düzlem yüzey frezelemede takım tutucuları ve kesme

Electronic Journal of Machine

Bu makaleye atıf yapmak için Özçelik B., Kuram E., Sert A., “Düzlem Yüzey Frezelemede Takım Tutucuları ve Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi” Makine Teknolojileri Elektr2011, (8) 1-13 How tocitethisarticle Özçelik B., Kuram E., Sert A.,“Effect on SurfaceRoughness of

Düzlem Yüzey Frezelemede Takım Tutucuları ve Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi

Babür ÖZÇELĐK, Emel KURAM, Alparslan SERT

Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Makine Mühendisliği Bölümü, 41400 Gebze

Geliş Tarihi:12.08.2010

Özet

Talaşlı imalat alanında arzu edilen çıktı performanslarını karşılamak için birçok takım tutucu geliştirilmiştir. Bu çalışmada, shrink, weldon ve pens takım tutucunun düzlem yüzey karşılaştırılmıştır. Đş parçası olarak 29 HRc sertliğe sahip AISI D2 soğuk iş takım çeliğiyekpare karbür parmak freze kullanılmıştır. Kesme işlemini gerçekleştirmek için kullanılan kesici takım ve malzeme cinsine göre, kesme parametreleri belmesafesi işleme parametreleri olarak düşünülmüştür. kullanılmıştır. Herbir takım tutucuya aynı deney matrisi uygulanarak yapılan her talaş kaldırma işleminden sonra yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür. Sonuçlar S/N oranları ve ANOVA kullanılarak değerlendirilmiştir. Anahtar Kelimeler:Frezeleme,TakımTutucu

Effect on SurfaceRoughness of T

Abstract Several types of tool holders have been developed to meet desired specifications in the manufacturing area.study,performances of shrink, weldoncold work tool steel which has the hardness of 29 HRccutting tool was used. The cutting parameters have been determined accotype used. Cutting speed, feed rate, axial depth of cut and radial depth of cut were considered as machining parameters. Taguchi L9 orthogonal using the same experiment matrix for each tool holder, the evaluated using S/N ratios and ANOVA. Keywords :Milling, Tool Holder, Surface Roughness

1. GĐRĐŞ

Đstenilen yüzey kalitesini elde edebilmek ve takım ömrünü arttırmak için birçok takım tutucu geliştirilmiştir. Bunlardan en bilinenleri shrink, hidrolik, bilyeli, pens, weldon olarak sıralanabilir. Bu takım tutucuların hangi kesme şartları altında daha iyi performans gösterdiği deneysel çalışmalarla araştırılmalı ve herbir takım tutucu için optimum şartlar belirlenmelidir. Literatürde takım tutucuların performansını karşılaştıran yayın sayısı yok denecek kadar hafızalı alaşım kullanarak modifiye edilen shrink tutucunun (SMA), shrink ve pens tutucu

MakineTeknolojileri Elektronik Dergisi

Cilt: 8, No: 1, 2011 (1-13)

Electronic Journal of Machine Technologies Vol: 8, No: 1, 2011 (1-13)

www.teknolojikarastirmalar.com

“Düzlem Yüzey Frezelemede Takım Tutucuları ve Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi” Makine Teknolojileri Elektr

Effect on SurfaceRoughness of ToolHolders and CuttingParameters in Endmilling” Electronic Journal of Machine Technologies,

Makale (Article)


Babür ÖZÇELĐK, Emel KURAM, Alparslan SERT Enstitüsü, Makine Mühendisliği Bölümü, 41400 Gebze-Kocaeli/TÜRKĐYE

[email protected] Geliş Tarihi:12.08.2010 Kabul Tarihi:04.04.2011

Talaşlı imalat alanında arzu edilen çıktı performanslarını karşılamak için birçok takım tutucu geliştirilmiştir. Bu çalışmada, shrink, weldon ve pens takım tutucunun düzlem yüzey frezelemede

ştırılmıştır. Đş parçası olarak 29 HRc sertliğe sahip AISI D2 soğuk iş takım çeliğikullanılmıştır. Kesme işlemini gerçekleştirmek için kullanılan kesici takım ve

malzeme cinsine göre, kesme parametreleri belirlenmiştir. Kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği ve yana kayma mesafesi işleme parametreleri olarak düşünülmüştür. Deney tasarımı olarak Taguchi L

takım tutucuya aynı deney matrisi uygulanarak yapılan her talaş kaldırma işleminden sonra rüzlülük değerleri ölçülmüştür. Sonuçlar S/N oranları ve ANOVA kullanılarak değerlendirilmiştir.

TakımTutucu,Yüzey Pürüzlülüğü, Taguchi, ANOVA.

Roughness of ToolHolders and CuttingParameters in

Several types of tool holders have been developed to meet desired specifications in the manufacturing area.,performances of shrink, weldon and pens tool holder on the plain surface milling were compared

cold work tool steel which has the hardness of 29 HRcas the workpiece and solid cemented carbide end mill as . The cutting parameters have been determined according to the cutting tool and the material

Cutting speed, feed rate, axial depth of cut and radial depth of cut were considered as machining nal array was used as a design of experiment. After each machining process

using the same experiment matrix for each tool holder, the surface roughness values wereevaluated using S/N ratios and ANOVA.

Surface Roughness, Taguchi, ANOVA.

Đstenilen yüzey kalitesini elde edebilmek ve takım ömrünü arttırmak için birçok takım tutucu geliştirilmiştir. Bunlardan en bilinenleri shrink, hidrolik, bilyeli, pens, weldon olarak sıralanabilir. Bu

tucuların hangi kesme şartları altında daha iyi performans gösterdiği deneysel çalışmalarla araştırılmalı ve herbir takım tutucu için optimum şartlar belirlenmelidir. Literatürde takım tutucuların performansını karşılaştıran yayın sayısı yok denecek kadar azdır. Kitajima, 2005,hafızalı alaşım kullanarak modifiye edilen shrink tutucunun (SMA), shrink ve pens tutucu

TEKNOLOJĐK ARAŞTIRMALAR

www.teknolojikarastirmalar.com

e-ISSN:1304-4141

“Düzlem Yüzey Frezelemede Takım Tutucuları ve Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi” Makine Teknolojileri Elektronik Dergisi

” Electronic Journal of Machine Technologies, 2011, (8) 1-13


Kocaeli/TÜRKĐYE

Talaşlı imalat alanında arzu edilen çıktı performanslarını karşılamak için birçok takım tutucu geliştirilmiştir. Bu frezelemedeki performansları

ştırılmıştır. Đş parçası olarak 29 HRc sertliğe sahip AISI D2 soğuk iş takım çeliği ve kesici olarak da kullanılmıştır. Kesme işlemini gerçekleştirmek için kullanılan kesici takım ve

Kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği ve yana kayma Taguchi L9ortogonal dizini

takım tutucuya aynı deney matrisi uygulanarak yapılan her talaş kaldırma işleminden sonra rüzlülük değerleri ölçülmüştür. Sonuçlar S/N oranları ve ANOVA kullanılarak değerlendirilmiştir.

arameters in Endmilling

Several types of tool holders have been developed to meet desired specifications in the manufacturing area.In this were compared. AISI D2

cemented carbide end mill as cutting tool and the material

Cutting speed, feed rate, axial depth of cut and radial depth of cut were considered as machining . After each machining process by

were measured. Results were

Đstenilen yüzey kalitesini elde edebilmek ve takım ömrünü arttırmak için birçok takım tutucu geliştirilmiştir. Bunlardan en bilinenleri shrink, hidrolik, bilyeli, pens, weldon olarak sıralanabilir. Bu

tucuların hangi kesme şartları altında daha iyi performans gösterdiği deneysel çalışmalarla araştırılmalı ve herbir takım tutucu için optimum şartlar belirlenmelidir. Literatürde takım tutucuların

2005, çalışmasında şekil hafızalı alaşım kullanarak modifiye edilen shrink tutucunun (SMA), shrink ve pens tutucu ile

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2011 (8) 1-13 Düzlem Yüzey Frezelemede Takım Tutucuları ve Kesme…

2

performansını karşılaştırmıştır.Deneyler kuru kesme olarak yapılmış olup performans karşılaştırılması deney süresince meydana gelen titreşimler ve yüzey pürüzlülüğü gözlemlenerek yapılmıştır. SMA tutucunun kesme süresince daha iyi performans gösterdiği gözlemlenmiştir [1].Habeeb ve ark.,2008, çalışmalarında takım tutucu geometrisinin ve kesme parametrelerinin takım aşınması ve takım ömrü üzerindeki etkilerini incelenmiştir. Çalışmada; 900’lik kesme açısına sahip takım tutucu ile 700’lik kesme açısına sahip takım tutucu karşılaştırılmıştır. 900’lik kesme açısına sahip takım tutucuda takım ömrünün 700’lik kesme açısına sahip takım tutucudakinden daha iyi olduğu görülmüştür [2]. Talaşlı imalatta yüzey pürüzlülüğü imalat verimliliğini etkileyen en temel faktörlerdendir. Makine parçalarının gerçek yüzeyleri; kesme hızı, ilerleme ve kesme derinliği, kesici takımın soğutma ve yağlama durumu, iş parçasının yapısı ve bağlama durumu, kesici takımın geometrisi ve tespit şekli, takım tezgâhı, yardımcı takım ve aparatlar gibi değişik faktörlere bağlı olarak bir takım pürüz ve düzgünsüzlüklerden oluşur [3]. Yüzey pürüzlülüğü değeri özellikle birbirleriyle temas halinde çalışan makine parçalarının arzu edilen işlevi uzun süreli gerçekleştirmesini etkiler. Talaşlı imalatta yüzey pürüzlülüğünü minimize etmek için işlem parametreleri (kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği, yana kayma mesafesi v.b) optimize edilmelidir. Taguchi metodu en iyi sonuçları minimum sayıda deney ile elde etmek için istatistiki olarak tasarlanmış ortogonal dizinleri kullanır. Böylece deney sayısını azaltarak zaman ve maliyet açısından büyük tasarruf sağlamaktadır. Taguchi yöntemi bu avantajlarından dolayı frezelemede yüzey pürüzlülüğü deneylerinde çok sık kullanılmıştır [4-7]. Bu çalışmada, üç farklı takım tutucunun (shrink, weldon ve pens) talaşlı imalat esnasındaki performanslarının karşılaştırılması, iş parçası yüzeyinde oluşan yüzey pürüzlülük değerleri dikkate alınarak yapılmıştır. Bu çalışmada literatürden farklı olarak shrink ve pens tutucuya ek olarak weldon tutucu ve yekpare karbür parmak freze takımı kullanılarak optimizasyon yapılmıştır. Kesme işlemini gerçekleştirmek için kullanılan kesici takım ve malzeme cinsine göre, kesme parametreleri belirlenmiştir. Belirlenen kesme parametrelerine bağlı deney tasarımı Taguchi L9ortogonaldizinine göre oluşturulmuştur. 2. MALZEME ve METOT

2.1Deney Tasarımı Takım tutucuların performansını karşılaştırmak ve her bir takım tutucu için en uygun kesme şartlarını belirleyebilmek için deneyler yapılmıştır ve deney şartları belirlenirken Taguchi L9 deney tasarım metodu kullanılmıştır. Deneylerde kullanılan kontrol faktörleri ve seviyeleri Tablo 1’de verilmiştir. Taguchi L9 deney tasarımı Tablo 2’de verilmiştir. Takım tutucu olarak pens, weldon ve shrink takım tutucular kullanılmıştır. Üç takım tutucuda da aynı tür kesici (parmak freze) takım kullanılmış ve kesme işlemi aynı yönlü işleme tekniğiyle (Şekil 1), kuru şartlar altında gerçekleştirilmiştir. Her talaş kaldırma işleminin sonunda iş parçasında oluşanyüzey pürüzlülüğü ölçülmüştür.

Tablo 1.Kontrol faktörleri ve seviyeleri Faktörler Birim 1. Seviye 2. Seviye 3. Seviye

Kesme Hızı (A) m/dak 100 140 180

Đlerleme (B) mm/dak 0.1 0.2 0.3

Talaş Derinliği (C) mm 0,3 0.5 0.7

Yana Kayma Mesafesi (D) mm 1 2 3

Tablo 2.Taguchi L9 deney tasarımı

Özçelik B., Kuram E., Sert A.

Deney No

Kesme Hızı (A)

1 1 2 1 3 1 4 2 5 2 6 2 7 3 8 3 9 3

2.2 Kesici Takım ve Malzeme Çalışmada Đscar firmasına ait yekpare karbür parmak freze takımı (kullanılmıştır (Şekil 2). Kesici takımın özellikleri Tablo 3’te verilmiştir [

Şekil 1.

Tablo 3.

Dönme yönüKesici kenar sayısı (zFreze çapı (DTakım uzunluğu (lHelis açısıKöşe radyüsü (rSap tipiSap uzunluğuMaksimum talaş derinliği (aKesme kenarıKesme açısı (Helis redüksiyon açısı (Silici uç kesme genişliği (b

Teknolojik Araştırmalar: MTED

3

Kesme Hızı (A) Đlerleme (B) Talaş Derinliği

(C) Yana Kayma Mesafesi (D)

1 1 2 2 3 3 1 2 2 3 3 1 1 3 2 1 3 2

firmasına ait yekpare karbür parmak freze takımı (EC-A4 10Kesici takımın özellikleri Tablo 3’te verilmiştir [8].

Şekil 1. Kesme işlemi için işleme tekniği.

Şekil 2. Kesici takımın geometrisi [8].

Tablo 3. Kesici takımın özellikleri Dönme yönü Sağ Kesici kenar sayısı (zn) 4 adet Freze çapı (Dc) 10 mm Takım uzunluğu (l2) 70 mm Helis açısı 30o Köşe radyüsü (rε) 1mm Sap tipi silindirik Sap uzunluğu kısa Maksimum talaş derinliği (ap) 14mm Kesme kenarı düz Kesme açısı (γo) 10o 30ı

Helis redüksiyon açısı (γp) 13o 30ı Silici uç kesme genişliği (bs) 4 mm

Teknolojik Araştırmalar: MTED 2011 (8) 1-13

Yana Kayma Mesafesi (D)

1 2 3 3 1 2 2 3 1

A4 10-22C10E70 IC900)


4

Deneysel çalışmada kullanılan 29 HRc sertliğe sahip AISI D2 soğuk iş takım çeliğine ait, spektrometre cihazı ile belirlenmiş malzeme kimyasal bileşim değerleri Tablo 4’te ve fiziksel özellikleri de Tablo 5’de verilmiştir. Đş parçasının işlenen yüzeyinin boyutları Şekil 3’te gösterilmiştir.

Tablo 4. AISI D2 soğuk iş takım çeliği kimyasal bileşimi (% ağırlık)

C 1.520 Mo 0.710 Ti <0.001

Si 0.270 Ni 0.240 V 0.940

Mn 0.235 Al 0.005 W 0.037

P 0.017 Co 0.015 Sn 0.046

S 0.067 Cu 0.144 Mg 0.009

Cr 11.330 Nb 0.009 Fe 84.500

Tablo 5. AISI D2 soğuk iş takım çeliği fiziksel özellikleri

Yoğunluk, g/cm3 7.67

Isıl Đletkenlik, W/moC 20.0

Elastisite Modülü, Mpa 210.0

Şekil 3. Đş parçasının işlenen yüzeyinin boyutları.

2.3 Tezgah Frezeleme deneyleri TAKSAN TMC-500V üç eksen CNC işleme merkezi ile gerçekleştirilmiştir. 2.4 Takım Tutucular Deneylerde fiziksel ve işlevsel olarak birbirinden farklı olan üç takım tutucu kullanılmıştır. Bu takım tutucular Đscar firmasının ürettiği pens, weldon ve shrink takım tutucularıdır. Deneylerde kullanılan üç takım tutucusunun birbirlerine göre hem işleyiş hem de konstrüksiyon özellikleri olarak farklılıkları vardır. Pens takım tutucuda takım tutucuya kesici montajında Şekil 4’te görüldüğü gibi manşon koni şeklinde bir aparat kullanılır.

Özçelik B., Kuram E., Sert A. Teknolojik Araştırmalar: MTED 2011 (8) 1-13

5

Şekil 4. Pens tipi takım tutucu.

Deneylerde kullanılan bir diğer takım tutucu olanWeldon takım tutucuda ise kesici takım, takım tutucuya vida kullanılarak montaj edilir. Şekil 5’de görüldüğü gibi takım tutucu eksenine dik olarak vidalı bir sistemle kesici takım tutucuya montaj edilerek sabitlenir.

Şekil 5.Weldontipi takım tutucu.

Üçüncü takım tutucushrink tipi takım tutucudur. Bu takım tutucu cinsinde kesici takımın montajı hızlı bir şekilde ısıtılıp ve soğutulma tekniğiyle sıkı geçme özelliği taşıyan montaj şekliyle kesici takımın takım tutucuya sabitlenmesiyle oluşur. Şekil 6’dashrink takım tutucu ve kesici takımın montajı görülmektedir.

Şekil 6.Shrinktipi takım tutucu.


6

Kesici takımın tutucuya bağlanmasındaki farklılıklar ek olarak diğer bir farklılık talaş kaldırma esnasında kesici takımın yüksek hızlarda çalışması sebebiyle takımda meydana gelen salınımdır. Bu salınım değeri üç takım tutucuda da farklılıklar gösterir. Talaşlı imalat yapan tezgahlarda bu salınım istenmeyen bir durumdur. Şekil 7’de üç takım tutucudaki salınım değerleri verilmiştir.

Şekil 7. Takım tutuculardaki salınım değerleri [8].

Görüldüğü üzere işlem sırasında oluşan salınımı en çok olan pens takım tutucu ve sırasıyla weldon ve shrink şeklindedir. Bu salınımın ana sebebi takım tutucunun kesici takımı kavrama yüzeyidir. Üç takım tutucuda da kavrama yüzeyleri farklıdır. Şekil 8’de takım tutucuların kavrama yüzeyleri gösterilmiştir.

Şekil 8. Takım tutucuların kesici takımları kavrama yüzeyleri.

Şekil 8’de de görüldüğü gibi pens takım tutucuda kavrama manşonun en ucundaki çap ekseni şeklindedir. Bir çember şekline benzemektedir. Weldon takım tutucuda vidanın ekseninde meydana getirdiği yüzey kadardır. Bir diğer deyişle eksene dik tek bir kuvvet vektörü rijitliği sağlamaktadır. Shrink takım tutucuda görülen ise kesicinin takım tutucu içinde kalan kısmı boyunca bir kuvvetle rijitliği sağlamaktadır [8]. Takım tutuculardaki gerek meydana gelen salınımlarda gerekse kesici takımın montajında oluşan farklılıklardan kaynaklanan kesici takım rijitlik farklılıkları talaşlı imalattaki performanslarını farklı etkileyecektir. 2.5 Yüzey Pürüzlülüğü Ölçümü Araştırmada, gerçekleştirilen deneyler sonucunda ortaya çıkan işlenmiş yüzeylerin ölçümü, Mitutoyo SJ 301 tipi portatif yüzey pürüzlülük ölçüm cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada yüzey pürüzlülük parametrelerinden Raölçülmüştür.Deney tasarımlarında gerçekleştirilen her bir deneyden sonra işlenen yüzeyde kesme uzunluğu boyunca beş farklı noktadan iş parçasının yüzey pürüzlülüğü ölçümleri gerçekleştirilmiştir ve analiz için ortalama değerler kullanılmıştır.Yapılan deneyler sonucunda kesici takımlarda aşınma görülmemiştir.


7

3. SONUÇLAR VE TARTIŞMA

Yapılan ölçümler sonucu elde edilen ortalama yüzey pürüzlülüğü değerleri Tablo 6’da sunulmuştur [9].

Tablo 6. Deneylerden elde edilen yüzey pürüzlülük sonuçları Ra (µm)

Deney No

Değişkenler Pens Weldon Shrink

1 A1B1C1D1 0.38 0.28 0.23 2 A1B2C2D2 0.54 0.30 0.58 3 A1B3C3D3 1.34 1.00 1.22 4 A2B1C2D3 1.00 0.40 0.53 5 A2B2C3D1 0.36 0.67 0.50 6 A2B3C1D2 0.62 0.54 0.64 7 A3B1C3D2 0.62 0.51 0.33 8 A3B2C1D3 2.42 0.69 0.78 9 A3B3C2D1 0.63 0.50 0.61

Taguchi deney tasarım metodunda kalite karakteristiklerinin ölçülmesinde ve değerlendirilmesinde kullanılan ölçüt S/N oranıdır. Sinyal (S), sistemin verdiği ve ölçülmek istenen gerçek değerdir. Gürültü (N) ise ölçülen değer içerisindeki istenmeyen faktörlerin payını gösterir [10]. 3 tip S/N oranı vardır. Tip N: Hedef değer en iyi, hedef nominal bir değere ulaşmak.

−=

S

YNS

2

log.10/ (1)

Tip S: En küçük en iyi, hedef en düşük değere ulaşmak.

−= ∑

=

n

iiY

nNS

1

2.1

log.10/ (2)

Tip B: En büyük en iyi, hedef en yüksek değere ulaşmak.

−= ∑

=

n

i iYnNS

12

1.

1log.10/ (3)

Y: Performans karakteristiklerinin değerlerinin ortalaması S: Y değerlerinin standart sapması n: Y değerlerinin sayısı Bu üç durumda da amaç S/N oranını maksimize etmektir. Bu oranların maksimize edilmesi, sinyali arttırırken, varyansı azaltmaktadır [11].Bu çalışmada yüzey pürüzlülüğü ölçüldüğü için, deneylerin analizinde en küçük en iyi yaklaşımına göre hesaplanan S/N oranı kullanılmıştır. Tablo 7’de bütün takım tutucular için ölçülen yüzey pürüzlülük değerlerinin S/N oranları verilmiştir.


8

Tablo 7. Deneylerden elde edilen yüzey pürüzlülük sonuçları için S/N oranları S/N (dB)

Deney No

Değişkenler Pens Weldon Shrink

1 A1B1C1D1 8.4043 11.0568 12.7654 2 A1B2C2D2 5.3521 10.4576 4.7314 3 A1B3C3D3 -2.5421 0.0000 -1.7272 4 A2B1C2D3 0.0000 7.9588 5.5145 5 A2B2C3D1 8.8739 3.4785 6.0206 6 A2B3C1D2 4.1522 5.3521 3.8764 7 A3B1C3D2 4.1522 5.8486 9.6297 8 A3B2C1D3 -7.6763 3.2230 2.1581 9 A3B3C2D1 4.0132 6.0206 4.2934

Şekil 9-11 farklı takım tutucuları ile frezelemede kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisini göstermektedir. Her faktör için hesaplanan S/N oranının en yüksek olduğu değer, en iyi deney sonucunu (yüzey pürüzlülüğünün en düşük olduğu deney sonucunu) göstermektedir. S/N oranları kullanılarak her bir takım tutucu için optimum noktalar belirlenmiştir.Takım tutucular için optimum noktalar Tablo 8’de verilmiştir.Optimum nokta olarak tavsiye edilen kombinasyon pens takım tutucu için kesme hızının 140 m/dak, ilerlemenin 0.1 mm/dak, talaş derinliğinin 0.7 mm ve yana kayma mesafesinin 1 mm olduğu şartlardır. Weldon takım tutucu için en düşük yüzey pürüzlülüğü kesme hızının 100 m/dak, ilerlemenin 0.1 mm/dak, talaş derinliğinin 0.5 mm ve yana kayma mesafesinin 2 mm olduğu şartlarda elde edilmektedir. Shrink takım tutucu için kesme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi çok düşük bulunmuştur. Ancak yüksek kesme hızları nispeten daha düşük yüzey pürüzlülüğü vermiştir.Shrink tutucu için ilerlemenin, talaş derinliğinin ve yana kayma mesafesinin en düşük seviyeleri optimum noktalar olarak bulunmuştur.

Tablo 8. Takım tutucularda yüzey pürüzlülüğü için optimum noktalar Yüzey Pürüzlülüğü

Takım Tutucular Optimum Noktalar Pens A2 B1 C3 D1 Weldon A1 B1 C2 D2 Shrink A3 B1 C1 D1

Şekil 9. Pens tutucu için kontrol faktörlerinin S/N oranları.

180140100

8

4

0

-40,30,20,1

0,70,50,3

8

4

0

-4321

Kesme Hızı

Me

an

of

SN

ra

tio

s

Đlerleme

Talaş Derinliği Yana Kayma Mesafesi

Signal-to-noise: Smaller is better


9

Şekil 10.Weldon tutucu için kontrol faktörlerinin S/N oranları.

Varyans analizi ile hangi işlem üzerinde hangi faktörlerin ne derecede etkili oldukları istatistiksel olarak ortaya konur. Varyans analizinde amaç, incelenen faktörlerin, kaliteyi ölçebilmek için seçilen çıktı değerlerini ne oranda etkilediklerini ve farklı seviyelerin nasıl bir değişkenliğe neden olduklarını ortaya koyabilmektir. Ayrıca elde edilen sonuçların istatistiksel olarak güvenilirliği de test edilir [10]. Bu çalışmada gerçekleştirilen varyans analizinde (ANOVA) güven aralığı %95 ve alfa (α) 0.05 olarak kabul edilmiştir.Bütün takım tutucular ile frezelemede ölçülen yüzey pürüzlülüğü değerleri için ANOVA tablosu hazırlanmıştır ve Tablo 9’da bu sonuçlar verilmiştir. Tablolarda P değeri, o parametrenin deney sonuçlarına katkısının tüm parametreler içerisindeki oranını yüzde olarak göstermektedir.

Şekil 11.Shrink tutucu için kontrol faktörlerinin S/N oranları.

Tablo 9’da görüldüğü gibi kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği ve yana kayma mesafesi; pens tutucu ile frezelemede yüzey pürüzlülüğünü sırasıyla %15.94, %8.50, %9.05 ve %66.51 etkilemektedir. Kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği ve yana kayma mesafesi; weldon tutucu ile frezelemede yüzey pürüzlülüğünü sırasıyla %0.65, %30.35, %42.00 ve %27.00 etkilemektedir.Kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği ve yana kayma mesafesi; shrink tutucu ile frezelemede yüzey pürüzlülüğünü sırasıyla %3.95, %49.54, %4.73 ve %41.78 etkilemektedir.

180140100

9,0

7,5

6,0

4,5

3,0

0,30,20,1

0,70,50,3

9,0

7,5

6,0

4,5

3,0

321

Kesme Hızı

Me

an

of

SN

ra

tio

s

Đlerleme



180140100

10

8

6

4

2

0,30,20,1

0,70,50,3

10

8

6

4

2

321

Kesme Hızı

Me

an

of

SN

ra

tio

s

Đlerleme




10

Tablo 9. Takım tutucular için ANOVA tablosu

PENS

Serbestlik Derecesi

Kareler Toplamı

Kareler Ortalaması

P Değeri

Kesme Hızı 2 0.5470 0.2735 %15.94 Đlerleme 2 0.2915 0.1457 %8.50 Talaş Derinliği 2 0.3106 0.1553 %9.05 Yana Kayma Mesafesi 2 2.2823 1.1411 %66.51 Hata 0 - - - Toplam 8 3.4314 %100

WELDON

Serbestlik Derecesi

Kareler Toplamı

Kareler Ortalaması

P Değeri

Kesme Hızı 2 0.0026 0.0013 %0.65 Đlerleme 2 0.1209 0.0604 %30.35 Talaş Derinliği 2 0.1673 0.0836 %42.00 Yana Kayma Mesafesi 2 0.1075 0.0537 %27.00

Hata 0 - - - Toplam 8 0.3982 %100

SHRINK

Serbestlik Derecesi

Kareler Toplamı

Kareler Ortalaması

P Değeri

Kesme Hızı 2 0.0254 0.0127 %3.95 Đlerleme 2 0.3188 0.1594 %49.54 Talaş Derinliği 2 0.0304 0.0152 %4.73 Yana Kayma Mesafesi 2 0.2689 0.1345 %41.78 Hata 0 - - - Toplam 8 0.6436 %100

Takım tutucular için ANOVA tablosundan elde edilen yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en önemli iki faktör için yüzey grafikleri çizilmiştir (Şekil 12-14). Şekil 12'de görüldüğü gibi yana kayma mesafesi ve kesme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki değişime etkisi oldukça fazla olmuştur. Fakat kesme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi yana kayma mesafesinden daha azdır. Yana kayma mesafesi ve kesme hızının en düşük olduğu değerler en düşük yüzey pürüzlülüğü değerini vermiştir. Pens tutucuda yana kayma mesafesi ve kesme hızı arttıkça yüzey pürüzlülüğü artmıştır.Weldon tutucuda talaş derinliği ve ilerlemenin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki değişime etkisi oldukça fazla olmuştur (Şekil 13).Talaş derinliği ve ilerlemenin en düşük olduğu değerler en düşük yüzey pürüzlülüğü değerini vermiştir. Shrink tutucuda yana kayma mesafesi ve ilerlemenin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki değişime etkisi oldukça fazla olmuştur (Şekil 14).Yana kayma mesafesinin ve ilerlemenin en düşük olduğu değerler en düşük yüzey pürüzlülüğü değerini vermiştir.


11

Şekil 12.Penstutucuda yana kayma mesafesi ve kesme hızının Ra üzerine etkisi.

Şekil 13.Weldontutucuda talaş derinliği ve ilerlemenin Ra üzerine etkisi.

Şekil 14.Shrinktutucuda yana kayma mesafesi ve ilerlemenin Ra üzerine etkisi.

4. SONUÇLAR

Bu çalışmada farklı takım tutucular ile frezelemede işleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi Taguchi deney tasarım metodu kullanılarak araştırılmıştır. S/N oranı ve varyans analizi yapılarak

0,6

1,2

1,8

100100125

150

1,8

2,4

1175

2

3

Ra (µm)

Yana Kayma Mesafesi (mm)

Kesme Hızı (m/dak)

0,4

0,6

0,8

0,10,10,2

0,8

1,0

0,45

0,300,3

0,60

0,45

0,75

0,60

Ra (µm)

Talaş Derinliği (mm)

Đlerleme (mm/dak)

0,3

0,6

0,9

0,10,10,2

0,9

1,2

10,3

2

3

Ra (µm)

Yana Kayma Mesafesi (mm)

Đlerleme (mm/dak)


12

elde edilen sonuçlar aşağıda sıralanmıştır.

� Optimum noktalar takım tutucunun cinsine göre değişmektedir. Optimum nokta olarak tavsiye edilen kombinasyon pens takım tutucu için kesme hızının 140 m/dak, ilerlemenin 0.1 mm/dak, talaş derinliğinin 0.7 mm ve yana kayma mesafesinin 1 mm olduğu şartlardır. Weldon takım tutucu için en düşük yüzey pürüzlülüğü kesme hızının 100 m/dak, ilerlemenin 0.1 mm/dak, talaş derinliğinin 0.5 mm ve yana kayma mesafesinin 2 mm olduğu şartlarda elde edilmektedir.

� Shrink takım tutucu için kesme hızının yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi çok düşük bulunmuştur. Ancak yüksek kesme hızları nispeten daha düşük yüzey pürüzlülüğü vermiştir. Shrink tutucu için ilerlemenin, talaş derinliğinin ve yana kayma mesafesinin en düşük seviyeleri optimum noktalar olarak bulunmuştur.

� Pens tutucu için yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en önemli parametrenin yana kayma mesafesi olduğu bulunmuştur. Weldon tutucuda talaş derinliği, shrink tutucuda ilerleme yüzeypürüzlülüğünü etkileyen en önemli parametreler olarak elde edilmiştir.

� Bu çalışmada kullanılan takım tutucular için yana kayma mesafesinin ve ilerleme değerlerinin düşük seviyeleri düşük yüzey pürüzlülük değerleri vermiştir.

5. KAYNAKLAR

1. Kitajima, K., Sogabe, H.,Hirom, M., 2005, "Development of Shrinking Tool Holder Utilizing of Shape Memory Alloy", Key Engineering Materials, 291-292, 525-530 2. Habeeb, H.H.,Abou-El-Hossein, K.A., Mohammad, B.,Kadirgama, K., 2008,"Effect of tool holder geometry and cutting condition when milling nickel-based alloy 242", Journal of Materials Processing Technology, 201, 1-3, 483-485 3. Bhattacharyya, A., Ham, I., "Design of cutting tools use of metal cutting theory", 1969, American Society of Tool and Mech. Engineers, Dearborn, Michigan, 12-26 4. Yang, Y.K., Chuang, M.T., Lin, S.S., 2009, "Optimization of dry machining parameters for high-purity graphite in end milling process via design of experiments methods", Journal of Materials Processing Technology, 209, 4395-4400 5. Zhang, J.Z., Chen, J.C., Kirby, E.D., 2007, "Surface roughness optimization in an end-milling operation using the Taguchi design method", Journal of Materials Processing Technology, 184, 233-239 6. Ding, T., Zhang, S., Wang, Y., Zhu, X., 2010, "Empirical models and optimal cutting parameters for cutting forces and surface roughness in hard milling of AISI H13 steel", The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 51, 45-55 7. Fratila, D., Caizar, C., 2011, "Application of Taguchi method to selection of optimal lubrication and cutting conditions in face milling of AlMg3", Journal of Cleaner Production, 19, 640-645 8. www.iscar.com.tr 9. Sert, A., 2007, "Farklı Takım Tutuculara Bağlanan Parmak Frezenin Düzlem Yüzey Frezelemedeki Performansının Araştırılması", Master Tezi, Gebze Yüksek Teknoloji Enstitüsü, Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü


13

10. Savaşkan, M., Taptık Y., Ürgen M., 2004,"Deney Tasarımı Yöntemi ile Matkap Uçlarında Performans Optimizasyonu",ĐTÜdergisi/d mühendislik, 3 (6), 117-128 11.Sakarya,N., 2005, "Cep Đşlemede Takım Yolu Hareketlerinin ve Kesme Parametrelerinin Yüzey Pürüzlülüğüne Etkilerinin Đncelenmesi", Master Tezi, Karaelmas Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü

düzlem yüzey frezelemede takım tutucuları ve kesme

Documents