundan dolayı da talaş oluşum işlemi birbiri ardı
sıra meydana gelen kaymaların serisidir. Eğilme
momenti, talaş kenarındaki deformasyon
bölgesinde talaş manivela gibi davrandığı için
ortaya çıkar ve talaş kırılmasında önemli rol
oynar. Bu nedenle talaş oluşum işlemi zorlaşır ve iş
parçası malzemesinin elastikliğinde azalma
sonucunda da imkansız olur.
16/11/12 36
37. • Aynı kesme şartları altında iş malzemesi plastikliğinde
artışla talaş ufalanma uzunluğu azalır. Yüksek
plastikliğe sahip malzemelerin kesilmesinde elde edilen
talaşta birbiri takip eden bir seri kayma düzlemi
oluşturur. Böyle bir talaş aşırı deformasyona uğrar
sürekli talaş olarak adlandırılır. Bu talaş sürekli
parçalanarak oluşur ve ufalanma uzunluğu sıfıra
yaklaştığında talaş oluşumu durur. Oluşan uniform
dayanıma sahip ve bunu küçük parçalar halinde kırmak
için çok aşırı deformasyon uygulanmalıdır. Talaş
kırmada eğilme momenti gerekir.
16/11/12 37
