Talaşlı imalat uygulamalarında ideal işleme parametrelerinin belirlenebilmesi için özel bir ölçüm düzeneğinin geliştirilmesi ve CuAl14Fe4Mn2, XCrNiMoTi17 ve AlZn5,5MgCu malzemeleri özelinde taguchi yöntemi ile değerlendirilmesi
Development and evaluation of a special measurement device for determining optimal machining parameters in machining applications with the taguchi method for CuAl14Fe4Mn2, XCrNiMoTi17 and AlZn5,5MgCu materials
Yazar: İBRAHİM ALTAN
Danışman: DOÇ. DR. İBRAHİM SAVAŞ DALMIŞ
Tekirdağ Namık Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Alüminyum alaşımları = Aluminum alloys ; Alüminyum bronzu = Aluminum bronze ; CNC frezeleme = CNC milling ; Gri ilişkisel analiz = Grey relational analysis ; Kesme kuvveti = Cutting force ; Mekanik titreşim = Mechanical vibration ; Optimizasyon = Optimization ; Paslanmaz çelik = Stainless steel ; Taguchi yöntemi = Taguchi method ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Talaşlı imalatta kesme kuvvetlerinin, titreşimin, kesme sıcaklıklarının ve yüzey pürüzlülüğünün ölçümü, endüstriyel üretim süreçlerini optimize etmek ve kaliteyi artırmak için kritik bir öneme sahiptir. Bu nedenle bu tez çalışması kapsamında düşük maliyetli ve standart parçalardan üretilen bir ölçüm sistemi tasarlanarak EN ISO 376 standartlarına göre kalibrasyonu yapılmış ve standarda göre Sınıf 1 ölçüm cihazı olarak sınıflandığı belirlenmiştir. Yapılan tasarım ve kalibrasyon işlemlerinden sonra ölçüm sistemi kullanılarak endüstride öne çıkan 7075 serisi alüminyum (AlZn5,5MgCu), Cupral 10 bronz alaşımı (CuAl14Fe4Mn2) ve 316Ti paslanmaz çeliği (XCrNiMoTi17) iş parçası malzemeleri üzerinde talaş kaldırma (işleme) deneyleri yapılarak işleme parametrelerinin (kontrol faktörlerinin) optimizasyonu gerçekleştirilmiştir. Kontrol faktörlerinin optimum seviyelerinin belirlenmesi için önce Taguchi Metodunun L16(34) ortogonal dizisi kullanarak deney tasarımı yapılmıştır. Deney tasarımı sonrası gerçekleştirilen deneylerin sonuçları için ve Taguchi Metoduna göre doğrulama deneyleri için ise güven aralığı hesapları yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen yanıtlar için Taguchi Metodu Temelli Gri İlişkisel Analizi Yöntemi ile Çok Kriterli Optimizasyon işlemi gerçekleştirilmiştir. Gerçekleştirilen optimizasyon çalışmaları sonucunda; tüm malzemeler için belirlenen devir sayılarının maksimize edilmesinin yanıtlar için gerekli optimum değerleri sağladığı tespit edilmiştir, diğer kontrol faktörlerinin yanıtlar üzerindeki etkisinin malzeme özelinde değiştiği belirlenmiştir. Ayrıca yapılan tüm istatiksel analizler ve yapılan deneylerin tutarlılığı ölçüm sisteminin kararlı çalıştığını ortaya koymuştur.

Abstract:
Measurement of cutting forces, vibrations, cutting temperatures, and surface roughness in machining processes is of critical importance to optimize industrial production processes and enhance quality. Therefore, within the scope of this thesis, a low-cost measurement system designed from standard components was developed, calibrated according to EN ISO 376 standards, and classified as a Class 1 measurement device according to the standard. After the design and calibration processes, machining experiments were conducted on prominent materials in the industry, including 7075 series aluminum (AlZn5.5MgCu), Cupral 10 bronze alloy (CuAl14Fe4Mn2), and 316Ti stainless steel (XCrNiMoTi17), to optimize machining parameters (control factors). To determine the optimal levels of control factors, an experimental design was first conducted using the L16(34) orthogonal array of the Taguchi Method. Confidence interval calculations were performed for the results of the experiments and validation experiments according to the Taguchi Method. Multi-criteria optimization using the Taguchi Method-Based Grey Relational Analysis was conducted for the responses obtained from the experiments. As a result of the optimization studies, it was determined that maximizing the specified spindle speeds provided the necessary optimum values for the responses for all materials, while the effect of other control factors on the responses varied depending on the material. Furthermore, all statistical analyses and the consistency of the experiments demonstrated that the measurement system operated reliably.