1 TALAŞLI İMALAT Talaşlı imalat veya talaş kaldırma olarak bilinen yöntem en önemli ve metallere uygulanan en yaygın imalat şekli olup malzemenin yüzeyinden geleneksel olarak kesici takımlarla talaş şeklinde parça kaldırarak hedeflenen son geometrinin verildiği işlemlerdir. Temel olarak geleneksel talaşlı imalat, aşındırma ve alışılmamış talaşlı imalat olarak sınıflandırılır. Geleneksel talaşlı imalat ile keskin kesici takımlar kullanılarak iş parçasından kayma deformasyonu ile talaş şeklinde malzeme kaldırılarak yeni yüzeyler açığa çıkartılır ve hedeflenen parça şekli elde edilir. Bunun için kesici takım ile iş parçası arasında izafi hareket ve temas olmalıdır. Kesici takımın kesme kenarı iş parçası yüzeyinin bir miktar altında olacak şekilde iş parçasının içine dalarak malzemede kayma deformasyonu ile kesme işlemini gerçekleştirirken kesilen malzeme talaş şeklinde iş parçasından koparak ayrılır.
39
Embed
TALAŞLI İMALAT - web.hitit.edu.trweb.hitit.edu.tr/dosyalar/materyaller/[email protected] · aşındırma ve alışılmamış talaşlı imalat olarak sınıflandırılır.
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
1
TALAŞLI İMALAT
Talaşlı imalat veya talaş kaldırma olarak bilinen yöntem en önemli ve metallere uygulanan en yaygın
imalat şekli olup malzemenin yüzeyinden geleneksel olarak kesici takımlarla talaş şeklinde parça
kaldırarak hedeflenen son geometrinin verildiği işlemlerdir. Temel olarak geleneksel talaşlı imalat,
aşındırma ve alışılmamış talaşlı imalat olarak sınıflandırılır.
Geleneksel talaşlı imalat ile keskin kesici takımlar kullanılarak iş parçasından kayma deformasyonu ile
talaş şeklinde malzeme kaldırılarak yeni yüzeyler açığa çıkartılır ve hedeflenen parça şekli elde edilir.
Bunun için kesici takım ile iş parçası arasında izafi hareket ve temas olmalıdır. Kesici takımın kesme
kenarı iş parçası yüzeyinin bir miktar altında olacak şekilde iş parçasının içine dalarak malzemede
kayma deformasyonu ile kesme işlemini gerçekleştirirken kesilen malzeme talaş şeklinde iş
parçasından koparak ayrılır.
2
Ekonomik ve teknolojik önemi;
Plastik, seramik ve kompozit malzemelerle birlikte neredeyse bütün katı metallere
uygulanabilmesi,
Düz ve silindirik yüzeylerin yanı sıra uygun takımlarla vida dişi, T kanal ve benzeri karmaşık
geometrilerin elde edilebilmesi,
Çok hassas toleranslarla (0,02 mm mertebesinde) yüksek boyutsal doğruluk sağlaması,
Mikron mertebesinde pürüzlülük değerleri ile çok düzgün yüzeyler elde edilebilmesi şeklinde
sıralanabilir.
Talaşlı işleme çeşitli geometrilere ve özelliklere sahip parçaları işleme kabiliyetinde olduğu için tüm
imal usulleri arasında en çok yönlü ve hassas olanıdır. Malzeme kaybının fazla olması ve işlem süresinin
uzunluğu talaşlı imalatın olumsuz yönleridir.
Birçok talaş kaldırma işlemi kesme hızı olarak adlandırılan birincil hareket ve ilerleme olarak
adlandırılan ikincil hareket ile gerçekleştirilir. İşlenecek geometriye ve yüzey şekline bağlı olarak
tornalama, frezeleme, delme, vargelleme, planyalama, broşlama, testere ile kesme gibi çeşitli talaşlı
imalat yöntemleri geliştirilmiştir.
Tornalama Delme
Çevresel frezeleme Alın frezeleme
3
Vargelleme Planyalama
Broşlama (Tığ çekme) Testere ile kesme
Talaşlı imalatta kesici takım tek (a) veya çok (b) sayıda kesici kenara sahip olan ve iş parçasından daha
sert malzemeden imal edilen aparattır. Tek noktalı kesici takımlar genellikle öteleme, çok noktalı
kesiciler ise dönme hareketi ile talaş kaldırır. Talaşı iş parçasından ayıran kesme kenarı talaş yüzeyi ile
yan yüzeyin birleşim yerinde bulunur. Kesme kenarının ucunda genellikle burun yarıçapı ile
yuvarlatılmış kesme noktası (burun) bulunur.
Yeni kaldırılan talaş, talaş açısı ( ) ile yönlenen talaş yüzeyi üzerinde akar. Talaş açısı negatif veya
pozitif olabilir. Yan yüzey, takım ile yeni oluşturulan iş parçası yüzeyi arasında bir boşluk oluşturarak
yüzeyi çizilmeye karşı korur. Yan yüzeyin eğim açısına boşluk (kesme) açısı denir.
İş parçasının dönme, kesici takımın öteleme hareketi yapmasıyla talaş kaldırma işleminin
gerçekleştirildiği tornalama işlemi örnek verilirse, kaldırılan talaşın debisi;
4
3[ / ]MRR vfd mm s
şeklinde ifade edilir. Burada; [ / ]v mm s birincil hareketi yani iş parçasının dönmesiyle oluşan kesme
hızını, [ ]f mm ikincil hareketi yani takımın ilerlemesini ve [ ]d mm ise kesme derinliğini ifade eder.
Talaşlı imalatta parçaya son şeklin verilmesi tek adımda gerçekleşmez. Paso denilen her bir adımda az
miktarda malzeme kaldırma yapılır. Çünkü kesme derinliğinin artışı malzemede plastik şekil değişimi
nedeniyle yüzey kalitesinin bozulması, talaşın aşırı ısınarak takım ucuna sıvanması ve takımın zarar
görmesi gibi sorunlara neden olur. Bu nedenle, genellikle talaşlı imalatta başlangıçta birkaç pasoda
düşük kesme hızında yüksek ilerleme (0,4~1,25 mm/d) ve kesme derinliğinde (2,5~20 mm) kaba işleme,
sonda ise yüksek kesme hızında düşük ilerleme (0,125~0,4 mm/dev) ve kesme derinliğinde (0,75~2
mm) ince işleme yapılarak mümkün olduğunca kısa zamanda hassas yüzey kaliteleri elde edilir. Talaş
kaldırma esnasında özellikle yüksek hızlarda oluşan aşırı ısıyı gidermek için yağlayıcı özelliği de bulunan
soğutma sıvıları kullanılır.
Talaşlı imalatın gerçekleştirildiği takım tezgâhlarının görevi; iş parçasını tutmak, kesme, ilerleme ve
derinlik hareketleri için güç sağlamaktır. Geleneksel operatör kontrollü manuel tezgâhların yanı sıra
sayısal kontrollü (NC), bilgisayar kontrollü (CNC) ve merkezi bilgisayar kontrollü (DNC) tezgâhlar
otomasyon amacıyla günümüzde yaygın kullanılmaktadır.
Üç boyutlu karmaşık talaşlı imalat geometrisini basitleştirerek mekaniği oldukça iyi tanımlayan iki
boyutlu ortogonal kesme modeli pratikte son derece kullanışlıdır. Ortogonal kesme modelinde
kullanılan kama biçimli kesici takımın kenarı kesme hızına dik olup uygulanan kuvvet ile kesme düzlemi
denilen ve iş parçası yüzeyi ile (kesme düzlemi) açısı yapan düzlem boyunca kesme deformasyonu
ile mekanik enerji harcanarak malzeme plastik deformasyona uğratılır ve talaş kaldırılır. Ana
malzemeden kaldırılan talaşlar kesici takımın keskin kenarında bozulmaya neden olur.
5
Üç boyutlu İki boyutlu
Talaş oluşumundan önceki talaş kalınlığı veya kesme derinliğinin (ot ) talaş kalınlığına (
ct ) oranı daima
birden küçük olup talaş kalınlık oranı ( r ) olarak ifade edilir.
sin sin
cos( ) cos( )
o s
c s
t lr
t l
olduğundan değeri;
costan
1 sin
r
r
şeklinde ifade edilir.
Talaş oluşumu sırasında kesme şekil değişimi, birbirinin üzerinden kayan paralel plakalar serisi (a)
şeklinde gösterilir. Bu plakalardan bir tanesi (b) üzerinde şekil değiştiren malzeme üçgen (c) şeklinde
ifade edilirse, metal kesmede şekil değişimi;
6
tan( ) cotAC AD DC
BD BD
şeklinde ifade edilir. Gerçekte talaş oluşumu malzemenin cinsine ve talaşlı imalat parametrelerine bağlı
olarak her zaman kesilmiş plakalar şeklinde olmaz. Dökme demir gibi kırılgan malzemelerin düşük
kesme hızlarında işlenmesi durumunda süreksiz talaş oluşumu gözlenir. Sünek malzemeler yüksek
kesme hızlarında, düşük ilerleme ve kesme derinliğinde uzun ve sürekli talaş oluşturur. Bu tip talaşlar
ortamdan uzaklaşmadığından ve takıma dolanabildiğinden kırılarak uzaklaştırılmaları gerekir. Sünek
malzemeler düşük kesme hızlarında sürtünme nedeniyle ısınarak iş parçasına yapışabilir yığma kenarlı
(BUE) sürekli talaş oluşur. Yığma kenar koparken takımdan parça kopararak körelmesine neden olabilir.
Tırtıklı (yarı sürekli) talaş yüksek dayanımlı malzemelerin yüksek kesme hızlarında işlenmesinde oluşur.
Ayrıca, kesme olayı tek bir bölgede gerçekleşmez. Talaş kesildikten sonra takımın yan yüzeyine
yapıştığından sürtünme oluşur ve ikincil bir kesilme olayı gerçekleşir.
7
Ortogonal kesme modelinde talaşa etkiyen kuvvetler, sürtünme kuvveti ( F ) ve normal kuvvet ( N )
olarak iki dik bileşene ayrılır.
Takım ile talaş arasındaki sürtünme katsayısı bu iki dik bileşen ile veya sürtünme açısı cinsinden ( );
tanF
N
şeklinde ifade edilir. İş parçası ile talaş arasındaki kesme yüzeyine etki eden kayma gerilmesi;
s
s
F
A
şeklinde ifade edilir. Burada, sin
os
t wA
kesilen yüzeyin alanıdır. Kuvvet dengesi gereği, R bileşke
kuvvetinin büyüklüğü, aynı doğrultulu ve ters yönlü 'R bileşke kuvvetine eşit olmalıdır. Bu kuvvetleri
doğrudan ölçmek, uygulandığı yönler takım geometrilerine ve kesme koşullarına bağlı olduğundan
mümkün değildir. Ancak kesme takımına gelen kesme yönündeki kesme kuvveti (cF ) ve buna dik
doğrultudaki itme kuvveti (tF ) bir dinamometre ile ölçülebilir.
8
Kesme ve itme kuvvetleri kullanılarak kesilen talaşa ve kesici takıma gelen kuvvetler aşağıdaki şekilde
ifade edilebilir.
sin cos
cos sin
cos sin
sin cos
c t
c t
s c t
t c t
F F F
N F F
F F F
F F F
Talaş açısının sıfır olması durumunda; tF F ve
cN F olur.
Örnek: Ortogonal kesme yapılan talaş kaldırma işleminde talaş açısı 10o, kesme derinliği 0,5 mm ve
talaş kalınlığı 2,8 mm, kesme genişliği 3 mm, kesme ve itme kuvvetleri sırasıyla 1559 N ve 1271 N
olduğuna göre işlemdeki kesme düzlemi açısını ve kesme şekil değişimini hesaplayarak iş parçasının