Talaşlı İmalat

TALAŞLI İMALAT NEDİR?

Talaşlı imalat (İng.; machining, Alm.; zerspanen) önceden dizaynı ve konstrüksiyonu yapılan, imalat süreci belirlenen makine elemanının, imalat sürecine uygun talaşlı imalat tezgâhlarında, belirlenmiş kesici takımlar marifetiyle kesme operasyonuna tabi tutularak şekillendirilmesini kapsayan imalat yöntemidir. Talaşlı imalat, kesici takım ve/veya iş parçasının birbirlerine göre izafi hareketi ile iş parçası üzerinde, gerilim oluşturarak gerçekleştirilir.

+ Talaşlı imalat yöntemleri: Talaş kaldırılarak şekil verilen üretim yöntemlerdir. Tornalama, Frezeleme, planyalama, vargelleme, taşlama, honlama işlemleri bu grupta incelenir.

1. Talaşlı İmalat Yöntemleri
Talaş kaldırma işlemi elastik ve plastik şekil değiştirmeye dayanan, sürtünme, ısı oluşumu, talaşın kırılması ve büzülmesi, işlenen parça yüzeyinde oluşan deformasyon sertleşmesi, kesici ucun aşınması gibi olayların gözlendiği karmaşık bir fiziksel olgudur [Akkurt].

Talaşlı imalat bir talaş oluşturma işlemidir. İşlemin amacı metali belirli bir şekil ve boyuta getirmekse de bu işlemin uygun talaş oluşumunu sağlayacak şekilde yapılması zorunludur.
Talaşlı imalat: malzeme, kimya, statik, ısı, gibi birçok farklı bilim dalını içeren dinamik bir teknolojidir.

Talaş kaldırma işleminde kesici takım iş parçası üzerine belirli bir kuvvetle bastırıldığında ve kuvvet yönünde bastırıldığında malzemede elastik ve plastik şekil değiştirmelerden sonra akmalar başlar. Gerilmeler malzemenin kopma sınırını geçtiği anda talaş olarak adlandırılan belirli bir yüzey tabakası iş parçasından ayrılır.

Talaş kaldırmaya etki eden faktörler şunlardır.
+ Kesici takım ömrü (T)
+ Kesme hızı(V)
+ Talaş derinliği(t)
+ İlerleme miktarı(f)
+ Kesme açıları(KA)
+ Titreşim(Vi)
+ Soğutma sıvısı()
+ Takım/iş parçası malzemesi çifti(TM)
+ Kesici uç radyüsü(r)

Bunlar fonksiyonel olarak ifade edilirse; F(T,V,f,t,KA ,Vi,TM,r)=0

Talaşlı imalat teknolojisi bir yandan malzemelerdeki gelişmelere ve imalat stratejilerine, öte yandan takım endüstrilerindeki gelişmelere bağlı olarak sürekli bir değişim göstermektedir. Bu gelişme modern takım mal-zemelerinin, kesici geometrilerinin ve takım tespit yöntemlerinin gelişimini de beraberinde getirecek ve ima-lat alanında her geçen gün daha ekonomik üretim alternatifleri ortaya çıkacaktır.

Talaşlı imalat alanında en ekonomik imalat ve en ideal takım ömrü için en uygun kesme parametrelerinin belirlenmesi amaçlanır. Tamamıyla takım-iş parçası malzemesi çiftine, kesme koşullarına, takım tezgahına, kesici takıma bağımlı olan bu işlem son derece zordur.

2. Talaş Kaldırma Sistemlerinin Esasları

Takım tezgâhların da, talaş kaldırmak suretiyle parçaların şekillendirilmesindeki temel esas; iş parçasının nihai şeklinin ilgili malzemenin işlenmesi ile elde edilir. Ham parçadaki fazlalıklar, takım tezgâhına bağlanmış takım ile “talaş kaldırarak” alınır. Malzemeden talaş kaldırılması, takım kesici ucunun/kenarının iş parçası yüzeyine temas etmesi ve bu etki bölgesinde, talaş kaldırma enerjisi talaş kaldırıldığı tezgâhtan iş parça-sına iletilmesi ile sağlanır. Bu sebeple “Takım Tezgâhı-Kesici (Takım)-İş Parçası Malzemesi” üçgeni arasındaki çok iyi kurulmalı ve “kesme parametreleri” dediğimiz bu ilişkiyi şekillendiren değişkenler iyi değerlen-dirilmelidir.

Takım tezgâhı-Takım-İş Parçası ilişkisi Talaş kaldırmada gerekli etki hareketleri “iş parçasından, takımdan veya her ikisinden” iki veya üç eksende gerçekleşir. Bu hareketler; dönme ve öteleme şeklinde karşımıza çıkar. Şekil 1,2’de çok yaygın olarak bilinen takım tezgâhlarından torna, freze ve vargel tezgâhlarındaki bu etkiler ve hangi şekilde karşımıza çıktığı açıkça görülmektedir. Hareketler üç farklı şekilde olur. Kesme, ilerleme ve talaş verme (yaklaştırma)dır.

Talaşlı üretim yapan takım tezgâhlar çalışma özellikleri yönünden üç şekilde sınıflandırılır.

a. Talaş kaldırma yöntemine göre: Torna, Freze, taşlama, Planya, Vargel
b. Kontrol Yöntemlerine göre:
+ Elle kontrol,
+ Otomatik kontrol: mekanik ve nümerik kontrollü tezgâhlar
c. Amacına göre üniversal ve tek amaçlı tezgâhlar

3. Talaş Kaldırma Modeli ve Genel Kavramlar
Talaş kaldırma olayının fiziksel açıdan incelenmesi talaş kaldırma teorisinin temelini oluşturmaktadır. Aşınma, ömür, sıcaklık, kuvvet, enerji, sürtünme vb. gibi diğer incelemeler talaş kaldırma teorisine dayanmaktadır.

Talaş kaldırma sırasında, takım tezgâhı-takım-iş parçası arasındaki ilişkinin kurulması “kesme” olayının iyi kavranmasını gerektirir. Metaller ve metal alaşımlarının işlenmesinde kullanılan takımların kesici kenarları yeterince keskin olmasına rağmen, talaş kaldırma sırasında oluşan gerilmeler karşısında oldukça zorlanırlar. Bu sebeple takımın dayanabileceği uygun değer kesit ve kesmeyi kolaylaştıracak ideal açıları (ideal takım geometrisi) bulmak için pek çok araştırma yapılmıştır.

İlk çalışma, 1851 yılında Finnie Cocquilhat tarafından delmedeki işi hesaplamak için yapılmıştır. 1873’te Hartig, kesme iş cetvelleri oluşturarak bunları bir kitapta yayınlamıştır. Talaşın biçimlenmesi konusundaki ilk çalışmalar ise 1870’de Time ve 1873’te Fransız bilim adamı Teresca tarafından yapılmıştır. 1881’de Mollock, malzemenin kesilmesinde kesme metodunun talaş biçimlenmesinde esas olduğunu ileri sürerek takım yüzeyindeki sürtünme etkisi üzerinde durmuştur. Kısmen biçimlendirilmiş talaş özelliklerinden yola çıkarak talaş çeşitlerini ortaya çıkartmıştır. Kesme metoduna takım ucunun ve kesme sıvılarının etkisini araştırmış ve istenmeyen sonuçlara yol açan dengesiz kesme metotlarını incelemiştir. Yaptığı çalışmaların çoğu bugünkü modern teorilerin de temelini ortaya koyacak kadar etkili olmuştur.

Ancak, kesme mekaniği üzerindeki en etkili çalışmalar, günümüzde de yaygın olarak kullanılan şekliyle Taylor tarafından 1900’lü yıllardan sonra ortaya konulmuştur. Taylor yaklaşık 26 yıllık deney ve inceleme birikimlerini derleyerek, talaş kaldırma operasyonları sırasında kesme parametrelerinin ve takım malzemesinin takım ömrüne etkisini incelemiştir. Prensip olarak en ideal kesme şartlarını uygulamaya izin veren ampirik formüller geliştirmiştir. Geliştirdiği metotlarla gününün şartlarında çalıştığı kurumdaki verimi %500’lere kadar artırmıştır. Ortaya koyduğu prensiplerin günümüzde de kullanılıyor olması dikkat çekicidir. Taylor’un diğer en önemli keşfi ise, takım ve kesme kenarında oluşan sıcaklıklarla takım aşınma oranını kontrol edebilmesi idi. 1941’de Ernst ve Merchant tarafından bu prensipler daha da geliştirildi ve talaş oluşma (kesme) mekaniği olgunlaştırıldı. Merchant prensipleri olarak bilinen bu prensipler de günümüzde yaygın olarak kullanılmaktadır.

Tresca, Hartig, Finnie, Mallock, Taylor ve Merchant gibi bilim adamları metal kesme teknolojisinin gelişmesini sağlamışlardır. Bunların ortaya koyduğu prensiplerden yola çıkarak kesme olayı açıklanacaktır.

“Kesme”; kesici takımla malzemenin bir bıçak gibi ayrılmasıdır. Takım kesici kenarı, iki yüzeyin belirli bir açı altında kesişmesiyle oluşur. Bilenerek oluşturulmuş kesici kenar, ekmek kesmede olduğu gibi, malzeme gövdesi içerisinde simetrik olarak zorlanır ve aynı zamanda gövde içinde kesici kenara paralel hareket ettirilir. Kesilen malzeme gövdesi, kesici takım yüzeyleri tarafından iki parçaya ayrılmaya zorlanır. Bilenmiş kesici kenar, gövdenin çok az bir kuvvetle ve parçaların daha az pürüzlü kesilmesini sağlayacaktır.