TALAŞLI İMALAT

        

Talaşlı imalat prosesleri şekli,boyutları ve yüzey kalitesi önceden belirlenmiş parçaların metal işleme makinalarında kesme operasyonu ile şekillendirilmelerini kapsar.Talaşlı imalat, kesici takım ve iş parçasının nisbi hareketleri ile iş parçasının belirli bir kısmında, gerinim oluşturarak gerçekleştirilir.Diğer bir ifadeyle talaşlı imalat kesici takım tarafından uygulanan kesme kuvvetleri ile iş parçası arasındaki ara etkileşime bağlıdır.Talaşlı imalat proseslerinde mekanik enerji kullanılır.Bu gruba giren bazı yeni imalat tekniklerinde ise kimyasal,elektrik ve ısı enerjisi kullanılmaktadır.Talaşlı imalat yöntemleri başlıca dokuz ana grupta toplanabilir;

     

1) Vargel ve planyalama, 2) Tornalama, 3) Borlama, 4) Delme, 5) Frezeleme, 6) Broşlama7) Raybalama, 8) Testere ile kesme işlemi, 9) Taşlama

         

 Talaş Kaldırma Mekanizması: Son derece karmaşık olan talaş kaldırma mekanizmasının anlaşılabilmesi için üç boyutlu kesici takım geometrisi,iki boyutlu ortogonal geometri şeklinde basitleştirilmiştir.İş parçası bir levhadan ibarettir.Bu model talaş kaldırma sürecinde iş parçasının davranışını,takım geometrisinin en kritik elementlerinin ( kesici takım burun açısı ve talaş açısı a ) etkisini,takım ile talaş arasındaki ve takımın tabanı ile yeni teşekkül eden yüzey arasındaki etkileşimleri gösterir.a talaş açısı, g taban açısı, b takım kama açısı ve q kayma açısıdır.Talaş kaldırma kesme zonu ve talaş oluşumu şeklinde iki başlık altında toplanabilir:

           Kesme Zonu: Basit bir yaklaşımla metal işleme küçük bir bölgede kayma ile gerçekleştirilen bir operasyon olarak değerlendirilebilir.Diğer bir ifadeyle kesme ve talaş son derece dar bir zonda gerçekleşen bölgesel kesme veya kayma prosesi tarafından oluşturulmaktadır.

          Kesici takım önünde oluşan radyal basma zonunda yüksek deformasyon hızı ile yüksek oranda gerinime uğratılmış plastik bölge bulunmaktadır.Bütün plastik deformasyon proseslerinde olduğu gibi radyal basma zonu elastik ve plastik basma bölgelerinden meydana gelir.

          Talaş Oluşumu: Pratikteki metal işlemede talaş teşekkülü ideal şartlardaki talaş oluşumundan farklılıklar göstermektedir;

1)     İdeal halde plastik şekil verme proseslerinden hatırlanacağı gibi kayma zonu kayma

sistemlerinden meydana gelmektedir.Kayma sıkı paketlenmiş düzlemlerde gerçekleşir ve sürekli bir talaş oluşur.Bu durum değişik proses koşulları altında genelleştirilmiştir;

     a)  Nispeten düşük kesme hızlarında ve yağlayıcı kullanılması halinde; yağ talaş ve taban yüzeylerine ulaşarak işlevini yerine getirir ve talaşın takım yüzeyinde kayması sağlanır.Yeni oluşan yüzey ve talaşın alt yüzeyi düzdür.Talaşın iç yüzeyinin basamaklı veya çentikli oluşu talaş oluşumunun kayma ile meydana geldiğini göstermektedir.

     b) Biraz yüksek hızlarda çalışma halinde ise sıcaklık yükselir.Sürtünme artarak takım yüzeyinde kaymayı tamamen önler ve sistem bir optimim proses geometrisi bularak enerji tüketimini minimum seviyeye indirir.Kayma yığılma kenarı sınırı boyunca oluşur ve bu yüzden etkin talaş açısı önemli derecede genişler ve enerji tüketimi azalır.Ancak yığılma kenarı periyodik olarak kararsız hale geldiğinden boyut kontrolü kaybolur ve boyutsal toleranslar yükselir.

     2) Özel koşullar altımda sürekli talaşların kalınlığı periyodik olarak değişim sergileyebilir ve dalgalı tip talaş oluşur.Dalgalı talaşın kalınlığı sinüzoidal bir değişim gösterir.Kesme kuvvetlerinin periyodik olarak değişimi titreşim ve talaş kalınlığının değişmesine neden olur.

     a) Bir önceki pasoda sert bir noktanın veya diğer bir düzensizliğin sebep olduğu dalgalanma titreşime neden olarak deforme olmayan talaş kalınlığında değişime sebep olur ve yığılma kenarının periyodik kaybına yol açar.Genellikle böylasi bir oluşum proses koşullarındaki değişikliklerle 8 hız,besleme,iş parçasının bağlantısı ve kesici takım bağlantısı) önlenebilir.

     b) Titreşim tezgah yakınındaki titreşimli bir makinadan de kaynaklanabilir.Titreşim önleyici teçhizatlarla veya sarsıntılı makinanın uzaklaştırılması ile problem ortadan kaldırılabilir.

     3) Segment tipi talaşlar testere dişi benzeri dalgalanma gösterir.Kalın kısımlar düşük oranlarda deformasyona uğrarlar ve birbirleriyle şiddetli bir şekilde şekil değişmiş ince kısımlarla birleşmişlerdir.Titanyum gibi düşük ısıl iletkenliğe sahip malzemelerin işlenmesinde segment tipi talaşlarının en tipik örnekleri görülebilir.

     4) Belirli şartlar altında kesikli (süreksiz) talaş oluşur;

     a) Sünek malzemeler düşük hızlarda işlenirse kesmeyi başlatabilmek için yeterli gerinime ulaşılıncaya kadar aşırı deformasyon sertleşmesi iş parçasında bozunumu devam ettirir.Sistemdeki elemanlar (kesici takım tutucusu) ani hızlanmaya ve talaşın tamamen ayrılmasına müsaade eder.Ezme döngüsü yeniden başlar ve devam eder.Kesme kuvvetleri aşırı derecede dalgalanırsa yeni oluşmuş yüzey yırtılır ve dalgalı hale gelir.

     b) Yüksek kesme hızlarında oluşan segment talaşı aynı zamanda parçalanarak ayrılabilir.

     c) Süreksiz talaş oluşumu bazı alaşımlarda bilinçli olarak gerçekleştirilir.Gerilim yükseltici ikinci fazlar yan yana sıkı paketlenmiş talaşın tamamen ayrılmasına neden olurlar.İkinci fazlar ve inklüzyonlar çoğunlukla primer ve sekonder kayma zonlarında   kayma mukavemetini azaltırlar.Bu yüzden kesme kuvvetleri düşüktür.Talaş kaldırma kabiliyeti arttığı için yüzey bitirme iyileşir ve titreşim oluşturma eğilimi azalır.

         Yukarıda yapılan açıklamaları kısaca özetlemek gerekirse iş parçası malzemesinin talaşlı işlem karakteristiği, kullanılan metoda ve işlem değişkenlerine bağlı olarak talaşlar;

1)      Sürekli (akma) talaş, 2) Dalgalı, 3) Segment, 4) Kesikli türlerde olabilir.

                             

                                     TALAŞLI ŞEKİLLENDİRME YÖNTEMLERİ

        

Vargel ve Planyalama: İş parçası ve kesici takımın nisbi hareketleri açısından vargel ve planyalama tüm yöntemler içinde en basit talaşlı şekillendirme metodlarıdır.Bu işlemlerin gerçekleştirilmesinde kullanılan makinalar ve takımlarda tüm tezgah ve kesici takımlar içinde en basitleridir.Vargelde düzgün bir yüzey eldesi amacıyla doğrusal bir çizgi boyunca kesme hareketi yapan tek noktalı bir kesici takım kullanılır.Birbirini takip eden kesme vurguları arasında takım kesme hareketine uygun bir açıyla beslenir.Düzlemsel yüzeylerin eldesinin yanısıra değişik oyuklarda vargel veplanya ile üretilebilirler.Vargel ve planyaların operasyonu için oldukça yetenekli operatörlere gerksinim vardır.Bu tezgahlarda üretilen şekillerin çoğunluğu frezeleme,broşlama gibi proseslerle daha ekonomik olarak imal edilebilmektedir.Planyalar, vargele bağlanması mümkün olmayan büyük iş parçaları üzerinde yatay ve düşey düzlemsel veya eğrisel formdaki yüzeylerin işlenmesi için kullanılmaktadır.

         Planyalama operasyonlarının çoğunluğunda hareket şekil vargelin ters istikametindedir.İş parçası bir veya daha fazla sayıdaki tek noktalı kesici takımı geçerek şekillenir.İşparçası malzemesine göre tezgahlardaki girdi parametreleri değişmektedir.Vargel işleminde kesici takım ileri hareketi (strok)esnasında iş parçası üzerinden v hızında geçerek kesmeyi gerçekleştirir ve hızlı bir dönme stroğu ile geri döner.

                                                    TORNA  TEZGAHLARI

         Torna tezgahları geniş bir tezgah sınıfını oluşturmaktadır.Bütün diğer tezgah tiplerinin torna tezgahlarından türemiş oldukları söylanabilir.Genel olarak kalemin sabit kalıp parçanın döndügü bir tezgahtır.

         Torna tezgahında işlenecek parça aynı zamanda sabit punto görevi yapan aynaya oynar çeneler yardımıyla bağlanır ve iş mili grubundan gelen hareketle çevrilir.Bu sırada parçanın salınımını azaltmak için diğer uçta hareketli punto ile sıkıştırılabilir.Uzun parçalar sabit ve hareketli yataklarla desteklenebilirler.Tezgah motorundan alınan hareket uygun dişli sistemleri vasıtasıyla istenilen devir sayısında iş parçasına aktarılıp istenen kesme hızı elde edilebi,lir.İş parçasının dönme yönü değiştirilebilir.

          Parçayı işlemeye yarayan ve tutucuya bağlanmış kesici uç kendisine hareket vermek için bir araba üzerine bağlanmış olup gerek boylamasına ve gerekse enlemesine el ile yada otomatik olarak hareket ettirilebilir.El ile kumanda el çarkları ile sağlanır.İş milinden alınan hareketin uygun biçimde iletildiği talaş mili sayesinde kalemi taşıyan araba iş parçasının eksenine paralel yönde yer değiştirerek iş parçasının değişik yerleri düzenli biçimde işlenebilir.Vida açma işlemlerinde talaş mili yerine daha büyük ilerlemeler sağlayan ana milinden yararlanılarak araba ve buna bağlı olarak da kalem hareket ettirilir.

          Genelde silindirik parçaların işlenilmesinde kullanılan torna tezgahları bazı eklerle frezeleme,diş açma,delik delme,delik işleme ve konik tornalama gibi işlevleri de yapabilirler.Konik tornalama özel öneme sahip olup değişik biçimlerde gerçekleştirilebilmektedir.

          Bir torna tezgahının ana karakteristikleri puntolar arası mesafe ve punto yüksekliğidir.Bunların standart değerleri normlarda verilmiştir ve tezgahın işleyebileceği parçanın boy ve çap değerlerini göstermektedir.Torna tezgahları paralel,rovelver ve otomatik tipleri de mevcuttur.

          Paralel Tornalar: Kalemin temel hareketleri genellikle parça eksenine paraleldir.İşlenecek parça bir yandan iş burnuna takılan bir aynaya diğer taraftan puntoya bağlanır.Aynaların bağlanma yerleri sabit olup ileri geri değiştirilebilir.Farklı uzunlukta parçaların bağlanabilmesi için puntolar kızaklar üzerinde hareket edebilir.

          Rovelver Torna Tezgahları: Paralel tornalardan farkı,rovelver (dönebilir) bir takım taşıyıcısının bulunmasıdır.Bu döner takım taşıyıcısı altı köşeli olup her köşesi üzerine özel tesbit tertibatı yardımıyla ayrı görevler gören takımlar takılabilir.Amaç takımları rovelver kafa üzerinde hazır bulundurarak takım yada tezgah değiştirme esnasında geçen ve verimli olmayan süreleri minimuma indirmektir.

          Otomatik Torna Tezgahları: Otomatik tornalar çubuk formundaki malzemeden küçük iş parçalarının seri bir şekilde kütlesel olarak imalatı için kullanılır.Bu tezgahlarda parçanın bağlanması ve takım değiştirmesi gibi verimli olmayan hareketlere harcanan zaman el yerine otomatik tertibat kullanıldığından rovelver tornalara göre daha kısadır.

          Prodüksiyon Tornaları: İmalat işlerinde kullanılan tornalardır.Bu bakımdan üniversal olmaktan çok imalatı kolaylaştıracak ve verimli olmayan hareketler sırasında geçen zamanı kısaltmaya yarayacak tertibatla donatılır.Motor güçleri üniversal yornalara nazaran daha yüksektir.

Ağır Torna Tezgahları: Büyük ve ağır parçaların tornalanmasına yararlar.

Düşey Torna Tezgahları: Özel bir tezgah tipini oluştururlar.Bunların başlıca özelliği iş milinin düşey olmasıdır.Tezgah bir yada iki sütunlu olabilir.

Plan Torna Tezgahları: Bu tip tezgahlar kısa fakat çapı çok büyük olan iş parçalarının 

işlenmesine uygundur.

Hadde Tornası: Bu tezgahlar sadece hadde silindirlerinin işlenmesinde kullanılır.

Sırt Torna Tezgahları: Pralel tornalarda gerçekleştirilen işlemlere benzer tornalama işlemleri yapılabilir.Özelliği form freze bıçaklarının,azdırmaların diş sırtlarını yani taban yüzeylerini tornalayabilmesidir.

FREZELEME: Frezeleme operasyonu yatay ve düşey frezeleme olmak üzere iki grupta toplanır.Bazen yatay frezeleme periferik veya slab frezeleme,düşey frezeleme ise yüzey frezeleme olarak anılmaktadır.Bu yöntemler birbirlerine göre bazı değişiklikler göstermektedir.

           Yatay frezeleme ile yüzey işleme kesicinin dış kısmına yerleştirilen dişler vasıtasıyla sağlanır.Yüzey, kesicinin dönme ekseni ile paraleldir.Düz ve değişik formlara sahip yüzeyler bu metodla elde edilebilir ve sonuç yüzeyin kesiti,kesicinin eksenel çevre şeklinin aynısıdır.Bu yöntemle frezeleme genellikle yatay milli şeklinin aynısıdır.

           Düşey frezeleme işlemi ile elde edilen yüzey kesici ekseni ile dik bir açı yapar.Kesme

işleminin çoğu kesici dişlerin dış kısımları tarafından gerçekleştirilmektedir.Yüzey frezeleme yatay ve düşey milli tezgahlarda yapılabilir.

                 Frezeleme işlemlerinde ortaya çıkan sorunlar,nedenleri ve çözüm yolları şunlardır;

          Titreşim: Muhtemel sebepler şunlardır;

1)     Makine, takım tutucusu, iş parçası bağlantısında ve milde yetersiz rijitlik

2)    Çok büyük kesme kuvveti

3)    Kör takım kullanımı

4)    Yetersiz yağlama

5)    Düz dişli takım

6)    Çok büyük radyal çıkış

7)     Sürtünme,yetersiz parçayı kurtarma mesafesi

          Ortaya çıkan bu sorunları gidermek için aşağıdaki işlemler uygulanabilir;

1)     Daha büyük millerin kullanımıyla giderilebilir.

2)    Besleme miktarının azaltılması ve iş parçası ile aynı anda temas eden diş sayısının

azaltılması

3)    Takım bileme ve değiştirme ile diderilebilir.

4)    Yağlayıcının kesme zonunu tamamen ıslatmasını sağlamak

5)    Helisel takım kullanımı

6)    Takım açısının kontrolü

Boyut hassasiyetinin azalması ve boyut kontrolünün kaybı:Bu sorunu oluşturan muhtemel sebepler; Ötelenmeye sebep olan yüksek kesme yüklemesi, talaş toplanmasıdır,parça değiştirme esnasında talaşın tamamen temizlenmemesidir.

Ortaya çıkan bu sorunları gidermek için şunlar yapılabilir; parça ile aynı anda temas eden diş sayısının azaltılması,talaşlı işlem sıvısının dişler arasındaki talaşı uzaklaştıracak şekilde uygulanmasıdır.

Hızlı Takım Köremesi: Ortaya çıkan sorunların nedenleri; çok büyük kesme kuvveti ve yetersiz soğutucudur. Sorunları gidermek için; parça ile temas halindeki diş sayısının azaltılması ve talaşlı işlem sıvısının dişler arasındaki talaşı uzaklaştıracak şekilde uygulanmasıyla giderilir.

Kötü Yüzey Bitirme: Ortaya çıkan sorunlar; yüksek miktarda besleme,körelmiş takım kullanımı,düşük kesme hızı ve takımın diş sayısının yetersizliğidir. Sorunları gidermek için; bütün dişlerin aynı yükseklikte olup olmadığı kontrol edilmelidir.

Takımın Parçaya Batması: Ortaya çıkan sorunların nedenleri; çok büyük radyal çıkış,çok büyük talaş açısı ve uygun olmayan kesme hızıdır. Bu sorunları gidermek için; diş parçasının ötelenmesi önlenmelidir.

İş Parçasının Sıvanması: Ortaya çıkan sorunların nedenleri şunlardır; hafif kesme,yetersiz radyal çıkış ve büyük alan genişliğidir. Bu sorunları gidermek için; büyük besleme miktarı ve takım bileme işlemleri yapılır.

Takım Yanması: Ortaya çıkan sorunların nedenleri şunlardır; yetersiz yağlayıcı ve çok yüksek kesme hızıdır. Bu sorunları gidermek için; sülfür esaslı yağ ilavesi,kesme hızının azaltılması ve soğutucunun takım ve kesme zonunu tamamen ıslatılmasının sağlanmasıyla giderilebilir.

Takım Dişlerinin Kırılması: Sorunun nedeni çok yüksek besleme miktarıdır. Sorunu gidermek için; düşük miktarda besleme,çok sayıda dişe sahip takım kullanımı ve tabla malzemesi miktarının azaltılması uygulanabilir.

TAŞLAMA: Taşlama temel malzeme işleme proseslerindendir.Taşlama terimi genellikle belirli bir geometriye sahip takım şekline dönüştürülmüş veya serbest halde bulunan sert,köşeli aşındırıcı partikül veya tane yığınları ile metal işleme prosesini kastetmektedir.Partiküller üzerindeki küçük kesici uçlar talaş oluşumunu sağlar.Uygulama işlemine göre taşlama işlemi aşağıdaki gibi sınıflandırılabilir;

1) Yüzey Taşlama:Bu işlem silindirik yüzeye sahip bir disk tarafından gerçekleştirilir.Disk genellikle iş parçasından daha dar olduğu için iş parçasının kalınlığı ve genişliği boyunca besleme yapılır.Yüzey taşlama tezgahları ile hassas ve düzgün yüzeyler kısa zamanda elde edilebilmektedir.

2)   Silindirik Taşlama: Hızla dönen taşlayıcı diskin yavaşça dönme hareketi yapan parça üzerinde çalışması ve bireysel kesmelerin çok kısa oluşu dışında tornalamanın aynısıdır.Bu amaçla silindirik taşlama tezgahları kullanılır.Bu tezgahlardan yalnız dış taşlamaya uygun olanlarına dış ve sadece iç taşlamaya uygun olanlarına ise iç silindirik taşlama tezgahı denir.

3) Merkezsiz Taşlama: Çok hassas silindirik yüzeyler yüksek hızlarda hareket eden merkezsiz taşlama ile çok küçük toleranslar dahilinde işlenebilmektedir.İş parçası parça tutucu tarafından hafifçe desteklenir ve taşlama basıncı taşlayıcı disk hızının 1:20’ si oranında bir hızla hareket eden düzenleyici disk tarafından uygulanır.

4) İç Taşlama: Küçük bir disk iş parçasının boşluğu içinde çalışır.Partiküllerin bireysel kesme boyları dış silindirik taşlama operasyonundakinden daha büyüktür.

5) Düzlemsel Bir İş Parçasının Tüm Genişliği Bardak Şekilli Diskin Halkası Yüzey Bitimi Tarafından Taşlanabilir: Bu yöntem yüzey frezelemeye benzemektedir.Küçük parçalar kenar taşlama olarak da adlandırılan yöntemle silindirik disklerin alın yüzeyleri üzerinde taşlanabilirler.

6) Basit Geometrik Yüzeylerin Yanı sıra Yiv ve Dişli gibi Girift Kısımların İşlenmesinde de Taşlama Kullanılabilir: Diğer talaşlı şekil verme yöntemlerindeki gibi taşlama ile şekil verme ve yüzey bitirme işlemleri gerçekleştirilebilmektedir.

                Belirli bir proses geometrisi için deforme olmayan talaş kalınlığı ve kesme boyu artan kesme derinliği ve besleme hızı ve azalan disk hızı ile birlikte artmaktadır. Taşlama prosesleri deforme olmayan talaş kalınlığına göre aşağıdaki şekilde sınıflandırılabilir;

a) Hassas Taşlama: Geçmişte taşlama işlemlerinin çoğu toleransları iyileştirmek ve yüzey kalitesini arttırmak için yapılırdı.Hassas taşlamada deforme olmayan talaş kalınlığı küçük ve spesifik enerji gereksinimi yüksektir.Proses bazen sabit besleme yerine sabit kuvvet uygulaması ile kontrol edilir.

b) Kaba Taşlama: Günümüzde taşlama malzeme işlemine ve şekillendirme prosesi haline gelmiştir.Diskler yeniden ağız hazırlamaya gerek duylmadan kırılmış aşındırıcı tozları ortamdan uzaklaştıracak ve aşırı sürtünmeyi önleyecek şekilde dizayn edilirler.

c) Sürünme Beslemeli Taşlama: Talaşlı işlemle işlenmesi planlanan malzemenin tamamı tek pasoda ve son derece yavaş bir hızla işlenmektedir.Disk önündeki sıcaklık artışı herhangi bir zararlı etkide bulunmadan metal işleme hızını yükseltmektedir.Malzemelerin metalurjik karakteristiklerine bağlı olarak belirli bir dereceye kadar artan sıcaklıkla birlikte talaşlı işlem kabiliyeti artar.

                                            DİĞER TAŞLAMA METODLARI

         

Honlama: Honlama prosesi yüzey bitirme amacıyla kullanılan ve parçaların iç ve dış yüzeylerinin bütününün işlenmesini sağlayan bir talaşlı işlem yöntemidir.Broşlama ile açılan deliklerin yüzey bitirmesi ve nihai boyutların verilmesi bu yöntemle sağlanır.Ayrıca kesici takımların izleri dalgalanmalar ve küçük geometrik bozukluklar da bu yöntemle giderilebilmektedir.Kesme hızı taşlama operasyonundakinden çok daha düşüktür.Malzeme kaldırma miktarı 0.1mm veyq daha küçüktür.Honlama kesici bir takımın yüzey bitirmesinde olduğu gibi zaman zaman el ile yapılmasına rağmen genellikle özel bir aparat ile gerçekleştirilir.Honlama çoğu kez otomobil silindirleri gibi silindirik iç yüzeyler üzerinde yapılır.Honlama taşları hon başlığına iş parçasına karşılık gelecek şekilde bağlanır ve taşlar işlenecek yüzeye düşük miktarda kontrollü bir basınç uygularlar.Hon başlıklarının hareketleri iş parçası yüzeyinin klavuzluk ettiği delikteki yüzen şamandıralarla kontrol edilir.

Parlatma (polisaj) ve Fırçalama: Bu proses grubunun çoğunda aşındırıcı tozlar bant veya silindirik yüzey üzerindeki bez parçalarına gömülü halde kullanılırlar.Parlatma kuru veya yağlayıcılı ortamlarda gerçekleştirilir.Parlatma ile reflektivitesi yüksek yüzeyler elde edilebilir.Yüksek reflektivite yüzey düzgünlüğünden ziyade yüzey tabakalarını sıvanmasının bir sonucudur.

Lepleme: Yüzey bitirme amacıyla kullanılan ve içerisine aşındırıcı gömülü lep olarak adlandırılan yumuşak bir taşıyıcı malzeme ile gerçekleştirilen bir yüzey işleme yöntemidir.Lep malzemesi olarak iş parçası malzemesinden daha düşük sertlikte bez,dökme demir ve bakır gibi çeşitli malzemeler kullanılabilir.

Ultrasonik Taşlama: 0.04-0.08 boyutundaki adımlar şeklinde üretilen ultrasonik titreşimler sünek bir malzemeden yapılmış takım başlığını hareket ettirir.İçerisinde aşındırıcı partiküllerin gömülü olduğu çamur şeklindeki taşıyıcı arayüzeye doldurulur ve iş parçası dereceli olarak erozyona uğratılır.

KESİCİ  TAKIMLAR

         

Kesici Takım Malzemeleri: Kesici takım malzemesinin seçimini etkileyen kriterler şunlardır;

1)     İş parçasının karakteristikleri (kimyasal ve metalurjik hali)

2)    Parça karakteristikleri (geometri,yüzey bitirme,boyutsal hassasiyet ve yüzey bütünlü-

ğü gereksinimleri)

3)    Takım tezgahı ve takım tutucusunun karakteristikleri

4)    Destek sistemi

Yüksek bölgesel gerilimler ise takımın aşağıdaki özelliklere sahip olmasını gerektirmektedir;

1)     Yüksek sertlik

2)    Aşınmaya ve kesici kenarın talaşlanmaya karşı direnci yüksek olmalıdır

3)    Yüksek tokluk

4)    Yüksek sıcak sertlik

5)    Kütlesel deformasyona direnç gösterebilmek için yüksek mukavemet

6)    Yüksek kimyasal kararlılık

7)     Uygun ısıl özellikler

8)    Yüksek elastik modül

9)    Tıtarlı takım ömrü

10)                   Doğru geometri ve yüzey kelitesi

Sade Karbonlu ve Alaşımlı Takım Çelikleri: %0.9 ila %1.3 arasında karbon ihtiva

eden sade karbon çelikleri su verme ve temperleme işlemi ile yüksek sertlik,mukavemet ve tokluk kazanırlar ve kesici kenar keskin bir hale kolaylıkla getirilebilir.200-205°C’ın üzerindeki sıcaklıklardaki temperleme işlemlerinde sertlik kaybı gösteririler ve bu sebeple diğer takım çelikleri tarafından ikame edilmişlerdir.

Yüksek Hız Çelikleri: Bu çelikler sade karbon ve alaşımlı takım çeliklerinden daha üstündürler.600°C’a kadar kesme kabiliyetlerini korurlar ve yüksek kırmızı sertlik özelliğine sahiptirler.Takım çelikleri ile aynı takım ömrü için kesme hızları takım çelikleriiçin müsaade edilen değerin iki katıdır ve bu nedenle yüksek hız çeliği olarak adlandırılırlar.

Dökme Karbürler:Karbür oranı belirli bir değere ulaştığı zaman takım malzemeleri sıcak deformasyonla şekillendirilebilme kabiliyetini tamamen kaybetmektedir.Bu nedenle karbür oranı yüksek olan malzemeler dökümyöntemiyle kesici takım haline getirilirler.

Sinter Karbürler:Toz metalurjisi teknikleriyle üretilen sinter karbürler talaşlı imalatta kullanılan kesici takım malzemeleri arasında önemli bir konumdadır.Bu malzemeler HSS çeliklerine göre 4-5 kat daha yüksek kesme hızlarında çalışırlar.

Sermetler: Sinterlenmiş karbürler sermetlerin bir alt sınıfıdır ve bağlanma metalik bir fazla sağlanır.Çeliklerin kesme işleminde Ni ve Mo matrisli TiC’ün kullanımı giderek yaygınlaşmaktadır.

Kaplanmış Karbürler: İdeal bir takım difüzyon bariyeri görevi görecek ve süreksiz kesme işleminde yeterli tokluk gösterebilecek bir altyapıya ve oldukça sert ve reaktif olmayan bir yüzeye sahip olmalıdır.

Seramik Takımlar: Al2O3 gibi seramikler kaplama dışında sinterleme veya sıcak presleme ile seyyar uç formunda retilebilirler.Bu oksitler herhangi bir metal bağlayıcı kullanmadan kendi kendine yüksek sıcaklıklarda sinterlenebilirler.

Kübik Bor Nitrür: Sentetik elmas üretim yöntemlerine benzeyen yüksek sıcaklık ve yüksek basınç uygulaması ile üretilen kübik bor nitrür elmastan sonra en sert malzemedir.

Elmas: En sert malzemedir ve uzun bir süre doğal tek kristal formunda alüminyum ve diğer demirdışı malzemelerin yüzey bitirme işlemlerinde yüksek kesme hızlarında kullanılır.

TAKIM TAHRİBATI: Tahribat şekilleri iki ana grupta toplanabilir;

1)     Dereceli Olarak Meydana Gelen Tahribat Şekilleri:

a)    Taban Yüzeyinin Aşınması: Takım ile iş parçası üzerinde yeni teşekkül eden

Yüzey arasındaki şiddetli sürtünme neticesinde taban yüzeyinde bir aşınma bölgesi meydana gelir.Aşınma hızının analitik karakterizasyonu talaşlı işleme zaman zaman ara vererek bu bölgenin genişliğinin VB ölçümü ile yapılabilir.

           b) Burun Aşınması: VN derinliğinde bir oyuk veya çentik çoğunlukla iş parçasının sinesine karşı sürtünme neticesinde takım burnunun parçaya dalan kısmında oluşur.

           c)  Krater Aşınması:Aşırı sıcaklık artışı ve kesme gerilmeleri talaş yüzeyinde zamanla bir kraterin oluşumuna sebep olur.Aşınma genellikle KT derinliğinin ölçümü veya kesme kenarına dik olarak kraterin kesit alanının ölçümü ile kantitatif bir şekilde değerlendirilebilir.Krater aşınması aşınma,adhezyon ve takiben takım malzemesinin frenlenmesi difüzyon veya ısı yumuşama ve plastik deformasyonun etkisi altında sürekli bir şekilde artarak devam eder.

           d) Kenarların Yuvarlaklaştırılması: Aşınma sonucu kesici kenar yuvarlak hale gelir ve kesme giderek artan negatif bir talaş açısı ile kesmenin köküne kadar devam eder. Deformasyona uğramayan talaş kalınlığı azaldığı zaman enerjinin tümü plastik ve elastik deformasyona harcanır.

           e) Kenar Taşlanması: Yığılma kenarının periyodik olarak kaybı veya süreksiz kesme tipi operasyonlarında kırılgan malzemelerden yapılmış takımların kullanılması kenar taşlanmasına yol açar.

           f) Kenar Çatlaması: Isıl yorulma kırılgan takımlarda kesici kenara paralel ve dik yönlerde çatlak teşekkülüne sebep olabilir.

     2) Ani Kırılma: Kırılgan malzemelerden imal edilen takımlar ani kırılma riski taşırlar.Bu olaya özellikle seramik ve sinter karbür gibi kırılgan malzemelerden imal edilen kesici takımlarla gerçekleştirilen süreksiz kesme tipi operasyonlarda sıkça rastlanır.

Takım Ömrü Tayininde Kullanılan Kriterler: Takım ömrü takım seçimini,proses değişkenlerini,proses ekonomisini,kompütür kontrolü ve otomasyonu etkiler.

Krater aşınması limiti takım kenarının veya burnunun tamamen kaybı veya taban ve krater aşınması ile kaybedilen toplam akım malzemesi miktarı için önceden tayin edilmiş hacimsel cinsten bir limit değeri takım ömrünün tayininde kullanılan diğer kriterlerdir.Takım ömrünün bir aralıkta değişmesine aşağıdaki etkenler neden olmaktadır;

1)      İş parçası malzemesinin sertliğinin parça içinde bir noktadan diğer noktaya değişmesi

2)     Kesici takım malzemesindeki değişkenlik,geometri ve hazırlama şekli

3)     Takım tutucusu ve iş parçası bağlantısı ve diğer faktörlerden kaynaklanan titreşimler

4)     İş parçası yüzey karakteristiklerinin değişimi

Takım ömrünün tesbiti amacıyla çelikler üzerinde çok sayıdaki deneysel çalışmada

elde edilen datalar takım malzemesi ve prosese bakılmaksızın takım ömrü dağılımının genellikle normal logaritmik karakterde ve büyük standart sapmalara sahip olduğunu göstermektedir.

TALAŞLI  İŞLEM  KABİLİYETİ

Talaşlı işlenebilirlik proses ve malzemeyi birlikte ihtiva eden bir sistem özelliği olarak düşünülmelidir.Malzemeleri işlenebilirlik açısından genel bir sıralamaya koymak mümkün değildir.Bununla beraber geleneksel olarak işlenebilirliğin bir malzeme özelliği olduğu söylenebilir.Malzemelerin talaşlı işlem kabiliyetini belirlemede kantitatif değerlendirme kriterlerinin kullanılması gerekir.Bu kriterler aşağıda detaylı olarak izah edilmiştir;

       1) Sık sık adından söz edilen talaşlı işlenebilirlik indeksi,referans bir malzemeye göre malzemelerin ortalama işlenebilme hızı sıralamasını ifade etmektedir.

       2) Dakika ve saniye cinsinden verilen bir takım ömrü için kesme hızı değeri veya verilen bir takım ömrü kriteri için işlenen metalin hacmi malzemelerin talaşlı işlenebilirlik kabiliyetinin tesbitinde kullanılabilecek daha kantitatif ölçülerdir.

       3)             Diğer bir kriter takım aşınmasıdır.Bu değer verilen bir kesme hızı ve besleme değerinde kalem boyutunda birim zamanda aşınmadan dolayı meydana gelen değişim cinsinden veya standart bir taban yüzeyi aşınmasının oluşabilmesi için gerekli olan zaman olarak verilir.

       4) Diğer bir kantitatif ölçü ise standart kesme ve besleme   hızlarında elde edilen yüzey bitirme kalitesidir.

            

Talaşlı işlenebilirlik çok yönlü bir özelliktir ve malzemelerin bir kısım özellikleri tarafından etkilenir.İyi işlenebilirlik terimi minimum takım aşınması,iyi yüzey bitirme gibi kriterlerden birini veya birden fazlasını ifade eder. İyi işlenebilirlik için aşağıdaki özellikler aranır;

Talaşın kolaylıkla kırılabilmesi ve küçük oranlardaki kaymadan sonra talaşın ayrılabilmesi için sünekliliğin düşük olması gerekir.Bu karakteristikler plastik deformasyonda istenenlerin tam tersidir.Bu yüzden tercih edilen özellikler arasında düşük bir deformasyon üssü,düşük kavitasyon oluşturma direnci,düşük kesit büzülmesi ve düşük kırılma direnci bulunmaktadır.

DEMİR  ESASLI  METALLER

Karbon Çelikleri: Karbon çeliği terimi çok düşük karbon içerikli demirden ötektoid üstü çeliklere kadar uzanan çok geniş bir malzeme grubunu kapsamaktadır.Bu çelikler ticari olarak şu koşullarda pazarlanırlar;

       1) Tamamıyla tavlı koşul; lameller perlitik formda bulunan karbür oranındaki artışla birlikte mukavemet artar ve süneklik azalır.

2)     Karbürü küre formuna getirmek için ısıl işlem görmüş koşulda modüler veya küresel çeliğin mukavemeti düşük sünekliği yüksektir.

TALAŞLI İŞLEM ÇELİKLERİ: Çeliklerin büyük bir kısmı talaşlı işlemle şekillendirilebilmektedir.Talaşlı işlenebilirliği geliştirmek için gösterilen gayretler talaşlı işlem çeliklerinin geliştirilmesi  ile sonuçlanmıştır.Bu çelikler öncelikle kurşun gibi matriste çözünmeyen yumuşak element içerirler ve sülfür içerikleri diğer çeliklere göre daha yüksektir.

Alaşımlı Çelikler: Alaşımlı çeliklerde karbür oranının artışı ile doğru orantılı bir şekilde sertlikartar ve buna paralel olarak takımın aşınma hızı yükselir.

Paslanmaz Çelikler: Paslanmaz çeliklerin yüksek mukavemeti ve düşük ısıl iletkenliği talaşlı işlem esnasında aşırı sıcaklık yükselmesine sebep olmaktadır.

Dökme Demirler: Primer sementitin varlığı beyaz dökme demirin talaşlı işlenebilirliğini oldukça güçleştirir.Gri dökme demirde takım aşınmasının ve ani kırılmaların birinci dereceden sorumlusu beyaz zon olarak adlandırılan sementetik yapıdaki sert bölgedir.

                                        

                                             DEMİRDIŞI  MALZEMELER

Düşük Ergime Noktalı Malzemeler: Sadece çinko alaşımları üzerinde önemli sayılabilecek oranlarda talaşlı işlem gerçekleştirilmektedir.

Magnezyum Alaşımları: Düşük süneklik talaşlı işlenebilirliği geliştirir ve magnezyum alaşımlarına talaşlı işlem alaşımı sıfatını kazandırır.

Alüminyum Alaşımları: Saf alüminyum ve sünek alüminyum alaşımları tavlı koşullarda işlemeleri halinde talaş takıma yapışır.Bu nedenle yumuşak malzemeler soğuk çalışılmış koşullarda işlenirler.

Berilyum: Kuru ortamda kolayca işlenebilir.

Bakır Esaslı Alaşımlar: Saf alüminyumda olduğu gibi saf bakırın talaşlı işlenebilme kabiliyeti soğuk çalışılmış koşullarda maksimum düzeye ulaşır.Bu koşul saf alüminyumdan daha küçük kesme kuvvetleri ile işlenebilen tek fazlı alaşımlar için de geçerlidir.

Nikel Esaslı Alaşımlar ve Süper Alaşımlar: Düşük süneklikten doleyı bu alaşımların soğuk çalışmış veya kombine ısıl işlem görmüş halde işlenmesi tavsiye edilmektedir.Ancak bu alaşımların yüksek yapışma özelliği ve düşük ısıl iletkenliği çoğunlukla yüksek mukavemetle birleşerek bu malzemenin tavlı veya aşırı yaşlandırılmış koşullarda işlemini zorunlu hale getirir.

Titanyum: Yüksek reaktivitesi ve yüksekyapışma özelliği düşük ısıl iletkenliği ile birleşerek geniş bir kesme hızı aralığında talaşın kesikli bir şekilde oluşumuna yol açar ve talaşlı işlemi güçleştirir.

NÜMERİK KONTROL ve OTOMASYON: Takım tezgahlarının operasyonu ve kontrolü büyük yetenek gerektirmektedir.Üç boyutlu dış yüzeylere sahip bir parçanın freze ile işlenmesi bu zorluğu sergilemektedir.Nümerik kontrol başlangıçta böyle üç boyutlu karmaşık yüzeylere sahip uçak parçalarının işlenmesi için geliştirilmiştir.Yazılımın gelişimine paralel olarak bilgisayar ve kontrol donanımlarında hızlı gelişmeler sağlanmıştır ve bu gelişim takım malzemelerindeki ilerlemelere eş zamanlı olarak gerçekleşmiştir.

              Programlanabilir kontrol yazılım kullanarak iş parçası veya takımı belirli yönlerde hareket ettirebilmektedir ve hatta çoklu yüzeylerin işlenmesini mümkün kılmaktadır.Kontrol programları belirgin bir parçanın nasıl işlenebileceğini tanımlamaktadır.

              NC veye CNC tezgahlarındaki gelişmeler oldukça baş döndürücü bir hızla devam etmektedir.NC takım tezgahlarının günümüze kadar imal edilmiş tüm takım tezgahları içerisinde payı hala çok küçük olmasına rağmen günümüzdeki oranı toplam tezgah üretiminin yarısından fazladır.

ELEKTRO-KİMYASAL İŞLEME YÖNTEMLERİ: Günümüzde sanayida kullanılan elektro ve kimyasal işleme yöntemleri şunlardır;

1)      Kimyasal işleme, 2) Elektro-Kimyasal işleme, 3) Elektro erozyonla işleme, 4) Elektro-

Kimyasal taşlama, 5) Yüksek enerjili ışınla işleme

Kimyasal İşleme: Metallerin çoğunluğunun ve seramiklerin bazılarının bazı asit veya alkali çözeltiler içinde çözünme gösterdikleri yıllardan beri bilinmektedir.Metal atomları birer birer ayrılarak sıvı ile çevrelenmiş bölgenin tamamı çözülebilir.Endüstriyel uygulamalarda yüzeyin sadece bir kısmı dağlanır.Diğer kısımları balmumu,boya ve polimer film gibi maddelerle korunur.Daldırma veya püskürtme yoluyla tüm yüzeylerde kalın bir film oluşturulur, dağlanarak elde edilecek olan model bu yüzey üzerinde bir şablon boyunca bıçakla kesilir.

Elektro-Kimyasal İşleme: Elektro kimyasal işleme prensip olarak elektrolitik metal kaplama işleminin tam tersidir.Elektrokimyasal işlemede iş parçaı yüzeyinden atomlar koparılır ve takiben elektrolit tarafından taşınarak uzaklaştırılırlar.Elektrokimyasal bir metal erozyonu söz konusudur.İşparçası iletken olmalıdır ve anodu teşkil eder.

Son şekli verilmiş elektrod negatif yüklü takım tutucuya tesbit edilir ve iş parçası pozitif yüklü tablaya bağlanır.Güç kaynağı olarak düşük voltaj ve yüksek amper değerlerinde

DC akım kullanılır.Elektrod ve iş parçasının tesbit edilip yüklenmesinden sonra pompalar vasıtasıyla elektrolitin elektrod ile iş parçası arasında sirkülasyonu sağlanır.

Elektroerozyonla İşleme: Bu yöntemde işleyici takım olarak kullanılan elektrod ile iletken iş parçası arasında meydana gelen elektrikli şarjın oluşturduğu aşırı sıcaklık ile yüzeyden çok küçük parçalar koparılarak şekillendirme gerçekleştirilir.İş parçası ve metal veya grafit katot çoğunlukla hidrokarbondan oluşan dielektrik bir sıvıya daldırılır.Elektrod şeçimi işlenecek malzemeye ve gerçekleştirilecek işleme göre yapılır.Genelde seçilecek takım malzemesinin yüksek ergitme noktalı mükemmel bir elektrik iletkenli ve yüksek aşınma direncine sahip olması istenir.

Elektrokimyasal Taşlama: Elektrolitik taşlama olarak da adlandırılan bu yöntem klasik taşlama ile elektrokimyasal işlemin birleşmesinden meydana gelir. Elektrolitik taşlama düşük voltajlı doğru akımın kemirici takım ve iş parçasına uygulanmasıyla oluşturulan elektrokimyasal erozyonla meydana getirilir.Elektrokimyasal reaksiyonun sonunda elektrolitin iyonlaşması ve bu iyonların metal yüzeyinde oluşturdukları metal oksit filminin koparılıp elektrolit tarafından uzaklaştırılmasıyla yüzeyler taşlanmış olur.

Yüksek Enerjili Işınla İşleme: Bu yöntemle kontrollü bir şekilde ergitme ve kısmi buharlaştırma ile malzemeler üzerinde kesme ve delme işlemleri gerçekleştirilebilir.Bu proses elektron ışını ve plazma ark gibi kaynak proseslerinin bir alt dalıdır.Yüksek enerjili ışınla kesme operasyonu metalik malzemelerin yanı sıra özellikle seramik ve plastikler gibi işlenmesi güç olan malzemelerin şekillendirilmesinde de çok kullanışlıdır.

                          

PLASTİK  MALZEMELERİN  TALAŞLI  İŞLEMİ

             

Plastik malzemeler moleküler yapıya sahip olmalarına rağmen belirli toleranslar dahilinde talaşlı imalat yöntemleriyle işlenebilirler. Metallere kıyasla plastik malzemelerin elastisite modülleri düşüktür ve kesme kuvvetleri etkisi altında kolaylıkla esneyebilirler.Bu nedenle bu grup malzemelerin tezgaha çok iyi bir şekilde bağlanması ve desteklenmesi gerekmektedir.

Genelde plastikler düşük ısıl iletkenliğe sahiptirler.Bu yüzden kesme zonunda yoğunlaşan ısı bütün iş parçası boyunca dağıtılamaz ve işlenen yüzeyde aşırı ısınma meydana gelir.Termoplastik bir rezinde cam fazına geçiş sıcaklığına yaklaşılarak yüzeylerde aşırı deformasyon ve bozulma meydana gelebileceği gibi termoset rezinlerde çatlama ve ısıl şokun neden olabileceği kırılmalar vuku bulabilir.

Büyük talaş açılarında kesme zonu kısalttığı ve kesme zonu kısaltıldığı ve kesme enerjisi azaltıldığı için kesici takımlar büyük talaş açısına sahip olacak şekilde imal edilirler. Plastiklerin ilave malzemelerle takviye edilmesi halinde talaşlı işlemleri şaşıtıcı derecede güçleşir.Cam fiberler oldukça serttirler ve sadece karbür ve elmas takımlarla işlenebilirler. Genelde kalıplama ve forming metodları ile kabul edilebilir yüzey bitirme ve boyutsal tolaranslar elde edilebilir ve dizayn aşamasında talaşlı işlemden kaçınma amaçlanır.

Seramiklerin Talaşlı İşlemi: Seramiklerin büyük bir kısmı serttir ve aşındırıcı karakterdedir.Bu nedenle seramiklerin sınırlı seviyelerdeki talaşlı işlemleri yine daha sert olan

diğer bir  seramik takımla sağlanmaktadır.Elmas, taşlama dislerinin yüzeylerinin hazırlanmasında kullanılır.Hemen hemen bütün taşlama yöntemleri seramiklerin işlenmesinde kullanılabilir.Kimyasal etkiye uğrayan seramikler kimyasal yöntemlerle işlenebilirler.

Seramik ve silisyum kristallerinin işlşenmesi için yüksek enerji ışını uygundur ve özellikle laser ışını ile delik açma işlemleri gerçekleştirilebilir.