TALAŞLI İMALAT VE KAYAR OTOMATIN TALAŞLI İMALATTAKİ YERİ
Döküm, plastik şekil verme, toz metalurjisi, kaynak ve Talaşlı imalat gibi birçok farklı imalat metodundan bahsetmek mümkün. Talaşlı imalat diğer imalat yöntemlerine göre birçok avantaja sahiptir. Bu avantajların en öne çıkanlarını saymak gerekirse
Yüksek boyutsal doğruluk à Milimetrenin binde biri yani mikrometre (µm) düzeyinde boyutsal doğrulukların elde edilebilmesi mümkündür.
Dar geometrik toleranslar à Günümüzde kullanılan bilgisayar donanımlı tezgahlar ki bunlara CNC denmektedir. Bu tezgahlar kullanılarak üretilen parçanın doğrusallık, düzlemsellik, dairesellik gibi geometrik özelliklerinde hassas tolerans değerlerine ulaşılabiliyor.
Çok iyi yüzey kalitesi à Özellikle çok iyi yüzey kalitesinin arzu edildiği durumlarda talaşlı imalat oldukça verimlidir. Standart CNC tezgahlarla Ra0.8 gibi oldukça düşük yüzey pürüzlülük değerlerine kolaylıkla inmek mümkün.
Birçok malzemeye uygulanabilirà Çelik, Paslanmaz çelik, titanyum, alüminyum, pirinç gibi neredeyse tüm metaller. Birçok plastik türü hatta çok özel uygulamalar ile seramik malzemelerin bile işlenebilmesi mümkün.
Dezavantajtajlarına gelecek olursak
Günümüzde kullanılan CNC tezgahlar oldukça pahalıdır. Benzer şekilde bu tezgahlarda kullanılan kesici takımlarda genellikle karbür (tungsten karbür) malzemeden üretilen pahalı takımlar.
İşlem süreleri diğer imalat yöntemlerine göre oldukça uzun. Parçanın karmaşıklığına bağlı olarak birkaç dakikadan bir günlük imalat sürelerine kadar uzayan süreler karşımıza çıkabiliyor. Hatta eğer kalıp çekirdeği gibi karmaşık ve hassas parçalar işlenecekse bu süre iki hafta gibi oldukça uzun sürelere uzayabilir.
Ancak bu dezavantajların yanında avantajları nedeniyle birçok sektör için kullanılabilecek tek imalat metodu talaşlı imalat diyebiliriz.
Talaşlı imalat işlemlerinde birçok farklı tezgâh türü kullanılabiliyor. Fakat temel tezgah türlerinden bahsetmek gerekirse
Matkap tezgahı à Delik delmek ve kılavuz ile diş açma gibi temel talaşlı imalat işlemlerinde
Torna tezgâhı à Genellikle silindirik iş parçaları üzerinde birçok farklı talaşlı imalat işlemlerinde
Freze tezgâhı à Genellikle prizmatik iş parçaları üzerinde birçok farklı talaşlı imalat işlemlerinde
Taşlama tezgâhı à Torna ve freze tezgâhı gibi tezgahlarda işlenen parçaların boyutsal doğruluğunun ve yüzey kalitesinin iyileştirilmesinde kullanılır.
TORNA TEZGAHI VE KAYAR OTOMAT TEZGAHI TEMEL ÇALIŞMA PRENSİPLERİ
Aşağıda Şekil 1’de görülen manuel bir torna tezgahıdır. Bu tezgâhta genellikle silindirik iş parçaları ayna olarak isimlendirdiğimiz bir kısım tarafından tutulur. Aynaların iki ayaklı, üç ayaklı, dört ayaklı, bağımsız ayaklı, mıknatıslı gibi birçok türünü görmek mümkün. Aynaya bağlanan iş parçası belirlenen bir devir ile kendi etrafında döner.
Şekil 1. Üniversal torna tezgâhı [1]
Kesici takım araba üzerinde bunulan kalemlik kısmına takılır. İş parçası ayna üzerinde kendi ekseninde dönerken araba hareket ettirilerek kesici takımın iş parçası ile temasını sağlanır. Böylelikle kesme operasyonu başlar. Şekil 2’de uzun parçaların talaşlı imalat esnasındaki durumları görülmektedir.
Şekil 2. Torna tezgâhında talaşlı imalat [2]
Şekil 2’de görüldüğü gibi iş parçasının boyu uzadıkça iş parçası ölçülerinde hatalar meydana gelir. Ayna ile desteklenen iş parçasının, yeterince desteklenmeyen uç kısmı kesici takımdan kaçmaya çalışır. Bu nedenle uç kısımda ölçü daha büyük çıkarken, aynaya yani desteğe yaklaştıkça ölçüler düzelir. Bu durumda iş parçasının konik bir yapıya bürünmesi kaçınılmaz.
Peki iş parçası ne kadar uzun olursa bu durum meydana gelebilir. Genel olarak matkapları tanımlarken kullanılan boy çap oranı diye tabir ettiğimiz bir oran var. Bu oran ile iş parçası boyunun çapın kaç katı olduğunu tarif edilebilir. Örneğin matkaplarda 3D, 5D gibi oranlar sıkça kullanılır. Şekil 3’te bu kullanımı görebilirsiniz.
Şekil 3. Tanımlamalarda Boy/Çap oranının en sık kullanıldığı kesici takımlar [3]
Torna tezgâhında da genel olarak 2D-3D boy çap oranına kadar desteksiz çalışmak mümkün ama parçanın boy çap oranı 3D den büyük ise bu durumda parçayı desteklemek amacıyla gezer punta kullanılması gerekiyor (Şekil 4).
Şekil 4. Torna tezgâhında talaşlı imalat [2]
Gezer puntayı Şekil 1’de en sağda görebilirsiniz. Parça daha da uzun ise bu durumda ayna punta desteği yeterli gelmeyecek ve sabit yatak, gezer yatak gibi ilave destekler gerekecektir.
İş parçası boy çap oranı arttıkça güçlükler yaşanıyor. Tam bu noktada kayar otomatlar devreye giriyor. Aslında kayar otomat bir çeşit torna tezgahıdır diyebiliriz. İş parçasının dönerken aynı anda talaş kaldırılabiliyor olması, bu esnada guide bush ile kesici takım arasındaki mesafenin aynı kalarak iş parçasının hareket etmesi avantaj sağlamaktadır. Bu durum biraz detaylandırılabilir.
Şekil 5. Torna tezgâhında titreşim (tırlama) ve sehim (eğilme) [4]
Standart bir torna tezgâhında iş parçası sabit dönerken, kesici takım hem X ekseninde yani çapta hem de Z ekseninde yani boyda hareket eder. Şekil 5’te görüleceği gibi Z ekseninde yani iş parçası boyunca hareket etmesi sonucunda desteksiz kalan parça ucunda titreşim (tırlama) ve sehim (eğilme) meydana gelir. Boyutsal doğruluk ve toleranslar bozulur. Şekil 6’da görülebileceği gibi kayar otomatlarda bu sorunu aşmak için kesici takım boyuna hareketi yani Z ekseni iptal edilerek bu hareket iş parçasına yaptırılmıştır.
Şekil 6. Kayar otomat çalışma prensibi [4]
Yani kesici takım hep aynı Z noktasında iken iş parçası kesici takıma doğru ileri geri hareket etmektedir. Böylelikle özellikle uzun parçalarda görünen titreşim ve sehim engellenmiş olur. Bu işlemin yapılabilmesi için torna tezgahında kullanılan ayna yerine iki ayrı ekipman kullanılır.
Bunlardan birincisi İngilizcesi guide bush olan Türkçeye ise ana yataklama burcu olarak çevrilen ekipmandır. İş parçası guide bush içinden oldukça hassas şekilde kayarak konum değiştirir.
Şekil 7. Guide bush (Ana yataklama burcu) [5]
Böylelikle iş parçasının hem hareket etmesi hem de desteklenmesi sağlanır. İş parçasının tam olarak bağlayarak hareket ettirme görevi ise pens tertibatı yani collet ile sağlanır. Bu sayede kesici takım iş parçasına her zaman en yakın konumda çalışır böylelikle tezgâh hassasiyeti arttırılmış olur. Böylelikle 20D gibi çok büyük boy çap oranlarına kadar parçaların işlenmesi mümkün olur.
Kaynaklar
[1] Nebiler İ., 2008, İmalat İşlemleri, ISBN:975-0036-0-4, Manisa[2] İnternet, https://cadem.com/cnc-turning-work-holding-thumb-rules/, Erişim tarihi 23.08.2023[3] İnternet, https://www.sundicuttingtools.com/products/carbide-drills/, Erişim tarihi 23.08.2023[4] İnternet, SolidCAM University – Using SolidCAM Swiss Module https://www.youtube.com/watch?v=a6xorNevMlI , Erişim tarihi 23.08.2023 [5] İnternet, https://www.smteknoloji.com.tr/schlenker-guide-bushes/, Erişim tarihi 23.08.2023