Experimental Investigation of the Effects of Cutting Parameters on Geometric Tolerances in Machining
Öz
In the machining process, which is of great importance in the manufacturing industry, the most crucial aim is to be able to manufacture parts in the desired sensitive tolerance range and low surface roughness values. Surface quality and dimensional accuracy significantly affect the strength and performance of machine parts operating in contact and interaction. During these studies, of the geometric tolerance values, cylindricality, circularity and linearity values of SAE 1040 materials, which are produced by the CNC turning process and are widely used primarily in the manufacturing sector, were analysed. The effect of cutting parameter variables, which have a high impact on the process and have great importance in turning operations, were investigated. The experiments were carried out on a DOOSAN Lynx 2100 CNC Lathe by using Q8 Brunel XF 450 coolant. WIDIA DWLNR-2525M08 as a tool holder and WNMG0804086P TN20P as a cutting insert were used. The operations were performed at three different depths of cut (1 mm, 1.5 mm, 2 mm), three different cutting speeds (150 m/min, 200 m/min, 275 m/min), and three different feeds (150 m/rev), 200 m/rev, 240 m/rev). The cylindricality, circularity and linearity values of the sample parts obtained after the experiments were measured in the DEA GLOBAL CMM 3D measuring device. The Taguchi method, which is a statistical method, was used to evaluate the obtained data. With respect to the Taguchi method, time and cost savings were efficiently used, and the data obtained from the experiment were interpreted. In addition, analysis of variance (ANOVA) was used to determine the most influential parameters between dependent and independent variables.
Anahtar Kelimeler
Machining turning cutting parameters SAE 1040 geometric tolerance cylindricity circularity linearity CMM
Kaynakça
- [1] Simga-Mugan, C., Erel, E. (2000). Distribution of Quality Costs: Evidence From An Aeronautical Firm. Total Quality Management, 11:2, 227-234.
- [2] Ağın, K. (2020). Toplam Kalite Yönetimi Bağlamında Kaizen Felsefesinin Örgütlerin Maliyet, Verimlilik ve Kalite Düzeylerine Etkileri. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 24:3, 1191-1207.
- [3] Erdoğan, E. (2009). Geometrik Boyutlandırma ve Ölçü Toleranslarının Arıza ve Periyodik Bakıma Etkisi. Mühendis ve Makina, 50:598, 25-38.
- [4] Debnath, S., Reddy, M.M., Yi, Q.S. (2016). Influence of Cutting Fluid Conditions and Cutting Parameters on Surface Roughness and Tool Wear in Turning Process Using Taguchi Method. Measurement, 78, 111-119.
- [5] Thamizhmanii, S., Saparudin, S., Hasan, S. (2007). Analyses of Surface Roughness by Turning Process Using Taguchi Method. Journal of Achievements of Materials and Manufacturing Engineering, 20:1-2, 503-506.
- [6] Canıyılmaz, E., Kutay, F. (2003). Taguchi Metodunda Varyans Analizine Alternatif Bir Yaklaşım. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 18:3, 51-63.
- [7] Köse, S., Sakin, R. (2010). AISI-1040 ve AISI-P20 Çeliklerinde Alaşım Oranları ve Mikro Yapının Sertleşme Kabiliyetine Etkisi. 2. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi, 170-182.
- [8] Beno, T., Isaksson, M., Pejryd, L. (2007). Investigation of Minimal Quantity Lubrication in Turning of Waspaloy. In: Takata, S., Umeda, Y. (eds) Advances in Life Cycle Engineering for Sustainable Manufacturing Businesses. (Springer, London) pp. 305-310.
- [9] Liao, Y.S., Lin, H.M. (2007). Mechanism of Minimum Quantity Lubrication in High-Speed Milling of Hardened Steel. International Journal of Machine Tools&Manufacture, 47:11, 1660-1666.
- [10] H.Chena, S. Z. (2014). A Comprehensive Study of Three Dimensional Tolerance Analysis Methods. Computer-Aided Design, 1-13.
- [11] Zhu, L.-R. (2010). Estimation of Uncertainty in Spatial Straightness Measurement According to Next Generation of GPS Standard System. Third International Workshop on Advanced Computational Intelligence, 666-669.
- [12] Işık, U. (2019). Üç Boyutlu Koordinat Ölçme Cihazı (CMM) ile Optik Tarama Cihazının Performanslarının Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi.
- [13] Karna, S.K., Sahai, R. (2012). An Overview on Taguchi Method, International Journal of Engineering and Mathematical Sciences, 1, 11-18.
- [14] Cvijović, Z.Z., Radenković, G., Maksimović, V., Dimčić, B. (2005). Application of ANOVA Method to Precipitation Behaviour Studies. Materials Science and Engineering: A, 397:1-2, 195-203.
- [15] Dawson, D.J.W. (1992). Cylindriciity and Its Measurement. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 32:1-2, 247-253.
- [16] Krishankant, Taneja, J. Bector, M., Kumar, R. (2012). Application of Taguchi Method for Optimizing Turning Process by the Effects of Machining Parameters. International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), 2:1, 263-274.
- [17] N. Cho, N., Tu, J.F. (2002). Quantitative Circularity Tolerance Analysis and Design for 2D Precision Assemblies. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 42:13, 1391–1401.
Talaşlı İmalatta Kesme Parametrelerinin Geometrik Toleranslar Üzerine Etkilerinin Deneysel Olarak İncelenmesi
Öz
İmalat sanayinde büyük öneme sahip olan talaşlı imalat prosesinde istenilen, hassas tolerans aralığında ve düşük yüzey pürüzlülük değerlerinde parça imal edebilmek en önemli amaç olarak görülmektedir. Yüzey kalitesi ve ölçü tamlığı, temas ve etkileşim halinde çalışan makine parçalarının dayanımını ve performansını önemli derecede etkilemektedir. Bu çalışmalar esnasında CNC tornalama işlemi ile üretilen ve özellikle imalat sektöründe genişçe kullanım alanına sahip olan SAE 1040 malzemelerin geometrik tolerans değerlerinden silindiriklik, dairesellik ve doğrusallık değerleri analiz edilmiştir. Prosese etkisi yüksek olan bu bağımlı değişkenler üzerine etki eden, tornalama işlemlerinde büyük öneme sahip olan kesme parametre değişkenlerinin etkisi incelenmiştir. Deneyler DOOSAN Lynx 2100 CNC torna tezgâhında Q8 Brunel XF 450 soğutma sıvısı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Takım tutucu olarak WIDIA DWLNR-2525M08 ve kesici uç olarak WNMG0804086P TN20P tercih edilmiştir. İşlemler üç farklı talaş derinliğinde (1 mm, 1.5 mm, 2 mm), üç farklı kesme hızında (150 m/dak, 200 m/dak, 275 m/dak) ve üç farklı ilerlemede (0.15 mm/dev, 0.2 mm/dev, 0.24 mm/dev) gerçekleştirilmiştir. Deneyler sonrası elde edilen numune parçalarının silindiriklik, dairesellik ve düzlemsellik değerleri DEA GLOBAL CMM 3D ölçüm cihazında ölçülmüştür. Elde edilen verilerin değerlendirilmesi için, istatistiksel yöntem olan Taguchi metodu kullanılmıştır. Bu metot ile deneylere harcanacak zaman ve maliyetten tasarruf sağlanmış, deney sonuçlarından elde edilen veriler yorumlanmıştır. Ek olarak bağımlı ve bağımsız değişkenler arasındaki en etkili olan parametreleri belirlemek için varyans analizi (ANOVA) kullanılmıştır.
Anahtar Kelimeler
Talaşlı imalat Tornalama Kesme parametreleri SAE 1040 Geometrik tolerans Silindiriklik Dairesellik Doğrusallık CMM
Kaynakça
- [1] Simga-Mugan, C., Erel, E. (2000). Distribution of Quality Costs: Evidence From An Aeronautical Firm. Total Quality Management, 11:2, 227-234.
- [2] Ağın, K. (2020). Toplam Kalite Yönetimi Bağlamında Kaizen Felsefesinin Örgütlerin Maliyet, Verimlilik ve Kalite Düzeylerine Etkileri. Atatürk Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 24:3, 1191-1207.
- [3] Erdoğan, E. (2009). Geometrik Boyutlandırma ve Ölçü Toleranslarının Arıza ve Periyodik Bakıma Etkisi. Mühendis ve Makina, 50:598, 25-38.
- [4] Debnath, S., Reddy, M.M., Yi, Q.S. (2016). Influence of Cutting Fluid Conditions and Cutting Parameters on Surface Roughness and Tool Wear in Turning Process Using Taguchi Method. Measurement, 78, 111-119.
- [5] Thamizhmanii, S., Saparudin, S., Hasan, S. (2007). Analyses of Surface Roughness by Turning Process Using Taguchi Method. Journal of Achievements of Materials and Manufacturing Engineering, 20:1-2, 503-506.
- [6] Canıyılmaz, E., Kutay, F. (2003). Taguchi Metodunda Varyans Analizine Alternatif Bir Yaklaşım. Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi Dergisi, 18:3, 51-63.
- [7] Köse, S., Sakin, R. (2010). AISI-1040 ve AISI-P20 Çeliklerinde Alaşım Oranları ve Mikro Yapının Sertleşme Kabiliyetine Etkisi. 2. Ulusal Tasarım İmalat ve Analiz Kongresi, 170-182.
- [8] Beno, T., Isaksson, M., Pejryd, L. (2007). Investigation of Minimal Quantity Lubrication in Turning of Waspaloy. In: Takata, S., Umeda, Y. (eds) Advances in Life Cycle Engineering for Sustainable Manufacturing Businesses. (Springer, London) pp. 305-310.
- [9] Liao, Y.S., Lin, H.M. (2007). Mechanism of Minimum Quantity Lubrication in High-Speed Milling of Hardened Steel. International Journal of Machine Tools&Manufacture, 47:11, 1660-1666.
- [10] H.Chena, S. Z. (2014). A Comprehensive Study of Three Dimensional Tolerance Analysis Methods. Computer-Aided Design, 1-13.
- [11] Zhu, L.-R. (2010). Estimation of Uncertainty in Spatial Straightness Measurement According to Next Generation of GPS Standard System. Third International Workshop on Advanced Computational Intelligence, 666-669.
- [12] Işık, U. (2019). Üç Boyutlu Koordinat Ölçme Cihazı (CMM) ile Optik Tarama Cihazının Performanslarının Karşılaştırılması. Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniversitesi.
- [13] Karna, S.K., Sahai, R. (2012). An Overview on Taguchi Method, International Journal of Engineering and Mathematical Sciences, 1, 11-18.
- [14] Cvijović, Z.Z., Radenković, G., Maksimović, V., Dimčić, B. (2005). Application of ANOVA Method to Precipitation Behaviour Studies. Materials Science and Engineering: A, 397:1-2, 195-203.
- [15] Dawson, D.J.W. (1992). Cylindriciity and Its Measurement. International Journal of Machine Tools and Manufacture, 32:1-2, 247-253.
- [16] Krishankant, Taneja, J. Bector, M., Kumar, R. (2012). Application of Taguchi Method for Optimizing Turning Process by the Effects of Machining Parameters. International Journal of Engineering and Advanced Technology (IJEAT), 2:1, 263-274.
- [17] N. Cho, N., Tu, J.F. (2002). Quantitative Circularity Tolerance Analysis and Design for 2D Precision Assemblies. International Journal of Machine Tools & Manufacture, 42:13, 1391–1401.
Ayrıntılar
| Birincil Dil | Türkçe |
|---|---|
| Konular | Mühendislik |
| Bölüm | Araştırma Makalesi |
| Yazarlar | |
| Yayımlanma Tarihi | 30 Aralık 2022 |
| Gönderilme Tarihi | 23 Haziran 2022 |
| Kabul Tarihi | 4 Ağustos 2022 |
| Yayımlandığı Sayı | Yıl 2022 |