Ezgi GÜNAY, MUSTAFA YURDAKUL, Yusuf Tansel İÇ, Hacı Veli MIZRAK, SERKAN GÜNEŞ

Kam Makarasının Dış Çap Yüzey Taşlama İşleminde Etkili Olan Faktörlerin Deney Tasarımı Kullanılarak En İyilenmesi

Bu çalışmada içten yanmalı motorlarda supap tahrik mekanizması sisteminde yer alan itici düzeneğinde kullanılan kam makaralarına bitirme işlemi olarak uygulanan taşlama prosesi sonucu elde edilen yüzey değerlerinin en iyilenmesi amaçlanmıştır. Taşlamada kam makaralarından, hem müşteri isteklerini, hem de belirlenen spesifik kalite beklentilerini karşılayacak en iyi yüzey pürüzlülüğü değerlerlerinin ve çevrim süresinin elde edilmesi beklenmektedir. Bunları tespit edebilmek için 2k faktöriyel (2 seviyeli tam faktöriyel tasarım) deney tasarımı metodolojisinden faydalanılmıştır. Gerçekleştirilen deney tasarımı çalışmasında; ilk olarak iki farklı yüzey pürüzlülük değeri ile işlem çevrim süresinin en küçüklenmesinde etkili olan değişkenler belirlenmiş, ardından yüzey pürüzlülük değerleri ve çevrim süresini eş zamanlı olarak istenen düzeyde sağlayabilecek değişken değerlerinin belirlenmesi için çok amaçlı en iyileme işlemi gerçekleştirilmiştir. En iyileme sonucunda motor performansında çok önemli parçalardan biri olan ve belirli bir sınır değerinde yüzey pürüzlülüğü gerektiren kam makarasının çalışma performansını artıracak şekilde pürüzlülük değerlerine ve daha düşük çevrim süresine ulaşılmıştır.

Anahtar Kelimeler:

Taşlama, talaşlı imalat, kam makarası, yüzey pürüzlülüğü, deney tasarımı, optimizasyon

Optimization of the Factors That are Critical in External Surface Grinding of Roller Followers Using Design of Experiments

In this study, it is aimed to experimentally optimize the parameters of the grinding of external surface of the roller followers which are used in internal combustion engines to operate the inlet and exhaust valves. 2k factorial experimental design methodology is applied to optimize the grinding process such that after this last finishing operation the rollers’ external surface quality and cycle time meets the customers’ special and strict requirements. In the application of the experimental design methodology, the critical parameters that are important in the optimization of two different surface roughness values along with cycle time are first determined. Then, the values of critical parameters are calculated with the application of the multi-objective optimization of the two surface roughness measures and cycle time. As a result of the optimization, the surface roughness values that are important in the working of the roller followers and cycle time are improved.

Keywords:

Grinding, machining operation, roller follower, surface roughness, design of experiment, optimization,

PDF

___

1] Malkin, S. and Guo, C. Grinding Technology-Theory and Applications of Machining with abrasives, Industrial Press, New York, 2008.
[2] Tonshoff, H. K.,Karpuschewski, B. and Mandrysch, T., “Grinding Process Achievements and Their Consequences on Machine Tools Challenges and Opportunities”, Annals of the CIRP, 47: 651-668, 1998.
[3] Tonshoff, H. K.,Friemuth, T. and Becker, J. C., “Process Monitoring in Grinding”, Annals of the CIRP, 51: 551-571, 2002.
[4] Demir, H. ve Güllü, A., “Silindirik Taşlamada Yüzey Pürüzlülüğü ve Taşlama Oranı İlişkisinin Araştırılması”, Z.K.Ü. Karabük Teknik Eğitim Fakültesi Teknoloji, 1-2, 151-167,1999.
[5] Srivastava, A.K.,Yuen K.M., and Ebestavi M.A., “Surfacefinish in Robotic Disk Grinding”, International Journal of Machine Tools &Manufacture, 32: 69-297, 1992.
[6] Gondi, P.,Mattogno, G., Sili, A. and Foderaro, G., “Structural Characteristics at Surface And Barkhausen Noise in AISI 4340 Steel After Grinding”, NondestructiveTesting and Evaluation, 10: 255-267, 1993.
[7] Warkentin, A.,Mohamed, A-M., Bauer, O. R. “Application of Shallow Circum Ferential Grooved Wheels to Creep-Feed Grinding”, Journal of Materials ProcessingTechnology, 213(5): 700–706, 2013.
[8] Ohmori H.,Katahira K., Komotori J. and Mizutani M., “Functionalization of Stainless Steel Surface Through Mirror-Quality Finish Grinding”, CIRP Annals-ManufacturingTechnology, 57: 545–549, 2008.
[9] Miller, M.H. and Dow, T.A.,“Influence of The Grinding Wheel in The Ductile Grinding of Brittle Material: Development and Verification of Knematic Based Model” , ASME Journal of ManufacturingScience And Engineering, 121: 638-646,1999.
[10] Gavas M., Karacan İ. and Kaya E., “A Novel Method to Improve Surface Quality in Cylindrical Grinding”, ExperimentalTechniques, 35: 26-32, 2011.
[11] Susana K.,Lia-Yuen and Yuan- Shin., “Turn-Mill Toll Path Planning and Manufacturing Cost Analysis for Complex Parts Machinining, http:// fie.engrng.pitt.edu/iie2002 /proceedings /ierc/papers/2289, 2002.
[12] Choi H.Z., Lee S.W., and Jeony H.D., “A Comprasion of The Cooling Effects of Compressed Cold Air and Coolant for Cylindrical Grinding With a CBN Wheel”, Journal of Materials Processing Technology, 111: 265-268, 2001.
[13] Hassui A., Diniz A.E., “Correlating Surface Roughness and Vibration on Plunge Cylindrical Grinding of Steel”, International Journal of Machine Tools &Manufacture, 43: 855–862,2003.
[14] Suzuki, K.,Uematsu, T.andNakagawa, T., “Highly Efficient Finishing of Ceramics by Helical Scan Grinding”, Proceedings of the International ConferenceonMachining of Advanced Materials, National Institute of StandardsandTechnology, Gaithersburg, MD, 17, 1993.
[15] Demir, H., Güllü, A., “Taş Dokusunun Yüzey Pürüzlülüğü ve Taşlama Kuvvetlerine Etkilerinin İncelenmesi”, Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der., 23(1): 77-83, 2008.
[16] Agarwal S. and Rao P.V.,“A New Surface Rougness Prediction Model for Ceramic Grinding”, Journal of Engineering Manufacture, 219: 811-821,2005.
[17] Domala K.,Salisbury E., Moon, K.S., Sutherland J.W., “A Three-Dimensional Geometric Model for the Surface Texture Generated by a Single Pass of the Whell in a Surface Grinding Process”, Manufacturing Science and Engineering, 3: 363-375,1995.
[18] Sharp, K.W., Miller, M.H. and Scattergoodc, R.O., “Analysis of the Grain Depth-of-Cut in Plunge Grinding”, Precision Engineering, 24, 220-230,2000. [19] Nguyen T.,Zhang L.C., Sun D., “Heat Transfer in Grinding-Hardening of a Cylindrical Component”, Advanced Materials Research, 325: 35-41,2011.
[20] Savas V.,Ozay Ç., “Analysis of The Surface Roughness of Tangential Turn-Milling for Machining with End Milling Cutter”, Journal of Materials ProcessingTechnology, 186: 279–283,2007.
[21] Kwak, J.B.,Sim, S.B., Jeong, Y.D., “An Analysis of Grinding Power and Surface Roughness in External Cylindrical Grinding of Hardened SCM440 Steel Using The Response Surface Method”, International Journal of Machine Tools &Manufacture, 46: 304–312,2006.
[22] Shaji, S.,Radhakrishnan , V. “Analysis of Process Parameters in Surface Grinding with BLG Graphite as Lubricant Based on the Taguchi Method”, Journal of Materials ProcessingTechnology, 141: 51–59,200
[23] Dhavlikara, M.N.,Kulkarnib, M.S., Mariappan, V. “Combined Taguchi and Dual Response Method for Optimization of a Centerless Grinding Operation”, Journal of Materials ProcessingTechnology, 132: 90–94,2003.
[24] Krajnik, P.,Kopac, J., Sluga, A. “Design of Grinding Factors Based on Response Surface Methodology”, Journal of Materials ProcessingTechnology, 162–163: 629–636,2005. [25] Agarwal, S. “Optimizing Machining Parameters to Combine High Productivity with High Surface Integrity in Grinding Silicon Carbide Ceramics”, Ceramics International, 42: 6244–6262,2016.
[26] Rudrapati, R., Pal, P.K., Bandyopadhyay, A. “Modeling and Optimization of Machining Parameters in Cylindrical Grinding Process”, Int. J. Adv.Manuf. Technol., 82: 2167–2182,2016.
[27] Mızrak H.V., “Makara Dış Çap Taşlamada Gerekli Yüzey Pürüzlülük Değerinin Elde Edilmesi İçin Deney Tasarım Yöntemi ile Optimum Taşlama Parametrelerinin Belirlenmesi”, Gazi Üniversitesi , Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, 2016
[28] Gadelmawla, E.S.,Koura, M.M., Maksoud, T.M.A., Elewa, I.M., Soliman, H.H. “Roughness parameters”, Int. J. Adv. Manuf. Technol., 123: 133-145, 2002.