Kesici Takımlarda Meydana Gelen Hasar Oluşumunun ve Yüzey Pürüzlülüğünün Görüntü İşleme Tekniğiyle Doğrulanması

Verification of Surface Roughness and Wear Behaviour for Cutting Tools using Image Processing Technique

Özet

Bu çalışmada, AlTiN nano-kaplamalı ve kaplamasız kesici takımların yüzey yapılarının işleme zamanına bağlı olarak aşınma davranışı ve pürüzlülük ölçümlerinin görüntü işleme teknikleri ile doğrulanması yapılmıştır. Kaplamalı takımın yüzeyi, fiziksel buhar biriktirme (PVD) tekniği ile tabakalandırılmıştır. Dik kesme işleminde kesme parametreleri, kesme hızı 220 m/dk, devir sayısı 5.800 dev/dk, ilerleme hızı (Vf) 4.600 mm/dk ve kesme derinliği (Ap) 0,5 mm ile (Ae) talaş derinliği 3,5 mm olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada, görüntü işleme tekniklerinden olan hızlı Fourier transformasyonu ile değerlendirme gerçekleştirilmiş, temas uçlu (iğneli) profilometre, 3 boyutlu (3D) dijital mikroskop ile gerçekleştirilen pürüzlülük ölçümlerinin doğrulanmasına odaklanılmıştır. Kaplamasız takımda pürüzlülük büyük ölçüde değişim gösterirken, kaplamalı takımda pürüzlülüğünün sabit kaldığı görülmüştür. Kaplamalı takım işlemenin 25. dakikasından sonra orijinal şeklini korurken, kaplamasız takımın kenarı yaklaşık 2 mm genişliğinde ve 0,5 mm derinliğinde aşınmıştır. Görüntü işleme sonuçları pürüzlülük ölçüm tekniklerinden alınan sonuçları yüksek korelasyonlarla (R2 =0,89: AlTiN nano-kaplamalı ve R2 =0,78: kaplamasız) doğrulamıştır. Bu çalışma, görüntü işleme tekniği ile birleştirilmiş mikro/nano ölçekte ölçme tekniklerinin yüksek hassasiyetli yüzeyler için geliştirilmiş bir değerlendirme yöntemi olmuştur.

Abstract

AlTiN Nano-multilayered coated and uncoated tools were employed in this study to evaluate the surface characteristics of coatings. Physical Vapor Deposition (PVD) technique was used for deposing. The orthogonal cutting processes are performed for the cutting parameters as the cutting speed of 220 m/min, 5,800 rpm, feed rate of 4,600 mm/min (Vf), depth of cut of 0.5 mm (Ap), 3.5 mm (Ae). This study focuses on establishing a methodology for the surface roughness characterization by managing an evaluation process for verification of measurements by the stylus profilometer and 3D digital microscope by image processing technique, 2D Fast Fourier Transform (FFT). The results indicated that the roughness of coated tool stayed reasonably constant while those of uncoated tool changed drastically. Cutting edge of uncoated cutting tool was worn out during machining (about 2 mm width and 0.5 mm depth) while that of coated cutting tool remained its original shape almost the same after 25 min. The results from image processing agreed with those from roughness measurement technique (R2 =0.89: AlTiN nano-coated and R2 =0.78: uncoated).