AISI 4140 çeliğinin parmak freze ile frezelenmesinde işleme parametrelerinin kesme kuvveti ve yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of machining on the cutting force and surface roughness in end milling of AISI 4140 steel
- Tez No: 1019350
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ENGİN NAS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Düzce Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Talaşlı imalat, iş parçasına istenilen boyut, tolerans ve yüzey özelliklerinin kazandırılması amacıyla kesici takım ile malzeme kaldırma esasına dayanan bir üretim yöntemidir. Frezeleme işlemlerinde kesici takım geometrisi, iş parçası malzemesi ve kesme parametreleri; kesme kuvvetleri, takım aşınması ve yüzey pürüzlülüğü üzerinde doğrudan etkili olmaktadır. Bu çalışmada AISI 4140 ıslah çeliği TiAlN kaplamalı Tungsten Karbür (WC) Ø12 parmak freze kullanılarak (30°, 38°, 45° helis kanallı) farklı işleme parametrelerinde kesme hızı (90, 135, 200 m/dak), ilerleme hızı (0,05−0,10−0,15 mm/diş), sabit kesme derinliği (aₚ=18mm) ve sabit yanal genişliğinde (aₑ=1 mm) frezeleme işlemi gerçekleştirilmiş olup kesici takım geometrisinin kesme kuvveti, yüzey pürüzlülüğü ve takım aşınmasına etkisi deneysel olarak incelenmiştir. Deneysel sonuçlar, helis açısının özellikle Fₓ ve Fz kuvvet bileşenleri üzerinde belirleyici olduğunu göstermiştir. ANOVA analizine göre: Fₓ kuvvetini en fazla etkileyen parametre helis açısıdır (%31,78), ilerleme (%25,09) ve kesme hızı (%23,82) olarak sıralanmıştır. Fᵧ kuvvetini en fazla etkileyen parametre ilerleme miktarıdır (%30,89), helis açısının etkisi (%9,14) sınırlıdır. Fz kuvvetini en fazla etkileyen parametre ilerleme miktarıdır (%47,98), helis açısı (%28,88) ve kesme hızı (%17,68) ikinci ve üçüncü sıradadır. Helis açısı arttıkça Fₓ, Fᵧ ve Fz kuvvetleri sırasıyla %48,3, %25,3 ve %33,8 azalmış; toplam kuvvet ise %35,5 oranında düşmüştür. Yüzey pürüzlülüğü üzerinde ilerleme hızı belirleyici olurken, yüksek helis açısı ve düşük ilerleme ile en iyi yüzey kalitesi sağlanmıştır. Talaş tahliyesi, takım aşınması ve takım ömrü açısından 38° helis açısı optimum dengeyi sunmuş, 30° kaba işleme, 45° finiş işleme için daha uygun bulunmuştur. Sonuç olarak, kesme parametrelerinin ve freze geometrisinin optimize edilmesiyle hem yüzey kalitesi hem de takım performansı önemli ölçüde iyileştirilebilir.
Özet (Çeviri)
Machining is a production method based on removing material with a cutting tool to add desired dimensions, tolerances, and surfaces to a workpiece. The tool geometry, workpiece materials, and cutting operations of milled parts directly affect cutting forces, tool wear, and surface roughness. In this study, milling operations were performed on AISI 4140 heat-treated steel using TiAlN coated tungsten carbide (WC) Ø12 end milling cutters (with 30°, 38°, and 45° helix flutes) at different machining parameters: cutting speed (90, 135, 200 m/min), feed rate (0.05–0.10–0.15 mm/tooth), constant cutting depth (aₚ=18 mm), and constant lateral width (aₑ=1 mm). The effect of cutting tool geometry on cutting force, surface roughness, and tool wear was experimentally investigated. Experimental results showed that the helix angle was particularly decisive for the force components Fₓ and Fz. According to ANOVA analysis: the parameter most affecting the Fₓ force was the helix angle (31.78%), followed by feed rate (25.09%) and cutting speed (23.82%). The parameter most affecting the Fᵧ force was the feed rate (30.89%), while the effect of the helix angle (9.14%) was limited. The parameter most affecting the Fz force was the feed rate (47.98%), followed by the helix angle (28.88%) and cutting speed (17.68%). As the helix angle increased, the Fₓ, Fᵧ, and Fz forces decreased by 48.3%, 25.3%, and 33.8%, respectively; the total force decreased by 35.5%. While feed rate is a determining factor in surface roughness, the best surface quality was achieved with a high helix angle and low feed rate. A 38° helix angle offered the optimum balance in terms of chip evacuation, tool wear, and tool life; 30° was found to be more suitable for rough machining, and 45° for finishing. Consequently, both surface quality and tool performance can be significantly improved by optimizing cutting parameters and milling geometry.
Benzer Tezler
- The Effect of metallurgical factors on the abrasive wear resistance of aisi 1040, 4340 and 5140 steels
Başlık çevirisi yok
DENİZ DİKMEN
- The Effect of double austenitization on microstructure and fracture toughness of AISI M2 high speed steel
İkili östenitleme işleminin, AlSI M2 yüksek hız çeliğinin içyapısı ve kırılma tokluğu üzerindeki etkisi
BİLGEHAN ÖGEL
Doktora
İngilizce
1990
Metalurji MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERDOĞAN TEKİN
- Heat treatment and mechanical properties of AISI D3 and AISI Hl3 tool steels
Başlık çevirisi yok
KEMAL TÜFEKÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
1990
Metalurji MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT SAVAŞ
- The Effect of different austenitizing and tempering temperatures on the abrasive wear resistance of AISI/SAE 52100 bearing steel
Farklı östenitleme ve temperleme sıcaklıklarının AISI/SAE 52100 rulman çeliğinin aşınma direncine etkisi
TOLGA M. MERMERCİ
