KARTAL EMLCNC TAKIM TEZGAHLARIFREZE TEZGAHLARICNC PROGRAMLAMAÖLÇME VE KONTROLİMALAT İŞLEMLERİİLERİ İMALAT YÖNTEMLERİTORNA TEZGAHLARI SIEMENS KONTROL ÜNİTESİFANUC KONTROL ÜNİTESİHAYDARPAŞA EMLTAKIM TEZGAHLARI KESİCİ TAKIMLARMALZEME BİLGİSİKALIPÇILIKMAKİNE ELEMANLARITEKNİK HESAPLAMALARTEKNİK ve MESLEK RESİMCAD/CAM EĞİTİMLERİ


FREZE TEZGAHI KESİCİ TAKIM MALZEMELERİ

 

Küçük çaplı delik delme, kılavuz çekme, raybalama, punta deliği ve kama kanalı açma gibi işlemlerde yüksek hız çeliği (HSS) takımlar kullanılmasına rağmen, CNC tezgâhlarda, genellikle karbür (sert maden) takımlar kullanılmaktadır. CNC tezgâhlarda kullanılacak takımlarda aranan fiziksel özelliklerin başında, 600 °C' ye kadar çıkabilen metal kesme sıcaklığındaki malzemenin sertliği ve tokluğu gelmektedir.


Yüksek hız çelikleri, sinterlenmiş karbürden daha tok olmasına rağmen onun kadar sert değildir. Bu nedenle, yüksek hızlardaki talaş kaldırma tekniklerinin şartlarını yerine getirebilecek yeni karbür türlerinin geliştirilmesi için yoğun araştırmalar yapılmaktadır.


BİR KESİCİ TAKIM MALZEMESİNDE ARANAN ÖZELLİKLER

- Takım sadece oda sıcaklığında değil, çalışma sıcaklıklarında da iş parçasının en sert bileşeninden daha sert olmalıdır. Takım geometrisinin bozulmasını önleyen yüksek sertlik, talaş oluşum sırasındaki ağır şartlar altında muhafaza edilmeli ve hatta aşınma direncine yardımcı olmalıdır.

- Kesme işleminde mekanik şoklara (darbelere karşı) dayanmak için yüksek tokluk özelliğine sahip olmalıdır. ü Kesme işlemlerinde hızlı ısınma ve soğumalar meydana geldiği için yüksek termal şok direncine karşı dayanıklı olmalıdır.

- Kesme yaparken kesilen talaşla kesici uç arasında reaksiyon oluşmamalıdır.

- Düşük sertlik takım profilinin bozulmasına yol açar, takım ucu deformasyona uğrar.

- Uygun olmayan tokluk ve termal şok direnci takım ağzında talaş yığılmasına, kesicide kırılmalara ve çatlamalara neden olur (Bakınız aşağıdaki şekil).

İMALATTA KULLANILAN KESİCİ TAKIM MALZEMELERİNİN SINIFLANDIRILMASI

- Adi karbonlu ve orta alaşımlı çelikler,

- Seri çelikler(HSS),

- Dökme - kobalt alaşımları,

- Sert maden uçlar,

- Kaplanmış kesiciler,

- Seramikler,

- Kübik Boron Nitrür kesiciler,

- Silisyum nitrür alaşımlı kesiciler,

- Elmas kesiciler.


KESİCİ TAKIM TANIMI ve SINIFLANDIRILMASI

Kendisine özgü açıları ve kesici kenarı olan talaş kaldırma işlemlerini gerçekleştiren makine gereçlerine Kesici Takım denir. Kesici takımlar Gereçlerine (Malzeme cinsine) ve Biçimlerine (Geometrik şekillerine) göre sınıflandırılırlar. Biz bu bölümde kesici takımların yapıldıkları malzeme türlerini ve özelliklerini göreceğiz. 

CNC takım tezgâhları yüksek devir ve kesme kabiliyetlerine sahip oldukları için bu tür tezgâhlarda kullanılacak olan kesici takımların da yüksek kesme kabiliyetlerine sahip olması gerekir. Bu nedenle CNC takım tezgâhlarında konvansiyonel tezgâhlarda kullanılan kesici takımlar kullanılmaz, kullanılmaları da asla tavsiye edilmez.

KESİCİ TAKIM MALZEMELERİ

1- Takım Çeliği, içinde %0,5 - 1,7 Karbon bulunan kalemlerdir. Kalite ve dayanımları düşüktür. Yaklaşık olarak 250ºC' ye kadar dayanabilirler. Genellikle sert olmayan malzemelerin işlemesinde kullanılır. Kullanım alanları sınırlı olup günümüzde kullanılmamaktadırlar.

2- Seri Çelik (HSS - High Speed Steel), içinde %6 - 9 Molibden, %1.5 - %6 Krom ve %15 - 22 Volfram katkılı çelik kalemlerdir. Kalite ve dayanımları ortadır. Yaklaşık 600°C' ye kadar dayanırlar ve takımlar tekrar tekrar bilenebilmektedir. Pratikte yaygın olarak kullanılırlar. Kalem üzerindeki HSS Harfleri ile ifade edilir. Yüksek hız çelikleri, orta sertlikteki çelik, döküm ve metal olmayan malzemelerin işlenmesinde verimli bir şekilde kullanılmaktadır.


Talaşlı üretimde CNC takım tezgâhlarının yaygın olarak kullanılmaya başlanılmasından sonra eğilimin yüksek  devir ve hızlara ulaşması bu çeliklerin önemini giderek azaltmıştır.  Aşağıda görüldüğü gibi HSS takımlar metal kesme endüstrisinde matkap, kılavuz, pafta, azdırma, tığ (broş) vb. gibi konvansiyonel tezgâhlarda önemli kesme alanlarına sahiptirler.


3- Sert Maden Uçlar (Karbürler), 1930'lu yıllarda, yüksek hız çelikleri ve stellit kesicilere göre daha büyük kesme hızı ve sıcaklıklarda kullanılabilen karbür uçlar geliştirilmiştir. Elastikiyet modülünün ve ısı geçirgenliğinin yüksekliği, düşük genleşme miktarı, sert maden uçları kalıp ve kesici imalatında aranan malzemeler arasına yerleştirmiştir. Talaşlı ve talaşsız imalatta tungsten ve titanyum karbür olmak üzere iki farklı sert maden uç çeşidi kullanılmaktadır. Tungsten, Titanyum veya Tantalyum karbürleri kobalt gibi bir bağlayıcı ile preslenip  sinterlenerek elde edilir. Kalite ve dayanımları yüksektir. Sert malzemelerin işlenmesinde kullanılır. Piyasada plaket olarak satılırlar. Plaketler saplara (şafta) lehimli ya da çözülebilir şekilde bağlanırlar. Piyasada en çok kullanılan kalemlerdir. Ayrıca CNC tezgâhlarında bu tür kesiciler kullanılır.


4- Titanyum Karbür (TiC), tungsten karbüre göre aşınma dayanımının yüksek olmasına karşın, özlülüğü düşüktür. Bağlayıcı olarak nikel-molibden alaşımının kullanıldığı titanyum karbür, daha yüksek kesme hızlarında özellikle çelik ve dökme demirlerin işlenmesinde kullanılır.

5- Kaplanmış Kesiciler, 1960'lı yıllarla birlikte yeni alaşımlar yeni malzemeler sanayide makine elemanı imalatında kullanıma girmiştir. Bu malzemelerin yüksek dayanım özelliklerinin yanında, kesileni aşındırma ve onlarla kimyasal reaksiyona girme özellikleri de hayli yüksektir Bu malzemelerin işlenmesinde karşılaşılacak güçlüklerin yenilebilmesi için, kaplanmış kesiciler geliştirilmiştir.

Kaplama malzemesi olarak genellikle, titanyum nitrür, titanyum karbür ve seramikler kullanılır. Nitrit gibi malzemelerin kaplanmasıyla ilgili çalışmalar hâlâ laboratuar aşamasındadır. Kesiciler üzerindeki kaplamalar 5-10 μm (mikron) kalınlığında çeşitli metotlarla oluşturulmaktadır. Kesicinin uç noktasındaki dayanımın artırılması ve kırılmasının önlenmesi için uca honlama işlemi tatbik edilir.


Kaplama ile kesicilere kazandırılmış olan özellikler:

  • Yüksek sıcaklıklarda sertliğini koruma
  • Kimyasal kararlılık
  • Düşük ısı iletkenliği
  • Gözeneksiz veya çok az gözenekli yapı

Kaplama elemanı olarak kullanılan titanyum nitrür (TiN),düşük sürtünme kat sayısı, yüksek sertlik, yüksek sıcaklıklara dayanımı ve alt tabakaya iyi nüfuz etme özelliklerine sahiptir. Bunun yanında, matkaplara, karbür kesicilere ve yüksek hız çeliklerine kaplandığında ömürlerinin artmasında rol oynamaktadır. Altın renkli olan titanyum nitrür kaplı kesiciler daha büyük kesme hızı ve ilerlemelerde kullanılabilirler. Bu kesicilerdeki aşınma, kaplanmamış olan kesicilere göre daha azdır. Burada dikkat edilmesi gereken, TiN kaplanmış kesicilerin düşük kesme hızlarında kullanılmamasıdır. Düşük hızlarda kesici uçtaki talaş birikimi kaplamanın yanmasına neden olduğundan mutlaka uygun kesme sıvısının kullanılması gerekir.

Tungsten karbürler yerine, titanyum karbür (TiC) kaplamaları aşındırma özelliği olan malzemelerin işlenmesinde büyük aşınma dayanımı sağlar. Yüksek sıcaklıklara dayanımı, düşük ısı iletkenliği, boşluk yüzeyindeki ve talaş yüzeyindeki krater aşınma dayanımının yüksekliği, seramikleri kesicilerin kaplanmasında uygun bir eleman yapmıştır.

Kaplama elemanı olarak en çok kullanılan seramik alüminyum oksit (AlO2)'tir. Yüksek hız çelikleri ve karbür uçlara tek bir katman olarak uygulanan kaplamaların dışında birden fazla kaplama elemanı da kullanılmaktadır.

6- Seramikler, çok ince taneli, yüksek saflıkta alüminyum oksitten oluşan seramikler 1950'1i yıllarda kullanıma girmiştir. Alüminyum oksit yüksek basınç altında soğuk olarak preslenip, yüksek sıcaklıklarda sinterlenmesinden dolayı beyaz veya soğuk preslenmiş seramikler olarak isimlendirilir.

Titanyum karpit ve zirkonyum oksidin ilave edilmesi ile özellikle özlülük ve ısıl-şok dayanımı artırılır. Seramik kesiciler yüksek aşınma dayanımına ve yüksek sıcaklıklara dayanım özelliklerine sahiptir. Seramik uçlar, yüksek kesme hızlarında, kesintisiz talaş kaldırma işlemlerinde kullanılırken ısıl şoktan etkilenmemesi için ya kuru olarak ya da kesme hızının işleme bölgesine fazla verildiği şartlarda kullanılmalıdır.


Siyah veya sıcak preslenmiş seramikler diye isimlendirilenler 1960'lı yıllarda geliştirilmiş olup % 70 Alüminyum oksit, % 30 titanyum karbür içermektedir. Sermet (Seramik + Metal) olarak da isimlendirilirler. Karışımlarında molibden karbür, niobyum karbür ve tantalyum karbür de kullanılmaktadır. Sıcak presleme ile üretilen bu kesici takımlar, üstün özellikleri nedeniyle sertleştirilmiş çelik, nikel esaslı alaşımlar ve dökme demirin kesikli talaş kaldırma işlemlerinde kullanılabilmektedir.

7- Kübik Boron Nitrit (CBN), şu anda, sertlik olarak elmasa en yakın yapay malzeme kübik boron nitrürdür. (CBN). 1962 yılında geliştirilen CBN, karbür gövdeye 0,5-1 mm kalınlığında polikristal kübik boron nitrürün basınç altında sinterlenerek yapılmasıyla elde edilir. Kübik boron nitrür (CBN), elmastan sonra ikinci en yüksek sertlik değerine sahiptir. Küçük miktarlardaki seramik veya metal bağlayıcı ile bor nitrür karıştırılır. Günümüzde, General Electric (GE) firmasının BZN ve De Beers firmasının Amborite ticari adı ile piyasaya sunduğu iki ürün yaygın olarak kullanılmaktadır.

Özellikle, elmasın kullanımını engelleyen hızlı aşınma olmaksızın yüksek hızlarda sert dökme demir ve sertleştirilmiş çeliğin kesimi için kullanılmaktadır. Ayrıca, süper alaşımlar (nikel ve kobalt esaslı), kübik bor nitrür kompozit kesici takımlarla, sementit karbürlerden çok daha yüksek hızlarda işlenebilmektedir.


8- Silikon Nitrür Tabanlı Kesiciler, 1970'1i yıllarda geliştirilen silikon nitrür (SiN) tabanlı kesiciler, silikon nitrürün, alüminyum oksit ve titanyum karbürle birleştirilmesiyle oluşturulmuştur. Bu kesiciler yüksek özlülük, sıcak sertlik ve iyi ısıl şok dayanımına sahiptir. Bu kesicilere, silikon, alüminyum, oksijen ve nitrojenin bileşiminden meydana gelmiş sialon verilebilir. Silikon nitrüeden daha yüksek ısıl şok dayanımına sahip olduğundan, dökme demirlerin ve nikel tabanlı alaşımların orta kesme hızlarında işlenmesinde kullanılırlar.

10- Elmas Kesiciler, elmas; tartışmasız en sert ve doğal olarak meydana gelmiş en iyi aşınma dayanımına sahip bir malzemedir. Baskı kuvvetlerine karşı sert maden uçlara oranla iki kat dayanıma sahip olup sıcaklıkla çok az genleşmektedir. Bu iki sebepten dolayı, dar toleranslarda ve çok yüksek yüzey kalitelerinde üretilmesi gereken işler için kullanılmaktadır. Demir içerikli metallerin işlenmesinde, yüksek sıcaklıklardaki kimyasal reaksiyon elmasın orijinal grafit yapısına dönmesinden olur. Bu sebepten, elmas kesiciler sadece, demir dışı ve metal olmayan malzemelerin üretimi ile sınırlandırılmıştır.


Elmas takımlar yüksek silisyumlu dökme alüminyum alaşımları, bakır ve alaşımları, sinterlenmiş sementit tungsten karbürler, silika cam ile doyurulmuş kauçuk, camfiber/plastik ve karbon/plastik kompozitler ve yüksek alüminalı seramiklerin işlenmesinde kullanılmaktadır. Metalik malzemelerin şekillendirilmesinde yaygın olarak kullanılan kesici takımlarda en önemli husus, işlemin mümkün olan en düşük maliyetle, gerekli kalite beklentilerine en uygun şekilde gerçekleştirilmesidir. Bunu gerçekleştirebilmek için ise işlenecek metalik malzemenin özelliklerine ve kesme hızına bağlı olarak, kesici takım malzemesi doğru seçilmelidir. Metal esaslı takımlar, maliyeti düşük fakat daha düşük sıcaklıklarda ve hızlarda kullanılmaktadır.



Bu web sayfasının bütün yayın hakları Hamit ARSLAN' a aittir. Kaynak olarak gösterilmek şartıyla kısmen veya tamamen alıntı yapılabilir, kopya edilebilir, mekanik, dijital, fotokopi ya da herhangi bir kayıt sistemiyle çoğaltılabilir.