İnce cidarlı AA 5083-H111 parçaların frezelenmesinde form hatalarını ve yüzey pürüzlülüğünü etkileyen kesme parametrelerinin optimizasyonu
Optimization of cutting parameters affecting form errors and surface roughness in milling thin-walled parts AA 5083-H111
Yazar: UĞURCAN ÇELİK
Danışman: PROF. DR. HALİL DEMİR ; DR. BARIŞ ÖZLÜ
Karabük Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / İmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı / İmalat Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Biçim hataları = Format errors ; Lazer tarama = Laser scanning ; Serbest yüzey = Free surface ; Taguchi yöntemi = Taguchi method ; Yüzey pürüzlülüğü = Surface roughness

Özet:
Bu çalışmada, serbest formlu yüzeylere sahip AA 5083-H111 parçaların frezelemesinde kidar kalınlığının, kesme hızının ve ilerleme miktarının form hatalarına ve yüzey pürüzlülüğüne etkileri deneysel ve istatiksel incelenmesine odaklanılmıştır. Deneyler kaplamasız yekpare karbür parmak freze ile kuru işleme şartlarında CNC dik işleme merkezinde yapılmıştır. Deney tasarımı Taguchi'nin L32 ortogonal dizinine göre hazırlanmıştır. Çalışmada kesme parametresi olarak iki farklı cidar kalınlığı (3mm ve 5mm), dört farklı kesme hızı (80 m/dak, 120 m/dak, 160 m/dak ve 200 m/dak) ve dört farklı ilerleme miktarı (0,05 mm/diş, 0,1 mm/diş, 0,15 mm/diş ve 0,2 mm/diş) seçilmiştir. Form hataları Koordinat Ölçme Cihazı (CMM) ve Lazer Tarama (LS) ile ölçülüp ayrı ayrı değerlendirilmiş. Ayrıca iki ölçüm yöntemi arasındaki farklar karşılaştırılmıştır. Deney sonuçları değerlendirilmesinin ardından optimum sonuçların belirlenmesi için S/N oranları, kesme parametrelerinin % katkı oranlarının belirlenmesi için ANOVA analizi ve tahmini değerlerin belirlenmesi için regresyon analizi yapılmıştır. Deney sonuçlarına göre, 3 mm cidar kalınlığında, 0,05 mm/diş ilerleme miktarında ve 160 m/dak kesme hızında en iyi yüzey pürüzlülüğü 0,72 µm iken 5 mm cidar kalınlığında, 0,05 mm/diş ilerleme miktarında ve 200 m/dak kesme hızında en iyi yüzey pürüzlülüğü 0,657 µm ölçülmüştür. CMM ölçümlerinde en düşük form hatası 5 mm cidar kalınlığında, 0,05 mm/diş ilerleme miktarında ve 160 m/dak kesme hızında 0,001 mm ölçülürken en yüksek form hatası 3 mm cidar kalınlığında, 0,15 mm/diş ilerleme miktarında ve 200 m/dak kesme hızında 0,036 mm ölçülmüştür. ANOVA analiz sonucuna göre yüzey pürüzlülüğü için en tekin kesme parametresi %57,14 ile ilerleme miktarı olmuştur. Form hatasının koordinat ölçme cihazı ile ölçülmesinde en etkin kesme parametresi %56,18 ile kesme hızı iken lazer tarama için en etkin kesme parametre %68,06 ile ilerleme miktarı olmuştur. Yüzey pürüzlülüğü, koordinat ölçme cihazı ve lazer tarama için elde edilen ikinci derece regresyon analiz sonuçları ile tahmin edilen değerlerin lineer regresyon sonuçlarına göre gerçek değerlere daha yakın olduğu görülmüştür.

Abstract:
In this study, the effects of chidar thickness, cutting speed and feed rate on form errors and surface roughness in the milling of AA 5083-H111 parts with freeform surfaces are focused on experimentally and statistically. The experiments were carried out in CNC vertical machining center under dry machining conditions with uncoated solid carbide end mill. The experimental design was prepared according to Taguchi's L32 orthogonal array. As cutting parameters in the study, two different wall thicknesses (3 mm and 5 mm), four different cutting speeds (80 m/min, 120 m/min, 160 m/min and 200 m/min) and four different feed rates (0.05 mm/tooth, 0.1 mm/tooth, 0.15 mm/tooth and 0.2 mm/tooth) were selected. Form errors were measured with Coordinate Measuring Device (CMM) and Laser Scanning (LS) and evaluated separately. In addition, the differences between the two measurement methods were compared. After the evaluation of the experimental results, S/N ratios were used to determine the optimum results, ANOVA analysis was performed to determine the % contribution ratios of the cut parameters, and regression analysis was performed to determine the estimated values. According to the test results, with a wall thickness of 3 mm, a feed rate of 0.05 mm/tooth and a cutting speed of 160 m/min the best surface roughness is 0.72 µm while, 5 mm wall thickness, 0.05 mm/tooth feed and 200 m/min cutting speed the best surface roughness was measured as 0.657 µm. In CMM measurements, the lowest form error is measured at 5 mm wall thickness, 0.05 mm/tooth feed and 0.001 mm at a cutting speed of 160 m/min while, the highest form error was measured at 3 mm wall thickness, 0.15 mm/tooth feed and 0.036 mm at a cutting speed of 200 m/min. According to the ANOVA analysis result, the cutting parameter for the surface roughness was the feed rate with 57.14%. The most effective cutting parameter in measuring the form error with the coordinate measuring device is the cutting speed with 56.18% while, the most effective cutting parameter for laser scanning was the feed rate with 68.06%. It has been observed that the values estimated by the second-order regression analysis results obtained for the surface roughness, coordinate measuring device and laser scanning are closer to the actual values than the linear regression results.