YYY, YSA ve ANFIS kullanılarak AISI 316Tİ paslanmaz çeliğin frezelenmesinde soğutma/yağlama tekniklerinin ve kesme parametrelerinin işleme performansına etkilerinin araştırılması ve modellenmesi
Investigation and modeling of the effects of cooling/lubrication techniques and cutting parameters on the machining performance in the milling of AISI 316TI stainless steel using YYY ANN and ANFIS
Yazar: CEMALETTİN KARAGÖZ
Danışman: PROF. DR. HALİL DEMİR ; DOÇ. DR. BARIŞ ÖZLÜ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı /  Biyoetik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, AISI 316Ti paslanmaz çeliğin frezelenmesinde soğutma/yağlama koşullarının ve kesme parametrelerinin güç tüketimi, yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı, takım aşınması ve titreşim üzerindeki etkileri araştırılmıştır.  Ayrıca işleme parametreleri ve deney sonuçları kullanılarak YYY (Yanıt Yüzey Yöntemi), YSA (Yapay Sinir Ağı) ve ANFIS (Adaptif Ağ Tabanlı Bulanık Mantık Çıkarım Sisteminin) modelleri ile elde edilen sonuçların tahmin yeteneği ve model doğruluğu karşılaştırılarak yeterlilikleri kontrol edilmiştir. Ferezeleme deney tasarımı Taguchi L27 dizinine göre hazırlanmıştır. İşleme parametresi olarak, üç farklı soğutma/yağlama koşulu (kuru, hava ve MQL), üç farklı kesme hızı (90 m/dak, 140 m/dak ve 190 m/dak) ve üç farklı ilerleme miktarı (0,055 mm/dev, 0,115 mm/dev ve 0,175 mm/dev) seçilmiştir. Yapılan çalışma sonucu, en düşük güç tüketimi ve kesme sıcaklığı sırası ile MQL ve hava işleme koşullarında 90 m/dak kesme hızında ve 0,055 mm/dev ilerleme miktarında 0,74 kW ve 44 °C ölçülmüştür. En düşük yüzey pürüzlülüğü ve titreşim değerleri ise MQL işleme koşullarında, 190 m/dak kesme hızında ve 0,055 mm/dev ilerleme miktarında 0,18 µm ve 0,193 m/s2  olmuştur. Genel olarak kesme hızının atması ile güç tüketimini, kesme sıcaklığını ve titreşimi artırırken, yüzey pürüzlülük değerleri üzerinde olumlu bir etki göstererek azalmasına neden olmuştur. İlerleme miktarının artması güç tüketimi, yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve titreşim olumsuz bir etki göstererek tüm değerlerin artmasına neden olmuştur. Ayrıca MQL işleme koşulları güç tüketimi, yüzey pürüzlülüğü ve titreşim üzerinde olumlu etki göstererek değerlerin azalmasına neden olmuştur. Hava ile işleme kuru ve MQL işleme koşullarına göre ortalama kesme sıcaklıklarının sırası ile %43,2 ve % 37 oranlarında azalmasına neden olmuştur. ANOVA analizi sonucu güç tüketimi, yüzey pürüzlülüğü, kesme sıcaklığı ve titreşim üzerine en etkin parametreler sırası ile % 42,63 ile f, %64,41 ile İK, %38,17 ile İK2 ve %69,91 ile f olmuştur. YSA ile tahmin edilen P, Ra, T ve Vib değerlerinin deneysel sonuçlara daha yakın sonuçlar verdiği görülmüştür. Bunu sırası ile ANFIS ve YYY modelleri takip etmiştir. Ayrıca YSA modelinin YYY ve ANFIS modeline göre güvenirlik katsayısının ve tahmin yeteneğinin daha yüksek olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, the effects of cooling/lubrication conditions and cutting parameters on power consumption, surface roughness, cutting temperature, tool wear and vibration in milling AISI 316Ti stainless steel were investigated. In addition, using the processing parameters and experimental results, the prediction ability and model accuracy of the results obtained with RSM (Response Surface Method), ANN (Artificial Neural Network) and ANFIS (Adaptive Network Based Fuzzy Logic Inference System) models were compared, and their adequacy was checked. The milling experimental design was prepared according to the Taguchi L27 index. As machining parameters, three different cooling/lubrication conditions (dry, air and MQL), three different cutting speeds (90 m/min, 140 m/min and 190 m/min) and three different feed rates (0.055 mm/rev, 0.115 mm/rev and 0.175 mm/rev) were selected. As a result of the study, the lowest power consumption and cutting temperature were measured in MQL and air processing conditions respectively, at a cutting speed of 90 m/min and a feed rate of 0.055 mm/rev 0.74 kW and 44 °C. The lowest surface roughness and vibration values were 0.18 µm and 0.193 m/s2 under MQL processing conditions, at a cutting speed of 190 m/min and a feed rate of 0.055 mm/rev. In general, as the cutting speed increased, power consumption, cutting temperature and vibration increased, while it had a positive effect on the surface roughness values and caused them to decrease. Increasing the feed rate had a negative effect on power consumption, surface roughness, cutting temperature and vibration, causing all values to increase. In addition, MQL processing conditions had a positive effect on power consumption, surface roughness and vibration, causing the values to decrease. Air machining caused average cutting temperatures to decrease by 43.2% and 37% compared to dry and MQL machining conditions, respectively. As a result of ANOVA analysis, the most effective parameters on power consumption, surface roughness, cutting temperature and vibration were f with 42.63%, İK with 64.41%, İK2 with 38.17% and f with 69.91%, respectively. It has been observed that the P, Ra, T and Vib values predicted by ANN give results closer to the experimental results. This was followed by ANFIS and RSM models, respectively. In addition, it was determined that the reliability coefficient and prediction ability of the ANN model was higher than the RSM and ANFIS models.