31.10.2014
Kesici Takım Teknolojisi
Prof.Dr.Murat VURAL
[email protected]
http://www.akademi.itu.edu.tr/vuralmu
1
KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ
1.
2.
3.
4.
Takım Ömrü
Takım Malzemeleri
Takım Geometrisi
Kesme Sıvıları
1
31.10.2014
Kesici Takımlar
İki temel Özellik:
1. Takım Malzemesi
2. Takım Geometrisi
Takım Aşınmasının Üç Modu
1. Kırılma Hasarı
 Aşırı yüklenme ve/veya dinamik kesme
kuvveti sonucu takımda ani kırılma
2. Sıcaklık Hasarı
 Kesme sıcaklığının takım malzemesi için
çok yüksek olması
3. Zamanla Aşınma
 Takımda zamana bağlı olarak meydana
gelen aşınma
2
31.10.2014
Tercih Edilen: Tedrici Aşınma
 Kırılma ve sıcaklık hasarları erken meydana
gelir (prematüre)
 Takımı mümkün olan en uzun süreyle
kullanabilmek için aşınma tercih edilir. Aşınma
iki yerde meydana gelir:
 Krater Aşınması– Talaş Yüzeyinde
meydana gelir
 Serbest Yüzey Aşınması–Takımın serbest
yüzeyinde (yan kısmında) meydana gelir
Takım Aşınması
Serbest Yüzey Aşınması
Derinliği
Krater Aşınması
Çentik Aşınması
Serbest Yüzey Aşınması
Burun radyüsü Aşınması
Takımda meydana gelen başlıca aşınma türleri ve yerleri
3
31.10.2014
Gerçek bir sert metal takım
üzerinde, Krater Aşınması
(üstte) ve Serbest Yüzey
Aşınması (yanda)
Takım Aşınması ve Ömür
Kesme süresinin bir fonksiyonu olarak takım aşınması.
(ölçmesi daha kolay olduğundan Serbest Yüzey Aşınması
tercih edilir)
4
31.10.2014
Kesme Hızının Etkisi
Takım için ömür kriteri olarak 0,50 mm’lik aşınma yüksekliği
alındığında, üç farklı kesme hızı için, kesme hızının takım aşınmasına
(ömrüne) etkisi.
Takım Ömrü ile Kesme Hızı İlişkisi
Kesme hızı (m/dak) ile takım ömrü (dakika) ilişkisinin logaritmik gösterimi
5
31.10.2014
Taylor Bağıntısı
Denklem F. W. Taylor ‘un adıyla bilinir
vT n  C
v = m/dak olarak Kesme Hızı;
T = dakika olarak Takım Ömrü;
n= takım malzemesine bağlı
sabit üs; C= ilerleme, paso
derinliği, parça malzemesi,
takım malzemesi vb. kriterlere
bağlı olarak belirlenen bir
sabittir.
 n= doğrunun eğimidir
 C= 1 dak.’lık takım ömrüne
tekabül eden hız değeridir.
İmalatta Ömür Kriterleri
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Kesme ağzında tam hasar, kırılma
Operatörün gözle muayene ile aşınmayı izlemesi
Takımın kesme ağzı boyunca tırnak testi
Kesme sırasında çıkan sesteki değişiklik
Talaşın spiral vb. gibi atılması zor biçimde olması
Yüzey kalitesinin bozulması
Gücün artması
İşlenen parça adedini sayma
Toplam Kesme Süresi
6
31.10.2014
Takım Malzemeleri
 Takım hasar tiplerine bağlı olarak bir takım
malzemesinin sahip olması gereken en önemli
özellikler:
 Aşınma Direnci-Sertlik: Abrazif aşınmaya
karşı dayanım için en önemli özellik sertliktir
 Tokluk: darbeye bağlı kırılmayı önlemek için
 Sıcak Sertlik: yüksek sıcaklıklarda sertliğini
koruyabilme kabiliyeti
Sıcak Sertlik
Takım malzemeleri için tipik sıcak sertlik ilişkileri. Alaşımsız çelikler ve
yüksek hız çeliği, sıcaklık arttıkça hızlı bir sertlik kaybı gösterirlerken,
Sert metaller ve Seramikler yüksek sıcaklıklarda büyük ölçüde
sertliklerini korurlar, CBN ve elmas daha da yüksek sıcaklıklara dayanır.
7
31.10.2014
n ve C ‘nin tipik değerleri
Takım Malzemesi
Yüksek Hız Çelikleri:
Çelik dışı malzeme
Çelik işleme
Sert Metal Takımlar
Çelik dışı malzeme
Çelik işleme
Seramik
Çelik işleme
n
C (m/dak)
C (ft/dak)
0.125
0.125
120
70
350
200
0.125
0.25
120
500
350
1500
0.6
3000
10,000
Yüksek Hız Çelikleri(HSS)
Yüksek sıcaklıklarda, yüksek karbonlu ve
düşük alaşımlı çeliklerden daha iyi sıcak
sertliğe sahip yüksek alaşımlı takım çeliği
 Yaygın takım malzemelerinden birisidir.
 Özellikle matkap, kılavuz, freze çakısı ve broş
gibi karmaşık takım geometrilerine sahip
takımlar için uygundur
 İki Temel HSS Tipi vardır (AISI’ye göre)
1. Tungsten-tipi, T- sınıfı olarak gösterilir
2. Molibden-tipi, M- sınıfı olarak gösterilir.
8
31.10.2014
SERT METAL TAKIMLAR
Bağlayıcı (matriks)olarak kobalt (Co) ile toz
metalurjisi teknikleri kullanılarak tungsten
karbüre (WC) dayalı sert takım malzeme sınıfı
 İki Temel Tipi vardır:
1. Çelik harici metal kesmek için- sadece
WC-Co
2. Çelik kesmek için- WC-Co ‘a TiC ve TaC
ilave edilmiştir.
SERT METAL Takımlar– Genel Özellikler
 Yüksek basma dayanımına sahip fakat düşükorta çekme dayanımı
 Yüksek sertlik (90 - 95 HRA)
 İyi sıcak sertlik
 İyi aşınma direnci
 Yüksek ısıl iletkenlik
 Yüksek elastiklik modülü - 600 x 103 MPa
 HSS’den daha düşük tokluk
9
31.10.2014
Çelik Dışı Malzeme Kesme İçin
Sert Metal Takımlar
 Demir dışı metaller ve gri dökme demir (pik)
işlemek için kullanılır
 Özellikleri tane boyutu ve kobalt içeriği ile
belirlenir
-Tane büyüklüğü arttıkça: sertlik ve sıcak
sertlik azalır, ancak tokluk artar.
-Kobalt içeriği arttıkça: tokluk artar, sertlik
ve aşınma direnci azalır
Çelik Kesme için Sert Metal Takımlar
 Düşük karbonlu, paslanmaz ve diğer
alaşımlı çelikler için kullanılır
 WC yerine bir miktar TiC ve/veya TaC
gelmiştir.
 Bu bileşim çelik kesmede krater aşınma
direncini artırır.
 Ancak çelik dışı malzeme kesme
uygulamaları için serbest yüzey aşınma
direncini olumsuz etkiler.
10
31.10.2014
Sermetler
 Bağlayıcı olarak Nikel ve/veya Molibden kullanılan
TiC, TiN ve Titanyum Karbonitrür (TiCN)
kombinasyonları.
 Kimyasal bileşimleri bazen daha karmaşık.
 Uygulamalar: çelik, paslanmaz çelik ve dökme
demirlerin yüksek hızlı, ince ve yarıince işlenmesi
 Çelik kesen sert metallere oranla daha yüksek kesme
hızları ve düşük ilerlemeler
 Genellikle taşlama ihtiyacını ortadan kaldıracak kadar
iyi yüzey kalitesi ile işlemek için tercih edilir
Kaplamalı Sert MetalTakımlar
 Sert Metal plaketler TiC, TiN, ve/veya
Al2O3 gibi aşınmaya daha dayanıklı
malzemelerle bir veya bir kaç kat ince
tabaka ile kaplanır
 Kaplama “Fiziksel Buhar Biriktirme(PVD)”
ya da “Kimyasal Buhar Biriktirme (CVD)”
yöntemiyle yapılır.
 Kaplama kalınlığı = 2,5 - 13 m
 Uygulamalar: dökme demir ve çeliklerin
tornalama ve frezeleme işlemleri
 dinamik kuvvet ve ısıl şokun enaz olduğu
yüksek hızlı kesme işlerinde en iyi sonucu
verir.
11
31.10.2014
Kaplanmış Sert Metal Takımlar
Sert Metal plaket
üzerine kaplanmış
birden fazla tabakanın
Kesit mikroyapı
fotoğrafı,
Seramik Takımlar
 öncelikle ince taneli Al2O3 , herhangi bir
bağlayıcı kullanmaksızın yüksek basınç ve
sıcaklıkta preslenmiş ve sinterlenmiş, plaket
formuna getirilmiştir.
 Uygulamalar: dökme demir ve çeliğin yüksek
hızlı tornalama işleri
 Düşük tokluk nedeniyle ağır ve darbeli
kesme(örn. kaba frezeleme) için tavsiye
edilmez
 Al2O3 ayrıca taşlar aşındırıcı malzeme olarak
da yaygın olarak kullanılır
12
31.10.2014
Sentetik Elmas (SPD)
 Sinterlenmiş Çok Kristalli Elmas (SPD), çok ince
taneli elmas kristallerinin, çok az veya
bağlayıcısız olarak yüksek sıcaklık ve basınç
altında sinterleme ile istenilen biçime
getirilmesiyle elde edilir.
 Genellikle WC-Co plaketlerde 0,5 mm
kalınlığında kaplama olarak, ayrıca plaket
uçlarında uygulanır
 Uygulamalar: demir dışı metaller ve takviyeli
fiberglas, grafit ve ahşap gibi aşındırıcı
ametallerin yüksek hızda işlenmesinde kullanılır
 Çelik işlemek için hiç uygun değildir
Kübik Boron Nitrür (cBN)
 Elmasa en yakın, bilinen en sert malzeme
Kübik Boron Nitrürdür (cBN),
 cBN’li plaketler, SPD ile aynı şekilde: WC-Co
üzerine kaplama olarak veya uçta uygulanır.
 Uygulamalar: çelik ve nikel bazlı alaşımların
işlenmesi
 SPD ve CBN takımlar pahalıdırlar
13
31.10.2014
SPD ve (cBN) Plaket Takımlar
Takım Geometrisi
İki Kategori:
 Tek Kesme Kenarlı (Ağızlı) Takımlar
 Torna, Borverk, Planya ve Vargel’de
kullanılan takımlar (kalemler)
 Çok Ağızlı (Çok Dişli) Takımlar
 Matkap ucu, rayba, kılavuz, freze çakısı,
broş ve testere takımları
14
31.10.2014
Tek Ağızlı
Kesici Takım Geometrisi
Helisel Matkap Ucu
 Matkap ucunun “ucu"nda iki kesme ağzı vardır.
 Klasik bir matkap takımında uç açısı 118 °
15
31.10.2014
Helisel Matkap Ucu
 Matkapla delik delmenin önemli bir özelliği, kesme
ağzı boyunca kesme hızında oluşan farklılıktır. Hız,
silindirik yüzey oluşturan dış çapta maksimum, ağzı
bir keski şeklinde olan matkabın tam ekseninde sıfır
olacağından burada kesme için büyük bir eksenel
itme kuvveti gerekir.
 Matkaplar, narin, son derece zorlanan takımlardır,
Yeterli dayanım sağlanırken boşluklar talaş akışına
izin verecek şekilde olmalıdır.
Matkapla Delme işlemi- Problemler
 Talaşın uzaklaştırılması
 Kanalların, talaşın kesme işlemi sırasında
deliğin alt bölümlerinden yukarı çıkabilmesi için
yeterli boşluk sağlaması gerekir
 Sürtünme işleri daha da kötü hale getirir
 Matkabın Dış çapı ile yeni oluşan delik yüzeyi
arasında sürtünme olur
 Talaş ters yönde aktığından matkabın
ucundaki sürtünme ve ısınmayı azaltmak
için gerekli kesme sıvısının uca ulaşması
zordur. Bazı matkaplar içinden kesme sıvısı
geçebilmesi için delik yapılır.
16
31.10.2014
KESME SIVILARI


Herhangi bir sıvı veya gaz, kesme performansını artırmak üzere
her işleme operasyonuna doğrudan uygulanabilir
Kesme sıvıları tarafından çözülmek istenen iki temel sorun:



makaslama ve sürtünme bölgelerindeki ısıyı atmak, takımı
soğutmak
Takım-talaş ve takım-işparçası arayüzlerindeki Sürtünmeyi
azaltmak için yağlamak, ısı üretimini azaltmak
Diğer fonksiyonlar ve faydaları:



talaşların uzaklaştırılması (Örn., taşlama ve freze)
Daha kolay çalışma için işparçasının sıcaklığını azaltma
İşparçasının boyutsal kararlılığını iyileştirmek
Kesme Sıvıları
Kesme sıvıları işlevine göre sınıflandırılabilir:
Soğutma sıvıları -talaşlı işlemede ısı etkilerini
azaltmak için,
Kesme Yağları - takım-talaş ve takım-işparçası
sürtünmesini azaltmak için.
17
31.10.2014
Soğutma Sıvıları
 soğutucu tipi kesme sıvıları su bazlıdır.
 ısı üretimi ve yüksek sıcaklıkların daha çok
sorun olduğu yüksek kesme hızlarında daha
gerekli
 sıcaklık (termal şok) hasarlarına karşı en
hassas olan takım malzemeleri üzerinde en
etkili (Örneğin HSS)
 Soğutma sıvıları, yağlar ile karşılaştırıldığında
düşük viskoziteye sahiptir
Yağ(layıcı)lar




Genellikle yağ bazlı sıvılardır
Düşük kesme hızlarında daha etkili
Ayrıca işlem esnasında sıcaklığı da azaltır.
En önemli özelliği (yüzeye tutunma, yapışma)
ıslatma kabiliyetidir, viskozite önemli değildir
18
31.10.2014
Kuru işleme
 Kesme sıvısı kullanılmaz
 Kesme sıvısı kirlenmesi, atma ve filtrasyon
sorunları ortadan kalkar.
 Kuru işleme ile ilgili sorunlar:
 Takımın aşırı ısınması
 Takım ömrünü uzatmak için düşük kesme hızı
ve düşük üretim hızlarında çalışmak gerekir
 Taşlama ve frezelemede kesme sıvılarının talaşı
uzaklaştırma faydası elde edilmeyecek
Azdırma Tezgahı
 Dişli açma, dişli çarklarda diş oluşturma işlemidir. Dişli
imalatında en yaygın işlemlerdendir.
 Azdırma, dişli çark imal etmek için Azdırma Tezgahı denilen
özel bir frezede yapılan talaş kaldırma işlemidir.
 Dişler ya da diş profili Azdırma Çakısı adı verilen kesici takım
tarafından iş parçasının üzerinde kademeli olarak yapılan bir
dizi kesme işlemiyle üretilir.
 Diğer dişli şekillendirme yöntemleri ile karşılaştırıldığında
nispeten daha ucuz ve aynı zamanda oldukça doğru boyutlarda
işlenebildiğinden, çok geniş bir yelpazede kullanılır.
 Azdırma tezgahında bölmeli işlem gerektiren kamalı mil gibi
elemanlar da rahatlıkla işlenir.
19
31.10.2014
Azdırma Takımı
Azdırma İşlemi
 Azdırma tezgahı birbirine paralel olmayan,
birine taslak iş parçasının ve diğerine
azdırma çakısının monte edilmiş olduğu iki
mili olan bir tezgahtır.
 Çakı mili ve iş parçası mili arasındaki açı,
işlenecek ürün tipine bağlı olarak değişir.
 Bir düz dişli imal ediliyorsa, çakı kendi helis
açısına eşit açıyla bağlanır; helisel dişli imal
edilmek istendiğinde ise açı helisel dişlinin
helis açısı kadar arttırılmalıdır
20
31.10.2014
Azdırma Çakısı
 Azdırma çakısı, dişli çark dişlerini veya
kamalı mil kamalarını kesmek için
kullanılan kesici takımdır
 Helisel kesme dişleri bulunur ve şekli
silindiriktir. Bu dişler, kesmeye ve talaş
kaldırmaya yardım eden çakının uzunluğu
yönünde açılmış oluklara sahiptir,
 Çakı dişlerinin dik kesitinin şekli, bitmiş
ürün ile kullanılacak bir kremayer dişlinin
dişleri gibi hemen hemen aynı şekle
sahiptir.
21
Download

Ch23-Kesici takım teknolojisi