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 gerektir-
mektedir;
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 yavaş yavaş husule gelen tahribat, 2) Ani kırılma
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
