Kesici takım geometrisinin kesme performansı ve delik kalitesine etkisi

Talaşlı imalat gelişen ve yeniliğin gün geçtikçe artan sanayide önemli bir yer tutmaktadır. Talaşlı imalatın yapı taşı olan kesici takım ve hammadde endüstriside gün geçtikçe gelişmektedir. Yeni tasarlanan ürünlerin maliyetlerinin azaltılması ve performanslarının geliştirilmesi için yenilikçi hammaddelere ihtiyaç duyulmaktadır. Hammaddelerin çeşitli oranlarda birleşimi sonucunda istenen maliyetler ve performans parametreleri sağlanmaktadır. Teknolojik gelişmeler sonucunda birçok malzeme çeşidinin firmalar tarafından araştırılması konusunda en önemli kısıtlardan biride talaşlı imalat alanında işlenebilirliğinin sorgulanmasıdır. Pirinç, bakıra belirli oranlarda çinko eklenerek elde edilen sarı renkteki alaşımların genel ismidir. Uzun ömürlü ve uygun maliyetlerde elde edilebilir olması, diğer malzemeler ile kıyaslanamayacak eşsiz nitelikteki birçok fiziksel özelliğe aynı anda sahip olması, elektrik ekipmanları ve hassasiyet gerektiren tüm hassas mühendislik endüstrisinde pirinç ilk sırada tercih edilen malzeme haline gelmiştir. Pirinç bulundurduğu benzersiz özellik kombinasyonları ile birçok parçayı üretmek için en iyi malzemedir. Bu da üretim maliyetini düşürür ve tasarrufu beraberinde getirir. Örneğin, iyi mukavemet ve süneklik, mükemmel korozyon direnci ve üstün işlenebilirlik gibi özellikler birleştirilebilir. Pirinçler diğer malzemelerin işlenebilirliğinin değerlendirmesi aşamasında standardı belirler. Ayrıca minimum işlemeye ihtiyaç duyabilmek adına pirinç çok çeşitli ürün formlarında ve boyutlarında mevcut olabilir. Bu konuda kesici takım geometrelerinin hammaddeye uygun olarak tasarlanıp üretilmesi işlenecek hammaddenin işlenebilirliği, yüzey kalitesi ve talaşlı imalat maliyetlerine doğrudan etki etmektedir. Bu çalışmada teknolojik gelişmeler sonuçunda CW 511L pirinç malzemenin birçok sektörde kullanılması ve talaşlı imalat alanında sıklıkla tercih edilen bir hammadde olması nedeniyle kesici takımların radyal talaş açısı, eksenel talaş açısı, yuvarlanma yarıçapı ve helis açısı parametreleri taguchı metodu kullanılarak belirlenmiş ve optimize hale getirilmiş kesici takım geometrisi elde edilmiştir. Optimize hale getirilmiş parametreler ile nihai kesici takım oluşturulmuş ve yüzey pürüzlülüğü, ilerleme kuvvetleri, talaş ağırlığı, çapak yüksekliği incelenmiştir. Tez çalışması kapsamında Ø90 x 30 mm boyutlarında 28 adet CW511L(CuZn38As) düşük kurşunlu pirinç alaşım malzemesi kullanılmıştır. Tüm talaşlı imalat deneylerinde Fanuc ROBODRILL Alpha kullanılmıştır. CW511L kurşunsuz piri D21LiB5 CNC dikey işleme merkezi nç alaşımın işlenebilirlik deneyleri için gerekli olan yekpare karbür takımlar ANCA FX7 Linear takım bileme tezgahında üretilmiştir. Kesici takımların tasarımı ANCA Toolroom programında yapılmıştır. Delik delme işlemleri sırasında kesme kuvvetleri maksimum 10 kN ölçüm yapan , 0 70 °C sıcaklık aralığında ve su altında çalışabilen Kistler 9129AA tipi çok bileşenli dinamometre kullanılarak ölçülmüştür. Elde edilen kuvvet verileri, LabAmp sistemi Tip 5167A amplifikatör kullanılarak bilgisayar aktarılmıştır. Veriler Dynoware yazılımı kullanılarak analiz edilmiştir. Tüm delik delme işlemlerinden sonra iç çap yüzeylerinin yüzey pürüz ölçülerek yüzey kaliteleri kıyaslanmıştır. Yüzey pürüzlülüğü ölçümlülük değerlerleri için Mitutoyo Surftest Extreme SV 3000 CNC yüzey pürüzlülük ve form ölçüm cihazı kullanılmıştır. Numune yüzeylerinin "Aritmetik Ortalama Pürüzlülük", Ra, ve "Maksimum Pürüzlülük Derinliği", Rz, değerleri ölçülmüştür. Kesici takım geometrisinde yer alan helis açısı kesici takımın kesme özelliğinin gelişmesine, talaşın daha rahat parçadan uzaklaştırılmasına ve işlenenen süreye verilene parametreler doğrultusunda etki etmektedir. Radyal talaş açısı kesici takımın kanalında yer alan kesme açısıdır. Bu açı hammad denin işlenebilirlik parametresine göre önem göstermektedir. Radyal talaş açısı kesme açısı olarakda ifade edilebilmektedir. Eksenel talaş açısı kesici takım dönerken veya hammadde dönerken kesici takım sabit konumda bulunduğunda kesme işleminde sürtmenin gerçekleşmemesi için yapılan boşaltma açısı da olarak ifade edilen açıdır. Açının değeri hammaddenin özelliğine göre belirlenmektedir. Yuvarlanma yarıçapı, kesici takım çalışma esnasında eksenel ve radyal kuvvetlere maruz kalır. Bu kuvvetler kesici takımın keskin yüzeylerinde çeşitli aşınmalara sebebiyet vermektedir. Bunun önüne geçilip daha fazla hammaddenin işlenmesini sağlanması için yapılan işlemdir. Yuvarlanma yarıçapı kesici takımın ömrünü ve kesme parameterleri üzerinde olumlu etkiler yaratır. Kesici takımın geometrisini oluşturan yapı taşları helis açısı, radyal talaş açısı, eksenel talaş açısı ve yuvarlanma yarı çapı hammadenin işlenmesi sırasında çeşitli talaş oluşumlarına sebebiyet verir. Bu talaşların incelenmesi ile geometrik özelliklerin geliştirilmesi sağlanır. Aynı zamanda kesici takım delme işlemini gerçekleştirdikten sonra hammadde üzerinde çapak oluşumuna sebebiyet verir. Delik delme operasyonlarında talaş kırılabilirliği oldukça önemli bir rol oynamaktadır. Delik delme esnasında talaşların işlenmiş yüzeyden dışarı atılması sebebi ile uzun talaşlardan kaçınılmalıdır. Delik delme performansı talaşın işlenmiş yüzeyden kolayca atılmasına bağlıdır ve işlenmiş yüzey kaliteside bu durumdan etkilenmektedir. Çalışmadan elde veriler doğrultusunda farklı pirinç alaşımları için optimum takım geometrileri oluşturulabilir ve standartlaştırma çalışmaları yapılabilir. Gün geçtikçe çevreye verilen önemin artmasıylada birlikte çevreye zararı minimum olan malzemeler üretilmektedir. Bu malzemelerin optimum işlenebilmesi için gelecekte yapılacak çalışmalar çok değerli olacaktır.