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
- Kesici takım dinamiğinin modellenmesi ve analizi
Modeling and analysis of cutting tool dynamic
BAYRAM SERCAN BAYRAM
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Makine MühendisliğiGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN KORKUT
- AISI 4140 çeliğinin akma eğrilerine küreselleştirmenin etkisi
The effect of spheroidization on the yield curve of the AISI 4140 steel
HAKAN ÇELİK
Yüksek Lisans
Türkçe
2004
Makine MühendisliğiSakarya ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ERDAL KARADENİZ
- AISI 4140 çeliğinin yüzey sertleştirme işlemleri ve kaplama yöntemleri sonrası mekanik davranışlarının araştırılması
Investigation of mechanical behaviours of an AISI 4140 steel after surface hardening and coating processes
MUSTAFA ULUTAN
Doktora
Türkçe
2007
Makine MühendisliğiEskişehir Osmangazi ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. MUSTAFA YILDIRIM
- AISI 4140 çeliğinin işlenmesinde kesici uç geometrisinin talaş kırmaya ve yüzey pürüzlülüğüne etkisi
AISI 4140 çeli̇ği̇ni̇n i̇şlenmesi̇nde kesi̇ci̇ uç geometri̇si̇ni̇n talaş kirmaya ve yüzey pürüzlülüğüne etki̇si̇
SELİM ÇAKMAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiDüzce Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SUAT SARIDEMİR
- AISI 4140 çeliğinin sıcak dövme karakteristiğinin incelenmesi
Investigation of hot forged characteristics of AISI 4140 steel
GÜRKAN BALIKÇI
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Mühendislik BilimleriSakarya ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM ÖZBEK