AISI304 Paslanmaz Çeliğin Tornalamasında Kesici Takım Yükseklik Ayarının Kesme Kuvvetlerine Etkisinin Taguchi Ve ANOVA Yöntemiyle Analizi

Abstract

Bu çalışmada, kesici takım yükseklik ayarının iş parçasının tornalamasında oluşan kesme kuvvetlerine etkisi araştırılmıştır. CNC Torna tezgahında, AISI304 paslanmaz çelik malzemesinin tornalamasına yönelik deneyler yapılmıştır. Deneylerde, negatif kesme açısına sahip çok katmanlı kaplanmış (MT/TiCN/Al2O3/TiN) karbür uçlar kullanılmıştır. Karbür uçlar, iş parçası ekseninde (0 mm), iş parçası ekseninden yukarıda (+0.5 mm) ve iş parçası ekseninden aşağıda (-0.5 mm) olmak üzere üç farklı seviyede bağlanarak denenmiştir. Uygulamalarda, üç farklı kesme hızı (100, 150 ve 225 m/dak), üç farklı ilerleme (0.15, 0.25 ve 0.35 mm/dev), üç farklı kesme derinliği (0.8, 1.3 ve 2 mm) ve iki farklı kesici uç yarıçapı (0.4 ve 0.8 mm) kesme parametresi olarak alınmıştır. Kesme kuvvetleri (Fx, Fy, Fz) standart bir dinamometre ile anlık olarak ölçülmüştür. Ölçülen kesme kuvvetleri üzerinde kullanılan deney parametrelerinin etkisinin belirlenmesi için Taguchi ve ANOVA analizleri gerçekleştirilmiştir. Değerlendirme sonucunda, kesme kuvvetlerinin artışında en büyük etkiye sahip parametrelerin talaş derinliği ve ilerleme hızı olduğu anlaşılmıştır. Kesici takımın, iş parçası ekseninde ve iş parçası ekseninden yukarıda ayarlanması durumlarında kesme kuvvetlerinde fark düşük olurken, aşağıda ayarlanmasının kesme kuvvetlerini arttırdığı gözlemlenmiştir. Deneylerde talaş derinliği ve ilerleme hızı arttıkça kesme kuvvetlerinde kesici takım yükseklik ayarının etkisi artmıştır.

Keywords

• İşlenebilirlik
• Paslanmaz çelik
• Kesme kuvvetleri
• Takım yükseklik ayarı

Analysis By Taguchi And ANOVA Methods For The Effect Of The Cutting Tool Height Adjustment On Cutting Forces In Turning AISI304 Stainless Steel Material

Abstract

In this study, the effect of the height adjustment of the cutting tool on the cutting forces in turning was investigated. Experiments for turning of AISI304 stainless steel material were carried out on a CNC lathe by using carbide inserts that were coated multilayer (MT/TiCN/Al2O3/TiN ) and manufactured with negative cutting angle (-70). The cutting tools were tested for three different levels: at the part axis (0 mm), above of the part axis (+0.5 mm), and at below of the part axis (-0.5 mm). Moreover, three different cutting speeds (100, 150 and 225 m/min), three different feeds (0.15, 0.25 and 0.35 mm/rev), three different depths of cut (0.8, 1.3 and 2 mm) and two different insert radius (0.4 and 0.8 mm) were considered into experiments. Then, cutting forces (Fx, Fy, and Fz) were measured with a standard dynamometer. Taguchi and ANOVA analysis were done to figure out the effect of the setting of the cutting tool height on the cutting forces. As a result of the evaluation, the parameters that are the depth of cut and the feed rate were identified the major effect on the cutting forces. Furthermore, it is seen that the cutting forces were obtained lower when the cutting tool is adjustment at the part axis and above of the part axis. Otherwise, the cutting forces were measured higher, while the setting the height of cutting tool is at below of the part axis. As the depth of cut and feed rate increased in the experiments, the effect of cutting tool height adjustment on cutting forces also increased.

Keywords

• Machinability
• Stainless steel
• Cutting forces
• Tool height adjustment

References

1. S. Yaldız, ''Talaşlı imalat usülleri'', s. 40, Selçuk Üniversitesi, Konya 2008.
2. T. Ma, A Height Adjustable Tool Holder, Applied Mechanics and Materials, c. 496-500, ss. 873-876, Oca. 2014, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.496-500.873.
3. Surabhi Lata ve Hitesh, A Design Insight for Substitution of Metal Shims with Reverse Engineered Element in Tool Post for Alignment of Tool-Work Center”, EJEST, c. 3, sy 1, ss. 114-129, Nis. 2020, doi: 10.33422/ejest.v3i1.248.
4. G. E. Thyer, “Construction of machine tools”, içinde Computer Numerical Control of Machine Tools, Elsevier, 1991, ss. 37-90. doi: 10.1016/B978-0-7506-0119-1.50008-4.
5. M. Mori ve M. Fujishima, “Sustainable Service System for Machine Tools”, Procedia CIRP, c. 11, ss. 8-14, 2013, doi: 10.1016/j.procir.2013.07.072.
6. M. A. Xavior, “Evaluating the machinability of AISI 304 stainless steel using alumina inserts”, Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, c. 55, sy 2, s. 7, 2012.
7. “dokmedemirler.pdf”. Erişim: Eyl. 28, 2021. [Çevrimiçi]. Erişim adresi: http://www.haddemetal.com/tr/download/dokmedemirler.pdf
8. “Technical Specification Sheet for the Edge FaroArm and ScanArm”, FARO® Knowledge Base, Ara. 20, 2016. https://knowledge.faro.com/Hardware/FaroArm_and_ScanArm/FaroArm_and_ScanArm/Technical_Specification_Sheet_for_the_Edge_FaroArm_and_ScanArm (erişim Eki. 12, 2021).

9. D. R. Jana ve T. M, “Mathematical Calculation of Effects on Tool Setting on Tool Cutting Angle” Proceedings of the International MultiConference of Engineers and Computer Scientists 2008 Vol II IMECS 2008, 19-21 March, 2008, Hong Kong.
10. Y. Kayir, S. Aslan, ve A. Aytürk, “AISI 316Ti Paslanmaz Çeliğin Tornalanmasında Kesici Uç Etkisinin Taguchi Yöntemi İle Analizi”, sy 2, s. 10, 2013.
11. M. Günay, “Aısı 316l Çeliğinin İşlenmesinde Takım Radyüsü Ve Kesme Parametrelerinin Taguchi Yöntemiyle Optimizasyonu”, sy 3, s. 8, 2013.
12. G. Meral ve M. Sarikaya, “Delme işlemlerinde kesme parametrelerinin Taguchi yöntemiyle optimizasyonu”, s. 7.
13. U. Şeker, ‘Takım Tasarımı Ders Notları’, Gazi Üniversitesi, Ankara, 2008.
14. Y. Altintas, Manufacturing automation: metal cutting mechanics, machine tool vibrations, and CNC design, 2nd ed. Cambridge ; New York: Cambridge University Press, 2012.
15. M. C. Shaw, Metal cutting principles, 2nd ed. New York: Oxford University Press, 2005.
16. A. Duran ve A. Acır , "HSS Torna Kalemindeki Talaş Açısının Kesme Kuvvetlerine Etkisi", Politeknik Dergisi, c. 7, sayı. 3, ss. 211-215, Eyl. 2004.
17. N. Altan Özbek, A. Çiçek, M. Gülesin, ve O. Özbek, “AISI 304 ve AISI 316 Östenitik Paslanmaz Çeliklerin İşlenebilirliğinin Değerlendirilmesi”, El-Cezeri Fen ve Mühendislik Dergisi, Kas. 2015, doi: 10.31202/ecjse.67151.
18. G. Basmacı, “AISI 316 Ti Paslanmaz Çeliklerin İşleme Parametrelerinin Optimizasyonu”, Academic Platform Journal of Engineering and Science, ss. 1-1, Eyl. 2018, doi: 10.21541/apjes.422606.
19. Y. Kayir ve A. Ayturk, “Investigation of Machinability Characteristics of AISI 316Ti Stainless Steel”, Pamukkale J Eng Sci, c. 18, sy 1, ss. 61-71, 2012, doi: 10.5505/pajes.2012.58076.
20. Ö. Tekaslan , N. Gerger , M. Günay ve U. Şeker , "Aısı 304 Östenitik Paslanmaz Çeliklerin Titanyum Karbür Kaplamalı Kesici Takım İle Tornalama İşleminde Kesme Kuvvetlerinin İncelenmesi", Pamukkale Üniversitesi Mühendislik Bilimleri Dergisi, c. 13, sayı. 2, ss. 135-144, Şub. 2007.
21. I. Korkut, M. Kasap, I. Ciftci, ve U. Seker, “Determination of optimum cutting parameters during machining of AISI 304 austenitic stainless steel”, Materials & Design, c. 25, sy 4, ss. 303-305, Haz. 2004, doi: 10.1016/j.matdes.2003.10.011.
22. F. Memiş ve Y. Turgut , "AISI 2205 Dubleks Paslanmaz Çeliğin CNC Torna Tezgahında İşlenmesinde Yüzey Pürüzlülüğü ve Kesme Kuvvetlerinin Deneysel Araştırılması", İmalat Teknolojileri ve Uygulamaları, c. 1, sayı. 1, ss. 22-33, Nis. 2020.
23. J. Hwang, E. H. Jeong, E. S. Chung, ve S. Y. Liang, “Assessment of the Cutting Tooling Effect on Turning Chatter”, AMM, c. 433-435, ss. 2101-2106, Eki. 2013, doi: 10.4028/www.scientific.net/AMM.433-435.2101.
24. W. Chen, “Cutting forces and surface finish when machining medium hardness steel using CBN tools”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, c. 40, sy 3, ss. 455-466, Şub. 2000, doi: 10.1016/S0890-6955(99)00011-5.
25. M. Guney, “Investigation of the Effect of Cutting Tool Rake Angle on Feed Force”, JPOLTEC, ss. 323-328, Eki. 2005, doi: 10.2339/y2005.v8.n4.p323-328.
26. M. Sekmen, "Talaş Açısının Kesme Kuvvetleri Ve Mekanik Gerilmeler Üzerindeki Etkilerinin Simülasyonu Ve Deneysel Olarak Doğrulanması,". Doktora tezi, s. 190, Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri, Ankara, 2013.
27. E. G. Thomsen, A. G. MacDonald, ve S. Kobayashi, “Flank Friction Studies With Carbide Tools Reveal Sublayer Plastic Flow”, Journal of Engineering for Industry, c. 84, sy 1, ss. 53-62, Şub. 1962, doi: 10.1115/1.3667438.
28. S. Kobayashi ve E. G. Thomsen, “The Role of Friction in Metal Cutting”, Journal of Engineering for Industry, c. 82, sy 4, ss. 324-332, Kas. 1960, doi: 10.1115/1.3664240.
29. M. Günay, E. Aslan, İ. Korkut, ve U. Şeker, “Investigation of the effect of rake angle on main cutting force”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, c. 44, sy 9, ss. 953-959, Tem. 2004, doi: 10.1016/j.ijmachtools.2004.01.015.
30. Korloy, “Korloy Takım Kataloğu”, 2021. Açık erişim:http://www.korloy.com/en/ebook/2020-2021%20KORLOY%20CUTTING%20TOOLS(TR)
31. Sandvik Coroman, “Metal Cutting Technology, A Training Handbook”,2020.
32. Akko, “Akko Ürün Kataloğu’’, 2021. Açık erişim:https://www.akko.com.tr/download_dosya/akko-cutting-tools-2021-products-catalogue.pdf