Investigation the relationship of machining surfaces and the parameters with surface roughness in machining of Oriental beech tree species with CNC

Öz

In this study, the effect of machining parameters on the surface quality of the machining of different surfaces of the Oriental beech (Fagus orientalis Lipsky) 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 dept of cut (depth of cut 3.33 mm or 2.5 mm per machining, total 10 mm dept of cut) by using two different 8 mm diameter cutters at 8000, 12000 and 16000 rpm at feed rates of 1000, 1500 and 2000 mm/min. Surface roughness measurements were made according to ISO 4287 by using a test device with the stylus method on the surfaces obtained in different sections. Ra and Rz roughness measurements were performed on the surfaces obtained as a result of machining. It has been observed that the machining parameters have an effect in different rates on the surface roughness and the results are evaluated by comparing with the literature. The lowest average roughness (Ra=5,18 µm) value was obtained in 3-layer processing, 1000 mm/min feed rate at 16000 rpm, cutter type 2 for measurements perpendicular to the fibers on floor surfaces. The lowest values (Ra=2,84 µm) on the side surfaces were obtained as 4-layer machining, 1000 mm/min feed rate at 16000 rpm, cutter type 1 for measurements perpendicular to the fibers.

Anahtar Kelimeler

• Fagus orientalis
• Solid wood
• Machining
• Beech
• Surface roughness

Doğu kayını ağaç türünün CNC ile işlenmesinde işleme yüzeylerinin ve parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü ile ilişkisinin araştırılması

Öz

Bu çalışmada, ağaç işleri ve mobilya endüstrisinde kullanılan Doğu kayını (Fagus orientalis Lipsky.) ağaç türüne ait numunelerin farklı yüzeylerinin (zemin ve yan) 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/dk devir sayılarında 1000, 1500 ve 2000 mm /dk ilerleme hızlarında ve farklı iki işleme adımında (her işlemede 3,33 mm ile 3 adımda veya 2,5 mm kesme derinliği ile 4 adımda 10 mm derinlikte alan boşaltma) gerçekleştirilmiştir. Farklı kesitlerde elde edilen yüzeylerde iğne taramalı yöntem kullanılarak ISO 4287’ ye göre Ra ve Rz pürüzlülük ölçümleri gerçekleştirilmiştir. İşleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerinde farklı oranlarda etkisinin olduğu görülmüştür. Elde edilen sonuçlar literatür ile karşılaştırılarak değerlendirilmiştir. Genel olarak değerlendirildiğinde Ra için zemin yüzeyde liflere dik yapılan ölçümlerde en düşük pürüzlülük değerleri 2 no’lu kesici tipinde, 16000 dev/dk devir sayısında, 1000 mm/dk ilerleme hızında ve 3 işleme adımında 5,18 µm elde edilmiştir. Yan yüzeyde liflere dik yapılan ölçümlerde ortalama pürüzlülük (Ra) değerleri 1 no’lu kesici tipinde, 16000 dev/dk devir sayısında, 1000 mm/dk ilerleme hızında ve 4 işleme adımında 2,84 µm elde edilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Fagus orientalis
• Masif ahşap
• İşleme
• Kayın
• Yüzey pürüzlülüğü

Kaynakça

1. Aras, O., 2019. CNC frezeleme operasyonlarında, farklı ahşap kesitlerinde işleme parametreleri ile yüzey pürüzlülüğü arasındaki ilişkinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya.
2. Aykaç, E., 2018. Bambu’da işleme parametrelerinin yüzey kalitesi üzerine etkisinin araştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kütahya.
3. 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.
4. 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.
5. 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.
6. 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
7. 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.
8. İlter, E., Çamlıyurt, C., Balkız, O.D., 2002. Researches of the determination of the surface roughness values of bornmullerian fir (Abies bornmülleriana Mattf.). Central Anatolia Forestry Research Institute, Ankara, Turkey.

9. İşleyen, Ü. K., Karamanoğlu, M., 2019. The influence of machining parameters on surface roughness of MDF in milling operation. BioResources, 14(2): 3266-3277.
10. Jakub, S., Martino, N., 2005. Wood surface roughness-What is it, Rosenheim Workshop, September, Boku University of Natural Resources and Applied Life Sciences, Vienna, Austria.
11. Karagöz, Ü., 2010. Ahşap malzemenin CNC ile işlenmesinde yüzey kalitesini etkileyen işleme parametrelerinin belirlenmesi. Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
12. Koç, K.H., Erdinler, E.S., Hazır, E., Öztürk, E., 2017. Effect of CNC application parameters on wooden surface quality. Measurement, 107:12-18,
13. 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.
14. Marian, J.E., Suchland, O., 1962. Surface texture measurement theories, methods, applications, Forest Product Journal, 13: 303.
15. Pinkowski, G., Szymański, W., Krauss, A., Stefanowski, S., 2018. Effect of sharpness angle and feeding speed on the surface roughness during milling of various wood species. BioResources, 13(3): 6952-6962.
16. Sofuoğlu, S.D., 2008. Bazı yerli ağaç türü odunlarının işlenme özelliklerinden yüzey kalitesi üzerine etkileri, Doktora tezi, İstanbul Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
17. 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.
18. 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.
19. Sofuoǧlu, S.D., Kurtoǧlu, A., 2014. Some machining properties of 4 wood species grown in Turkey. Turkish Journal of Agriculture and Forestry, 38(3): 420-427.
20. Stumbo, D.A., 1961. Surface texture measurements for quality and production control, Forest Products Journal, 10 (12): 122-124.
21. Sütçü, A., Karagöz, Ü., 2012. Effect of machining parameters on surface quality after face milling of MDF, Wood Research, 57 (2): 231-240.
22. Tosun, M., 2021. Termo-mekanik yoğunlaştırmanın masif ağaç malzemenin işlenme özellikleri üzerine etkisi, Yüksek lisans tezi, Kütahya Dumlupınar Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Kütahya.
23. TS 6956 EN ISO 4287, 2004. Geometrik mamul özellikleri (GMÖ)-Yüzey yapısı: profil metodu terimler, tarifler ve yüzey yapısı parametreleri, Türk Standartları Enstitüsü, Ankara.