Effect of edge trimming parameters on surface quality of carbon fiber reinforced polymer composites

Abstract

The main focus of this paper is to investigate the surface quality and machinability of the edge trimmingprocess of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) material. Measurement of transverse andlongitudinal surface roughness and deformation behavior are carried out for different combinations ofcutting speed, feed per tooth, tool type and milling type to evaluate the machined surface quality.Three different flutes (2,4,6) micro grain carbide end mill tools were used for vertical and inclinedperipheral milling. Edge trimming experiments were conducted under different experimentalparameters and their levels according to the Taguchi design of experiment method. The contributionratio of parameters on machinability outputs has statistically analyzed by Analysis of Variance (ANOVA).According to machinability outputs such as surface roughness and deformation types, the inclinedperipheral milling is more suitable than vertical peripheral milling. Edge trimming by vertical peripheralmilling generates Type II delamination which consists of long uncut fibers protruding from the trimmededges. Edge trimming by inclined milling generates Type I-II delamination which consists of short uncutfibers protruding from the trimmed edges and where plies have broken inwards in the same time. Thetransverse and longitudinal surface roughness and deformation decreased with increased number ofteeth, cutting speed and decreased feed per tooth. The best machining quality was obtained whencutting at the highest level of cutting speed, lowest feed rate and 6 number of flute in inclined milling.

Bu çalışmada karbon elyaf takviyeli polimer matrisli kompozitlerin kenar budama işlemlerininişlenebilirliği ve yüzey kalitesi araştırılmıştır. Frezeleme tipi, takım tipi, kesme hızı ve ilerleme hızının,yüzeyin ilerleme ve ilerlemeye dik doğrultusunda oluşan yüzey pürüzlülüğüne ve deformasyondavranışına olan etkileri araştırılmıştır. Üç farklı kesici ağız sayısına (2,4,6) sahip mikro taneli karbürkesici takımlarla dik ve eğimli çevresel frezeleme işlemi gerçekleştirilmiştir. Kenar budama işlemleri içinkullanılan frezeleme parametreleri Taguchi deney tasarımına göre uyarlanmıştır. Parametrelerinişlenebilirlik çıktıları üzerine etkilerinin katkı oranları varyans analizi (ANOVA) ile istatistiksel olarakbelirlenmiştir. İşlenebilirlik çıktıları olan yüzey pürüzlülüğü ve deformasyon miktarlarına göre eğimliyanal frezeleme işleminin dik frezelemeye göre daha üstün olduğu sonucuna varılmıştır. Dik yan yüzeyfrezelemeyle yapılan kenar budama işlemlerinde Tip-II delaminasyon yani kenarlarda kesilmedenuzayan uzun elyaf demetlerinin bulunduğu gözlenmektedir. Eğimli frezeleme ise Tip I-II delaminasyonunaynı anda ortaya çıkarmakta yani kenarlarda kesilmemiş uzun elyaf demetleri ve kenardan içe doğrukırılmış tabakalar oluşturmaktadır. Kesici ağız sayısı ve kesme hızı arttıkça ve ilerleme hızı azaldıkçaenine ve boyuna olan yüzey pürüzlülüğü ile deformasyon azalmaktadır. En iyi işleme koşulları kesmehızının en yüksek seviyede, ilerlemenin en düşük seviyede 6 ağızlı kesicide eğimli frezeleme koşullarındasağlanmıştır.