Dın 1.2312 plastik kalıp çeliğinin frezelenmesinde kesme parametrelerinin, yüzey pürüzlülüğü ve kesme kuvvetleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi
Experimental investigation of the effects of cutting parameters on surface roughness and cutting forces in the milling of din 1.2312 plastic mold steel
- Tez No: 1024800
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ GÜRCAN ATAKÖK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Metal kesme, İmalat, Metal cutting
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
DIN 1.2312 PLASTİK KALIP ÇELİĞİNİN FREZELENMESİNDE KESME PARAMETRELERİNİN, YÜZEY PÜRÜZLÜLÜĞÜ ve KESME KUVVETLERİ ÜZERİNDEKİ ETKİLERİNİN İNCELENMESİ Bu çalışmada, büyük ebatlı plastik kalıp çeliklerinin işlenmesinde kullanılan trokoidal frezeleme stratejisi altında kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü, kesme kuvvetleri, sıcaklık, gürültü ve titreşim üzerindeki etkileri deneysel ve analitik yöntemler birlikte kullanılarak incelenmiştir. Çalışma kapsamında, endüstride yaygın olarak kullanılan AISI P20 (DIN 1.2312) plastik kalıp çeliği iş parçası olarak seçilmiş ve frezeleme işlemleri CNC dik işleme merkezinde gerçekleştirilmiştir. Deneysel çalışmalar, kesme parametreleri olarak kesme hızı, ilerleme hızı ve eksenel kesme derinliği değişkenleri dikkate alınarak yürütülmüş; radyal kesme genişliği sabit tutulmuştur. Kesme kuvvetleri hem deneysel olarak ölçülmüş hem de Third Wave AdvantEdge yazılımı kullanılarak sayısal olarak analiz edilmiş ve iki yöntemden elde edilen sonuçların yüksek doğrulukla örtüştüğü belirlenmiştir. Elde edilen bulgular, ilerleme hızı ve eksenel kesme derinliğinin artmasıyla birlikte ortalama ve bileşke kesme kuvvetlerinde belirgin artışlar meydana geldiğini göstermiştir. Benzer şekilde, yüzey pürüzlülüğü değerlerinin de bu parametrelerin artışı ile yükseldiği, en düşük yüzey pürüzlülüğünün düşük ilerleme hızları ve orta seviyedeki kesme parametrelerinde elde edildiği belirlenmiştir. Deneysel sonuçlara göre ortalama yüzey pürüzlülüğü (Ra) değerleri 0,107–0,73 µm aralığında değişmiştir. Kesme işlemi sırasında ölçülen sıcaklık değerlerinin 26–36 °C aralığında kaldığı ve maksimum sıcaklık artışının yaklaşık 15 °C ile sınırlı olduğu belirlenmiş olup, frezeleme işlemi açısından bu artışın ihmal edilebilir düzeyde olduğu sonucuna ulaşılmıştır. Gürültü seviyelerinin 76–80 dB aralığında değiştiği ve ilerleme hızı ile eksenel kesme derinliği arttıkça logaritmik olarak yükseldiği tespit edilmiştir. Titreşim analizleri ise belirli parametre kombinasyonlarında ani artışların (titreşim piklerinin) oluştuğunu, ancak uygun parametre seçimleri ile süreç kararlılığının sağlanabildiğini göstermiştir. Çalışma kapsamında ayrıca farklı takım yolu stratejileri karşılaştırılmış ve özellikle trokoidal takım yolu yönteminin, geleneksel işleme stratejilerine kıyasla daha yüksek talaş kaldırma oranı (MRR) sağladığı, kesme kuvvetlerini düşürdüğü ve takım yüklerini daha homojen dağıttığı belirlenmiştir. Bu sayede işleme süresinin azaldığı, takım ömrünün arttığı ve enerji tüketiminin iyileştirildiği ortaya konmuştur. Sonuç olarak, büyük ebatlı plastik kalıp çeliklerinin işlenmesinde uygun takım yolu stratejisinin ve kesme parametrelerinin seçiminin, yüzey kalitesi, işleme süresi ve proses kararlılığı üzerinde belirleyici olduğu; trokoidal frezeleme stratejisinin ise yüksek verimlilik ve sürdürülebilir üretim açısından önemli avantajlar sunduğu tespit edilmiştir. Bu çalışma ile literatüre, büyük ebatlı kalıp çeliklerinin işlenmesine yönelik deneysel doğrulamalı parametre optimizasyonu ve takım yolu stratejisi karşılaştırması açısından katkı sağlanmıştır.
Özet (Çeviri)
EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF THE EFFECTS OF CUTTING PARAMETERS ON SURFACE ROUGHNESS AND CUTTING FORCES IN THE MILLING OF DIN 1.2312 PLASTIC MOLD STEEL In this study, the effects of cutting parameters on surface roughness, cutting forces, temperature, noise, and vibration during the trochoidal milling of large-sized plastic mold steels were comprehensively investigated using both experimental and analytical approaches. Within the scope of the study, AISI P20 (DIN 1.2312) plastic mold steel, which is widely used in industrial applications, was selected as the workpiece material, and milling operations were performed on a CNC vertical machining center. Experimental studies were conducted by considering cutting speed, feed rate, and axial depth of cut as the primary machining parameters, while the radial depth of cut was kept constant. Cutting forces were both experimentally measured and numerically analyzed using Third Wave AdvantEdge software, and it was determined that the results obtained from both methods were in strong agreement. The findings revealed that increases in feed rate and axial depth of cut led to significant increases in both average and resultant cutting forces. Similarly, surface roughness values were observed to increase with increasing machining parameters, whereas the lowest surface roughness values were achieved at lower feed rates and moderate cutting conditions. According to the experimental results, the average surface roughness (Ra) varied between 0.107 and 0.73 µm. Temperature measurements during machining indicated that the values remained within the range of 26–36 °C, with a maximum increase of approximately 15 °C, which is considered negligible for milling operations. The noise levels were observed to range between 76 and 80 dB and increased logarithmically with increasing feed rate and axial depth of cut. Vibration analyses demonstrated that sudden peaks could occur under certain parameter combinations; however, stable machining conditions were achieved through appropriate parameter selection. In addition, different tool path strategies were compared, and it was found that the trochoidal tool path method provided higher material removal rates (MRR) compared to conventional machining strategies. This method reduced cutting forces, ensured a more uniform load distribution on the cutting tool, and improved process stability. Consequently, machining time was reduced, tool life was extended, and overall energy efficiency was enhanced. As a result, it was concluded that the proper selection of tool path strategy and machining parameters plays a critical role in determining surface quality, machining time, and process stability in the machining of large-sized plastic mold steels. Moreover, the trochoidal milling strategy offers significant advantages in terms of productivity and sustainable manufacturing. This study contributes to the literature by providing experimentally validated parameter optimization and a comprehensive comparison of tool path strategies for machining large-scale mold steels.
Benzer Tezler
- DIN 1.2312 kalıp çeliğinin delinmesinde kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğünün incelenmesi
Cutting forces and surface roughness analysis at DIN 1.2312 mold steel during drilling operations
TUĞÇE YÜKSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
Makine MühendisliğiGazi Üniversitesiİmalat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN KORKUT
- Plastik kalıp çeliklerinin özgül kesme direncinin deneysel olarak araştırılması
Experimental investigation of specific cutting resistance for plastic mould steels
NAFİZ YAŞAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Mühendislik BilimleriGazi ÜniversitesiMakine Eğitimi Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. KASIM HABALI
YRD. DOÇ. DR. MUSTAFA GÜNAY
- An investigation of early age strength in tunnel shotcrete applications
Tünellerde püskürtme beton uygulamarının erken yaş dayanımının incelenmesi
FATİH MEHMET KÜÇÜKÖZTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Maden Mühendisliği ve Madencilikİstanbul Teknik ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN TUNÇDEMİR
- Kısa cam elyaf ve kalsit dolgulu polipropilen hibrit kompozitlerin fiziksel ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
Analysing mechanical and physical properties of short glass fiber and calcite reinforced polypropylene hybrid composites
OĞUZKAN ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM MEHMET PALABIYIK
- İzmir deniz bostanlısı arazi ve laboratuvar ve yükleme deneyleri gözönüne alınarak kazıkların taşıma gücü tayini
The Determination of the bearing capacity of piles at Izmir Deniz bostanlısı considering the in-situ laboratory testing
SEMİH YENİŞAR