ÖZET. Yüksek Lisans Tezi AHŞAP MALZEMENİN CNC İLE İŞLENMESİNDE YÜZEY KALİTESİNİ ETKİLEYEN İŞLEME PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ.

İÇİNDEKİLER Sayfa İÇİNDEKİLER... i ÖZET... ii ABSTRACT...iii TEŞEKKÜR... iv ŞEKİLLER DİZİNİ... v ÇİZELGELER DİZİNİ... vii 1.GİRİŞ... 1 2. KAYNAK ÖZETLERİ... 3 3.MATERYAL ve YÖNTEM... 14 3.1. İmalat Teknolojisinin Önemli Bir Malzemesi Olarak Ahşap ve Ahşap Kompozitler... 14 3.2.Ahşabın İşlenmesi... 18 3.3. Ağaç Malzemenin İşlenmesinde Ortaya Çıkan Kusurlar... 22 3.4. Yüzey Pürüzlülük Parametreleri... 24 3.5. Yüzey Pürüzlülüğü Ölçme Yöntemleri... 27 3.6.Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Etkili Olan Faktörler... 31 3.7.Bilgisayarla Bütünleşik Üretim (CAD, CAM,CNC)... 36 3.8. Kullanılan Materyaller ve Deney Düzeneği... 40 4. ARAŞTIRMA BULGULARI... 45 4.1. Ra Açısından Değerlendirme... 47 4.2. Rz Açısından Değerlendirme... 57 4.3. Rq Açısından Değerlendirme... 61 5. TARTIŞMA ve SONUÇ... 66 6.KAYNAKLAR... 68 ÖZGEÇMİŞ... 75 i

ÖZET Yüksek Lisans Tezi AHŞAP MALZEMENİN CNC İLE İŞLENMESİNDE YÜZEY KALİTESİNİ ETKİLEYEN İŞLEME PARAMETRELERİNİN BELİRLENMESİ Ümmü KARAGÖZ Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalı Danışman: Yrd. Doç. Dr. Abdullah SÜTÇÜ Günümüzde tasarım ve moda sektörü olan mobilya endüstrisinde yüzey düzgünlüğü, en önemli kalite karakteristiklerinden birisi olup, ahşap malzemenin özelliklerine ve işleme parametrelerine bağlıdır. İşleme parametrelerinin ve ağaç malzemenin özelliklerinin bilinmesi, büyük kaynaklar ayrılarak alınan CNC tezgâhların daha verimli kullanılmasına, günümüz rekabet şartlarında müşterinin istediği ürünü istediği kalite düzeyinde en kısa zamanda üretmeye dolaylı ya da doğrudan katkı sağlayacaktır. Bu deneysel çalışmada; mobilya sektörünün temel hammaddesi olan MDF levhaların CNC freze ile cep işlenmesinde kullanılan işleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisi araştırılmıştır. Çalışmada; MDF üzerine zig zag takım yolu kullanılarak yüksek hız çeliği (HSS) kesici takımlarla cep işleme yapılmıştır. Farklı değerlerde mil devir hızı, uç ilerleme hızı, yanal adım ve işleme derinliğinin yüzey pürüzlülüğüne etkileri deneysel olarak araştırılmıştır. Deney sonuçlarına göre, Ra, Rz, Rq için R² değeri sırasıyla 89.19, 77.65, 71.91 bulunmuştur. Varyans analizi ile yüzey pürüzlülüğü üzerine ilerleme hızı, devir hızı, yanal adım ve dalma derinliği faktörlerinin önemli derecede etkilerinin olduğu belirlenmiştir. Faktörlerin yüzey pürüzlülüğüne etkileri ise grafik ve tablolar halinde sunulmuştur. Anahtar Kelimeler: Ahşap işleme, yüzey pürüzlülüğü, CNC freze, 2010, 76 Sayfa ii

ABSTRACT M.Sc. Thesis INVESTIGATION OF MACHINING PARAMETERS ON THE SURFACE QUALITY IN CNC ROUTING WOOD AND WOOD-BASED MATERIALS Ümmü KARAGÖZ Süleyman Demirel University Graduate School of Applied and Natural Sciences Forest Products Engineering Department Supervisor: Assist. Prof. Dr. Abdullah SÜTÇÜ In furniture industry, design and fashion sector today, surface roughness, is one of most quality characteristics, is related to wood properties and machining parameters. Being aware of the machining parameters and wood properties, whether directly or indirectly, will contribute to using more efficiently CNC router, invested a lot, also to producing what customers ask for in shorter time and with expected quality in today s competitive environment. In this experimental study; the effect of the machining parameters, used in pocket milling of MDF (Medium Density Fiber Board), which is the main raw material of furniture sector using CNC routing, on surface roughness have been studied. In study; using zigzag cutter path, pocket milling has been employed on MDF by using CNC router. The effects of different values of spindle speed, feed rate, stepover and depth of cut on surface roughness have been studied experimentally. According to the result of experiments, R² values for Ra, Rz, Rq have been found 89.19, 77.65, 71.91 respectively. Being significantly effects of spindle speed, feed rate, stepover and depth of cut on surface roughness by analysis of variance have been determined. The effect of factors on surface roughness has been showed in graphs and tables. Key Words: Wood milling, surface roughness, CNC router 2010, 76 pages iii

TEŞEKKÜR Bu araştırma için beni yönlendiren, maddi ve manevi yardımlarını gördüğüm, karşılaştığım zorlukları bilgi ve tecrübesi ile aşmamda yardımcı olan değerli Danışman Hocam Yrd. Doç. Dr. Abdullah SÜTÇÜ ye teşekkürlerimi sunarım. CNC ile ilgili her türlü problemlerde bana yardımcı olan ve yardımlarını esirgemeyen SDÜ CAD/CAM Araştırma Uygulama Merkezi Araştırma Görevlisi Emre HAMAMCI ya, deney numunelerinin ölçümünde pürüzlük cihazını kullanmama olanak sağlayan Yrd.Doç.Dr. Ergün GÜNTEKİN e, istatistiksel analizlerde büyük desteğini gördüğüm Yrd.Doç.Dr. Gültekin ÖZDEMİR e tez çalışmam boyunca bana yardımcı olan değerli arkadaşım Onur İŞLEYEN e teşekkür ederim. 1869-YL-09 No`lu Proje ile tezimi maddi olarak destekleyen Süleyman Demirel Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri Yönetim Birimi Başkanlığı na teşekkür ederim. Tüm yaşantımda olduğu gibi, öğrenim hayatım boyunca da bana daima destek olan Aileme minnet ve şükranlarımı sunarım. Ümmü KARAGÖZ ISPARTA, 2010 iv

ŞEKİLLER DİZİNİ Şekil 3.1. Ülkemizdeki Lif levha üretim miktarı... 16 Şekil 3.2. Yıllara göre mobilya ihracat ve ithalat değerleri... 17 Şekil 3.3. Kesici takımın açıları... 19 Şekil 3.4. Ağaç malzemenin işlenmesi. 19 Şekil 3.5. Boyuna, Radyal ve Teget yönlerde kesme... 20 Şekil 3.6. Farklı işleme şekillerinin şematik gösterimi 20 Şekil 3.7. Planyalama işleminde kullanılan kalınlık makinesi. 21 Şekil 3.8. Amerikan karaağacı (Ulmus americana) odununda planyalamada farklı derecelerde kalkık liflilik kusuru.. 22 Şekil 3.9. Söğüt (Salix spp) odununda çeşitli derecelerde pürüzlü liflilik kusuru... 23 Şekil 3.10. Seker akçaağacı (Acer saccharum) odununda çeşitli derecelerde yongalı liflilik kusuru.... 23 Şekil 3.11. Lale ağacı (Liriodendron tulipifera) odununda çeşitli derecelerde yonga izi kusuru. 24 Şekil 3.12. Ağaç malzemenin islenmesinde ortaya çıkan gevsek liflilik kusuru 24 Şekil 3.13. İşlenmiş yüzeylerdeki yüzey pürüzlülük profili. 25 Şekil 3.14. Yüzey karakteristiklerinin şematik görünümü... 26 Şekil 3.15. Profil sapmalarının ortalaması... 27 Şekil 3.16. Çukur ve tepe yüksekliklerinin mutlak ortalaması. 27 Şekil 3.17. İğne taramalı ve lazer taramalı yöntemler ile elde edilen yüzey profilleri. 31 Şekil 3.18. Ağaç malzemenin işlenmesinde yüzey pürüzlülüğünü etkileyen faktörler.. 32 Şekil 3.19. Dik işlemede işleme parametreleri. 33 Şekil 3.20. Aynı yönlü ve zıt yönlü işleme şekillerinin şematik gösterimi.. 34 Şekil 3.21. Farklı takım yollarının karşılaştırılması. 34 Şekil 3.22. Meşe odununun kör ve keskin bıçakla işlenmesi sonucu yüzey profilinin durumu... 35 Şekil 3.23. CAD/CAM/ CNC entegrasyon şeması... 40 Şekil 3.24. Mekano P 1500 model CNC Freze 41 Şekil 3.25. Deneylerde kullanılan kesici uç. 42 Şekil 3.26. ArtCAM de hazırlanmış cep işleme tasarımı. 43 v

Şekil 3.27. İşlenen örneklerin deney tasarımına göre numaralandırılması.. 43 Şekil 3.28. Yüzey pürüzlülük ölçüm cihazı.. 44 Şekil 4.1. 5 mm yanal adım ile işlenmiş örneklerin yüzey profili 45 Şekil 4.2. 3 mm ve 2 mm yanal adım ile işlenmiş örnek yüzeyleri.. 46 Şekil 4.3. Ra değeri için uygulanan modelin doğruluk testi. 48 Şekil 4.4. Ra değerinin yanal adım ve dalma derinliğine göre değişimi... 49 Şekil 4.5. Ra değerinin yanal adım ve devir hızına göre değişimi... 49 Şekil 4.6. Ra değerinin yanal adım ve ilerleme hızına göre değişimi.. 50 Şekil 4.7. Ra değerinin dalma derinliği ve ilerleme hızına göre değişimi... 50 Şekil 4.8. Ra değerinin ilerleme ve devir hızına göre değişimi 51 Şekil 4.9. Ra değerinin ilerleme ve devir hızıyla değişimi... 52 Şekil 4.10. Ra değerinin dalma derinliği ve devir hızına göre değişimi.. 52 Şekil 4.11. Yanal adımın Ra değerine etkisi... 53 Şekil 4.12. İlerleme hızının Ra değerine etkisi. 53 Şekil 4.13. Devir hızının Ra değerine etkisi. 54 Şekil 4.14. Dalma derinliğinin Ra değerine etkisi 54 Şekil 4.15. Rz değeri için uygulanan modelin doğruluk testi... 58 Şekil 4.16. Rz değerinin yanal adım ve ilerleme hızına göre değişimi 58 Şekil 4.17. Rz değerinin yanal adım ve dalma derinliğine göre değişimi 59 Şekil 4.18. Rz değerinin yanal adım ve devir hızına göre değişimi. 59 Şekil 4.19. Rz değerinin ilerleme hızı ve dalma derinliğine göre değişimi. 60 Şekil 4.20. Rz değerinin ilerleme hızı ve devir hızına göre değişimi... 60 Şekil 4.21. Rz değerinin dalma derinliği ve devir hızına göre değişimi.. 61 Şekil 4.22. Rq değeri için uygulanan modelin doğruluk testi.. 62 Şekil 4.23. Rq değerinin yanal adım ve ilerleme hızına göre değişimi.. 63 Şekil 4.24. Rq değerinin yanal adım ve dalma derinliğine göre değişimi... 63 Şekil 4.25. Rq değerinin yanal adım ve devir hızına göre değişimi. 64 Şekil 4.26. Rq değerinin ilerleme hızı ve dalma derinliğine göre değişimi. 64 Şekil 4.27. Rq değerinin dalma derinliği ve devir hızına göre değişimi.. 65 vi

ÇİZEL GELER DİZİNİ Çizelge 3.1.Türkiye de orman ürünleri talep ve karşılanma durumu... 15 Çizelge 3.2. Farklı yüzey pürüzlülük aletlerinin özellikleri. 29 Çizelge 3.3. İğne taramalı ve Lazer yöntemlerin karşılaştırılması... 30 Çizelge 3.4. İşleme parametreleri. 42 Çizelge 4.1. İşleme parametreleri, düzeyler ve değerleri. 46 Çizelge 4.2. Tanımlayıcı istatistikler 47 Çizelge 4.3. Ra değeri için varyans analiz tablosu... 47 Çizelge 4.4. Talaş Kaldırma Oranı... 56 Çizelge 4.5. Rz değeri için varyans analiz tablosu... 57 Çizelge 4.6. Rq değeri için varyans analiz tablosu... 62 vii

1.GİRİŞ Küresel rekabet şartlarının çetinleşmesi, ulusal ve uluslar arası pazarlarda mobilya tasarımına olan ilginin artması, Orman Endüstri işletmelerini ileri teknolojilere yatırım yapmaya, yüksek kalite ve hizmet üretmeye zorlamıştır. Günümüz piyasalarında tasarım ve moda sektörü olan mobilya endüstrisi işletmeleri bu rekabet koşullarında büyük yatırımlar yapmak durumunda kalmışlardır. Bu sebeple işletmeler, son trendleri takip edebilmek, müşteri isteklerine anında cevap verebilmek, farklı tasarımlar uygulayabilmek için ve ayrıca son yıllarda küreselleşme ve düşük işçilik ücretleri ile rekabet üstünlüğü sağlayan Çin olgusuna karşı ileri teknoloji ürünü olan CNC tezgâhlara yatırım yapmışlardır. Yüksek hızda işleme yapan CNC tezgahlar üzerinde satıcı firma tarafından hazırlanmış hazır motifler ve desenler bulunmakta ve işletmeler makine üzerinde gelen bu tasarımları kullanmaktadırlar. Böylelikle müşteri isteklerine anında cevap verilebilmekte fakat müşteri memnuniyeti sınırlı tasarımlarla karşılanmaktadır. Gelişmekte olan tüm ülkelerde olduğu gibi ülkemizde de orman ürünleri sanayinde CNC (Computer Numerical Control) tezgahlarının kullanım oranı her geçen gün artmaktadır. Bunun yanında mobilya tasarımı da büyük önem kazanmakta ve işletmeler CAD-CAM- CNC entegrasyonuna önem vererek kendi kimliğine sahip tasarımlar oluşturabilmektedirler. Büyüyen dünya pazarında ülkelerin rekabet gücünde en etkili rol modern tasarıma verilen önemdir. Mobilya sektörü de bir modern tasarım sektörü olduğu için, ülkemizinde kendi kimliğine sahip tasarımlar yaparak dünya çapında rekabet gücüne sahip bir marka oluşturması gerekmektedir. Bunun için sanayi kuruluşları, çağdaş konfor anlayışına uygun yeni ürün üretilmesi, standardın yükseltilmesi, maliyet düşürücü ve kalite yükseltici yeni tekniklerin uygulanması, yeni teknoloji geliştirilmesi veya yeni teknolojilerin ülke koşullarına uydurulması gibi konularda AR-GE faaliyetlerine önem ve öncelik vermelidir (Anonim, 2006). Bununla birlikte mevcut kapasitelerinde bulunan CNC tezgahlardan maksimum şekilde yaralanmaları gerekmekte ve CAD/CAM entegrasyonu ile hızlı ve değişik ürünler üretmeleri gerekmektedir. Ayrıca üretilen ürünün yüzey kalitesi, işleme parametrelerine ve 1

işlenen malzemenin özelliklerine göre değişmektedir. Bu nedenle müşteri memnuniyeti sağlamak amacıyla ve sıkıntılı dönemlerinde büyük yatırımlar yapılıp alınan CNC tezgâhlardan maksimum verim elde edilebilmesi için, ilk olarak CAD/CAM entegrasyonunun kurulması, farklı tasarımların oluşturulması, kullanılan malzemenin işlenme özelliklerinin çok iyi bilinerek uygun işleme parametrelerinin elde edilmesi gerekmektedir. Metal işleme sektöründe bu konuda çok sayıda bilimsel araştırma bulunmasına rağmen ahşap işleme sektöründe sınırlı sayıda araştırmanın varlığı görülmektedir. Bu kapsamda gerçekleştirilen çalışmanın özellikle mobilya endüstrisine önemli bir yol gösterici olacağı düşünülmektedir. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Orman Endüstri Mühendisliği Anabilim Dalında yüksek lisans tezi olarak hazırlanan bu çalışmada başlangıçta kapsamlı bir literatür araştırması yapılarak konuya ilişkin ulusal ve uluslararası güncel kaynaklar verilmiştir. Çalışmanın materyal ve yöntem kısmında; öncelikle Orman Endüstri sanayisi hakkında kısaca bilgi verilmiş, arkasından materyal olarak genel anlamda ahşap malzeme, işleme şekilleri, işleme kusurları ve Bilgisayar destekli üretim-cnc işleme konuları kapsamlı bir şekilde ele alınmıştır. Deneysel çalışmanın en önemli kısmını oluşturan bulgular kısmında ise gerçekleştirilen deney sonuçlarına göre MDF levhaların CNC freze ile farklı işleme parametreleri altında işlendiğinde oluşan yüzey pürüzlülük değerleri istatistiksel analizler ile değerlendirilmiş, mevcut literatür ile benzerlik ve farklılıkları, gelecekte yapılacak çalışmalara yönelik öneriler tartışma ve sonuç kısmında ortaya konulmuştur. 2

2. KAYNAK ÖZETLERİ Ahşap malzemenin işlenmesinde istenilen yüzey kalitesinin ilk defada sağlanamaması ek üretim süreçlerini ve yardımcı malzeme kullanımını, dolayısıyla ek maliyetleri gerektirmektedir. Bu nedenle en iyi verimi, kabul edilebilir kalite düzeyinde sağlayan işleme şartlarının bilinmesi konusunda yapılan bilimsel çalışmalar yaklaşık elli yıldır devam etmektedir (Davis, 1962). Teknolojinin her geçen gün daha da gelişmesiyle, farklı ahşap türevi levhalar, farklı teknolojik makine ve tezgahlar ve kesici uçların geliştirilmesi, işleme parametrelerinin de sürekli araştırılmasını gerekli kılmıştır. Yüzey pürüzlülüğü ile ilgili metal işleme sektöründe çok sayıda çalışma bulunmaktadır. Örneğin Lou vd. (1998), ilerleme hızı, devir hızı ve kesiş derinliği faktörlerini bağımsız değişken olarak almış, bu faktörlere bağlı olarak yüzey pürüzlülük değerini veren çoklu regresyon modelini geliştirmişlerdir. İlerleme hızının çoklu regresyon modelinde yüzey pürüzlülüğünü belirlemek için önemli olduğunu belirtmişlerdir. Sakarya (2005), CNC tezgâhların ve imalat yazılımlarının gelişmesi ile büyük hacimlerde talaş kaldırmanın mümkün olduğundan ve imalat maliyetlerinin oldukça düştüğünden bahsetmiştir. İmalat maliyetlerinin azaltılmasında önemli etken olan kesme parametrelerinin doğru seçimiyle ve iyi bir kombinasyonu ile istenilen yüzey pürüzlülüğüne ulaşılabilineceğini belirtmiş, kalıp çeliği üzerinde tek yönlü, zigzag ve spiral takım yolları kullanılarak yüksek hız çeliği (HSS) kesici takımlarla cep işleme işlemlerini gerçekleştirmiştir. Her üç takım yolunda da kontrol edilebilen, ilerleme, talaş derinliği ve kesici yanal adımı için dört farklı seviye değerlerini belirlemiştir. Deneysel analizlerde Taguchi deney tasarımı yöntemi kullanılmıştır. Cep işleme için son talaş işlemesinde kesme hızı, ilerleme, talaş derinliği ve yanal ilerlemenin en iyi seviye değerleri uygulanarak yapılan deney neticesinde oluşan pürüzlülük değerleri açısından spiral takım yolunun en ideal takım yolu olduğunu ifade etmiştir. İşbilir (2006), tornalama işlemlerinde takım ömrüne etkili olan faktörleri, sebepsonuç diyagramı halinde ortaya koymuştur. Çeşitli parametrelerin yüzey pürüzlülüğü 3

ve takım ömrü üzerine etkisini tespit ederek, bu faktörlere göre yüzey pürüzlülüğü ve takım ömrünü modellemiştir. Yüzey pürüzlülüğünde ve takım ömründe, kesme hızı, malzeme sertliği, uç radüsü ve ilerleme faktörlerinin etkili olduğunu, kesme sıvısının ve kesme derinliğinin de etkili olmadığını bulmuştur. Yüzey pürüzlülüğü ve takım ömrü tahmini için yapılan regresyon analizinde, yüzey pürüzlülük için R² = 0,591, takım ömrü için R² = 0,952 değerlerini elde etmiştir. Yüzey kalitesi, müşterilerce talep edilen en belirgin isteklerden biridir ve işlenmiş malzemenin yüzey kalitesinin en büyük göstergesindendir. Çalışmaların birçoğunda yüzey pürüzlülüğü üzerine etki eden işleme parametrelerinin etkisi araştırılmıştır. Bajıc vd. (2008), frezelenmiş metallerde kesme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisini incelemişlerdir. Etkili faktörler olarak kesme hızı, besleme oranı ve kesme derinliği etkili faktörler olarak düşünülmüş ve yüzey pürüzlülüğü etkilerinin belirlenmesi için regresyon analizi ve yapay sinir ağları gibi matematiksel modeller kullanarak, optimal kesme parametreleri tek yönlü optimizasyon algoritması ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlarda yapay sinir ağlarının regresyon analizine göre daha iyi sonuçlar verdiği gözlenmiştir. Kesme hızı ve besleme oranının yüzey pürüzlülüğüne etkisinin olduğu fakat kesme derinliğinin önemsiz olduğu, en önemli etkiye sahip parametrenin ise besleme hızı olduğunu belirtmişlerdir. Çoğun ve Özses (2002), metal endüstrisinde CNC tezgahlarda değişik işleme koşullarının işlenen parçaların yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisini deneysel olarak incelemişlerdir. Deneylerde, takım ilerleme hızı, iş parçası / takım dönme hızı, tabla ilerlemesi ve paso derinliği gibi işleme parametreleri değiştirilmiş ve yüzey pürüzlülüğünün gösterdiği değişimi incelemişleridir. Deney sonuçlarında iş mili dönme hızı arttırıldığında yüzey pürüzlülüğünün iyileştiği, takım ilerlemesi arttırıldığında ise yüzey pürüzlülüğün kötüleştiğini belirtmişlerdir. Çolak (2006) sert malzemelerin frezelenmesi esnasında oluşan kesici takım aşınmalarını, CNC freze tezgahı üzerine yerleştirilen farklı sensörler ile belirleyerek frezeleme için en uygun kesme koşullarını Bulanık Mantık Modelleme ve Genetik Programlama gibi yapay zeka algoritmalarıyla değerlendirerek tespit etmiştir. 4

Çalışma sonunda, sert metal frezelemede kesici takım aşınmasını etkileyen faktörler değerlendirilerek uygun sensör seçimi, optimum kesme şartlarının tespit edilebilmesi yapay zeka algoritmaları kullanılarak elektronik ortamda gerçekleştirilmiştir. Bunun yanında tırlama olmadan, kararlı kesme şartlarının tespiti için geliştirilen Bulanık Mantık Modelinde, işleme anında oluşan ses sinyalleri ve kesme kuvveti sinyallerinin detaylı analizi yapılarak optimum kesme koşullarına ulaşmaya çalışmıştır. Ahşap malzemenin işlenmesinde değişik işleme şekillerini kullanarak (planyalama, zımparalama, tornalama. vb.) yüzey pürüzlülüğü üzerine etkili faktörleri araştıran literatür incelendiğinde konuya ilişkin bilimsel çalışmalar aşağıda özetlenmiştir. Masif panellerin veya levhaların (MDF,Yonga levha vb.) üst yüzey işlemlerine tabi tutulmadan önce yüzey düzgünlüğünün sağlanması için zımparalama işleme yapılması gerekmektedir. Zımparalama işleminin iyi yapılması son ürünün yüzey kalitesinin düzgün olmasını etkiler. Bu nedenle farklı zımparalama faktörlerinin yüzey pürüzlülüğüne etkisi veya zımparalanmış yüzeylerin pürüzlülük analizleri üzerine birçok araştırmalar yapılmıştır (Rıchter vd., 1995; Lemaster ve Beall, 1996; Gurau vd., 2006; Nemli vd., 2007). Gürtekin (1996), mobilya üretiminde yaygın olarak kullanılan Kayın (Fagus orientalis) ve Karaçam (Pinus nigra ) örneklerini rendeleme makinesi ile işleyerek, rendeleme makinelerinin ilerleme hızı, kesme hızı ve kesici sayısına bağlı olarak, işlenen ahşabın yüzey kalitesinde meydana gelen etkilenmeleri araştırmıştır. Düzgün yüzey elde etmek için, ilerleme hızını düşürüp, kesme hızını ve kesici sayısını artırmak gerektiğini belirtmiştir. Akbulut ve Ayrılmış (2006), MDF üretiminde kullanılan basınç odunu ve normal odun oranlarının yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisini araştırmışlardır. Basınç odunu / normal odun oranını, 75 / 25 ve 10 / 90 olarak almışlardır. Sonuç olarak yüksek basınç odunu içeriğine sahip levhalarda (75 / 25) daha düşük yüzey adsorpsiyonu, daha pürüzlü yüzeyler elde etmişlerdir. 5

Kılıç ve Demirci (2003), mobilya ve yapı endüstrisinde yaygın olarak kullanılan sarıçam (Pinus sylvestris ) ve kestane ( Castanea sativa) odunlarını kullanarak, ağaç türü, testere diş sayısı ve besleme hızlarının yüzey pürüzlülüğüne etkilerini araştırmışlardır. Ölçümler TS 930 esas alınarak iğne taramalı ölçme cihazı ile yapılmıştır. Ölçüm sonuçlarına göre, en düzgün yüzey sarıçamda 40 dişli testere ile elde edilmiştir. Ayrılmış vd. (2006), Tetra (Tetraberlinia bifoliolata) ağacından elde edilen kontrplakları çeşitli yangın geciktirici kimyasallarla muamele ederek, kullanılan emprenye maddelerinin yüzey pürüzlülüğüne etkisini araştırmışlardır. Çalışmada yüzey pürüzlülük değerleri olarak; ortalama pürüzlülük (Ra), on nokta yüksekliği (Rz) ve maksimum pürüzlülük (Rmax) değerleri ölçülmüştür. Çalışma sonunda; en düşük ortalama pürüzlülük değeri %3 konsantrasyonundaki boraks ile muamele edilmiş kontrplaklarda (Ra= 11,09 μm), en yüksek ortalama pürüzlülük değeri %6 konsantrasyonundaki borik asit ile muamele edilmiş kontrplaklarda (Ra= 12,44 μm ) bulmuşlar ve yangın geciktirici kimyasalların konsantrasyonunun artmasıyla yüzey pürüzlülüğünün arttığını saptamışlardır. Korkut (2005),yüzey pürüzlülüğü ile ilgili bilgi ayrıntılı bir literatür derlemesi sunmuştur. İlter vd. (2002), Uludağ göknarı odunu teğet ve radyal yönde kesildikten sonra, rendelemede bıçak sayısı ve besleme hızına, zımparalamada değişik zımpara numaralarına ve rutubete göre yüzey pürüzlülük değişimini incelemişlerdir. Sonuç olarak; düşük rutubet miktarı ve besleme hızında yüzey pürüzlülük değerlerinin düşük olduğun belirtmişlerdir. Ayrıca yüksek zımpara numaralarında ve teğet yüzeylerde daha düzgün yüzeyler elde etmişlerdir. Aras vd. (2007), farklı tornalama tekniklerinin ağaç malzemede yüzey pürüzlülüğüne etkisini araştırmışlardır. Bu kapsamda ağaç tornacılığında yaygın olarak kullanılan ceviz (Juglans regia), doğu kayını (Fagus orientalis ), ıhlamur (Tilia grandifolia) ve kavak (Populus tremula) odunlarından hazırlanan örnekler, kesme ve kazıma tekniği ile işlenmiştir. Fakat işlenen örneklerin yüzeyleri çok pürüzlü olduğu için iğne 6

taramalı pürüzlülük ölçüm cihazı ile ölçüm yapılamamıştır. Pürüzlülük ölçümlerini duyusal değerlendirme yaparak, en düzgün yüzeyi kesme yöntemiyle tornalanmış cevizde, en pürüzlü yüzeyi ise kazıma yöntemi ile tornalanmış kavakta elde etmişlerdir. Ağaç malzeme tornalama işlemlerinde düzgün yüzey elde etmek için kesme yönteminin kullanılmasını, malzeme olarak da cevizin tercih edilmesini önermişlerdir. Çalışmaların büyük bir kısmında, geleneksel makinelerle yapılan işleme, belirli ağaç türleri, işlenme parametreleri ve yüzey kaliteleri incelenmiştir. Ahşap malzeme, metal ve plastik malzemeye göre kolay işlenebilir olması nedeniyle yapı ve doğramacılıkta daha çok tercih edilmektedir. Ayrıca masif malzemelerin heterojen bir yapıya sahip olması nedeniyle işleme özellikleri üzerine yıllardan beri çalışmalar yapılmaktadır. Malkaçoğlu ve Özdemir (2006) ve Malkoçoğlu (2007), Batı Karadeniz bölgesinde doğal olarak yetişen yapraklı ağaç ( kestane, kayın ve kızılağaç) ve iğne yapraklı ağaç odun (sarıçam, doğu ladini) örneklerinin farklı işleme şekilleri ile işlenmesinde, işlenme performanslarının ve yüzey pürüzlülüklerinin belirlenmesi üzerine bir araştırma yapmışlardır. Çalışma sonucunda, yapraklı ağaçların (Y.A.) iğne yapraklı ağaçlara (İ.Y.A.) göre daha yüksek işlenme performansına sahip olduğunu, bunun nedeninin ise yapraklı ağaçların daha yüksek yoğunluk değerine sahip olduğunu belirtmişlerdir. Bununla birlikte yapraklı ağaçlardan kayın ve iğne yapraklı ağaçlardan sarıçam en yüksek işlenme performansına sahip türler olarak belirtilmiştir. Fujiwara vd. (2003; 2004; 2005) Japon meşesi (Quercus mongolica) ve Japon kayını (Fagus crenata) üzerinde farklı kumlarda zımpara kullanarak yüzeyde meydana gelen, düşük tepe yüksekliği (Rpk), çekirdek pürüzlük derinliği (Rk), azaltılmış çukur derinliği (Rvk) gibi pürüzlülük parametrelerini iğne taramalı ölçüm cihazı ve duyusal yöntemlerle ölçerek bu iki yöntemin karşılaştırmasını yapmışlardır. İğne taramalı ölçüm cihazı ile ölçülen yüzey profili Gaussian cihazı ile filtrelenmiştir. Ayrıca işlenmiş örnekler, on beş bayan ve on bay tarafından yüzeylere elle 7

dokunularak duyusal ölçümleri yapılmıştır. Sonuç olarak odunun yüzey pürüzlülüğünün duyusal yöntemlerle de ölçülebileceğini belirterek, ölçümler için kullanılan her iki yöntemin ölçüm sonuçlarının benzer olduğunu ifade etmişlerdir. Aguilera ve Martin (2001), Kilic vd. (2006) kayın (Fagus orientalis) ve kavak (Populus tremula) kerestelerinden kesilerek elde edilen örnekler üzerinde teğet ve radyal yönde planyalama ve zımparalama işlemleri yaparak, iğne taramalı ölçüm cihazı ile pürüzlülük ölçümlerini yapmışlardır. Sonuç olarak, kavak örneklerinde Ra değerini planyalanmış yüzeylerde teğet ve radyal yönlerde, 7,05 ve 7,36 µm, kayın örneklerinde 7,90 ve 8,90 µm bulmuşlardır. Efe ve Gürleyen (2003) mobilya endüstrisinde yaygın olarak kullanılan yalancı akasya (Robinia pseudoacacia), ve ceviz (Juglans regia) odunlarından hazırlanan deney örneklerini kullanarak, ağaç türü, kesiş yönü, bıçak sayısı ve devir hızı gibi parametrelerin yüzey pürüzlülük değeri üzerine etkilerini araştırmışlardır. Ölçümleri TS 930 esaslarına göre iğne taramalı ölçüm cihazı kullanarak yapmışlardır. Ölçümler sonucunda, dört bıçaklı kesicilerle teğet yönde 10000 dev/ dak. devir hızında akasya örnekleri üzerinde en düşük yüzey pürüzlülük değerini elde edilmiştir. Usta vd. (2007) planyalamada kesme derinliği, besleme oranı ve bıçak sayısının yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisini araştırmışlardır. Bu nedenle dekoratif mobilya üretiminde yaygın kullanıma sahip akasya (Robinia pseudoacacia) ve meşe (Quercus petraea) odunlarından 2 ve 4 bıçaklı planya bıçağı, 5 ve 9 m/min besleme oranı,1,2 ve 4 mm kesme derinliği uygulayarak örnek hazırlamışlardır. Yüzey pürüzlülük ölçümlerini TS 930 a göre Mitutoyo SJ-301 pürüzlülük cihazı ile yapmışlardır. Ölçüm sonuçlarına göre akasyanın meşeye göre daha düzgün yüzey verdiğini, besleme oranı ve kesme derinliği azaldıkça, bıçak sayısı arttıkça yüzey pürüzlülüğünün azaldığını belirtmişlerdir. İşleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisinin araştırılması ile ilgili araştırmaların bir kısmında daha homojen bir malzeme olan MDF kullanılmıştır (bkz. Aguilera vd., 2000). Hiziroğlu vd. (2004) Tayland da geleneksel olarak üretilen yonga levha ve MDF levhaların 180 ve 200 numaralı zımparalarla zımparalanması 8

sonucu, levhaların yüzey pürüzlülük değerlerini iğne taramalı ölçüm cihazı ile ölçmüşlerdir. Levhaların yüzey pürüzlülük ölçüm sonuçlarına göre yonga levhaların Ra, Rz, Rmax değerlerinin MDF ye göre daha yüksek olduğunu, örneğin yonga levhaların Ra değerinin (8,23µm) MDF nin Ra değerinden 2,7 kat daha büyük olduğunu belirtmişlerdir. Lin vd. (2006), çalışmalarında laboratuar ortamında ve ticari olarak üretilen farklı yoğunluktaki MDF levhaların işlenebilme özelliklerini araştırmışlardır. Dijital kamera kullanarak işleme esnasında görüntü almışlardır. Sonuç olarak yüksek yoğunluktaki MDF lerin işlenebilirliğinin düşük yoğunluk değerine sahip MDF lere göre daha iyi yüzeyler verdiğini tespit etmişlerdir. Stewart (1992), Engin vd. (2000), Philbin ve Gordon (2006), Davim vd. (2008a, b), çalışmalarında MDF nin işlenebilirliği üzerine kesme parametrelerinin, kesme kuvvetlerinin, uç geometrisi ve iş parçasının etkisini araştırmışlardır. Sonuç olarak yüksek devir sayısında ve düşük besleme oranında düşük pürüzlülük değeri elde etmişlerdir. Hızıroğlu (1996) sert levhalar ve MDF de yüzey pürüzlülük ölçümlerini iğne taramalı ölçüm cihazı ile yapmış ve sert levhaların MDF den daha iyi yüzey stabilitesi gösterdiğini, ayrıca yüksek yoğunluğa sahip levhaların yüzey pürüzlülük değerlerinin daha düşük olduğunu belirtmiştir. Hiziroğlu ve Kosonkorn (2006), Hızıroğlu ve Suzuki (2007) MDF ve yonga levhaların zımparalama işleminden sonra yüzey pürüzlülük ölçümlerini değerlendirmişlerdir. Hernandez ve Cool (2008), yüzey işlemleri uygulanmadan önce Kanada Huş odununu yüzeyleri üzerine liflere karşı ve paralel yönde helisel planyalanma ve alın işleme yapmışlardır. Alın işlemesi için üç besleme hızı ve kesme derinliği, helisel planyalama için üç kesme derinliği değeri uygulamışlardır. Her iki işleme sonucunda da kesme derinliğinin yüzey pürüzlülüğüne etkisinin olmadığını, helisel işlemede görsel herhangi bir işleme kusuru oluşmazken alın işleme yapılan örneklerde ilerleme hızının yapışma direnci ve yüzey kalitesi üzerinde önemli etkisinin olduğunu belirtmişlerdir. Yine Keturakıs ve Juodeikiene (2007) huş odunu üzerinde 9

keskin ve düz bıçaklarla liflere paralel ve karşı yönde planyalama işleme yaparak işleme parametrelerinin yüzey pürüzlülüğü üzerine etkisini belirlemişlerdir. Özellikle CNC frezeleme konusunda yapılan çalışmalarda; Lin ve Lin (1999), kalıp endüstrisinde oyma işleminin bilgisayar destekli üretiminden bahsetmektedirler. Bu amaçla bilgisayar destekli tasarım, üretim ve kalite kontrol amaçlı CAD/CAM kullanmışlar ve NC kodlarını oluşturmuşlardır. İşlem sırasında sapma analizleri için algoritmalar oluşturmuşlardır. Costes ve Larricq (2002), yüksek hızda kesme işleminin yaklaşık 10 yıl önce metal endüstrisinde kullanılmış olduğunu ve bu teknolojinin yüzey kalitesi ve ürün çıktılarında avantaj sunması nedeniyle avantajlı olduğunu belirtmişlerdir. Bu nedenle ahşap işlemede yüksek hızda kesme işlemlerinin avantajlı yönlerini belirlemek için bir araştırma yapmışlardır. Bunun için sabit yonga kalınlıklarında ve kesme hızlarında (3 m/s den 62,2 m/s e kadar) işleme deneyleri oluşturmuşlardır. Kesme hızlarının artması ile daha iyi yüzey kalitesinin oluştuğunu belirtmişlerdir. Iskra ve Tanaka (2005), üretim sürecinde süreç kontrolü ve izlenebilirliği açısından ses şiddeti ve yüzey pürüzlülüğü arasındaki ilişkiyi incelemişlerdir. Kayın (Fagus crenata) odununun CNC ile frezelenmesinde yüzey pürüzlülüğünün eğim açısı, besleme hızı ve lif yönü ile doğrudan ilişkili olduğunu, kesme genişliğinin ise ses şiddetinde ki artışa rağmen yüzey pürüzlülüğünde herhangi bir değişime neden olmadığını belirtmişlerdir. Ayrıca Iskra ve Tanaka (2006),farklı işleme koşullarında aynı ağaç türünü kullanarak CNC ile frezelenmesi esnasında yüzey pürüzlülüğü üzerine etli eden işleme esnasında meydana gelen ses sinyal şiddetinin RMS ortalama, dinamik ve statik seviye ölçme metodu gibi üç farklı ses sinyal analizleri ile belirleyip karşılaştırmasını yapmışlardır. Elde edilen veri sonuçlarına göre uygulanan üç metottan RMS ortalama metodunun yüzey pürüzlülüğü ile en yüksek korelasyon katsayısını gösterdiği için ses sinyallerinin ölçülmesinde en uygun metod olduğunu belirlemişlerdir. 10

Aguilera vd. (2000), MDF levhalarda farklı katmanlarda (3 katman halinde düşünerek) freze ile işlemede kesme kuvvetleri ve yüzey pürüzlülüğünü incelemişler ve MDF levhalar için Ké tür sabitesini belirlemişlerdir. Çalışmada; düşük yoğunluklarda yüzey pürüzlülüğü değerlerinin daha kötü olduğu, yüksek yoğunluk ve ince yonga kalınlıklarında optimum yüzey düzgünlüğünün sağlanacağı ifade edilmektedir. Mitchell ve Lemaster (2002), Akçaağaç odununun CNC freze ile işlenmesi üzerine yaptıkları çalışmalarında düz, eğri ve enine kesit yüzeylerde, besleme hızı, mil devir hızı, işleme yönü ve kesici uç kaplamasının aşınmasını araştırmışlardır. Çalışmada; düz yüzeylerde aynı yönlü frezelemenin zıt yönlü frezelemeden daha iyi yüzey verdiğini, enine kesit yüzeylerde ise zıt yönlü frezeleme daha iyi sonuç elde edildiğini belirtmişlerdir. Çalışma sonucunda genel ifade ile; lif doğrultusunda ve düz yüzlerde işlemenin, liflere dik, eğri, ve enine kesit yüzlerden daha iyi yüzey kalitesini oluşturduğu, ilerleme hızının artmasıyla düz, eğri ve enine kesit yüzeylerde ise yüzey kalitesinin düştüğü ifade edilmektedir. Büyük çaplı üretimi 1980 li yıllarda başlayan MDF, son zamanlarda masif oduna karşı daha avantajlı hale gelmiş, bu nedenle hem iç hem dış hem de endüstriyel uygulamalarda daha çok tercih edilir hale gelmiştir. Davim vd. (2009) MDF işlemede yüzey pürüzlülüğüne etki eden kesme hızı ve besleme oranının etkisini araştırmışlardır. CNC ile 8 mm çapında bir uç kullanarak 5 mm derinliğinde, 3 farklı devir hızı (3000; 10500; 18000 rpm) ve kesme hızı (75; 264; 452 m /min) ile 4 farklı besleme oranı (0,50; 2,75; 3,88; 5,00 m /min) kullanarak 16 mm MDF üzerinde işleme yapmışlardır. İğne taramalı pürüzlülük ölçüm cihazı ile elde ettikleri sonuçlar sonucunda yüzey pürüzlülük değerleri ile kesme hızı ve besleme oranı arasında bir korelasyon oluşturmuşlar ve yüksek devir hızında ve düşük besleme oranında yüzey pürüzlülüğünün azaldığını belirtmişlerdir. Sonuç olarak, Ra < 10 μm elde etmişler ve iyi bir yüzey elde etmek için yüksek devir hızının avantajlı olduğunu belirtmişlerdir. Yüzey pürüzlülüğüne etki eden optimal kesme koşullarının belirlemek için farklı matematiksel modeller, yapay zeka, optimizasyon ve çeşitli algoritmalar 11

kullanılmıştır. Prakasvudhisarn vd. (2009) küresel rekabetin üreticileri verimliliklerini arttırmak için yeni yollar aradıklarını, bu nedenle CNC teknolojisinin son yıllarda daha çok önem kazandığını söylemişlerdir. Böylece yapay sinir ağları yöntemi ile pürüzlülük modeli oluşturup sürü algoritması ile optimal kesme parametrelerini belirlemişlerdir. Aknouche vd. (2009), araştırma için Halep çamını (Pinus halepensis) kullanıp CNC freze ile işleme yapmışlar ve kesme kuvvetlerinin bıçak aşınması üzerine etkisini araştırmışlardır. Çalışma sonunda bıçak aşınması ile kesme kuvvetleri arasında bir korelasyon olduğunu saptamışlardır. Bıçağın işleme parçası ile temas ettiği açısının bu pratik işleme koşullarında bıçak aşınmasının tahmin edilmesinde önemli bir kriter olduğunu belirtmişlerdir. Sütçü vd. (2008), masif levhaların son teknoloji ürünü CNC tezgahlarda işlenmesinde kullanılan işleme parametrelerinin malzemede yüzey pürüzlülüğüne olan etkisini araştırmışlardır. İşlenen yüzeylerde yapılan ölçümlerin istatistiksel değerlendirilmesi sonucunda ilgilenilen parametrelerin malzeme yüzeyindeki pürüzlülüğün çamda (Rz) ~%34, ladinde (Rz) ~%49, kayında (Rq) ~%27 lik bir kısmından sorumlu olabildiğini, çam için kesiş yönünün, ladin için kesiş derinliğinin (uç çapı) ve itme hızının, kayın için ise kesiş yönünün ve itme hızının önemli olduğunu belirtmişlerdir. Özalp vd. (2006) lazer hakkında genel bilgi verilmiş, lazer ile dolap kapağına oyma ve ahşap kutuya kakma işleminin nasıl yapıldığının işlem basamakları belirtilmiştir. Çalışma sonucunda lazer sisteminin çok pahalı oluşu, alt yapı sorunu, arz talep dengesi gibi etmenlerden dolayı mobilya endüstrisinde fazla kullanılmadığına, fakat ilerleyen ve verimi artıran teknoloji sayesinde ileriki yıllarda kullanımının yaygınlaşacağını ifade etmişlerdir. Ohuchi ve Murase (2005; 2006), çalışmalarında CNC makinesi ile işlem yaparken kenar profilinin otomatik olarak ölçülebilmesini amaçlamışlar ve bunu için bir sistem geliştirmişlerdir. Bu sistem, Laser ölçüm sistemi, CNC için kontrol bilgisayarı, sistemde bulunan cihazları kontrol etmek ve örnek numunelerin verilerini toplamak 12

için bir adet bilgisayardan oluşturulmuştur. Bu sistem sayesinde işleme esnasında kenar profilleri otomatik olarak ölçülebilmiştir. Daha sonra bu sistemi genişleterek MDF üzerinde kanal açma işleminde kullanmışlardır. 13

3.MATERYAL ve YÖNTEM 3.1. İmalat Teknolojisinin Önemli Bir Malzemesi Olarak Ahşap ve Ahşap Kompozitler İnsanlık tarihinin başlangıcından itibaren ağaç malzeme, farklı ihtiyaçlar için kullanılmış ve günümüzde imalat teknolojisinin önemli bir hammaddesi olmuştur. Ağaç malzeme, estetik yapısı ve işlenebilme özellikleri nedeniyle yaklaşık 10.000 civarında kullanım yerine sahiptir (Bozkurt ve Erdin, 1997; Doğu, 2001). Dünyada küresel rekabetin artması endüstriyel gelişmeyi de beraberinde getirmektedir. Endüstriyel gelişmenin artmasına paralel olarak ise ağaç malzemenin kullanımında bir artış meydana gelmekte ve bol olan orman kaynakları tükenmektedir. Azalan kaynaklara karşılık; orman artıkları, bitkisel artıklar, tarım artıkları gibi yaygın ve bol miktarda bulunan yenilenebilir kaynaklar yeterince değerlendirilmemektedir ( Eroğlu ve Usta, 2000). Bu sebeple ulusal ve uluslar arası bir çok sempozyum, kongre ve makalelerde sürdürülebilirlik konuları yer almakta ve hammadde kaynakları olarak orman artıkları, bitkisel artıklar vb. ön plana çıkarılmaktadır. Ülkemiz orman kaynakları bakımından 21,2 milyon hektar ormanlık alana sahiptir. Ülkemizde endüstriyel odun talebinin 13-14 Milyon m 3 e ulaşması, buna karşılık ülke içindeki endüstriyel odun arzının 11-12 Milyon m 3 civarında seyretmesi nedeniyle oluşan arz açığı ithalat yoluyla karşılanabilmektedir. Buna göre endüstriyel odun talebinin % 58 i Orman Genel Müdürlüğü nce (O.G.M.) devlet ormanlarından, % 24 ü özel sektör ormanlarından, talebin % 18 lik bölümü ise ithal edilmektedir. Türkiye de orman endüstri sektörünün hammadde talebi ve karşılanma durumu 2006 OGM verilerine göre Çizelge 3.1. de gösterilmektedir (Kaplan,2008). 14

Çizelge 3.1.Türkiye de orman ürünleri talep ve karşılanma durumu Ürünler Mevcut Hammadde İşleme Kapasitesi (1000m³/yıl ) İşlenen Hammadde Miktarı (1000m³) Kapasite Kullanım Oranı (%) Miktar (1000m³) Hammadde Temin Yeri OGM Özel sektör İthalat % Miktar (1000m³) % Miktar (1000 m³) % Kereste 14899 7702 51 5104 66 1307 17 1291 17 Kaplama 248 118 48 17 14 4 3 98 83 Kontrplak 338 135 40 23 17 61 45 51 38 Yonga 4691 2210 47 1480 67 654 30 76 3 Levha Lif Levha 2428 2428 100 730 30 1062 44 636 26 Parke vb. 1270 529 42 423 80 17 3 89 17 Odun 1754 1098 62 485 44 232 21 381 35 Hamuru Toplam 25628 14221 55 8262 58 3337 24 2622 18 Kaynak: Kaplan,2008 Çizelge 3.1.1. de belirtilen ve birincil imalat sanayi grubu içersine giren orman endüstri sektörlerinin ürettikleri hammaddeleri kullanan mobilya, doğrama, ahşap parke, prefabrik ev vb. sektörler ise ikincil imalat sanayi grubu içersine girmektedir (Akyüz, 2006). İkincil orman ürünleri içersinde yer alan mobilya endüstrisi bir moda ve tasarım sektörüdür. Ülkemizde mobilya üretiminde hammadde olarak MDF, Yonga levha ve masif paneller kullanılmaktadır. Tez çalışmasında, materyal olarak mobilya endüstrisinin en önemli hammadde kaynağı olan MDF tercih edilmiştir. Çünkü MDF, işlenebilirliğinin ve üst yüzey işlemlerinin kolay, boyutsal stabilitesinin ve yüzey karakteristiklerinin iyi olması nedeniyle endüstriyel uygulamalarda (mutfak, banyo, çocuk odası, yatak odası mobilyaları, profil vb.) yaygın bir şekilde kullanılmaktadır. MDF nin kullanım yerlerinde üstünlük sağlamasının diğer en önemli özelliği ise homojen yapıya sahip olmasıdır. Kalınlık yönündeki homojenlik kullanılan liflerin inceliğinden kaynaklanmakla birlikte kullanılan pres teknolojisi de düzgün bir özgül ağırlık profili sağlamaktadır. Yüzeyler ve orta tabaka arasındaki yoğunluk farkının az olması nedeniyle yapısı daha homojendir. Bu özellik kenar ve yüzeylerin frezelenmesini 15

sağlamaktadır. Ayrıca MDF den daha düzgün yüzey elde edilmektedir (Eroğlu ve Usta, 2000). Mobilya endüstrisinin gittikçe önem kazanması ile bu sektörün en önemli hammaddesi olan MDF üretiminde de önemli derecede artış olmuştur. İlk MDF fabrikası 1966 yılında New York ta Allied Chemical Corporation tarafından kurulmuştur (Eroğlu ve Usta, 2000). Ülkemizde ise ilk MDF üretimine 1982 yılında Çamsan Ağaç ve Sanayi Ticaret A. Ş. tarafından başlanmıştır. Daha sonraki yıllarda MDF üretimi artmış ve 2005 yılına kadar 15 adet lif levha fabrikası kurulmuştur. Bu fabrikaların kuruluş yerlerine bölgesel olarak bakıldığında birinci sırada Marmara bölgesi ikinci sırada Karadeniz bölgesi ve üçüncü sırada Ege bölgesi yer almaktadır (Anonim, 2006). Ülkemizde bulunan lif levha fabrikalarının yıllara göre üretim miktarları Şekil 3.1. de gösterilmiştir (Kurtoğlu vd., 2009). Şekil 3.1.Ülkemizdeki Lif levha üretim miktarı Mobilya üretimi hala zanaatkâr ölçekte iş yapan firmaların egemenliğinde olan emek yoğun bir sektördür. Ancak makineleşmenin sektöre hızlı girişi ve özellikle panel mobilya tarzını tercih eden ve hızlı üretim yapan firmaların sektörde ağırlığının artması ve yüksek teknolojiye yapılan yatırımlar bu süreci tersine çevirme yolundadır. Gerek imalat için yapılan yatırımlar gerekse bu imalatı küresel pazarlara 16

aktarmak için kullanılan ihracat çalışmaları ile dış pazarda etkinliği ve imajı gün geçtikçe olumluya dönen bir ülke imajı da oluşmaktadır (Görgüç, 2009). Ülkemizde mobilya sektörü ortaya koyduğu 260.000 doğrudan istihdam ile toplam imalat sanayi üretimi içersinde %3 lük paya sahiptir. Firma sayısı ve istihdam bakımından ilk beş sırayı İstanbul, Ankara, İzmir, Bursa ve Kayseri almaktadır (Yeniçeri, 2008; Görgüç, 2009). Türkiye nin mobilya ihracatında yıllardır ilk sırayı Almanya almakta, daha sonra Irak ve Fransa takip etmektedir. Bu üç ülkeye 2008 yılı ihracatımızın % 25 ten fazlasını gerçekleştirirken, dört ve beşinci sıraları İran ve Yunanistan almıştır. Bu ülkelerin yanı sıra Hollanda, İngiltere, Romanya, Rusya ve Azerbaycan da önemli ihracat kapılarımız arasında yer almaktadır. Mobilya ithalatı bakımında ilk sırayı İtalya almasına rağmen 2006 yılından itibaren Çin sahip olduğu maliyet avantajlarını kullanarak toplam ithalatın %26 sını karşılar durumuma gelmiş ve en fazla ithalat yapılan ülke olmuştur. Ayrıca Çin, İtalya, Almanya nın ardından Fransa, Polonya, İspanya, Endonezya, İngiltere ve Güney Afrika mobilya ithalatı yaptığımız ülkeler arasında yer almaktadır (Yeniçeri, 2008). TÜİK den alınan verilere göre Mobilya ihracat ve ithalat değerleri açısından değerlendirme Şekil 3.2 de gösterilmektedir. Şekil 3.2. Yıllara göre mobilya ihracat ve ithalat değerleri 17

Dünyada mobilya ihracatında büyük oranla AB ülkeleri söz sahibidir. 2005 yılında dünya mobilya üretiminin yarısını gerçekleştiren AB mobilya sektörü 93,8 milyar euro değerinde üretim hacmine sahiptir. İtalya ve Almanya en büyük mobilya üreticileri ve ihracatçılarıdır. Fakat son yıllarda Çin mobilya ihracatında hızla büyüyerek İtalya yı geçmiştir. Polonya, Fransa, İngiltere, İspanya, Danimarka, Avusturya ve Hollanda ise diğer önemli mobilya ihracatçılarıdır. Dünyada en büyük mobilya ithalatçısı olan ülke ise ABD dir. ABD den sonra Almanya gelmekte ve İngiltere, Fransa, Kanada, Japonya, Belçika gibi ülkeler ise diğer önemli ithalatçı ülkelerdir (Yeniçeri, 2008). 3.2.Ahşabın İşlenmesi Yüzey işleme süreci bir seri kesme işleminden oluşmaktadır. Bu kesme sürecinde kullanılan işleme parametreleri son ürünün yüzey kalitesi üzerinde etki oluşturmakta ve ürünün doğrudan kullanım alanını belirlemektedir. Gelişen teknoloji ile farklı teknolojik makine ve tezgahlar, farklı ahşap türevi levhalar ve kesici uçlar üretilmekte ve bu nedenlerle de işleme parametrelerinin sürekli araştırılması gerekmektedir. Aksi takdirde istenilen yüzey kalitesinin ilk defada sağlanamaması, kaynak israfına, ek üretim süreçlerine ve yardımcı malzeme kullanımına dolayısıyla ek maliyetlere sebep olabilmektedir. Ağaç malzemenin yapı olarak anizotrop özellik göstermesi nedeniyle kesme teorisini bilmek gerekmektedir. Kesme teorisi, makine ve aletleri tanımak, bu makine ve aletleri tekniğine uygun şekilde kullanmak için bıçak geometrisini, yonga oluşumunu, kesme hızlarını, kesme işleminin doğrusal ve açısal parametrelerini bilmek demektir (İlhan vd., 1990). Şekil 3.3 de kesici takımın şematik olarak gösterimi verilmiştir (Hoadley, 2000). 18

Şekil 3.3. Kesici takımın açıları Şekil 3.3. de gösterilen kesici takımın açılarının tanımlanması; Kesme açısı (Rake angle,hook angle,chip angle): bıçak yüzü ile kesme düzlemi arasında kalan açı, ß Bileme açısı (Sharpness angle): bıçağın arka ve ön yüzü arasında kalan açı, Kaldırma açısı (Clearance angle) : bıçağın sırtı ile kesme düzlemi arasında kalan açıdır (Hoadley, 2000). Ağaç malzemenin işlenmesi Şekil 3.4 de şematik olarak gösterilmektedir (Hoadley, 2000). Şekil 3.4. Ağaç malzemenin işlenmesi 19

Bir odundan örnek alınırken boyuna, teğet ve radyal yönde kesim yaparak örnek alınmaktadır. Şekil 3.5. de LT (boyuna-teget), LR (boyuna-radyal),tr (teget-radyal) yönleri gösterilmektedir (Kopac ve Sali, 2003). Şekil 3.5. Boyuna, Radyal ve Teget yönlerde kesme Kesici takımın lifleri kesme şekline göre liflere paralel, liflere dik ve liflere teğet yönlerde işleme şekilleri bulunmaktadır (Şekil 3.6). Liflere paralel yönde işlemede kesici takım LT veya LR yönlerinde liflere paralel hareket ederek işleme yapar (Şekil 3.6a). Sembolik gösterimi ( // ) şeklindedir. Liflere dik yönde işlemede kesici takım TR yönlerinde liflere dik hareket ederek işleme yapar (Şekil 3.6b). Liflere dik kesim ( ) sembolü ile gösterilir. Liflere teğet yönde işlemede bıçak LT veya LR yönünde liflere paralel yönde hareket eder ve bıçak ağzı liflere paraleldir ( Şekil 3.6c). Bu kesim şekli (#) sembolü ile gösterilir (İlhan vd., 1990). TR LR LT LT TR LR LT TR LR a) Liflere paralel kesim b) Liflere dik kesim c) Liflere teğet kesim Şekil 3.6.Farklı işleme şekillerinin şematik gösterimi (Kopac ve Sali, 2003) 20

Odunun işlenmesi denilince genellikle planyalama, frezeleme, tornalama, delme, lamba-zıvana açma, zımparalama ve diğer işleme şekilleri anlaşılmaktadır (Kurtoğlu,1981). Planyalama, biçmeden sonra her türlü amaç için yüzeyin düzeltilmesini sağlayan işlemdir. Kaba ve son planyalama olmak üzere ikiye ayrılır (Kurtoğlu, 1981). Şekil 3.7. Planyalama işleminde kullanılan kalınlık makinesi (Davis, 1962) Frezeleme işlemi (şekil verme), geniş ölçüde mobilya ve doğrama endüstrisinde kullanılmaktadır. Kullanım amaçlarına göre yatay ve dikey freze makineleri bulunmaktadır (Sofuoğlu ve Kurtoğlu, 2006). Tornalama işlemi muhtemelen en eski odun işleme şeklidir. Tornala işlemi ile mobilya, sandalye, spor malzemeleri, makara, bobin vb. ürünlerin üretimi yapılmaktadır (Davis, 1962) Delme işlemi, mobilya ve sandalye üretiminde kullanılan vida, dübel vb bağlantı elemanların kullanılması için gerekli deliklerin açılması işlemidir (Davis, 1962). Lamba-Zıvana açma işlemi, çok uzun zamandan beri oynak ve ekleme yeri yapmak için ağaç malzeme konstrüksiyonlarının birleştirilmesinde kullanılmaktadır. Mobilyacılıkta geniş şekilde kullanım yeri bulmaktadır (Kurtoğlu, 1981). Zımparalama işlemi, mobilya ve yapı elemanlarının ve diğer fabrikasyon orman endüstrisi ürünlerinin tamamlanmasında yüzeydeki bıçak izlerinin kaldırılması ile 21

boyama, vernikleme ve diğer bitirme işlemlerinin uygulanması için yüzeyin hazırlanmasında bir iş kademesi olarak kullanılmaktadır (Sofuoğlu, 2008). 3.3. Ağaç Malzemenin İşlenmesinde Ortaya Çıkan Kusurlar Bu kesme sürecinde kullanılan işleme parametreleri son ürünün yüzey kalitesi üzerinde etki oluşturmakta ve ürünün doğrudan kullanım alanını belirlemektedir. Kurtoğlu (1981), odunun işlenmesi esnasında karşılaşılabilen işleme hatalarını, kalkık liflilik, pürüzlü liflilik, yongalı liflilik, yonga izi ve lif ayrılması olarak bildirmektedir. Kalkık liflilik, yıllık halkaların bir kısmında genel yüzeyden daha fazla bir yükselme meydana gelmektedir. Fakat yırtılma ve kopma olmamaktadır (Kurtoğlu, 1981). Şekil 3.8. Amerikan karaağacı (Ulmus americana) odununda planyalamada farklı derecelerde kalkık liflilik kusuru (Davis, 1962) Pürüzlü liflilik, işleme esnasında kopmayan küçük parçacıklardan veya lif gruplarından meydana gelir (Şekil 3.9.). Fakat yüzeyde yukarı doğru bir kalkma meydana gelmektedir (Davis, 1962). İşlenen ağaç malzemede reaksiyon odununun olması pürüzlü lifliliği oluşturmaktır. Pürüzlü lifliliği önlemek için keskin bıçak kullanılması, keşiş açısının iyi ayarlanması ve odun rutubetinin % 12 nin üstüne çıkmaması gerekmektedir (Davis, 1962; Kurtoğlu, 1981;Sofuoğlu, 2008). 22

Şekil 3.9. Söğüt (Salix spp.) odununda çeşitli derecelerde pürüzlü liflilik kusuru (Davis,1962) Yongalı liflilik, kesme işlemi esnasında kırılan çok küçük parçacıkların malzeme yüzeyinde bulunmasıyla oluşur. Genel olarak yongalı liflilik ağaç malzemenin spiral lifli yapısı ile bağlantılı bulunmaktadır. Bıçağın bu dokuyu dik olarak kestiği yerlerde yongalı liflilik ortaya çıkmaktadır (Şekil 3.10), ( Davis, 1962; Kurtoğlu, 1981; Sofuoğlu, 2008). Şekil 3.10. Seker akçaağacı (Acer saccharum) odununda çeşitli derecelerde yongalı liflilik kusuru (Davis, 1962) Yonga izi, emme donanımı ile kesiş esnasında oluşan toz ve yongaların uzaklaştırılamaması nedeniyle malzeme yüzeyinde oluşan yüzeysel sığ çukurlardır. 23

Yonga izi yetersiz hava emme sistemi veya çok düşük hava akımından meydana gelebilmektedir (Şekil 3.11) (Sofuoğlu, 2008). Şekil 3.11. Lale ağacı (Liriodendron tulipifera) odununda çeşitli derecelerde yonga izi kusuru (Davis, 1962) Gevsek liflilik ve lif ayrılması, masif ağaç malzemenin planyalanması veya zımparalanması esnasında oluşmaktadır. Özellikle teğet yüzeylerde gözükmektedir. Bıçakların kör olmasıyla birlikte yeterli olmayan kurutma koşulları nedeniyle ortaya çıkmaktadır (Şekil 3.12) (Kurtoğlu, 1981; Sofuoğlu, 2008). Şekil 3.12. Ağaç malzemenin işlenmesinde ortaya çıkan gevşek liflilik kusuru 3.4. Yüzey Pürüzlülük Parametreleri Ağaç malzemede ve levhalarda yüzey kalitesi, yapışma direnci veya yüzey işlemleri gibi üretim süreçlerini etkileyen en önemli özellik ve en belirgin müşteri isteğidir 24

(Kılıç vd., 2006; Bajic vd., 2008). İşlenmiş bir parçanın yüzey kalitesinin en büyük göstergesi de yüzey pürüzlülüğüdür. Yüzey pürüzlülüğü ise kontrol edilebilen veya kontrol edilemeyen işleme parametrelerinin bir sonucu olarak ortaya çıkmaktadır ( Bajic vd., 2008). Yüzey pürüzlülüğü; işleme operasyonlarından veya işlenen malzemenin anatomik yapısından meydana gelen işlenmiş yüzeydeki çukur ve tepe biçimindeki düzensizliklerdir (Magoss, 2008). Şekil 13 de işlenmiş kayın ve karaçam da meydana gelen yüzey pürüzlülük profili (tepe, çukur) gösterilmektedir (Magoss, 2008). Şekil 3.13. İşlenmiş yüzeylerdeki yüzey pürüzlülük profili (Magos,2008) Yüzey tekstürü; nominal yüzeyden, pürüzlülük, yüzey dalgalanmaları ve küçük çatlakları da içine alan profil sapmaları olarak tanımlanmaktadır (Şekil 3.14.) (Aydın ve Çolakoğlu, 2003). 25

Şekil 3.14. Yüzey karakteristiklerinin şematik görünümü (ASME B46.1, 1995) Yüzey pürüzlülüğü ile ilgili ilk çalışmalar 1939 da metal endüstrisinde başlarken, ağaç malzemenin yüzey pürüzlülüğünün ölçümü ile ilgili çalışmalar ise 1950 li yıllarda başlamıştır (Stumbo, 1963; Aydın ve Çolakoğlu, 2003).İşlenmiş odun yüzeyinin pürüzlülüğünün kalite kontrolüne ihtiyaç olduğunu fakat yüzey pürüzlülük ölçümü için standart geliştirilemediğini belirtmiştir (Gurau vd., 2005). Yüzey pürüzlülük ölçümlerinde en sık kullanılan parametreler Ra, Rz, Rq ve Rmax dır. Profil sapmaların aritmetik ortalaması (Ra), numune uzunluğu içersinde profil sapmaları mutlak değerinin aritmetik ortalamasıdır (TS 971).. Kareler ortalamasının karekökü (Rq): Aritmetik ortalama sapmaların karekökü anlamına gelmektedir 1 Ra = l 1 0 Z( x) dx (3.1) l : Örnek uzunluğu Z(x) : pürüzlülük profilinin profil ordinat değeri 26

Rq = 1 l 1 0 Z 2 ( x) dx (3.2) Şekil 3.15. Profil sapmalarının ortalaması (DIN EN ISO 4287) On nokta yüksekliği (Rz),numune uzunluğu içersinde en derin beş profil çukurluk derinliği ile en yüksek beş profil tepe yüksekliğinin mutlak değerlerinin ortalamasıdır (TS 971). Maksimum profil yüksekliği (Ry,Rmax), numune uzunluğu içersindeki profilinin en yüksek ile en çukur noktası arasında kalan mesafedir (TS 971). R Z1 + RZ 2 + RZ 3 + RZ 4 + RZ 5 Rz = (3.3) 5 Şekil 3.16. Çukur ve tepe yüksekliklerinin mutlak ortalaması (DIN EN ISO 4287) 3.5. Yüzey Pürüzlülüğü Ölçme Yöntemleri Yüzey pürüzlülüğü, işlemede kullanılan takımın durumunu ve işleme kalitesini gösterdiği için önemli bir parametredir. Bu nedenle malzeme işlenmede yüzey pürüzlülüğünü ölçmek için birçok yaklaşımlar ortaya çıkmıştır (Lundberg ve Porankiewicz, 1995). İlk yüzey pürüzlülük ölçümleri, duyusal (elle dokunma ve 27

gözle gözlemleme) yöntemler kullanılarak yapılmıştır. Fakat bu yöntemler çok subjektif olduğu için farklı ölçme metotları geliştirilmiştir. Ahşap malzemelerin üretim süreçlerinde, işleme parametrelerinin ve ürün kalitesinin belirlenmesi için yüzey pürüzlülük ölçümü gerekmektedir. Ahşabın dokunmalı aletler kullanılarak yüzey pürüzlülük ölçümleri, iğne taramalı, pinomatik, akustik ölçüme dayanırken, dokunmasız aletler kullanılarak yapılan pürüzlülük ölçümleri, nirengi tabanlı tek nokta lazer veya ultrasonik sistemler ve görsel denetimler ile sınırlıdır (Funck vd.,1992; Hızıroğlu, 1996). Son yıllarda pürüzlülük ölçümleri için kullanılan yöntemlere alternatif olarak görüntü analiz sistemlerinin uygulanmaya başlandığını ve bu sistem ile malzemenin işlenmesinden kaynaklanan pürüzlük ile odun anatomisinden kaynaklanan pürüzlülüğün ayırt edilebildiğini belirtmişlerdir (Aydın ve Çolakoğlu, 2003). Yıllardan beri farklı yüzey pürüzlülük ölçme metotları karşılaştırılmış ve en iyi yöntemin iğne taramalı (Stylus) yüzey pürüzlülük ölçme yöntemi olduğu belirtilmektedir (Funck vd., 1992; Lemaster ve Beall, 1993; Hızıroğlu, 1996). Bunun yanı sıra her metodun faydaları ve sakıncaları bulunmaktadır. Akustik emisyon yöntemi ile iğne taramalı ölçüm yöntemi karşılaştırıldığında, akustik yöntem ile çok hızlı tarama yapılmasına rağmen yüzeylerin gerçek profili elde edilememekte, fakat iğne taramalı ölçüm yöntemi ile yavaş tarama yapılmasına rağmen gerçek yüzey profili elde edilebilmektedir (Hızıroğlu, 1996). Çizelge 3.2. de bazı yüzey pürüzlülük ölçme tekniklerinin faydaları ve sakıncaları belirtilmektedir (Lemaster ve Beall, 1996). 28

Çizelge 3.2. Farklı yüzey pürüzlülük aletlerinin özellikleri Teknik Faydalar Sakıncalar İğne taramalı Yüksek çözünürlük Hızı yavaş, dokunmalı metod, 2 boyutlu analiz, lif ayrılmalarına karşı hassas değil Pnömatik Liflere hassas, 3 boyutlu analiz Akustik Emisyon Lazer sistem Liflere hassas, 3 boyutlu analiz, hızı yüksek Hız yüksek, dokunmasız sistem, yüksek çözünürlük Kaynak: Lemaster ve Beall, 1996 Poroziteye karşı hassas, dokunmalı metod,gerçek profil vermez Dokunmalı metod, gerçek profil vermez Dar örnekleme alanı, liflere karşı hassa değil Son yıllarda diğer yöntemlerin yanı sıra ultrasonik, video kamera ve taramalı elektron mikroskop yöntemleri ile pürüzlülük ölçümleri üzerinde durulmakta olduğunu; bunlardan taramalı elektron mikroskop yönteminde kullanılan örnek boyutlarının çok küçük olmasından dolayı pürüzlülük değerlendirmeleri için yetersiz olduğunu belirtmişlerdir (Aydın ve Çolakoğlu, 2003). Dokunmasız yüzey pürüzlülük ölçüm metodlarından olan optik metodlar, hızlı alan ölçümü yaptığı için yüzey tekstürü ölçümünde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu metodların en büyük avantajları dokunmasız olması ve yüzeyleri tahrip etmemesidir. Bu yöntem görüntü ve mikroskopik tabanlı olduğu için dokunmalı yöntemlere göre daha hızlıdır (Vorburger vd., 2007). Dokunmalı iğne taramalı yöntem mekanik yöntemler içinde en yaygın kullanıma sahiptir. Bu yöntemde hassas uçlu bir iğne ile tarama yapıldığı için pürüzlülük ölçümlerine uygun tarama iğnesinin kullanılması gerekmektedir (Aydın ve Çolakoğlu, 2003). Çizelge 3.3. de Optik ve Stylus 29

yöntemleri karşılaştırılmış ve yöntemlerin avantajlı özellikleri tik işareti ( ) ile belirtilmiştir (Whitehouse, 2002). Çizelge 3.3. İğne taramalı ve Lazer yöntemlerin karşılaştırılması İğne Taramalı Yöntem Yüzeye zarar verebilir. Geometriyi ölçer Optik Uç boyutu ve açı değişmez Tarama iğnesi kırılabilir. Tarama yavaş Yüzeylerde istenmeyen durumları ölçmez. Sürtünme ve sertlik gibi geometrilerin yanı sıra fiziksel parametreleri de ölçmek için kullanılabilir. Pürüzlülük kalibrasyonu kolaydır. Yüzey eğriliğine karşı hassas değildir. Sınırlı Lazer Yöntem Yüzeye zarar vermez. yolu ölçer Uç çözünürlüğü ve açı değişir Yüzeye temas olmadığı için kırılmaz. Tarama hızlı Yüzeylerdeki iyi kötü her şeyi ölçer. Sadece optik yolu ölçer. Standartlarla kalibrasyonu zordur. eğriliklere izin verilir. Kaynak: Whitehouse, 2002 Gurau vd. (2001) çalışmalarında meşe odunu örneklerine zımparalama işlemini uyguladıktan sonra, yüzey pürüzlülük ölçümleri için iğne taramalı ve Lazer pürüzlülük ölçme yöntemlerini kullanmışlardır. Ölçüm sonucu elde edilen pürüzlülük değerlerini karşılaştırmışlardır (Şekil 3.17). Sonuç olarak iğne taramalı yöntem ile düzenli zımpara izleri daha iyi ortaya konmuş ve odun yüzeyinin topografyası hakkında daha detaylı bilgiler elde etmişlerdir. Fakat iğne taramalı yöntemin daha uzun ölçüm zamanı gerektirdiğini belirtmişlerdir (Aydın ve Çolakoğlu, 2003). 30

Şekil 3.17. İğne taramalı ve lazer taramalı yöntemler ile elde edilen yüzey profilleri 3.6.Yüzey Pürüzlülüğü Üzerine Etkili Olan Faktörler Ağaç malzeme heterojen yapıya sahip bir polimerdir. Bu nedenle işlemede yüzey pürüzlülüğü üzerine etkili, ağaç türü, yıllık halka genişliği, ilkbahar-yaz odunu oranı, rutubet miktarı, lif yönü gibi malzeme ile ve ilerleme hızı, devir hızı, kesiş derinliği, bıçak geometrisi gibi işleme ile ilgili birçok faktör bulunmaktadır (Kurtoğlu, 1981; Cristina vd., 2008; Magos, 2008). Şekil 3.18. de odunun işlenmesinde yüzey pürüzlülüğünü etkileyen işleme ve ağaç malzemenin özellikleri ile ilgili faktörler belirtilmektedir. Amaca uygun bir işleme yapabilmek için kullanılacak hammaddenin özelliklerinin ve işleme parametrelerinin iyi bilinmesi gerekmektedir (Kurtoğlu, 1981). Şekil 3.18. Ağaç malzemenin işlenmesinde yüzey pürüzlülüğünü etkileyen faktörler 31

Ağaç türleri bakımından işlenme özellikleri (planyalama, zımparalama, tornalama, frezeleme vb.) değerlendirildiğinde, yapraklı ağaçlar daha yüksek yoğunluğa sahip olduğu için iğne yapraklı ağaçlara göre daha yüksek işlenme performanslarına sahiptirler. Yapraklı ağaçlardan kayın daha yüksek işlenme özelliklerine sahipken, Anadolu kestanesi ve kavak daha budaklı bir odun yapısına ve düşük yoğunluğa sahip olmaları nedeniyle daha düşük işlenme özelliklerine sahiptirler (Malkoçoğlu ve Özdemir, 2006). Yaz odununun yoğunluğu daha fazla olduğu için ilkbahar odununa göre daha düşük yüzey pürüzlülük değeri vermektedir (Malkoçoğlu, 2007). Sadoh ve Nakata (1987), dağınık traheli odunlardan halkalı traheli odunlara göre daha düşük yüzey pürüzlülük değerlerinin elde edildiğini belirtmişlerdir. Ayrıca teğet ve radyal yönde işlemede yüzey pürüzlülük karşılaştırıldığında, teğet yönde işlemede daha düşük yüzey pürüzlülük değeri elde edilmektedir (Malkoçoğlu, 2007). Odunun işleme anındaki rutubet miktarı da yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en önemli faktörlerden birisidir. Genellikle odun % 6 rutubette daha iyi işlenmektedir. Çok fazla rutubet içeriğine sahip ağaç türlerinde kalkık liflilik, pürüzlü liflilik ve yongalı liflilik gibi yüzey kusurları meydana gelmektedir (Kurtoğlu,1981). Farklı ağaç türlerinin planyalanması konusunda yapılan bir araştırmada, en iyi işleme koşulları düşük kesme açısında (rake angle:15-20 ) elde edilmiştir (Malkoçoğlu ve Özdemir, 2006). Planyalama işlemlerinde bıçak sayısının, besleme oranının ve kesme derinliğinin yüzey pürüzlülük üzerine önemli bir etkisi bulunmaktadır ve kesme derinliği ve besleme oranı arttıkça işlemenin kötüleştiği, bıçak sayısındaki artışla yüzeylerin daha iyi olduğu belirlenmiştir (Usta vd., 2007). Ağaç malzemenin ve kompozit malzemelerin iyi bir şekilde işlenebilmesi için işleme parametrelerinin ve işleme yönünün işlenecek malzeme özelliklerine uygun olarak ayarlanması gerekmektedir. Şekil 3.19. da dik işlemede işleme parametreleri şematik olarak gösterilmiştir. 32

Şekil 3.19. Dik işlemede işleme parametreleri (Aguilera vd., 2000) CNC ile işlemede besleme oranı ve devir sayısı yüzey kalitesi üzerine önemli derecede etki etmektedir. Yüksek devir hızında ve düşük besleme oranında yüzey pürüzlülüğünün azaldığı belirtilmiştir (Davim vd., 2009). Kesme derinliği dolaylı olarak yüzey kalitesine etki etmektedir. Kesme derinliğini arttırmak, kesme direncinin ve titreşim şiddetinin artmasına sebep olmakta ve aynı zamanda kesme sıcaklığı da artmaktadır. Aynı zamanda kesme genişliği de bıçak çapına göre değişmekte ve kesme derinliği ile aynı etkiye sahip olmaktadır. Aynı yönlü işlemede (Climb- cut milling) zıt yönlü işlemeye (conventional milling) göre daha düzgün yüzeyler elde edilmektedir (Şekil 3.20.) (Benardos ve Vosniakos, 2002; Mitchell ve Lemaster, 2002). Aynı yönlü kesme işlemlerinin parça yüzeyindeki bıçak izlerinin görülmesi ve kesilen yüzeyde çapaklanma olmaması gibi avantajlarının yanında kesicinin parçayı altına alarak kırılma riskinin oluşması gibi dezavantajı da vardır (Apaydın, 1994). 33

Şekil 3.20.Aynı yönlü ve zıt yönlü işleme şekillerinin şematik gösterimi Ağaç malzemenin CNC ile işlenmesinde, takım yolunun doğru seçimi imalat süresini, işlenen yüzeyin kalitesini ve bunun sonucu olarak doğrudan maliyeti etkilemektedir. Bu nedenle işlenecek unsur için en uygun takım yolunun seçilmesi gerekmektedir. Doğru takım yolu seçimi tecrübe ile veya deneysel çalışma sonucunda belirlenebilmektedir. Takım yolları çok çeşitli olmakla birlikte genel olarak üç baslık altında toplanabilmektedir. Bunlar; Tek yönlü, zig-zag ve spiral takım yollarıdır (Şekil 3.21.) (Sakarya, 2005). Şekil 3.21. Farklı takım yollarının karşılaştırılması (Sakarya ve Göloğlu, 2006) Tek yönlü takım yolunda, kesici takım parça yüzeyini paralel çizgiler seklinde tarayarak işlemektedir. Kesici yanal adımı sabittir ve kesici her bir adımı isledikten sonra o adımın başlangıç noktasına parçaya temas etmeden dönmekte ve bundan 34

sonra diğer adım için ilerlemektedir (a), (Sakarya,2005;Sakarya ve Göloğlu,2006). Zig zag takım yollu ile kesici takım iş parçasının yatay X-Y düzleminde zig zag olarak "S" seklinde bir hareketle işleme yapmaktadır (b) ( Sakarya ve Göloğlu,2006). Bu takım yolu ile işleme zamanından tasarruf sağlanmakta ve basit bir hesaplama sistemine ihtiyaç duymaktadır. Spiral takım yolunda ise kesici takım oluşturulan modeli dıştan-içe veya içten-dışa doğru dairesel hareketlerle işleme yapmaktadır (c) (Sakarya, 2005; Sakarya ve Göloğlu, 2006). Bıçakların aşınması, işleme esnasında oluşan ısıdan ve mekanik gerilmelerden meydana gelmekte ve zamanla körelmekte ya da kırılmaktadır. Bıçağın aşınıp körleşmesi ile aşırı titreşimler meydana gelmekte ve yüzey kalitesinin giderek kötüleşmesine neden olmaktadır (Benardos ve Vosniakos, 2002). Şekil 3.22. de keskin ve kör bıçak kullanılarak işlenmiş meşe odununun yüzey profili gösterilmektedir. Şekil 3.22. Meşe odununun kör ve keskin bıçakla işlenmesi sonucu yüzey profilinin durumu (Magoss, 2008) Ağaç malzemenin işlenmesinde kullanılan uçların hem maliyet açısından hem de yüzey kalitesi açısından kaliteli olması gerekmektedir. CNC freze için kullanılacak kesici takımlar uç şekline göre (düz, küresel, V-bit vb.), imal edildiği malzemeye göre (karbür, tungsten, HSS), diş şekline göre (düz, helisel), dönüş yönüne göre (R, 35

L) sınıflandırılmaktadır. Bu nedenle düzgün yüzey elde edebilmek ve kesici takımın aşınmasını önlemek için kesici ucu üreten firmanın kataloglarında belirtilen işleme şartlarına göre uç seçimi önemlidir. 3.7.Bilgisayarla Bütünleşik Üretim (CAD, CAM,CNC) Bilgisayarla bütünleşik üretim (CIM-Computer Integrated Manufacturing); üretilecek olan ürünün tasarımından detay resminin çizilmesine, malzeme ihtiyaç planlamasından maliyet analizlerine kadar olan aşamaların üretimden önce tasarlanması ve üretim için gerekli planlamaların (işlem, zaman, maliyet) ve üretim işleminin bilgisayar desteği ile yapılması olarak tanımlanabilir (Koç ve Koç, 2005). Bilgisayar bütünleşik imalat sisteminin amacı, değişik teknolojileri kullanarak otomasyon ve insan bütünleşmesini sağlayarak maksimum kârla çalışan bir fabrika oluşturmaktır (Karakaya, 2007). Bilgisayar Destekli Tasarım ( CAD-Computer Aided Design), Bilgisayar Destekli Üretim (CAM- Computer Aided Manufacturing), Bilgisayarlı Sayısal kontrol (CNC- Computer Numerical Control ), yerel ağlar, ana bilgisayarlar, CIM sistemi içersine girmektedir. Bilgisayarla bütünleşik üretimin ana bileşenlerinden olan NC tezgâhların ilk kullanımı 1960 lı yıllarda metal endüstrisinde başlamıştır. Bu tezgâhların orman ürünleri endüstrisine girişi yaklaşık 10-15 yıllık bir gecikme ile olmuş, 1971 yılında Hannover fuarında ilk defa pozisyon ayarlı montaj presi ve 1975 yılında Ligna fuarında NC üst freze makinesi tanıtılmıştır. Bu gelişmelerden hareketle NC makinelerin ağaç işleme alanının tümüne ulaşması ve kullanılması 1980 li yıllarda olmuştur (Koç ve Koç, 2005). İmalat sanayinde üretim hızının arttırılması ve daha hassas ürünlerin ekonomik olarak üretilmesine duyulan gereksinin otomasyon ve programlama düşüncesini oluşturmuştur. Rekabetin ve pazarın büyük olması nedeniyle 20.yüzyılın başında otomasyona ilk geçiş yapan endüstri kolları arasında tekstil ve metal endüstrisi gelmektedir. Bu sektörler CNC tezgah kullanımına geçmeden önce çeşitli tezgahlar kullanmışlardır. Tezgahların tarihsel gelişimi şu şekildedir: klasik tezgahlar, Otomat 36

Tezgahlar, Kopyalı Tezgahlar, Fiş Programlı Tezgahlar, NC Tezgahlar ve son olarak NC tezgahlar geliştirilerek CNC Tezgahlar üretilmiştir (Bağcı, 2004). CNC tezgahlar, NC tezgahların gelişimi ile meydana gelmiştir. NC tezgâhlardan farklı olarak bir bilgisayarlı kontrol ünitesi bulunmaktadır. Böylece NC programları, kesicilerle ilgili bazı teknik ve ofset bilgileri kalıcı olarak tezgah hafızasında saklanabilmektedir. Ayrıca imalatın her aşamasında programa müdahale edilir ve programda istenilen değişiklikler yapılabilmektedir. Bilgisayardaki programda tezgahların hareketlerini kontrol etmek için harfler ve sayılardan oluşan komutlar kullanılmaktadır (Akkurt, 1996). CNC tezgâhlarında bulunan kontrol ünitesi; ekran tuş takımı, ana işlem kartı, eksen kartları ve diğer birçok elektronik devre elemanlarından oluşmaktadır. Bu ünite belleğine yüklenmiş olan programlar doğrultusunda iş mili motoruna, eksen motoruna takım magazinine ve yardımcı fonksiyon elemanlarını kumanda edebilmektedir. Ayrıca yapılması istenilen hareketlerin ve konumların tam olarak yerine getirilip getirilmediğini kontrol ederek, matematiksel hesaplamalar yapmaktadır (Bağcı, 2004). CNC tezgâhların avantajları olduğu gibi birtakım dezavantajları da bulunmaktadır. Avantajları; Verimliliği arttırır. İşlenen parçaların ölçü ve şekil tamlığı yüksektir. Bu nedenle bozuk parça sayısı çok düşüktür ve kalite kontrolü kolaydır. Özel takım ve iş bağlama aparatlarına duyulan ihtiyaç azdır. Bu nedenle takım ve aparat stoklama sorunu azdır. Ölü yatırımların maliyetleri düşüktür. CNC Tezgahlarda çok sayıda işlem aynı anda (bir bağlamada) yapılabileceğinden tezgahlar arasındaki iş parçası akışı azdır. İşlem süreleri sabit olduğundan, üretim takibi yapmak, planlamak, denetlemek ve önceden zaman tespiti yapmak (elle veya bilgisayarla programlama imkanı ile) mümkündür. Bu da imalat seçeneklerinin tespit edilebilmesi ve üretim planlamasıyla iş parçasının işlem maliyetinin belirlenme kolaylığını sağlar. 37

Programdaki esneklikler ve çabuk müdahalelerle dizayn değişiklikleri (ölçüşekil) oldukça hızlı ve kolay olacaktır. Dezavantajları: İlk yatırım ve işletme maliyeti yüksektir. Tezgah programcı ve kullanıcıların özel eğitim görmeleri gerekmektedir. Elektrik ve elektronik donanımlarının bakım-onarım maliyeti yüksektir ve bu tür işlemler için kalifiye personel gerekmektedir. Kesici takımların seçilmesi kesme şartlarının belirlenmesi, magazine yerleştirilmesi, ölçülerin tespiti çok daha fazla dikkat ister. Teknik resimlerin hazırlanması ve kalite kontrol aşamalarının tespiti bu tezgahların özelliklerine göre yapılması gerekir. Yukarıda verilen bilgiler doğrultusunda CNC Tezgahların her uygulama için doğru ve ekonomik olmayacağı açıktır. CNC de bir işi işlemeden önce hangi yolların takip edilmesi gerektiği bilinmeli ve bu sebeple aşağıdaki bilgiler göz önün de tutulmalıdır (Nanfara vd., 2002). Model oluşturmak (CAD) Bu modelin hangi makine ile üretileceğini belirlemek İşlem sıralarına karar vermek Gerekli takım seçimini belirlemek Program koordinatları için gerekli hesaplamaları yapmak İşlenecek model ve takım için gerekli hızların ve beslemelerin hesaplanması NC kodunu oluşturmak (CAM) Takım listesi ve çizelge hazırlamak Programı makineye göndermek (CNC) Programı doğrulamak 38

İşlemeyi başlatmak gerekmektedir. CNC tezgaha girilen komutlar ISO (International Standardization Organization) ve EIA ya (Electronics Industries Assosiation ) göre standartlaştırılmıştır (Bağcı, 2004). CNC programlama da G ve M kodları kullanılarak program yazılmaktadır. G kodları hareketi ve işlem şeklini kapsar yani kesicinin doğrusal hareketini, dairesel hareketini, çalışma düzlemini ve ölçü birimi seçimini vb. kapsar. M kodları ise tezgâhın fonksiyonu ile ilgili kodlardır. İş milinin dönmesi/ durması, metal işlemelerde soğutma sıvısının açılıp/ kapanması gibi fonksiyonları içerir (Akkurt, 1996). CAD/CAM sistemleri imalatta, tasarım, analiz, süreç planlama, parça programlama, program doğrulama, parça işleme ve muayene gibi fonksiyonları etkin ve doğru bir şekilde yerine getirebilmektedir. Tasarım ve imalat sistemlerinin ilk basamağını oluşturan CAD (Computer Aided Design Bilgisayar Destekli Tasarım), üretilecek parçanın 2 veya 3 boyutlu modelinin oluşturulması, mevcut parçalar üzerinde değişiklikler yapılması ve üretim için gerekli olan veritabanını hazırlayan bir sistem yaklaşımı olarak tanımlanmaktadır (Yağmur, 2004). CAM (Computer Aided Manufacturing Bilgisayar Destekli Üretim) ise üretim sürecini kontrolde, doğrudan veya dolaylı olarak yapılan işlerin bilgisayar desteğiyle gerçekleştirilmesini kapsamaktadır. CAD programında tasarlanmış bir çizimin takım yolunun oluşturulmasını ve G kodlarının oluşturulmasını ayrıca işlenecek parçanın oluşturduğu takım yolları ile simülasyonu sağlar. Türkiye mobilya endüstrisinde CNC makinelerin kullanımına 1990 lı yıllarda başlanmıştır (Koç ve Koç, 2005). Günümüzde tasarım ve moda sektörü haline gelen mobilya endüstrisi işletmelerinde CNC tezgahların kullanımı yanında CAD/CAM sistemlerinin kullanımı da giderek yaygınlaşmaktadır. Bu durum otomasyonun ve programlamanın birlikte entegrasyonu sonucu CAD/CAM/CNC sisteminin oluştuğunu göstermektedir. 39

Şekil 3.23. CAD/ CAM/ CNC entegrasyon şeması (Tutar,2008) Çalışmada işlemeler için ArtCAM Pro 2009 tasarım programı kullanılmıştır. ArtCAM kullanım kılavuzunda belirtilen bilgilere göre, iki boyutlu çizgi veya resimlerden üç boyutlu modeller hazırlanmasına izin veren bir artistik CAD/CAM yazılımıdır. Dxf, Dwg, Eps, AI, Wmf, Pic, Dgk ve Pdf formatlarında çizgisel çizimler ArtCAM içerisine alınabilmektedir. Aynı şekilde üç boyutlu modellemeler ArtCAM içerisindeki özel komutlarla hazırlanabileceği gibi diğer CAD yazılımlarında hazırlanmış olan üç boyutlu modeller de ArtCAM içerisine alınabilmekte ve üretimi gerçekleştirilebilmektedir. 3.8. Kullanılan Materyaller ve Deney Düzeneği Deneylerin yapılabilmesi için, CNC freze, iş parçası (MDF), kesici takım (6 mm çapında düz freze uç), CAD/CAM yazılımı ve pürüzlülük ölçümleri için yüzey pürüzlülük cihazı kullanılmıştır. Çalışmada işlemlerler, Süleyman Demirel Üniversitesi Orman Fakültesi atölyesinde bulunan modifiye edilmiş Mekano P 1500 model CNC Freze tezgâhında yapılmıştır (Şekil 3.24.). CNC Freze Tezgahında tabla sabit, iş mili X,Y,Z eksenlerinde hareket 40

etmektedir. Tezgah tablası boyutları X ekseninde 1100mm, Y ekseninde 750mm dir. Tezgah magazin kapasitesi 1 adet takım bağlamayla sınırlıdır. İş milinin en yüksek dönme hızı 18000 rpm dir. Şekil 3.24. Mekano P 1500 model CNC Freze İşlenen malzeme ise Kastamonu Entegre Firmasına ait birinci kalite 18 mm ham MDF dir. İşlemede kullanılan MDF levhaların rutubet tayinleri TS 2471 e göre, yoğunlukları da TS 2472 ye göre belirlenmiştir. Sonuç olarak rutubet % 6,6, yoğunluk ise 0,736 gr / cm³ bulunmuştur. Kesici takım olarak, Konyalı Kesici Takım Firmasına ait 6 mm çapında HSS iki bıçaklı düz freze ucu kullanılmıştır. Şekil 3.25 de kullanılan kesici uç ve ucun ilgili firmadan alınmış teknik resmi gösterilmektedir. 41

Şekil 3.25. Deneylerde kullanılan kesici uç MDF levhalarının farklı işleme parametreleri ile pürüzlülük tayini belirlemek için öncelikle deney tasarımı oluşturulmuştur. Deney tasarımı için gerekli olan işleme parametreleri ve düzeyleri literatür verileri dikkate alınarak belirlenmiş ve Çizelge 3.4 de verilmiştir. Bu faktörler ile tam deney tasarımı yapılarak 81 adet örnek işlenmiştir. Çizelge 3.4. İşleme parametreleri İşleme parametreleri Takım yolu Zig Zag Dalma Derinliği 2mm 4mm 6mm Yanal adım 1mm 3mm 5mm Uç ilerleme hızı 0,5 m/dk 2,5 m/dk 5 m/dk Mil devir hızı 12000 rpm 15000 rpm 18000 rpm ArtCAM yazılımı ile 5X5 cm ebatlarında 81 adet kare oluşturulmuştur (Şekil 3.26). Tasarım oluşturulduktan sonra Çizelge 3.4. de verilen işleme parametrelerine göre G kodları çıkarılmış ve CNC tezgaha aktarılarak işleme yapılmıştır (Şekil 3.27). 42

Şekil 3.26. ArtCAM de hazırlanmış cep işleme tasarımı Şekil 3.27. İşlenen örneklerin deney tasarımına göre numaralandırılması İşleme yapıldıktan sonra yüzey pürüzlülük ölçümleri Mitutoya SJ 201 model pürüzlülük ölçüm cihazı kullanılarak gerçekleştirilmiştir (Şekil 3.28.). Her bir örnek için 0,8 cm ölçüm aralığında beş farklı noktalardan Ra,Rz ve Rq değerleri ölçülmüştür. 43

Şekil 3.28. Yüzey pürüzlülük ölçüm cihazı Yüzey pürüzlülük ölçüm sonucu elde edilen verilerin analizleri için Minitab 15 istatistik programı kullanılmıştır. Belirlediğimiz ilerleme hızı, dalma derinliği, yanal adım ve devir hızlarının işlemede yüzey pürüzlülük parametreleri olan Ra, Rz ve Rq üzerine etkili olup olmadıklarını varyans analizleri uygulanarak belirlenmiştir. 44

4. ARAŞTIRMA BULGULARI Ağaç malzemenin işlenmesiyle ilgili yüzey pürüzlülük parametrelerinin belirlenmesinde en yaygın kullanılan Ra, Rz, Rq parametreleridir. Bu parametreler üzerine devir sayısı, ilerleme hızı, yanal adım, dalma derinliği gibi faktörlerin etkisinin olup olmadığı araştırılmıştır. Ölçümlerde 5 mm yanal adım ile yapılan bütün işlemelerde Ra,Rz,Rq değerleri ölçülememiştir. 5 mm yanal adım uygulanan bütün yüzeylerde yüzey pürüzlüğünün, pürüzlülük cihazının ölçüm değerinin üstünde olduğu tespit edilmiştir. Yani 5 mm yanal adım ile yapılan bütün deneylerin Ra değerleri 350 µm üstündedir. Bu özellik örnek 63 üzerinde de açık bir şekilde belli olmaktadır. Bu durumun sebebi deney tasarımı esnasında kullanılan uç çapının 6 mm olması ve yanal adımın 5 mm seçilmesidir. Şekil 4.1. 5 mm yanal adım ile işlenmiş örneklerin yüzey profili Görsel olarak bakıldığı zaman 3 mm ve 1 mm yanal adım ile işlenmiş örnek yüzeyleri arasında da farklar mevcuttur. Görsel değerlendirmelerde genel olarak 1mm yanal adım ile işlenmiş örnek yüzeylerinde daha düzgün yüzey elde edilmiş 45

olup bu örnekleri işleme süresi daha uzun sürmüştür. Örnek 14, 3 mm, örnek 15 1mm yanal adım ile işlenmiş örneklerdir. Şekil 4. 2. 3 mm ve 2 mm yanal adım ile işlenmiş örnek yüzeyleri Her bir örnek üzerinden 5 farklı yerden Ra,Rz ve Rq değeri ölçülmüş ve toplamda analizler için 270 adet veri elde edilmiştir. Bu değerler Minitab 15 istatistik programı kullanılarak varyans analizi ile analiz edilmiştir. İstatistiksel analizlerde kullanılan faktörler, düzeyleri ve değerleri Çizelge 4.1. de ve bu faktörlere bağlı olarak tanımlayıcı istatistikler çizelge 4.2. de gösterilmektedir. Çizelge 4.1. İşleme parametreleri, düzeyler ve değerleri Faktör Seviye Değer Yanal 2 1; 3 İlerleme 3 0,5; 2,5; 5 Dalma 3 2; 4; 6 Devir 3 12000; 15000; 18000 46

Çizelge 4.2. Tanımlayıcı istatistikler Değişken N Ortalama Standart Varyasyon Minimum Maksimum Değer Sapma Katsayısı(%) Değer Değer Ra 270 8.486 1.853 21.83 4.420 13.980 Rz 270 51.580 10.908 21.15 27.540 88.690 Rq 270 10.882 3.406 31.30 5.710 51.720 4.1. Ra Açısından Değerlendirme Yüzey pürüzlülüğünün belirlenmesinde en önemli parametre Ra dır. Çizlege 4.3 de işleme parametrelerinin Ra değeri üzerine etkileri belirtilmektedir. Çizelge 4.3. Ra değeri için varyans analiz tablosu Değişim Serbestlik Kareler Kareler F P Kaynağı Derecesi Toplamı Ortalaması yanal 1 109,214 109,214 236,39 0,000 ilerleme 2 16,781 8,391 18,16 0,000 dalma 2 369,582 184,791 399,98 0,000 devir 2 9,574 4,787 10,36 0,000 yanal*ilerleme 2 12,718 6,359 13,76 0,000 yanal*dalma 2 0,129 0,065 0,14 0,870 yanal*devir 2 2,996 1,498 3,24 0,041 ilerleme*dalma 4 17,923 4,481 9,70 0,000 ilerleme*devir 4 38,084 9,521 20,61 0,000 dalma*devir 4 74,910 18,727 40,54 0,000 yanal*ilerleme*dalma 4 29,723 7,431 16,08 0,000 yanal*ilerleme*devir 4 19,369 4,842 10,48 0,000 yanal*dalma*devir 4 35,046 8,761 18,96 0,000 ilerleme*dalma*devir 8 28,218 3,527 7,63 0,000 yanal*ilerleme*dalma*devir 8 59,314 7,414 16,05 0,000 Hata 216 99,792 0,462 Total 269 923,372 S = 0,679705 R-Sq = 89,19% R-Sq(adj) = 86,54% Ra daki değişim % 89,19 luk kısım yanal adım, ilerleme, dalma ve devir sayılarının tek başlarına etkileşimleri, ikili etkileşimleri, üçlü etkileşimleri, dörtlü etkileşimleri ile açıklanabilmektedir. İşleme parametrelerinin Ra değeri üzerinde önemli derecede 47

anlamlı bir etkisi bulunmaktadır. Yalnızca yanal adım*dalma derinliği ikili etkileşiminin Ra değeri üzerinde herhangi bir etkisi bulunmamaktadır. Varyans analizinde uyguladığımız modelin uygun olup olmadığı Şekil 4.3 de gösterilmektedir. Şekil üzerinde noktalar orta çizgi üzerinde rassal bir dağılım gösterdiği için ve herhangi bir şekil ya da olağan dışı bir durum görünmediği için uygulanan modelin uygun olduğu görülmektedir. Şekil 4.3. Ra değeri için uygulanan modelin doğruluk testi Yanal adım ve dalma derinliğine göre Ra değerinin değişimi Şekil 4.4 de görülmektedir. En düşük Ra değeri 1 mm yanal adım ve 2 mm dalma derinliğinde elde edilmiştir. 48

Şekil 4.4. Ra değerinin yanal adım ve dalma derinliğine göre değişimi Ra değerinin, devir sayısı ve yanal adıma göre değişimi Şekil 4.5. te görülmektedir. Şekil 4.5. Ra değerinin yanal adım ve devir sayısına göre değişimi En düşük Ra değeri 1 mm yanal adımda ve 18000 rpm devir hızında elde edilmiştir. 49

Şekil 4.6. Ra değerinin yanal adım ve ilerleme hızına göre değişimi İlerleme hızı ve dalma derinliğine göre Ra değerindeki değişim Şekil 4.7 de görülmektedir. Şekil 4.7. Ra değerinin dalma derinliği ve ilerleme hızına göre değişimi 50

Ra değerinin ilerleme hızı ve devir sayısına göre değişimi Şekil 4.8 de gösterilmektedir. İlerleme ve devir sayısı yüzey pürüzlülüğünü etkileyen en önemli faktörlerdendir. En düşük yüzey pürüzlülüğü 18000 rpm devir hızında ve 0,5 m/dk ilerleme hızında elde edilmiştir. Fakat 2,5 mm / dk ilerleme hızında Ra değerindeki değişmelerde bir sorun olduğu görülmektedir. Bunun sebebinin ise ilerleme ve dalma derinliği ikili etkileşiminde Ra değerini diğer faktörlerin daha çok etkilediği düşülmektedir. Şekil 4.8. Ra değerinin ilerleme ve devir hızına göre değişimi Davim vd. (2009), 8 mm çapında düz kesici uç ile MDF üzerine CNC freze ile işleme yapmışlardır. Uygulama sonucunda Ra değerine ilerleme hızının ve devir sayısının önemli derecede etkisi olduğunu, düşük ilerleme ve yüksek devir hızında daha düşük Ra değeri elde etmişlerdir (Şekil 4.9). 51

Şekil 4.9. Ra değerinin ilerleme ve devir hızıyla değişimi (Davim vd., 2009) Şekil 4.10. Ra değerinin dalma derinliği ve devir hızına göre değişimi 1 ve 3 mm yanal adımlarla işlenmiş örneklerin Ra değerlerindeki değişim Şekil 4.11 de görülmektedir. En düşük Ra değeri (5,192 µm) 1 mm yanal adım ile en yüksek Ra (12,25 µm) değeri ise 3 mm yanal adım ile elde edilmiştir. 52

Şekil 4.11. Yanal adımın Ra değerine etkisi İlerleme hızı ve devir hızının yüzey pürüzlük değeri üzerine önemli etkisi bulunmaktadır. İlerleme hızının artması ile yüzeyler daha pürüzlü olmaktadır (Şekil 4.12.). Şekil 4.12. İlerleme hızının Ra değerine etkisi Devir hızının yüzey pürüzlülük değeri üzerine etkisi Şekil 4.13. de görülmektedir. Devir hızı arttıkça Ra değeri azalmaktadır. En düşük Ra değeri 18000 rpm devir hızında elde edilmiştir. 53

Şekil 4.13. Devir hızının Ra değerine etkisi Dalma derinliği arttıkça Ra değeri artmaktadır (Şekil 4.14.). Bunun sebebinin ise MDF nin orta tabakalarına doğru gidildikçe yoğunluğunun ve sertliğinin azalmasından kaynaklandığı düşülmektedir. Şekil 4.14. Dalma derinliğinin Ra değerine etkisi Talaş kaldırma işlemlerinde talaşın iş parçasından ayrılması, işlenen parçanın özelliklerine ve kesme koşullarına bağlı olarak farklı biçimlerde gerçekleşmektedir. Talaş kaldırma işlemlerinde temel amaç; kesici takımın yüksek performansla istenilen yüzey özelliklerinde, maksimum takım ömründe talaş kaldırabilmesidir (Işık ve Çakır, 2002). Bu nedenle talaş kaldırmayı etkileyen faktörlerin iyi bilinmesi ve en etkili bir şekilde uygulanması gerekmektedir (Yalçın, 2002). Ayrıca frezeleme 54

işlemlerinde parça üretim maliyetlerinin minimum değerlerinin belirlenebilmesi için kesme hızı, ilerleme ve talaş derinliği gibi talaş kaldırma faktörlerinin optimum değerlerinin bulunması gerekmektedir ( Gürarda ve Çakır, 1999). CNC ile yüzey işlemede Talaş kaldırma oranı (Material Removal Rate-MRR), ilerleme hızına, kesme genişliğine ve kesme derinliğine bağlıdır. Talaş kaldırma oranı aşağıdaki denklemle hesaplanmaktadır ( Parashar vemittal, 2006). MRR= Talaş kaldırma oranı (cm³/dk) w= kesme genişliği (mm) d=kesme derinliği (mm) f = İlerleme Hızı (mm/dk) w d f MRR = (4.1.) 1000 Literatürde Ra < 10µm değerlerini kabul edilebilir yüzey pürüzlülük değerleri olarak belirmişlerdir (Davim, 2009). Bu nedenle talaş kaldırma oranı hesaplamalarında Ra < 10µm değerler kabul edilebilir Ra değerleri olduğu için yeşil ile gösterilmiştir. (Çizelge 4.4 ). Maksimum talaş oranı (90 cm³/ dk.), 3 mm yanal adım, 5000 mm/dk ilerleme hızı, 6mm derinlik ve 18000 rpm devir hızında 79 nolu örnekte elde edilmiştir. Bu örnek üzerinde maksimum talaş kaldırmada Ra değeri 8,43µm dir. 61 nolu örnekte ise minimum yanal adım, dalma derinliği ve ilerleme hızında ve maksimum devir hızında en düşük talaş kaldırma oranı (1 cm³/dk) elde dilmiştir. 55

Örnek no Yanal adım (mm) Çizelge 4.4. Talaş kaldırma oranı İlerleme hızı (mm/dk) Dalma derinliği (mm) Devir sayısı (rpm) Ortlama RA (µm) Talaş Kaldırma Oranı (cm³/dk) 74 3 5000 6 12000 12,252 90 39 3 5000 6 15000 11,854 90 79 3 5000 6 18000 8,43 90 21 3 5000 4 12000 11,142 60 73 3 5000 4 18000 9,184 60 4 3 5000 4 15000 9,104 60 27 3 2500 6 18000 11,698 45 31 3 2500 6 15000 11,29 45 2 3 2500 6 12000 9,322 45 57 3 2500 4 15000 10,188 30 34 3 2500 4 18000 9,804 30 80 1 5000 6 15000 9,186 30 25 1 5000 6 18000 9,014 30 72 3 5000 2 18000 8,738 30 36 3 2500 4 12000 7,96 30 69 1 5000 6 12000 7,936 30 54 3 5000 2 12000 6,872 30 38 3 5000 2 15000 5,968 30 47 1 5000 4 15000 9,554 20 46 1 5000 4 18000 7,656 20 28 1 5000 4 12000 7,646 20 41 1 2500 6 18000 10,8 15 68 1 2500 6 15000 10,208 15 62 1 2500 6 12000 8,96 15 59 3 2500 2 18000 8,074 15 17 3 2500 2 12000 7,214 15 14 3 2500 2 15000 6,052 15 65 1 2500 4 15000 9,116 10 67 1 2500 4 12000 8,862 10 20 1 5000 2 12000 8,128 10 78 1 2500 4 18000 7,642 10 12 1 5000 2 18000 6,69 10 15 1 5000 2 15000 5,454 10 44 3 500 6 15000 11,56 9 35 3 500 6 12000 9,002 9 70 3 500 6 18000 8,144 9 52 3 500 4 12000 9,338 6 53 3 500 4 15000 8,808 6 6 3 500 4 18000 8,786 6 66 1 2500 2 12000 7,166 5 18 1 2500 2 15000 6,382 5 7 1 2500 2 18000 6,164 5 71 3 500 2 12000 10,932 3 30 1 500 6 15000 9,258 3 45 1 500 6 12000 8,938 3 13 1 500 6 18000 8,36 3 10 3 500 2 18000 7,624 3 75 3 500 2 15000 6,942 3 16 1 500 4 15000 8,302 2 76 1 500 4 12000 7,822 2 81 1 500 4 18000 5,966 2 64 1 500 2 12000 6,008 1 49 1 500 2 15000 5,528 1 61 1 500 2 18000 5,192 1 56

4.2. Rz Açısından Değerlendirme Rz daki değişim % 77,65 lik kısım yanal adım, ilerleme, dalma ve devir sayılarının tek başlarına etkileşimleri, ikili etkileşimleri, üçlü etkileşimleri, dörtlü etkileşimleri ile açıklanabilmektedir. Bütün faktörlerin Rz değeri üzerinde anlamlı bir etkisi vardır. Yanal adım* dalma, yanal adım*devir sayısı ve ilerleme*dalma ikili etkileşimlerinin Rz değeri üzerinde anlamlı bir etkisi yoktur (Çizelge 4.5). Çizelge 4.5. Rz değeri için varyans analiz tablosu Değişim Serbestlik Kareler Kareler F P Kaynağı Derecesi Toplamı Ortalaması yanal 1 4137,33 4137,33 124,94 0,000 ilerleme 2 525,05 262,53 7,93 0,000 dalma 2 10166,97 5083,49 153,52 0,000 devir 2 711,70 355,85 10,75 0,000 yanal*ilerleme 2 526,31 263,16 7,95 0,000 yanal*dalma 2 15,37 7,69 0,23 0,793 yanal*devir 2 51,64 25,82 0,78 0,460 ilerleme*dalma 4 206,46 51,62 1,56 0,186 ilerleme*devir 4 730,14 182,53 5,51 0,000 dalma*devir 4 2391,97 597,99 18,06 0,000 yanal*ilerleme*dalma 4 663,52 165,88 5,01 0,001 yanal*ilerleme*devir 4 514,49 128,62 3,88 0,005 yanal*dalma*devir 4 1457,66 364,42 11,01 0,000 ilerleme*dalma*devir 8 643,57 80,45 2,43 0,016 yanal*ilerleme*dalma*devir 8 2114,64 264,33 7,98 0,000 Hata 216 7152,52 33,11 Toplam 269 32009,36 S = 5,75443 R-Sq = 77,65% R-Sq(adj) = 72,17% 57

Şekil 4.15. Rz değeri için uygulanan modelin doğruluk testi Rz değeri üzerine işleme faktörlerinin önemli derecede Yanal adım ile ilerleme hızının Rz değeri üzerine etkisi Şekil 4.16. da görülmektedir. 1 mm yanal adım ve 0,5 m/dk ilerleme hızında en düşük Rz değeri elde edilmektedir. Şekil 4.16. Rz değerinin yanal adım ve ilerleme hızına göre değişimi 58

Şekil 4.17. Rz değerinin yanal adım ve dalma derinliğine göre değişimi 2 mm dalma derinliğinde 1 mm yanal adımda minimum Rz değeri elde dilmiştir. Rz değeri dalma derinliği ve yanal adım arttıkça artmaktadır. Şekil 4.18. Rz değerinin yanal adım ve devir hızına göre değişimi 59

Şekil 4.19. Rz değerinin ilerleme hızı ve dalma derinliğine göre değişimi Şekil 4.20. Rz değerinin ilerleme hızı ve devir hızına göre değişimi 60

Şekil 4.21. Rz değerinin dalma derinliği ve devir hızına göre değişimi En yüksek devir hızında, 1 mm yanal adımda minimum Rz değeri elde edilmiştir (bkz. Şekil.4.18.). Dalma derinliği arttıkça Rz değeri de artmaktadır. 18000 rpm devir hızında ve 0,5 m/ dk ilerleme hızında en düşük Rz değeri elde edilmiştir. İlerleme hızı 2,5 m/dk da tanımlanamayan sebeplerden dolayı değişikliler olmuştur. 4.3. Rq Açısından Değerlendirme Rq değeri üzerine işletme parametrelerin etkisi Çizelge 4.6. da gösterilmektedir. Rq değerindeki değişimin % 71,91 lik kısmı faktörlerin tek başlarına ve birbirleri ile olan etkileşimleri ile açıklanabilmektedir. Yanal adım, ilerleme, devir ve dalma derinliğinin Rq değeri üzerinde anlamlı bir etkisi bulunmaktadır. 61

Çizelge 4.6. Rq değeri için varyans analiz tablosu Değişim Serbestlik Kareler Kareler F P Kaynağı Derecesi Toplamı Ortalaması yanal 1 176.613 176.613 102.61 0.000 ilerleme 2 27.603 13.801 8.02 0.000 dalma 2 574.559 287.280 166.91 0.000 devir 2 14.726 7.363 4.28 0.015 yanal*ilerleme 2 20.456 10.228 5.94 0.003 ilerleme*dalma 4 26.819 6.705 3.90 0.004 ilerleme*devir 4 59.427 14.857 8.63 0.000 dalma*devir 4 114.866 28.716 16.68 0.000 ilerleme*dalma*devir 8 42.626 5.328 3.10 0.002 Hata 240 413.071 1.721 Toplam 269 1470.766 S = 1.31192 R-Sq = 71.91% R-Sq(adj) = 68.52% Şekil 4.22. Rq değeri için uygulanan modelin doğruluk testi 62

Şekil 4.23. Rq değerinin yanal adım ve ilerleme hızına göre değişimi Düşük ilerleme hızında ve yanal adımda en düşük Rq değeri elde edilmiştir. Yanal adım ve dalma derinliğine göre Rq değişimi Şekil 4.24 te açık bir şekilde belli olmaktadır. 4.24. Rq değerinin yanal adım ve dalma derinliğine göre değişimi 63

4.25. Rq değerinin yanal adım ve devir hızına göre değişimi En düşük Rq değeri 18000 rpm devir hızında ve 1 mm yanal adımda elde edilmiştir. 4.26. Rq değerinin ilerleme hızı ve dalma derinliğine göre değişimi 64