Geri Dön

Kortikal Kemiğin Ortogonal Kesiminde Kesme Parametrelerinin Kuvvetler Üzerindeki Etkisinin İncelenmesi

Investigation of the effect of cutting parameters on forces in orthogonal cutting of cortical bone

PDF İndir

  1. Tez No: 961276
  2. Yazar: YUSUF ÇAĞLAR KAĞITCI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. SÜLEYMAN NEŞELİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Selçuk Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 195

Özet

Ortopedik cerrahide yaygın olarak uygulanan kemik kesme operasyonlarında sıcaklığa bağlı hasarlar (nekroz), kesme kuvvetine bağlı kesici aletin veya kesilen kemiğin kırılması, operasyon sırasında ve kesici takım üzerinde oluşan mikro kuvvetlerin şiddetine ve doğrultusuna bağlıdır. Bu tip operasyonel işlemlerde tıbbi olarak kullanılabilecek araçların geliştirilmesinde kemik dokusu özelliklerinin mikro kesme kuvvetleri üzerindeki etkilerinin incelenmesi büyük önem taşımaktadır. Kesme kuvveti ve kemik hasarı arasındaki ilişkinin tespiti, gerçek operasyonlar haricinde kemik kesme işlemlerinin gerçekleştirildiği fiziksel testler ile yapılmaktadır. Burada amaç, cerrahi müdahale edilen kemiğin operasyonlar sırasında en az zarara maruz kalması ve hızlıca iyileşmesini sağlamaktır. Bu maksatla kesme sırasında meydana gelen kuvvetlerin tespiti yapılmalıdır. Bu çalışmada, ortopedik hasarların en çok rastlandığı kortikal kemiğin boyu ekseni (osteona paralel) doğrultusunda bir dizi frezeleme işlemi yapılacaktır. Bu çalışmada sığır kortikal femoral kemiği, kolayca bulunabilmesi ve sağlık risklerinin sınırlı olması nedeniyle tercih edilmiştir. Kesici takım olarak talaşlı imalat endüstrisinde kullanılan, 10 mm çaplı ve kesici ağız açısı birbirinden farklı iki adet parmak freze kullanılmıştır. İki aşamadan oluşan bir deneysel çalışma gerçekleştirilecektir. İlk aşama deneysel kombinasyonlar L18(21x33) Taguchi ortogonal dizinler kullanılarak oluşturulmuş ve bu dizilime bağlı 18 adet kesme deneyi gerçekleştirilmiştir. Giriş parametreleri iki ve üç seviyeli olmak üzere kesici takım ağız sayısı, kesme hızı ve kesme derinliği, çıkış parametreleri ise kesme sıcaklığı, talaş morfolojisi olarak belirlenmiştir. İkinci aşama deneysel kombinasyonlar L16(24) Taguchi ortogonal dizinler kullanılarak oluşturulmuş ve bu dizilime bağlı 16 adet kesme deneyi gerçekleştirilmiştir. Giriş parametreleri ikişer seviyeli olmak üzere kesici takım ağız sayısı, kesme derinliği, ilerleme hızı ve kesme hızı, çıkış parametreleri ise kesme kuvveti, kesme sıcaklığı ve talaş morfolojisi olarak belirlenmiştir. Kesilen talaş yüzeylerinin mikro yapıları, SEM ve fotomikrograf görüntüleri kullanarak analiz edilmiştir. Varyans analizi ile deneysel giriş parametrelerinin kesme kuvveti ve sıcaklık katsayıları üzerine olan etkileri yüzde olarak belirlenmiş ve işleme parametrelerinin etkileşimleri, optimizasyonu oluşturulmuştur. Analiz sonucunda elde edilen işleme çıktılarına göre en ideal işleme parametresi seviyelerine 2 kanallı kesici takım, 0,1 mm kesme derinliği, 50 mm/dk ilerleme hızı ve 28 m/dk kesme hızı değerlerinde ulaşılmıştır. Bu parametrelerde gerçekleştirilen analiz sonuçlarında elde edilen kesme kuvveti değeri 2,382 N ve sıcaklık değeri ise 24,8 °C olarak ölçülmüştür. ANOVA sonuçlarına göre, kemiğin osteon doğrultusunda işlenmesinde kuvveti etkileyen en önemli parametrenin kesici takım ağız sayısı, kesme derinliği, bunların devamında kesme hızı ve ilerleme hızı olup etkileri sırasıyla %52,65, %40,07, %4,43, %1,73 olduğu tespit edilmiştir.

Özet (Çeviri)

In bone cutting operations, which are widely applied in orthopedic surgery, temperature related damage (necrosis), fracture of the cutting tool or cut bone due to cutting force depends on the intensity and direction of the micro forces on the cutting tool during the operation. The study of the effects of bone tissue properties on micro cutting forces is of great importance in the development of tools that can be used medically in such operational procedures. The determination of the relationship between cutting force and bone damage is carried out by physical tests in which bone cutting operations are performed outside of real operations. The aim here is to ensure that the surgically intervened bone heals quickly with minimal damage during operations. For this purpose, the forces occurring in cutting should be determined. In this study, a series of milling operations will be performed along the longitudinal axis of the cortical bone (parallel to the osteon), where orthopedic damage is most common. In this study, bovine cortical femoral bone was chosen because of its easy availability and limited health risks. Two finger mills with a diameter of 10 mm and different cutting edge angles will be used as cutting tools in the machining industry. An experimental study consisting of two stages will be carried out. The first stage experimental combinations were created using L18(21x33) Taguchi orthogonal arrays and 18 cutting experiments were conducted based on this arrangement. The input parameters were determined as number of cutting tool flute, cutting speed and depth of cut with two and three levels, and the output parameters were determined as cutting temperature and chip morphology. The second stage experimental combinations were created using L16(24) Taguchi orthogonal arrays and 16 cutting experiments were conducted based on this arrangement. The input parameters were determined as number of cutting tool flute, depth of cut, feed rate and cutting speed with two levels each, and the output parameters were determined as cutting force, cutting temperature and chip morphology. The microstructures of the cut chip surfaces have been analyzed using SEM and photomicrograph images. The effects of the experimental input parameters on the cutting force and temperature coefficients were determined in percentages by analysis of variance and the interactions and optimization of the machining parameters were created. According to the machining outputs obtained as a result of the analysis, the most ideal machining parameter levels were reached at 2 flute cutting tool, 0,1 mm depth of cut, 50 mm/min feed rate and 28 m/min cutting speed. The cutting force value obtained from the analysis results performed with these parameters was measured as 2,382 N and the temperature value was measured as 24,8 °C. According to the ANOVA results, it was determined that the most important parameters affecting the force in machining the bone in the osteon direction were the number of cutting tool edges, depth of cut, followed by cutting speed and feed rate, and their effects were 52,65%, 40,07%, 4,43%, 1,73%, respectively.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    232166

    The nanostructural role of water in lamellar bone and its implications on osteonal bone mechanics: A microscopic and optomechanical study

    Lameler kemiğin nanoyapısında suyun konumu ve osteonal kemik mekaniğine etkileri: Mikroskopik ve optomekanik yöntemlerle inceleme

    FERİDE ŞERMİN UTKU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2008

    Tıbbi BiyolojiBoğaziçi Üniversitesi

    PROF. DR. HALE SAYBAŞILI

    YRD. DOÇ. CAN A. YÜCESOY

  2. Tez No

    163948

    Çeşitli implant destek bağlantı türlerinin kuvvet iletimi yönünden değerlendirilmesi

    Evaluation of mechanic load transfer of various implant-abutment connection

    DEĞER ERGİN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2005

    Diş HekimliğiAnkara Üniversitesi

    Protetik Diş Tedavisi Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. MUTAHHAR ULUSOY

  3. Tez No

    44448

    Kompakt kemikte matriks organizasyonun ışık ve elektron mikroskopik olarak incelenmesi

    Başlık çevirisi yok

    ASIM SAVLU

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    MorfolojiMarmara Üniversitesi

    DOÇ.DR. İMER OKAR

  4. Tez No

    179778

    Gerinim hızının kortikal kemiğin mekanik özellikleri üzerindeki etkisinin incelenmesi

    Investigation of effect of strain-rate on the mechanical properties of cortical bone

    KENAN TÜFEKCİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Makine MühendisliğiSüleyman Demirel Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Bölümü

    PROF. DR. CAHİT KURBANOĞLU

    YRD. DOÇ. DR. RAMAZAN KAYACAN

  5. Tez No

    196154

    Çevresel tel tespitinin kortikal kemik kan akımına akut etkisi

    The acut effect to cortical bone blood flow of the circumferential wire fixation

    MEHMET AKİF CİNGÖZ

    Tıpta Uzmanlık

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Ortopedi ve TravmatolojiCumhuriyet Üniversitesi

    Ortopedi ve Travmatoloji Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. OKAY BULUT

Geri Dön