Investigation the relationship of machining parameters with surface roughness in machining of chesnut (Castenia sativa Mill.) tree species with CNC

Abstract

In this study, the effect of machining parameters on the surface quality of the machining of the chestnut (Castenia sativa Mill.) tree species used in the woodworking and furniture industry was investigated, and it was aimed to determine the optimum machining parameters. The experiments were carried out at two different machining layers by using two different 8 mm diameter cutters at 8000, 12000, and 16000 rpm at feed rates of 1000, 1500, and 2000 mm/min. Average roughness (Ra) measurements were made according to ISO 4287 by using a test device with the stylus method on the surfaces obtained in different sections. It has been observed that the machining parameters have an effect in different rates on the surface quality, and the results are evaluated by comparing with the literature. The lowest average roughness (Ra) value was obtained in 4-layer processing, 1000 mm/min feed rate at 16000 rpm, cutter type 2 for measurements perpendicular to the fibers. The lowest average roughness (Ra) value was obtained in 4-layer processing, 2000 mm/min feed rate at 12000 rpm, cutter type 2 for measurements parallel to the fibers.

Keywords

• Wood
• CNC
• Machining
• Chesnut
• Surface roughness

Anadolu kestanesi (Castenia sativa Mill.) ağaç türünün CNC ile işlenmesinde yüzey pürüzlülüğünün işleme parametreleri ile ilişkisi

Abstract

Bu çalışmada, ağaç işleri ve mobilya endüstrisinde kullanılan Anadolu kestanesi (Castenia sativa Mill.) ağaç türüne ait numunelerin işlenmesinde işleme parametrelerinin yüzey kalitesi üzerine etkisi incelenerek optimum işleme koşullarının belirlenmesi amaçlanmıştır. Denemeler 8 mm çapında iki farklı kesici kullanılarak 8000, 12000 ve 16000 dev/dakika devir sayılarında 1000, 1500 ve 2000 mm/dak ilerleme hızlarında farklı iki işleme katman sayısında gerçekleştirilmiştir. Elde edilen yüzeylerde iğne taramalı yöntem kullanılarak TS 6956 EN ISO 4287’ ye göre ortalama pürüzlülük (Ra) ölçümleri yapılmıştır. İşleme parametrelerinin yüzey kalitesi üzerinde farklı oranlarda etkisinin olduğu görülmüştür. Liflere dik yapılan ölçümlerde en düşük Ra değerleri 2 no’lu kesici tipinde, 16000 dev/dak devir sayısında, 1000 mm/dak ilerleme hızında ve 4 işleme katman sayısında elde edilmiştir. Liflere paralel yapılan ölçümlerde en düşük Ra değerleri 2 no’lu kesici tipinde, 12000 dev/dak devir sayısında, 2000 mm/dak ilerleme hızında ve 4 işleme katman sayısında elde edilmiştir.

Keywords

• Ağaç malzeme
• CNC
• işleme
• kestane
• yüzey pürüzlülüğü

References

1. Aras, O., (2019), CNC frezeleme operasyonlarında, farklı ahşap kesitlerinde işleme parametreleri ile yüzey pürüzlülüğü arasındaki ilişkinin araştırılması, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek lisans tezi, Kütahya.
2. Aydın, İ., Çolakoğlu, G., 2003. Odun yüzeylerinde pürüzlülük ve pürüzlülük ölçüm yöntemleri. Kafkas Üniversitesi Artvin Orman Fakültesi Dergisi, 1-2, 92-102.
3. Aykaç, E. (2018), Bambu’da işleme parametrelerinin yüzey kalitesi üzerine etkisinin araştırılması, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Yüksek Lisans Tezi, Kütahya.
4. Aykac, E., Sofuoğlu, S.D., (2021), Investigation of the effect of machining parameters on surface quality in bamboo. Tehnicki Vjesnik-Technical Gazette, 28(2), 684-689. DOI: 10.17559/TV-20200102202928.
5. Bal, B.C., (2018), CNC makinelerinin bazı ayarlarının parça işleme süresi ve lif levhanın yüzey pürüzlülüğü üzerine etkileri, Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 1 (1), 21-30. DOI:10.33725/mamad.427588.
6. Bal, B.C., Akçakaya, E. (2018), The effects of step over, feed rate and finish depth on the surface roughness of fiberboard processed with CNC machine, Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 1 (2), 86-93, DOI: 10.33725/mamad.481278.
7. Bozkurt, A.Y. (1992), Odun anatomisi, İstanbul Üniversitesi: 3652, 975-404-230-6, İstanbul.
8. Bozkurt, A.Y., Erdin, N., (1997), Ağaç teknolojisi, İstanbul Üniversitesi Yayın No: 3998, 975-404-592-5, İstanbul.

9. Bozkurt, A.Y., Erdin, N., (2000), Odun anatomisi, İstanbul Üniversitesi: 4263, 975-404-592-5, İstanbul.
10. Davim, J. P., Clemente, V. C., Silva, S., (2009), Surface roughness aspects in milling MDF (Medium Density Fibreboard). International Journal of Advanced Manufacturing Technology, 40(1–2), 49–55. DOI:10.1007/s00170-007-1318-z.
11. Efe, H., Gürleyen, L., (2003), Bazı ağaç malzemelerde kesiş yönü, kesici adeti ve devir sayısının yüzey düzgünlüğüne etkileri, Gazi Üniversitesi Endüstriyel Sanatlar Eğitim Fakültesi Dergisi, 11(12), 34-44.
12. Hazir, E., Erdinler, E.S., Koc, K.H., (2018), Optimization of CNC cutting parameters using design of experiment (DOE) and desirability function. Journal of forestry research,29(5), 1423-1434. DOI:10.1007/s11676-017-0555-8.
13. İşleyen, Ü.K., Karamanoğlu, M. (2019), The influence of machining parameters on surface roughness of MDF in milling operation, BioResources, 14(2), 3266-3277.
14. Jakub, S., Martıno, N., (2005), Wood surface roughness-What is it, Rosenheim Workshop, September, Boku University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna, Austria.
15. Kaçal, A., Sofuoğlu, S.D., (2013), Experimentally and Statistically Evaluating of Drilling of Massive Wooden Table which is Made of Scotch Pine (Pinus sylvestris L.), 21st International Wood Machining Seminar, Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan. August 4-7, 2013, 421-428.
16. Karagöz, Ü., (2010), Ahşap malzemenin CNC ile işlenmesinde yüzey kalitesini etkileyen işleme parametrelerinin belirlenmesi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, Isparta.
17. Karagöz, Ü., (2011), CNC ile işlemede ahşap malzemenin yüzey kalitesini etkileyen faktörler, Kastamonu Üniversitesi, Orman Fakültesi Dergisi, 11 (1), 18-26.
18. Koc, K.H., Erdinler, E.S., Hazır, E., Öztürk, E., (2017), Effect of CNC application parameters on wooden surface quality, Measurement, 107, 12-18.
19. Koç, K.H, Koç, R., (2005), Bilgisayar destekli üretim ve Türkiye mobilya endüstrisinin geleceği, Mobilya Dekorasyon, 67, 22-38.
20. Malkoçoglu, A., Özdemir, T., (2006), The machining properties of some hardwoods and softwoods naturally grown in Eastern Black Sea Region of Turkey. Journal of Materials Processing Technology, 173(3), 315–320, DOI:10.1016/j.jmatprotec.2005.09.031.
21. Marian, J.E., Suchland, O., (1962), Surface texture measurement theories, methods, applications, Forest Product Journal, 13, 303.
22. Sofuoğlu, S.D., (2008), Bazı yerli ağaç türü odunlarının işlenme özelliklerinden yüzey kalitesi üzerine etkileri, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora tezi, İstanbul.
23. Sofuoğlu, S.D., (2015a), Determination of optimal machining parameters of massive wooden edge-glued panels made of European larch (Larix decidua Mill.) using Taguchi design method, BioResources, 10(4), 6797-6808. DOI:10.15376/biores.10.4.7772-7781.
24. Sofuoğlu, S.D., (2016), Determination of optimal machining parameters of massive wooden edge- glued panels which is made of Scots Pine (Pinus sylvestris L.), using taguchi design methods, European Journal of Wood and Wood Products, 75 (1), 33-42.
25. Sofuoğlu, S.D., (2015b), Using artificial neural networks to model the surface roughness of massive wooden edge-glued panels made of scotch pine (Pinus sylvestris L.) in a machining process with computer numerical control, BioResources, 10(4), 6797-6808. DOI:10.15376/biores.10.4.6797-6808.
26. Sofuoğlu, S.D., Kaçal, A., (2013), Investigating of Machining Performance in Terms of Tool Wear and Hole Accuracy in Drilling of Particleboard Surfaced with Synthetic Resin Sheet, 21st International Wood Machining Seminar, Tsukuba International Congress Center, Tsukuba, Japan, August 4-7, 2013, s. 233-240.
27. Sofuoǧlu, S.D., Kurtoǧlu, A., (2014), Some machining properties of 4 wood species grown in Turkey, Turk J Agric For, 38(3) DOI:10.3906/tar-1304-124.
28. Stumbo, D.A., (1961), Surface texture measurements for quality and production control, Forest Products Journal, 10 -12, 122-124.
29. Sütçü, A., Karagöz, Ü., (2012), Effect of machining parameters on surface quality after face milling of MDF, Wood Research, 57 (2), 231-240.
30. Tiryaki, S., (2014), Odunun işlenmesinde yüzey pürüzlülüğü üzerine etkili faktörler, SDÜ Orman Fakültesi Dergisi, 15, 176-182.
31. Tiryaki, S., Malkoçoğlu, A., Özşahin, Ş., (2014), Using artificial neural networks for modeling surface roughness of wood in machining process. Construction and Building Materials, 66, 329–335.
32. Tosun, M., (2021), Termo-mekanik yoğunlaştırmanın masif ağaç malzemenin işlenme özellikleri üzerine etkisi, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Yüksek lisans tezi, Kütahya.
33. TS 6956 EN ISO 4287, (2004), Geometrik mamul özellikleri (GMÖ)-Yüzey yapısı: Profil metodu terimler, tarifler ve yüzey yapısı parametreleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.
34. Usta, İ., Demirci, S., Kılıç, Y., (2007), Comparison of surface roughness of Locust Acacia (Robinia pseudoacacia L.) and European Oak (Quercus petraea (Mattu.) Lieble.) in terms of the preparative process by planning, Building and Environment, 42, 2988-2992.