Investigation of Machinability Parameters in High-Feed Milling Process

Abstract

In this study, the machining experiments were performed on different hardness leveled materials at high feed rates (0.6-0.9 and 1.2 mm/rev), at three different cutting speeds (50-70 and 98 m/min) and at a constant cutting depth of 0.5 mm. Vermicular graphite cast iron specimens were austempered with respect to three different treatment times (60, 120 and 180 min) at 375 °C. The cutting force occurred on the cutting tool and the surface roughness values of the materials were measured after each machining experiment. In high feed experiments, surface roughness values were obtained between 0.5 µm and 5 µm. The resultant cutting force values were obtained between 1500 N and 3000 N. The lowest cutting force value and the best surface roughness value obtained at 0.6 mm/rev feed rate. It is determined that the austempering time effects cutting process and also lower values obtained at shorter austempering times in terms of cutting force and surface roughness.

Keywords

• High-feed,Milling,Surface roughness,Cutting force

Yüksek İlerlemeli Frezeleme İşleminde İşlenebilirlik Parametrelerinin İncelenmesi

Abstract

Bu çalışmada farklı sertlikteki malzemeler üzerinden, talaş kaldırma deneyleri yüksek ilerleme (0.6-0.9 ve 1.2 mm/dev) değerlerinde, üç farklı kesme hızında (50-70 ve 98 m/dak) ve 0.5 mm kesme derinliğinde gerçekleştirilmiştir. Vermüküler grafitli dökme demir numuneleri 375 °C sıcaklıkta ve üç farklı bekleme süresinde (60, 120 ve 180 dak.) östemperleme işlemine tabi tutulmuştur. Talaş kaldırma sonucu kesici üzerinde oluşan kesme kuvveti ve malzemelerin yüzey pürüzlülük değerleri ölçülmüştür. Yüksek ilerleme değerinde yapılan deneylerde 0.5 µm ile 5 µm değerlerinde yüzey pürüzlülük değerleri elde edilmiştir. Kesme kuvvetleri acısından bileşke kuvvetin 3000 N ile 1500 N arasında oluştuğu görülmüştür. En düşük yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvveti değerleri 0.6 mm/dev ilerleme değerinde tespit edilmiştir. Östemperleme süresinin kesme işlemini etkilediği ve kısa östemperleme sürelerinde daha iyi kesme değerlerinin elde edildiği görülmüştür.

Keywords

• Yüksek ilerleme,Frezeleme,Yüzey pürüzlülüğü,Kesme kuvveti

References

1. 1. R. T. Coelho et al., “Mechanistic approach to predict real machining time for milling free-form geometries applying high feed rate,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 46, no. 9–12, pp. 1103–1111, 2010.
2. 2. A. Hamdan, A. A. D. Sarhan, and M. Hamdi, “An optimization method of the machining parameters in high-speed machining of stainless steel using coated carbide tool for best surface finish,” Int. J. Adv. Manuf. Technol., vol. 58, no. 1–4, pp. 81–91, 2012.
3. 3. H. Su, P. Liu, Y. Fu, and J. Xu, “Tool life and surface integrity in high-speed milling of titanium alloy TA15 with PCD/PCBN tools,” Chinese J. Aeronaut., vol. 25, no. 5, pp. 784–790, 2012.
4. 4. B. Rao and Y. C. Shin, “Analysis on high-speed face-milling of 7075-T6 aluminum using carbide and diamond cutters,” Int. J. Mach. Tools Manuf., vol. 41, no. 12, pp. 1763–1781, 2001.
5. 5. D. M. Stefanescu, R. Hummer, and E. Nechtelberger, “Compacted graphite irons,” Met. Handb., vol. 1, no. January 1990, pp. 667–677, 1988.
6. 6. A. Mavi and İ. Korkut, “The effects of austempering temperature and time on the machinability of vermicular graphite iron,” Mater. Test., vol. 56, no. 4, pp. 289–293, 2014.
7. 7. U. Şeker and H. Hasırcı, “Evaluation of machinability of austempered ductile Irons in terms of cutting forces and surface quality,” J. Mater. Process. Technol., vol. 173, no. 3, pp. 260–268, 2005.
8. 8. J. Zimba, D. J. Simbi, and E. Navara, “Austempered ductile iron: An alternative material for earth moving components,” Cem. Concr. Compos., vol. 25, no. 6, pp. 643–649, 2003.

9. 9. Ş. Karabulut and A. Güllü, “Dökme Demirin Frezelenmesinde Kesme Kuvvetlerinin Araştırılması ve Analitik Modellenmesi,” vol. 28, no. 1, pp. 135–143, 2013.
10. 10. İ. Ucun et al., “Östemperlenmiş küresel grafitli dökme demirin sinterlenmiş karbür kesici takım ile tornalama işleminde takım performansının incelenmesi,” vol. 22, no. 4, pp. 739–744, 2007.
11. 11. Seco Tools Kesici Takımlar Mak. San. Tic. A.Ş., " Yüksek İlerlemeli Frezeler" https://www.secotools.com/#article/614, Ekim, 2018.
12. 12. Kahraman Y., Uzun G., Korkut I., “Vermiküler grafitli dökme demirlerin frezelenmesinde östemperleme sicakliği ve süresinin yüzey pürüzlülüğüne etkisi, 6. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu (UTİS 2015), 5-7 Kasım Sabancı Üniversitesi İstanbul, 2015.
13. 13. Kahraman Y., Uzun G., Mavi A., Korkut I., “Östemperlenmiş vermiküler grafitli dökme demirin mekanik özeliklerinin kesme kuvvetlerine etkisi , 5. Ulusal Talaşlı İmalat Sempozyumu (UTİS 2014), 23-25 Ekim, Uludağ Üniversitesi, Bursa, 2014.
14. 14. Sandvik Endüstriyel Mamüller Sanayi ve Ticaret A.Ş." CoroMill® 210 Yüksek ilerlemeli yüzey ve dalma frezeleme", https://www.sandvik.coromant.com/tr-tr/products/coromill_210/, Ekim, 2018.
15. 15. İ. Ovalı and A. Mavi, “Ösferrit hacim oranın çift fazlı küresel grafitli dökme demirlerin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkisi,” in 6th International Advanced Technologies Symposium (IATS’11), 2011.
16. 16. M. Gunay, A. Kacal, and Y. Turgut, “Optimization of Machining Parameters in milling of Ti-6Al-4V Alloy using Taguchi Method,” New world Sci. Acad., vol. 6, no. 1, pp. 428–440, 2011.
17. 17. T. Kivak, “Optimization of surface roughness and flank wear using the Taguchi method in milling of Hadfield steel with PVD and CVD coated inserts,” Meas. J. Int. Meas. Confed., vol. 50, no. 1, pp. 19–28, 2014.
18. 18. İ. Korkut and M. A. Dönertaş, “Kesme parametrelerinin frezelemede oluşan kesme kuvvetleri üzerine etkileri,” Politek. Derg., vol. 6, no. 1, pp. 385–389, 2003.
19. 19. Z. G. Wang, Y. S. Wong, and M. Rahman, “High-speed milling of titanium alloys using binderless CBN tools,” Int. J. Mach. Tools Manuf., vol. 45, no. 1, pp. 105–114, 2005.