Taguchi yöntemi ile cep işlemede kullanılan takım yolu hareketlerinin ve kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkilerinin belirlenmesi

Plastik hacim kalıp imalatında sık karşılaşılan cep yüzey işleme uygulamalarında son işleme yüzey kalitesinin, ileri bitirme işlemlerinde kullanılan yöntemler ile elde edilen pürüzlülük değerlerine mümkün olduğunca yaklaştırılması arzulanır. Kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği, kesici yanal adımı ile uygun takım yolu stratejisinin seçimi işleme zamanı ve yüzey durumunu belirleyen önemli değişkenlerdir. Bu değişkenlerin her birinin tek tek yüzey pürüzlülüğü üzerine etkileri bilinmekte ancak birbirleri ile kombinasyonu sonucunda hangi neticelerin ortaya çıkabileceği açık olarak tahmin edilememektedir. Yapılan bu deneysel çalışmada, cep yüzey işlemede farklı takım yolu hareketleri ile kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkileri incelenmiştir. Son talaş kaldırma işlemi için takım yolu stratejileri olarak, tek yönlü, zigzag ve spiral takım yolları kullanılmıştır. Kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği ve kesici yanal adımı değerleri belirlenen dört farklı seviyede tanımlanmış ve Taguchi ortogonal dizi ile deney tasarımları gerçekleştirilmiştir. Deneyler, hacim kalıp çeliği olarak yaygın kullanılan IMPAX EN/DIN 1.2738 çeliği üzerinde, düz uçlu HSSE parmak frezeler ile yapılmıştır. Deneyler sonucunda elde edilen ortalama pürüzlülük değerleri ile ANOVA tabloları oluşturulmuş, her bir takım yolu için ilgili parametrelerin yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkileri belirlenmiştir. İlgili koşullar altında cep işleme için en ideal takım yolunun spiral takım yolu olduğu tespit edilmiştir.

Determination of cutter path strategies and cutting parameters effects on surface roughness in pocket milling by Taguchi method

In pocket milling operations, which they are often encountered in plastic mould manufacture, narrowing the gap as far as possible between the surface roughness values obtained at finish milling and the surface roughness values met by further finishing operations is in demand. Selection of cutting speed, feed rate, depth of cut and step over values with appropriate cutter path strategies are all important variables which define cutting time and surface texture. The effects of every single variable on surface roughness are known, but results revealed in their combinations cannot be clearly estimated. In the experimental study conducted, surface roughness variations under different cutter path strategies and cutting parameters in pocket milling have been investigated. In finish milling one direction, back and forth and spiral cutter path strategies have been employed. Four different levels for cutting speed, feed rate, depth of cut and step over values have been determined and design of experiment has been conducted by Taguchi orthogonal array. The experiments are done on commonly used IMPAX EN/DIN 1.2738 mould material with four flutesHSSE end mills. ANOVA tables have been compiled with average surface roughness values obtained from the experiments. The effects of related parameters on surface roughness have been determined for each cutter paths. The ideal cutter path strategy under the conditions considered in pocket milling has been found out as spiral.

PDF

___

1. Ng, K.W. and Raman, S., “Forces, Surface Error and Path Length in Tool Path Selection”, Proceedings of the 1997 Sixth Annual Industrial Engineering Research Conference, Miami Beach, FL, USA, 948–953, 1997.
2. Law, K.M.Y. and Geddam, A., “Error Compensation in The End Milling of Pockets: A Methodology”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 139, 21–27, 2003.
3. Choy, H.S. and Chan, K.W., “A Corner – Looping Based Tool Path For Pocket Milling”, Journal of Computer – Aided Design, Vol. 35, 155–166, 2003.
4. Yang, J.L. and Chen, J.C., “A Systematic Approach for Identifying Optimum Surface Roughness Performance in End-Milling Operations”, Journal of Industrial Technology, Vol. 17, No 2, 2001.
5. Çoğun, C. ve Özses, B., “Bilgisayar Sayısal Denetimli Takım Tezgahlarında Değişik İşleme Koşullarının Yüzey Pürüzlülüğüne Etkisi”, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., Cilt 17, No 1, 59-75, 2002.
6. Toh, C.K., “Cutter Path Strategies in High Speed Rough Milling of Hardened Steel”, Materials and Design, Vol. 27, 107–114, 2006.
7. Toh, C.K., “Design, Evaluation and Optimisation of Cutter Path Strategies When High Speed Machining Hardened Mould and Die Materials”, Materials and Design, Vol. 26, 517–533, 2005.
8. Sağlam, H. ve Yaldız, S., “Frezelemede Kesme Parametreleri ile Kesme Kuvvetlerinin Değişimi ve Bunların Takım Aşınması ve Yüzey Pürüzlülüğü Üzerindeki Etkilerinin İncelenmesi”, Gazi Ünv. Fen Bilimleri Enst. Dergisi, Cilt 15, No 1, 2002.
9. Davim, P.J., “Design of Optimisation of Cutting Parameters for Turning Metal Matrix Composites Based on The Orthogonal Arrays”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 132, 340–344, 2003.
10. Yang, W.H. and Tarng, Y.S., “Design Optimization of Cutting Parameters For Turning Operations Based on The Taguchi Method”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 84, 122–129, 1998.
11. Tosun, N., Cogun, C., Tosun, G., “A Study on Kerf and Material Removal Rate in Wire Electrical Discharge Machining Based on Taguchi Method”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 152, 316–322, 2004.
12. Toh, C.K., “A Study of The Effects of Cutter Path Strategies and Orientations in Milling”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 152, No 3, 346–356, 2004.
13. Taguchi, G. and Konishi, S., Orthogonal Arrays and Linear Graphs, American Supplier Institute, Miami, A.B.D., 1987.
14. Çelikçapa, F. O., “Taguchi Deneysel Tasarım Metodunun Bir Dokuma İşletmesinde Uygulama Denemesi”, Uludağ Üniversitesi, Bursa, 2002.
15. Saat, M., “Kalite Denetiminde Taguchi Yaklaşımı”, Gazi Ünv. İktisadi ve İdari Bilimler Fakültesi Dergisi, Cilt 2, No 3, 97–108, 2000.
16. Böhler, Böhler M238 Catalogue, Der Varvergütete Stahl Für Kunststofformen, 2005.
17. Dizdar, E.N., Uygulamalı Olasılık ve İstatistik, Academic Book Production, 208–209, Karabük, 2005.