İstatistiksel K-Ortalamalar Kümeleme Analizi ile Doğal Taşların Yeni İşlenebilirlik İndeksi

Bu çalışmada doğal taşların işlenebilirliğini etkileyen kesme kuvveti (Fc, Ft) ve spesifik enerjisini (Sk, Se) belirlemek için dört eksenli bilgisayar kontrollü makine kullanılmıştır. Toplam 17 doğal taş türü jeolojik formasyonlarına göre kategorize edilmiştir. Bu çalışma üç bölümden oluşmaktadır: (1) dört eksenli bir makine ve 6.0 mm çapında kesici uç kullanarak doğal taşların işlenmesinden ortaya çıkan kesme kuvvetlerinin deneysel ölçümü; (2) kesme kuvveti, spesifik kesme enerjisi ve spesifik enerjisi değerlerinin hesaplanması; ve (3) parametrelerin istatistiksel analizinden oluşmaktadır. Doğal taşların kesme kuvvetleri, spesifik kesme enerjisi ve spesifik enerji değerleri bakımından p<0.001 anlamlılık düzeyinde kesme derinliği ve ilerleme hızı bakımından istatistiksel olarak anlamlı fark vardır. Buna göre doğal taşların işlenebilirliğinde kesme derinliği ve ilerleme hızı etkili olduğu görülmüştür. Bu deneylerden elde edilen veriler yardımıyla doğal taşların kesme kuvveti, spesifik kesme enerjisi ve spesifik enerjileri istatistiksel K ortalamalar kümeleme yöntemi ile işlenebilirlik indeksi belirlenmiştir.

Anahtar Kelimeler:

Doğal taş, kesme kuvveti, spesifik enerjisi, K ortalama kümeleme analizi

PDF

___

[1] I. Karakurt, G. Aydin, and K. Aydiner. "Experimental and statistical analysis of cutting force acting on diamond sawblade in sawing of granitic rocks," Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. Part B: Journal of Engineering Manufacture, vol. 227(2), pp. 286-300, 2013.
[2] E. Yilmazkaya, and Y. Ozcelik. "The effects of operational parameters on a mono-wire cutting system: efficiency in marble processing," Rock Mechanics and Rock Engineering, vol. 49(2), pp. 523-539, 2016.
[3] S.N. Almasi, R. Bagherpour, R. Mikaeil and Y. Ozcelik. "Developing a new rock classification based on the abrasiveness, hardness, and toughness of rocks and PA for the prediction of hard dimension stone sawability in quarrying," Geosystem Engineering, pp. 1-16. 2017.
[4] M. Yurdakul and H. Akdas. "Prediction of specific cutting energy for large diameter circular saws during natural stone cutting," International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, vol. 53, pp. 38-44, 2012.
[5] S. Turchetta and W. Polini. "Cutting force in stone lapping," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 57 (5-8), pp. 533-539, 2011.
[6] G. Gelfusa and S. Turchetta. "Cutting force and tool wear of single diamond-coated bead," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 72 (5-8), pp. 1063-1072, 2014.
[7] H. Akdas and M. Yurdakul. "Analysis of the industrial cutting process of natural building stones: evaluation of electric power consumption," Journal of Testing and Evaluation, vol. 42(4), pp. 931-941, 2014.
[8] M. Yurdakul, K .Gopalakrishnan and H. Akdas. "Prediction of specific cutting energy in natural stone cutting processes using the neuro-fuzzy methodology," International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, vol. 67, pp. 127-135, 2014.
[9] G. Aydin, I. Karakurt and K. Aydiner. "Development of predictive models for the specific energy of circular diamond sawblades in the sawing of granitic rocks," Rock Mechanics and Rock Engineering, vol.46, pp. 767–783, 2013.
[10] S. Turchetta, L. Sorrentino and C. Bellini. "A method to optimize the diamond wire cutting process," Diamond and Related Materials, vol.71, pp. 90-97, 2017.
[11] G. Gelfusa and S. Turchetta. "Cutting force and tool wear of single diamond-coated bead," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol.72 (5-8), pp. 1063-1072, 2014.
[12] S. Turchetta, W. Polini, G. Gelfusa and E. Venafro. "A new sawing machine by diamond wire," The International Journal of Advanced Manufacturing Technology vol. 70(1-4), pp. 73-78, 2014.
[13] Q. Sun, J. Zhang, Z. Wang, H. Zhang and J. Fang. "Segment wear characteristics of diamond frame saw when cutting different granite types," Diamond and Related Materials, vol..68, pp. 143-151, 2016.
[14] H.K. Tönshoff, H. Hillmann-Apmann and J. Asche. "Diamond tools in stone and civil engineering industry: cutting principles, wear and applications," Diamond and Related Materials, vol.11(3), pp. 736-741, 2002.
[15] B. Bulut, O. Tazegul, M. Baydogan and E.S. Kayali. "The comparison of the sintering methods for diamond cutting tools," Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering, vol. 76(1), pp. 30-35, 2016.
[16] J. Konstanty. "Theoretical analysis of stone sawing with diamonds," Journal of materials processing technology, vol.123(1), pp. 146-154, 2002.
[17] Polini W. and S. Turchetta. 2004. Force and specific energy in stone cutting by diamond mill. International Journal of Machine Tools and Manufacture 44(11):1189-1196.
[18] M. Cevindik. "Üç eksenli CNC ile mermer işlemede elektrik enerji tüketimine etki eden parametreler," Yüksek Lisans Tezi, Afyon Kocatepe Üniversitesi, Afyonkarahisar, Türkiye, 2009.
[19] G., Sarıışık and E. Oyman, "Mermer atıklarının değerlendirilmesinde bilgisayar kontrollü doğal taş işleme makinaları (CNC) kullanımı ile yeni ürün geliştirme, mermer artıklarının değerlendirilmesi ve çevresel etkilerinin azaltılması," I. Mermer Artıklarının Değerlendirilmesi ve Çevresel Etkilerinin Azaltılması Sempozyumu, 16-17 Ekim, Diyarbakır, pp. 305-314, 2009.
[20] G., Sarıışık and E. Özkan, "Bilgisayar kontrollü makineler (CNC) ile doğal taş artıklarının islenmesi ve modellenmesi," 7. Ulusal Kırmataş Sempozyumu, 3-4 Mart, İstanbul, pp. 367-375, 2015.
[21] S. Turchetta. "Cutting force and diamond tool wear in stone machining," International Journal of Advanced Manufacturing Technology, vol. 61(5-8), pp. 441–448, 2012.
[22] G. Sarıışık and E. Özkan, "Mermerlerin CNC Makinesi ile İşlenmesinde Kesme Kuvvetleri ve Spesifik Kesme Enerjisinin İstatistiksel Analizi," Journal of Science and Engineering, vol. 19(55), 2017.
[23] G. Sarıışık and E. Özkan. "Bilgisayar Kontrollü Makine (CNC) ile Mermerlerin İşlenebilirliğinde Kesme Kuvveti ve Spesifik Enerjinin Belirlenmesi," Afyon Kocatepe Üniversitesi Fen ve Mühendislik Bilimleri Dergisi vol. 16, pp. 420‐430, 2016.
[24] G. Sarıışık and E. Özkan. "Effects of natural rock properties on cutting forces, specific energy and specific cutting energy by four-axis machine," Arabian Journal of Geosciences vol.11(5), pp. 84, 2018.
[25] J.F.J. Hair, W.C. Black, B.J. Babin and R.E. "Anderson. Multivariate Data Analysis Seventh Edition Prentice Hall," 2010.
[26] A. Vattani. "K-means requires exponentially many iterations even in the plane," Discrete & Computational Geometry, vol. 45(4), pp. 596-616, 2011.