Bekir Cihad BAL, Fatih MENGELOĞLU, Elif AKÇAKAYA, Zeynep GÜNDEŞ

Takım Yolu Ayarlarının Lif Levhanın Yüzey Pürüzlülüğü ve CNC Makinesinin Enerji Tüketimi Üzerine Etkileri

Çalışmanın amacı: Bu çalışmanın amacı, takım yolu ayarlamalarının CNC makinesinin enerji tüketimi ve orta yoğunlukta lif levhanın (MDF) yüzey pürüzlülüğü üzerindeki etkilerini belirlemektir. Materyal ve yöntem: Deneyler, üç eksenli bir CNC makinesi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Enerji tüketimi ve yüzey pürüzlülük değerleri sırasıyla bir wattmetre (TT-Technic PM 001) ve pürüzlülük test cihazı (Mitutoyo SJ 210) kullanılarak ölçülmüştür. Ra, Rq ve Rz pürüzlülük parametreleri ve enerji tüketim değerleri belirlenmiştir. Temel Bulgular: Elde edilen verilere göre, bıçak adımı ve ilerleme hızının artmasıyla yüzey pürüzlülüğü artarken, enerji tüketimi azalmıştır. Ayrıca, yüksek bıçak motoru hızı kullanıldığında enerji tüketimi artmıştır. Bıçak motoru hızı 8000 rpm’den 16000 rpm’e çıkarıldığında, enerji tüketimi %154 artmıştır. Bıçak adımı %20’den %60’a çıkarıldığında, enerji tüketimi %63 azalmıştır. Besleme hızı 3 m/dk’dan 7 m/dk’ya çıkarıldığında, enerji tüketimi %60 azalmıştır. Araştırma Vurguları: Bıçak adımı ve ilerleme hızı azaldıkça enerji tüketimi artmıştır. Bıçak motoru hızı arttıkça enerji tüketimi artmıştır. Yüzey pürüzlülüğü, bıçak adımı ve ilerleme hızı ile artmıştır

Anahtar Kelimeler:

CNC Makinesi, Pürüzlülük, Üretim, Enerji Tüketimi

Effects of Cutter Parameters on Surface Roughness of Fiberboard and Energy Consumption of CNC Machine

Aim of study: The aim of this study was to determine the effects of cutter parameters on the energy consumption of CNC machine, and surface roughness of medium density fiberboard (MDF). Material and methods: Experiments were conducted using a three-axis CNC router. The energy consumption and surface roughness values were measured using a wattmeter (TT-Technic PM 001) and roughness tester (Mitutoyo SJ 210), respectively. The values of the Ra, Rq, and Rz roughness parameters, and energy consumption were determined. Main results: The surface roughness increased with increases in the step over and feed rate, whereas the energy consumption decreased. In addition, the energy consumption increased when a high spindle speed was used. When the spindle speed is increased from 8000 rpm to 16000 rpm, the energy consumption increases by 154%. When the stepover is increased from 20% to 60%, energy consumption is reduced by 63%. When the feed rate is increased from 3 m/min to 7 m/min, the energy consumption is reduced by 60%. Highlights: The energy consumption increased as the step over and feed rate decreased. The energy consumption increased as the spindle speed increased. The surface roughness increased with the step over and feed rate

Keywords:

CNC Machine MDF, Roughness, Production, Energy Consumption,

PDF

___

Aguilera, A., Meausoone, P.J. & Martin, P. (2000). Wood material influence in routing operations: the MDF case. Eur. J. Wood Prod, 58(4),278-283. https://doi.org/10.1007/s001070050425
Akgün, M. & Kara, F. (2021). Analysis and optimization of cutting tool coating effects on surface roughness and cutting forces on turning of AA 6061 alloy. Advances in Materials Science and Engineering, https://doi.org/10.1155/2021/6498261
Aras, O. & Sofuoğlu, S.D. (2021). Anadolu kestanesi (Castenia sativa Mill.) ağaç türünün CNC ile işlenmesinde yüzey pürüzlülüğünün işleme parametreleri ile ilişkisi. Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi, 4(2), 114-125. https://doi.org/10.33725/mamad.992157
Bal, B.C. (2018). CNC makinelerinin bazı ayarlarının parça işleme süresi ve lif levhanın yüzey pürüzlülüğü üzerine etkileri. Mobilya ve Ahşap Malzeme Araştırmaları Dergisi,1(1), 21-30. https://doi.org/10.33725/mamad.427588
Bal, B.C. & Akçakaya, E. (2018). The effects of step over, feed rate and finish depth on the surface roughness of fiberboard processed with CNC machine, Furniture and Wooden Material Research Journal, 1(2), 86-93, https://doi.org/10.33725/mamad.481278
Bal, B.C. & Gündeş, Z. (2020). Surface roughness of medium-density fiberboard processed with CNC machine. Measurement, 153,107421. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107421.
Bal, B.C. & Dumanoğlu, F. (2019), Surface roughness and processing time of a medium density fiberboard cabinet door processed via CNC Router, and the Energy Consumption of the CNC Router, BioResources, 14(4), 9500-9508. https://doi.org/10.15376/biores.14.4.9500-9508
Bayraktar, F. & Kara, F. (2020). Investigation of the effect on surface roughness of cryogenic process applied to cutting tool. International Journal of Analytical, Experimental and Finite Element Analysis, 7(2), 19-27.
Benardos, P.G. & Vosniakos, G.C. (2003). Predicting surface roughness in machining: a review. International journal of machine tools and manufacture, 43(8), 833-844. https://doi.org/10.1016/S0890-6955(03)00059-2
Bobyr, M.V., Yakushev, A. S. & Dorodnykh, A. A. (2020). Fuzzy devices for cooling the cutting tool of the CNC machine implemented on FPGA. Measurement, 152, 107378. https://doi.org/10.1016/j.measurement.2019.107378
Davim, J.P., Clemente, V.C., & Silva, S. (2009). Surface roughness aspects in milling MDF (medium density fibreboard). Int J Adv Manuf Technol, 40(1-2),49-55. https://doi.org/10.1007/s00170-007-1318-z
De Deus, P.R., de Sampaio Alves, M.C. & Vieira, F.H.A. (2015). The quality of MDF workpieces machined in CNC milling machine in cutting speeds, feed rate, and depth of cut. Meccanica, 50(12), 2899-2906. https://doi.org/10.1007/s11012-015-0187-z.
Karagöz, Ü. (2011). CNC ile işlemede ahşap malzemenin yüzey kalitesini etkileyen faktörler, Kastamonu Üniversitesi Orman Fakültesi Dergisi, 11(1), 18-26.
Koc, K.H., Erdinler, E.S., Hazir, E. & Öztürk, E. (2017). Effect of CNC application parameters on wooden surface quality. Measurement, 07, 12-18.
Lin, R.J., van Houts, J. & Bhattacharyya, D. (2006). Machinability investigation of medium-density fibreboard. Holzforschung, 60(1), 71-77.https://doi.org/10.1515/HF.2006.013
Ohuchi, T. (2001). Milling of wood and wood-based materials with a computerized numerically controlled router I: on the machining accuracy for grooving. Mokuzai Gakkaishi, 47(2001), 212-217.
Özbek, N.A., Özbek, O. & Kara, F. (2021). Statistical analysis of the effect of the cutting tool coating type on sustainable machining parameters. Journal of Materials Engineering and Performance, 30(10), 7783-7795.
Sedlecký, M., Kvietková, M.S. & Kminiak, R. (2018). Medium-density fiberboard (MDF) and Edge-Glued Panels (EGP) after edge milling-surface roughness after machining with different parameters, BioResources, 13(1), 2005-2021. DOI:10.15376/biores. 13.1.2005-2021.
Sofuoglu, S.D. (2017). Determination of optimal machining parameters of massive wooden edge glued panels which is made of Scots pine (Pinus sylvestris L.) using Taguchi design method. European Journal of Wood and Wood Products, 75(1), 33-42.
Supadarattanawong, S. & Rodkwan, S. (2006). An investigation of the optimal cutting conditions in Parawood (Heavea Brasiliensis) machining process on a CNC wood router. Kasetsart Journal (Natural Science), 40(5), 311-319.
Sütçü, A. & Karagöz, Ü. (2012). Effect of machining parameters on surface quality after face milling of MDF. Wood Research, 57(2), 231-240.
Sütçü, A. & Karagöz, Ü. (2013). The influence of process parameters on the surface roughness in aesthetic machining of wooden edge-glued panels (EGPs). BioResources, 8(4), 5435-5448.
TS 971, (1988). Surface roughness-parameters, their values and general rules for specifying requirements, Ankara, Turkey.