Ultrasonik atomizasyon esasına dayalı MMY sistemi ile tornalamada işleme parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of machining parameters in turning with the MQL system based on ultrasonic atomization
Yazar: RAMAZAN MERGEN
Danışman: PROF. DR. FIRAT KAFKAS
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Ultrasonik atomizasyon esasına dayalı minimum miktar yağlama (UMMY) sistemi, takım-talaş ara yüzüne etkili bir şekilde nüfuz ederek kesme bölgesini soğutmada ve işleme performansının artmasında etkinlik kazanmıştır. Bu sistemde atomize kesme sıvısı damlacıklarının takım yüzeyine çarpması sonucunda takım-talaş temas bölgesinde ince bir sıvı film tabakası oluşur. Film tabakasının kalınlığı ve hızı UMMY sisteminin performansını etkiler ve hava basıncı, püskürtme mesafesi, nozul açısı gibi çok sayıda UMMY işleme parametresine bağlıdır. Bu çalışmanın amacı, UMMY işleme parametrelerinin esas kesme kuvveti (Fc), kesme sıcaklığı (T), yüzey pürüzlülüğü (Ra) ve talaş büzüşme katsayısı (ζ) üzerine etkilerini araştırmak ve optimum UMMY işleme parametrelerini belirlemektir. Bu amaçla UMMY sistemi ile AISI 1050 sade karbonlu çeliğin tornalanması, Taguchi L27 ortogonal deney tasarım metoduna göre planlanarak CNC torna tezgâhında deneysel olarak gerçekleştirilmiştir. Tornalamada UMMY işleme parametrelerinin Fc, T, Ra ve ζ üzerine etkisini belirlemek için varyans analizi (ANOVA) kullanılmıştır. Çoklu yanıt yöntemi kullanılarak yapılan gri ilişkisel analizde de optimum UMMY işleme parametreleri belirlenmiştir. Çalışma sonucunda, en düşük Fc, T, Ra ve ζ değerlerinin kısa nozulla (K) ve %5 kesme sıvısı konsantrasyon oranında yapılan işlemede elde edildiği tespit edilmiştir. Kısa nozulun katkı oranı yaklaşık %26, kesme sıvısı konsantrasyon oranının ise yaklaşık %20 olduğu görülmüştür.

Abstract:
Minimum quantity lubrication system based ultrasonic atomization (UMQL) has gained effectiveness in cooling the cutting zone and increasing machining performance by effectively penetrating the tool-chip interface. In this system, as a result of atomized cutting fluid droplets hitting the tool surface a thin liquid film layer is formed in the tool-chip contact area. The thickness and speed of the film layer affect the performance of the UMQL system and depend on numerous UMQL machining parameters such as air pressure, spray distance, nozzle angle. The aim of this study is to investigate the effects of UMQL machining parameters on cutting force (Fc), cutting temperature (T), surface roughness (Ra) and chip compression ratio (ζ) and to determine the optimum UMQL machining parameters. For this purpose, the turning of AISI 1050 carbon steel with the UMQL system was planned according to the Taguchi L27 orthogonal experimental design method and was carried out experimentally on a CNC lathe. Analysis of variance (ANOVA) was used to determine the effect of UMQL machining parameters on Fc, T, Ra and ζ in turning. The optimum UMQL processing parameters were determined in the gray relational analysis using the multiple response method. As a result of the study, it was determined that the lowest Fc, T, Ra and ζ values were obtained in machining with a short nozzle (K) and 5% cutting fluid concentration. It was observed that the contribution ratio of the short nozzle was approximately 26% and the cutting fluid concentration ratio was approximately 20%.