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

kayma dayanımını hesaplayınız.

Talaş kalınlık oranı; 0,5

0,172,8

o

c

tr

t

Kesme düzlemi açısı; 1 1cos 0,17cos10

tan tan 9,81 sin 1 0,17sin10

or

r

Kesme şekil değişimi; tan( ) cot tan(9,8 10) cot9,8 5,79

Kayma dayanımı; cos sin 1559cos9,8 1271sin9,8

1500,5*3

sin9,8sin

s c t

os

F F FMPa

t wA

Talaşlı imalatta kesme işlemini gerçekleştirmek için gerekli güç;

c cP F v

bağıntısı ile hesaplanır. Burada; cF kesme kuvveti ve v ise kesme hızıdır. Mekanik kayıplar da dikkate

alınırsa gerekli tezgâh gücü;

9

cg

PP

E

Şeklinde ifade edilir. Burada; E takım tezgâhının mekanik verimidir. Gücü birim hacim için ifade etmek

çoğu zaman daha kullanışlı olup özgül enerji olarak (U ) da tanımlanan birim güç (uP );

c c c cu

MR o o

P F v F v FP U

R vfd vt w t w

şeklinde ifade edilir. 0,25ot mm kesme derinliği ve keskin kesici takım için birim güç (özgül enerji)

değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.

Farklı kesme derinlikleri için aşağıdaki grafik kullanılarak düzeltme faktörü belirlenip uygun değerler

hesaplanabilir.

10

Kesme işlemi esnasında oluşacak sıcaklık artışının ( T ) tahmini için;

0,330,4( ) [ ]oovtU

T CC K

bağıntısı kullanılabilir. Burada; 3[ / ]U Nm mm özgül enerjiyi, [ / ]v m s kesme hızını, [ ]ot m kesme

derinliğini, [ / ]oC J mm C iş parçası malzemesinin hacimsel özgül ısısını ve 2[ / ]K m s iş parçası

malzemesinin ısıl yayınımımı ifade eder. Kesme hızı arttıkça kesme sıcaklığı artar ve bu ilişki en genel

halde mT Kv şeklinde ifade edilebilir. Burada, K ve m kesme hızı dışındaki kesme koşulları ve iş

parçası malzemesine bağlı parametrelerdir.

TALAŞLI İŞLEME OPERASYONLARI: Talaşlı işleme ile işlenen parçalar dönen veya dönmeyen olmak

üzere sınıflandırılabilir. Dönen parçalar, silindir ve disk gibi şekillere sahip olup tornalama ve delme gibi

operasyonlarla işleme yapılır. Ancak delmede çoğunlukla iş parçası yerine takım dönme hareketi yapar.

Dönmeyen parçalar ise prizmatik blok veya plaka şeklinde olup iş parçası doğrusal hareket yaparken,

kesici takım doğrusal ve/veya dönme hareketi yapar.

Her bir talaşlı işleme operasyonu iki faktöre bağlı olarak kendine has bir geometri üretir: İş parçası ve

kesici takım arasındaki göreceli hareketler, kesici takımın şekli. Geometrinin oluşturulma şekline bağlı

olarak talaşlı imalat operasyonları iki grupta incelenir: Oluşturma ve şekillendirme. Oluşturma

11

işlemlerinde kesici takımın ilerlemede (ikincil hareket) izlediği yol parça şeklini belirlerken talaş

kaldırma hız hareketi (birincil hareket) ile sağlanır.

Şekillendirmede iş parçasının şekli kesici takımın geometrisi tarafından oluşturulur. Kesici takımın

kesme kenarı oluşturulmak istenen şeklin tersidir.

12

Bazı uygulamalarda oluşturma ve şekillendirme tek operasyonda birleştirilir.

1. Tornalama: İlerleme hareketi yapan tek uçlu kesici takım ile dönen iş parçasından talaş

kaldırma işlemidir.

Tornalamada dönme hızı silindirik iş parçası yüzeyindeki kesme hızı ile;

60[ / ]

o

vn d d

D

şeklinde ifade edilir. Burada; [ / ]v mm s kesme hızını ve [ ]oD mm iş parçasının orijinal çapını ifade

eder. İş parçasının son çapı;

2f oD D d

13

bağıntısı ile ilerleme hızı ise devir başına ilerleme miktarı olarak;

rf nf

şeklinde ifade edilir. Buna göre; silindirik iş parçasını uzunluğu ( L ) boyunca işlemek için gereken süre;

60

om

r

D LLt

f vf

şeklinde ifade edilir. Toplam işleme süresi, kesici takımın başlangıçta parçaya yaklaşma ve işleme

sonunda parçadan ayrılma süreleriyle birlikte biraz daha fazla olur. Tornalamada malzeme kaldırma

debisi;

3[ / ]MRR vfd mm s

bağıntısı ile hesaplanır. Tornalama işleminin pek çok farklı uygulaması bulunur.

Tarih öncesi devirlerde ahşap ve taş yontmak için çeşitli mekanizmalar kullanıldığı bilinmekle birlikte,

modern takım tezgâhlarının gelişimi Sanayi Devrimine 18. Yüzyılın ikinci yarısında geliştirilen manuel

hareketli işleme makinalarına dayanmaktadır. Günümüzde kullanılan motorlu torna tezgâhları temel

olarak iş parçasının bağlandığı iş mili, iş milini döndüren tahrik ünitesi, iş parçasını karşıdan destekleyen

gezer punta tertibatı ve kesici takım hareketini sağlayan araba mekanizmasından oluşur.

14

İş parçasını iş miline bağlamak için kanca, pens veya ayna gibi tertibatlar kullanılır.

Çok sayıda kesici takım bulunduran döner başlıklı (taret) torna tezgâhları otomasyonu ve imalat hızını

arttırır.

15

2. Delme: İş parçasında yuvarlak delik oluşturmak veya var olan bir deliği genişletmek için yapılan

işleme işlemidir. Oluşturulan delikler açık veya kör olarak adlandırılır. Matkap ucu olarak

adlandırılan silindirik kesici takımda genellikle iki kesici uç bulunur.

Delmede dönme hızı;

60[ / ]

vn d d

D

16

şeklinde ifade edilir. Burada; [ / ]v mm s kesme hızını ve [ ]D mm matkap uç çapını ifade eder. İlerleme

hızı ise devir başına ilerleme miktarı olarak;

rf nf

şeklinde ifade edilir. Buna göre t kalınlığındaki iş parçasında açık delik oluşturmak için gerekli süre;

( )

60m

r

t A D t At

f vf

şeklinde ifade edilir. d uzunluğunda bir kör delik oluşturmak için gerekli süre ise;

( )

60m

r

d A D d At

f vf

Bu iki bağıntıda, A yaklaşma mesafesi olup;

0,5 tan(90 )2

A D

şeklinde ifade edilir. Burada, matkap uç açısıdır. Delmede malzeme kaldırma debisi matkap uç kesit

alanı ve ilerleme hızının çarpımı olup;

2

4

rMR

D fR

bağıntısı ile hesaplanır. Delme işlemi ile farklı operasyonlar gerçekleştirilebilir.

17

Delme işlemi genellikle dikey çalışan matkap tezgâhları ile geçekleştirilir.

3. Frezeleme: İş parçasının birden fazla kesme kenarına sahip silindirik bir takıma doğru parçanın

ilerletildiği talaşlı imalat işlemidir. İki temel tipi; çevresel (düz) ve alın frezelemedir.

18

Çevresel frezelemede takımın dönme ekseni işlenen yüzeye paralel olup kesme işlemi takımın dış

çevresinde bulunan kesme kenarları ile gerçekleştirilir. Uygulama şekline göre çeşitli türleri bulunur.

Çevresel frezelemede freze çakısının dönüş yönü ile iş parçasının ilerleme yönü arasındaki duruma göre

yukarı (zıt yönlü) ve aşağı (eş yönlü) frezeleme söz konusudur.

Yukarı frezelemede iş parçasının ilerlemesine karşı talaş kaldırma yapılırken, aşağı frezelemede

ilerlemeyle beraber talaş kaldırma yapılır. Yukarı frezelemede talaş ince olarak kaldırılmaya başlar ve

kalınlığı sürekli artar. Aşağı frezelemede başlangıçta talaş kalınken gitgide incelir. Talaş boyu aşağı

frezelemede daha kısa olup takım ömrü daha uzundur.

Alın frezelemede takımın dönme ekseni işlenen yüzeye dik olup kesme işlemi çakının dış çevresinde ve

ucunda bulunan kesme kenarları ile gerçekleştirilir. Uygulama şekline göre çeşitli türleri bulunur.

19

Freze çakısının dış çağında hesaplanan kesme hızından dönme hızı;

60[ / ]

vn d d

D

şeklinde hesaplanır. Burada; [ / ]v mm s kesme hızını ve [ ]D mm matkap uç çapını ifade eder.

Frezelemede ilerleme hızı ise freze çakısının talaş yükü olarak da tanımlanan diş başına düşen ilerleme

miktarı cinsinden;

( )r tf n z f

şeklinde hesaplanır ve her bir kesici kenar tarafından oluşturulan talaşın büyüklüğünü ifade eder.

Burada; tz freze çakının diş sayısı ve [ / ]f mm diş ise talaş yüküdür.

20

Frezeleme geçen süre operasyonun türüne göre hesaplanır. Örneğin, vals frezeleme için süre;

( ) [ ( )]

60 ( )m

r r t

L d D d D L d D dL At

f f v z f

şeklinde ifade edilir. Alın frezelemenin iki farklı durumu için yaklaşma mesafesi ( A );

2 20,5( )A D D w ( )A w D w

şeklinde ifade edilir. İlk durumda, D w ise işlem kanal açmaya dönüşür ve 0,5A D olur.

Frezelemede malzeme kaldırma debisi kesme kesit alanı ile ilerleme hızının çarpımı olup, vals

frezelemede w genişliğindeki iş parçası d derinliğinde kesiliyorsa;

MR rR wdf

bağıntısı ile hesaplanır.

Freze tezgâhları, freze çakısı için bir dönen iş mili ve iş parçasının bağlama, pozisyonlama ve ilerlemesi

için bir iş tablası bulundurur. Geleneksel tezgahlar iş milini taşıyan sütun ve iş tablasını taşıyan

konsoldan oluşur.

21

4. Vargelleme ve Planyalama: Benzer operasyonlar olup tek kesme kenarlı kesme takımının iş

parçasına göre doğrusal hareketi ile işlem gerçekleştirilir. Vargellemede kesme hız hareketi

takım ile planyalamada ise iş parçası ile sağlanır.

Vargelleme Planyalama Bu işlemler vargel ve planya tezgâhlarında gerçekleştirilir. Vargel tezgâhı, sütun üzerinde kesme

hareketi yapan koç başlığı ve iş parçasını tutarak ilerleme hareketini gerçekleştiren iş tablasından

oluşur. Başlık kesme için ileri hareket ettikten sonra dönüşte iş parçasına dokunmamak için hafifçe

kalkar ve bir sonraki hareket için tekrar konumlanır. Bu arada, iş tablası iş parçasını bir sonraki kesme

için ilerletir. Bu nedenle, vargelleme ve planyalamada kesme tornalamadan farklı olarak süreksiz yani

kesintilidir. Bu durum kesici takımın parçaya her girişinde darbeye maruz kalmasına ve ömrünün

kısalmasına neden olur. Başlık hareketi hidrolik veya mekanik tahrikli olabilir.

1

Planyanın yapısı ve hareket yeteneği vargele göre daha büyük parçaların işlenmesini mümkün kılar.

22

Vargel ve planya tezgâhlarında düz yüzeylerin yanı sıra pek çok farklı işleme işlemi yapılabilir.

5. Broşlama: Dış (yüzey) veya iç (delik) etrafında talaş kaldırma için kullanılan ve tığ çekme olarak

da bilinen yöntemde birden çok kesici dişe sahip takımın iş parçasında takımın ekseninde

doğrusal hareketi ile talaş kaldırma gerçekleştirilir.

Tığ çekme yüksek yüzey kalitesi ve hassas tolerans ile farklı şekiller elde edilmesini sağlar. Tığ veya broş

olarak adlandırılan kesme takımı, işe özel ve karmaşık geometrisi nedeniyle pahalıdır.

6. Testere ile kesme: Kısa aralıklarla yerleştirilmiş dişlere sahip bir kesici takımın dar bir kesik

açması için kullanılan talaş kaldırma operasyonudur. Genel amaç fazla parçaları kesmek veya

iş parçasını daha küçük parçalara ayırmaktır. Çoğunlukla iş parçası sabitlenir ve kesici takım

kesme ve ilerleme hareketini gerçekleştirir. Üç temel türü; kollu (vargel) testere ile kesme, şerit

testere ile kesme ve dairesel testere ile kesmedir.

Kollu testerede geleneksel kesici takım ileri yönde kesme hareketi yaparken boşta geri dönerek bir

kesme döngüsü oluşturur. Şerit testerede kesici takım kasnaklar etrafında dönerek kesmeyi sağlar.

Dairesel testerede ise kesici takım kendi ekseni etrafında döner. Kollu testerenin aksine şerit ve dairesel

testerede geri dönüş hareketi bulunmaz.

23

Bunların dışında özel geometriler için uygun kesici takımlarla gerçekleştirilen ve standartlaşmış çeşitli

talaş kaldırma operasyonları bulunur.

Diş açma paftası ile vida dişi açma

Form frezeleme çakısı ile vida dişi açma

24

Dişli çark diskine form frezeleme çakısı ile dişli dişi açma

Dişli çark diskine azdırma freze çakısı ile dişli dişi açma

25

Dişli şekillendirme

7. Aşındırma: Genellikle bağlayıcılı taş şeklindeki sert parçacıkların hareketi ile malzeme kaldırma

işlemidir. En yaygın kullanılan şekli taşlama olup, honlama, lepleme, hassas bitirme, parlatma

(polisaj) ve hassas parlatma şeklinde türleri bulunur. Aşındırma işlemleri her türlü malzemeye

uygulanabilir, 0,015 mikrometreye (mikron) kadar pürüzlülük ve dar imalat toleransları

sağlayabilir. Taşlamada en yaygın kullanılan aşındırıcılar yüksek sertlikleri dolayısıyla

alüminyum oksit (Al2O3), silisyum karbür (SiC), kübik bor nitrür (CBN) ve elmastır. Aşındırıcı

parçacıkları bir arada tutmak için kil, seramik, kauçuk, polimer veya metal esaslı bağlayıcılar

kullanılır. Taşlama ile 0,2 mikrona kadar pürüzlülük değerleri elde edilebilir.

Taşlamada kullanılan taşlar çoğunlukla dairesel hareket yapar ve disk şeklide imal edilir.

26

Taşlama işleminde aşındırıcı taşın devir sayısı çevresel hızına ( v ) göre;

60[ / ]

vn d d

D

bağıntısı ile ifade edilir. Burada, D taşlama taşının çapıdır. Malzeme kaldırma debisi ise;

MR wR v wd

bağıntısı ile hesaplanır. Burada; wv iş parçasının ilerleme hızı, w taşlama yolu genişliği ve d ise

taşlama derinliğidir. Buna göre, özgül enerji;

3[ / ]c

w

F vU J mm

v wd

bağıntısı ile hesaplanır. Burada [ ]cF N kesme kuvvetidir. Belirli bir değere kadar taşlayıcının çevresel

hızı arttıkça taşlama oranı artarken, yüzey pürüzlülüğü azalır.

27

Taşlama işlemi taşlanan iş parçasının şekline farklı şekillerde uygulanır.

Tipik bir taşlama tezgâhı, iş miline güç sağlayan sütun ve iş parçasını hareket ettiren iş tablasından

oluşur.

28

Honlama, lepleme, hassas bitirme, parlatma ve hassas parlatma işlemleri diğer talaşlı imalat

işlemlerinden sonra gerçekleştirilen bitirme operasyonları olup yüzey kalitesini daha iyi hale getirmek

için yapılır.

Honlama işlemi; piston, silindir, yatak, tüfek namlusu gibi dar tolerans gerektiren dairesel kesitli delikli

parçalarda set halindeki bağlayıcılı aşındırı çubuklarla gerçekleştirilir ve 0,1 mikrona kadar yüzey

pürüzlülükleri elde edilebilir. Honlamada takım dönme ve ileri geri öteleme hareketi gerçekleştirir.

Böylece çaprazlamalı karakteristik bir yüzey elde edilir.

Optik lensler, yatak yüzeyleri ve ölçü aletleri gibi çok hassas yüzeylerin istendiği durumlarda uygulanan

lepleme ile 0,025 mikrona kadar pürüz değerlerine ulaşılabilir. Leplemede, aşındırıcı takım yerine çok

küçük aşındırıcı parçacıklar ve yağlayıcı içeren ve lepleme pastası denilen sıvı kullanılır.

Hassas bitirme honlamaya benzer bir aşındırma işlemi olup öteleme stroku kısa ve yüksek frekanslıdır.

Düşük hızlarda ve daha ince parçacıklarla uygulanır. 0,015 mikrona kadar pürüzlülük değerleri elde

edilebilir.

29

Aşındırıcı taneciklerle ve genellikle elle uygulanan parlatma ile yüzey çizikleri ve çapaklar temizlenerek

0,025 mikrona kadar pürüzlülük değerleri elde edilebilir. Hassas parlatma ise deri, keçe, yün gibi

aşındırıcılar ve parlatma pastası kullanılarak gerçekleştirilir ve 0,010 mikrona kadar ayna parlaklığında

yüzeyler elde edilmesini sağlar.

Talaşlı işleme, operasyon süresinin uzun olduğu bir imalat yöntemi olduğundan kesme hızlarını

arttırmak her zaman öncelikli hedeflerin başında gelmektedir. Bu nedenle, tipik olarak 8 000 ila 35 000

d/d, bazı durumlarda 100 000 d/d dönme hızlarına sahip iş millerinin kullanıldığı yüksek hızlı işleme

(HSM: high speed machining) önemli bir talaşlı imalat uygulamasıdır. HSM uygulamalarında;

1- İş milini yataklamak için özel rulmanlar,

2- 50 m/d gibi yüksek ilerleme yeteneğine sahip tablalar,

3- Yön değişimlerini önceden belirleyen CNC hareket kontrolcüleri,

4- Yüksek hız nedeniyle oluşacak titreşimleri sönümleyecek hassas sistemler,

5- Yüksek basınçlı soğutma sistemleri,

6- Yüksek talaş debisiyle baş edecek talaş kontrol ve taşıma sistemleri

7- Yüksek hızlarda işleme yüklerini taşıyabilecek özel takım uçları gerekir.

30

KESİCİ TAKIM TEKNOLOJİSİ

Talaşlı imalat esnasında oluşan yüksek güç ve sıcaklık takımlar için zor şartlar oluşturur. Çatlama

kırılması, sürünme ve aşınma nedeniyle takımlar zamanla kullanılamaz hale gelir. Bu sorunların

yaşanmaması için kesici takım malzemesinin tokluğunun, sıcak sertliğinin ve aşınma direncinin yüksek

olması gerekir. Çeşitli kesici takım malzemelerinin sertlik ve kopma dayanım değerleri aşağıdaki tabloda

verilmiştir.

Geleneksel çelikler sıcaklık artışıyla sertliklerini hızla kaybederken takım imalatında kullanılan yüksek

hız çelikleri (HSS: high speed steel) daha yüksek sıcaklıklarda çalışma olanağı sağlamaktadır.

Sinterlenmiş karbür ve seramikler en iyi yüksek sıcaklık sertliğine sahip malzemelerdir.

Kazıma, yapışma, yayınma, kimyasal etkileşim ve plastik deformasyon gibi nedenlerden kaynaklanan

aşınma; kırılma ve sürünmenin aksine kaçınılmaz bir talaşlı imalat problemidir. Çünkü talaşlı işleme,

temas ve izafi harekete dayanan bir imalat işlemidir. Sürünme yüksek sıcaklık nedeniyle takım ucunun

yumuşaması ve plastik deformasyona uğramasıyla ortaya çıkar.

31

Zamana göre aşınmanın tipik eğrisi başlangıçta temas eden parçaların birbirine alışması (rodaj)

evresine karşılık gelen yüksek ancak azalan bir aşınma, ardından uygun çalışma evresine karşılık gelen

dengeli düzgün aşınma ve ardından hasar evresine karşılık gelen ivmelenen şiddetli aşınmadan oluşur.

Buna göre, kesici takım ucunun üçüncü evreden önce değiştirilmesi gerekir. Aşınma eğrisine göre,

Taylor tarafından geliştirilen takım ömür eşitliği;

nvt C

şeklinde ifade edilir. Burada; [ / ]v m d kesme hızı, [ ]t d takım ömrü, n ve C ise ilerleme, kesme

derinliği, takım özelliği ve kullanılan takım ömür kriterine bağlı parametrelerdir.

32

Kesici takım ucu olarak kullanılan malzemelerin ilk kullanım tarihleri ve uygun kesme hızları aşağıdaki

tabloda verilmiştir.

Çeşitli alaşım elementleri ilavesiyle elde edilen yüksek hız çeliklerinin toklukları, sertlikleri, sürünme ve

aşınma dayanımları arttırılır.

33

Dökme ile imal edilen kobalt alaşımları yaklaşık % 40~50 kobalt, % 25~35 krom, % 15~20 tungsten ve

az miktarda diğer elementleri içerir. Grafit kalıpta yapılan dökümden son derece sert olarak çıkan takım

daha sonra taşlanarak keskinleştirilir. HSSlerin aksine sertleştirmek için ısıl işlem gerekmez. Aşınma ve

yüksek sıcaklık dayanımları HSSlerden daha iyi Sinterlenmiş karbürlerden daha kötü iken toklukları

Sinterlenmiş karbürlerden daha iyi HSSlerden daha kötüdür.

Metal ve seramik kompozitleri olan sermetler kesici takım malzemesi olarak yaygın kullanılmakta olup

üç gruba ayrılırlar:

1- Sinterlenmiş karbürler (WC-Co)

2- Sermetler (WC içermeyen TiC (titanyum karbür), TiN (titanyum nitrür), TiCN (titanyum

karbonitrür) esaslı nikel veya molibden bağlayıcılı kompozitler)

3- TiN, TiC ve Al2O3 (alümina) kaplamalı karbürler.

Bu grup genel olarak yüksek ezilme, sürünme ve aşınma dayanımı, yüksek sertlik, yüksek ısıl iletkenlik

ve yüksek elastisite dayanımı sağlar. Toklukları ve çekme dayanımları düşüktür.

Sadece seramiklerden yapılan kesici takımlar genellikle çok ince Al2O3 tozlarının çok yüksek sıcaklık ve

basınçta bağlayıcısız olarak preslenip sinterlenmesi ile imal edilirler. Toklukları düşük olduğundan çok

sert olmayan iş parçalarının düşük ilerleme ve kesme derinliğinde ince talaşlı imalatında tercih edilir ve

çok iyi yüzey kalitesi sağlarlar.

Sinterlenmiş sentetik elmas ve kübik bor nitrür sinterlenmiş karbür üzerine kaplanarak kesici takım ucu

olarak kullanılır.

Takım Geometrisi: Tornalama takımları, kesiciler, freze çakıları, matkap uçları, raybalar, kılavuzlar ve

diğer çoğu kesici takımlar kullanıldıkları işlemin ismi ile anılmakta olup her biri kendine has kesme

geometrisine ve bazı durumlarda kendine özgü tasarıma sahiptir.

Tek noktalı takım geometrisini belirleyen yedi unsur bulunur.

34

Tek noktalı kesici uç takıma üç farklı yolla bağlanabilir.

Takıma takma yoluyla bağlanan kesici uçların geometrisi; yuvarlak (a), kare (b), 80o uç açılı eşkenar

dörtgen (c), altıgen (d), eşkenar üçgen (e), 55o uç açılı eşkenar dörtgen (f) veya 35o uç açılı eşkenar

dörtgen (g) olabilir.

Takma ucun kesici köşesi; yarıçaplı (a), pah kırmalı (b), eğimli (c) veya mükemmel keskin köşeli olabilir.

Tek noktalı takımda talaş kırma iki yöntemle gerçekleştirilebilir.

35

Geleneksel helisel matkap ucunun geometrisi aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Freze çakıları; çevresel, modül, alın ve parmak şeklinde sınıflandırılır. Geleneksel bir çevresel freze

bıçağının geometrisi aşağıdaki şekilde verilmiştir.

Geleneksel bir alın freze bıçağının geometrisi aşağıdaki şekilde verilmiştir.

36

Kesme Sıvıları: Kesme sıvısı kesme performansını arttırmak için talaş kaldırma işlemlerine direk

uygulanan herhangi bir sıvı veya gazdır. Kesme sıvıları; kesme ve sürtünme bölgelerinde oluşan ısıyı

uzaklaştırır ve takım ile talaş ve iş parçası ile kesme takımı ara yüzlerindeki sürtünmeyi azaltır. Bunlara

ek olarak; özellikle taşlama ve frezelemede talaşı uzaklaştırmak, gerekli kesme gücünü düşürmek,

takım ömrünü arttırmak, iş parçasının boyutsal kararlılığını arttırmak ve yüzey kalitesini arttırmak gibi

faydaları da bulunur. Kesme sıvıları atölye ortamında kirlendiğinden genellikle bir filtreleme sistemi ile

temizlenerek talaş kaldırma bölgesine gönderilir ve belirli aralıklarla değiştirilir.

İşlenebilirlik: Talaşlı imalat işlemlerinin başarısı üzerinde iş parçalarının özellikleri önemli bir etkiye

sahiptir. İş parçalarının işlem tipi, takım ve kesme koşulları gibi belirli şartlar altında talaş kaldırma

işleminin kolaylığını ifade eden karakteristik özelliklerine bağlı işlenebilirlik takım ömrü, takım aşınması,

kesme sıcaklığı, güç ve kuvvet gereksinimi, yüzey pürüzlülüğü ve talaş boşaltma kolaylığı gibi kriterlerle

ölçülür. İşlenebilirlik derecesi (MR), referans bir malzeme (B1112 basit çeliği) için MR=1 alınarak oransal

olarak ifade edilir. Karşılaştırmada, n ve C parametreleri bilinmek üzere işlenebilirlik derecesi

belirlenmek istenen malzemenin kesme hızı ve referans malzemenin kesme hızı nvt C bağıntısı ile

hesaplanarak oranlanır.

Her imalat işleminde değişkenlik vardır ve toleranslar bu değişkenlikleri izin verilen limitler

çerçevesinde ayarlamak için kullanılır. Dar tolerans aralıkları istendiğinde genellikle diğer imalat

yöntemlerine göre daha hassas olan talaşlı imalat tercih edilir. Çeşitli talaşlı imalat işlemlerinde ürünün

boyutsal hassasiyetini ifade eden tolerans değerleri ve yüzey kalitesini ifade eden yüzey pürüzlülük

değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir. İmalat toleransları temelde tezgâh özelliği olup tezgâhın

teknolojisi ve imalat kalitesi ile ilgilidir. Ancak iş parçasının tezgâha bağlanması ve talaşlı imalat

işleminin uygulanışı da toleranslar üzerinde etkilidir.

37

Yüzey pürüzlülüğü öncelikle kesici ucun şekline ve ikincil hıza (ilerleme) bağlıdır.

Bu nedenle, kesme hızı, ilerleme ve kesme derinliği başta olmak üzere uygun kesme koşullarının seçimi;

ürünün istenen hassasiyet ve yüzey kalitesinde elde edilmesi, takım ömrü ve imalat hızı açısından

önemlidir. İmalat hızının maksimum yapılması için kesme hızının en uygun değeri; takım değiştirme

süresi, parça taşıma süresi ve işleme süresi değişkenlerinin toplanmasıyla bulunur.

38

İmalat maliyetinin minimum yapılması için kesme hızının en uygun değeri; takım değiştirme süresinin

maliyeti, takım maliyeti, parça taşıma süresinin maliyeti ve işleme süresinin maliyeti değişkenlerinin

toplanmasıyla bulunur.

Talaşlı İmalatta Konstrüksiyon İlkeleri: Talaşlı imalatın en önemli dezavantajı talaş nedeniyle malzeme

kaybıdır. Bu nedenle gerekli olmadıkça talaşlı imalat yerine kayıpsız bir yöntem tercih edilir. Talaşlı

imalat gerekiyorsa kayıp en aza indirilmeye çalışılır. Talaşlı imalatta gerekenden fazla hassasiyette

işleme yapmak süreyi ve maliyeti arttıracağından kaçınılmalıdır. Talaşlı imalatta keskin köşe, kenar ve

uçlar hem çapağa neden olduğundan hem de çentik etkisi oluşturduğundan yuvarlatma yapılmalıdır.

39

İş parçasının tezgâha bağlanması için uygulanacak kuvvetler iş parçasına zarar verebileceğinden

mukavemet açısından çok zayıf malzemeler kullanılmamalı ve malzemenin işlenebilirliği göz önünde

tutulmalıdır. İç oyuk gibi şekiller özel bağlama aparatları ve takımlar gerektirdiğinden süre ve maliyet

açısından problemlidir. Mümkün olduğunca bu tip işlemlerden kaçınılmalıdır.

Talaşlı imalatta önemli bir süre iş parçasının bağlama ve sökülmesi için harcanır. Bu nedenle, mümkün

olduğunca az bağlama ile işlem tamamlanmalıdır.