Talaşlı İşlenebilirliği Etkileyen Faktörler

Frezeleme işleminde kesici takımın çok uçlu olması, iş malzemelerinin işlenebilirliğini karakterize eden özgül kesme kuvvetinin takıma etkisini azaltır. Çünkü kesme sırasında oluşan özgül kesme kuvveti eşit olarak kesme kenarlarına dağıtılır. Tek uçlu kesici takımlarda (tornalama, vargelleme) ise, bu kuvvetin tamamı, kesme kenarında meydana gelir. Bu da, kesici kenarın aşınmasını hızlandırarak takım sarfiyatını artırır ve iş parçası kalitesini düşürür.

Frezeleme işleminde kesme sırasında kesme kuvvetleri, frezeleme türüne göre derece derece artar veya azalır, fakat kesme kenarının talaştan çıkışı ani olur. Frezelemede kesici takım, tornalama işlemindeki gibi sürekli ısıl ve mekanik yük altında değildir. Yani, frezeleme kesintili ve aralıklı kesme işlemidir.

Dolayısıyla kesici kenar kesme sırasında ısınır, çıkışta ise soğur. Böylece kesici takım ısıl ve mekanik yük çevrimine maruz kalır. Yük çevrimleri ise içyapısında mikro çatlaklıklara yol açar. Oluşan mikro çatlaklıkların büyümesi, takım yüzeyinde istenilmeyen malzeme kayıplarını (aşınma) doğurur. Takımın aşınması verimliliği azaltır ve iş parçası kalitesine azalttı yönde eder. Takım aşınmasını en aza indirmek için, kesici takımların yüzey kaplama metotları kullanılarak, sert seramik filmlerle kaplanmaları gerekir. Kesici takım yüzeylerinin ince sert seramik esaslı malzemelerle kaplanması, iş parçası yüzey ve boyut kalitesini önemli ölçüde etkilemektedir. Kaplama malzemesinin yüzey pürüzlülüğünün düşük olması nedeniyle, kesici takım ile iş parçası arasındaki sürtünme de oldukça düşüktür. Sürtünmenin azalması ise, takım tezgahı motoruna etkiyen kuvveti azaltarak, verimliliği arttırmaktadır. 

İş parçası, takım aşınması, talaş oluşumu ve son bitirme yüzeyi gibi faktörler işlenebilirlik karakteristiklerini belirler. Talaş kaldırma işlemi sonucuna etki eden faktörler aşınma, kesme kuvvetleri, talaş oluşumun özellikleri, son bitirme yüzeyi ve işleme metodudur. Talaşlı imalatta bir malzemenin işlenebilirliği için aşağıdaki kriterleri dikkate almak gerekir. 
 

Malzemelerin talaşlı işlenebilirliği, kesme parametrelerini sabit tutarak bir takım ömrü için malzemelerin kesme hızlarını karşılaştırmaktır. Burada işlenmesi zor olan bir malzeme ele alınır. Belli bir takım ömrü için en düşük kesme hızı gerektiren malzeme seçilir. Takım ömrü direk maliyete yansıyacaktır. Bu yüzden takım ömrünün en uzun olması istenir. Kesme hızının büyük olması kesme kuvvetlerinin ve oluşan kesme kuvvetlerinin küçük olması talaşlı işlenebilirliğinin iyi olduğunu gösterir. Talaşlı işlenebilirlik kriterleri farklı kesici takım ve farklı kimyasal özelliklere sahip metal malzemelerin talaşlı olarak işlenmesinde dikkate alınmalıdır. 

Malzemelerin talaşlı işlenebilirliğini etkileyen faktörleri şöyle sıralayabiliriz. 
 

Malzemelerin nıikro yapısında sert parçacıkların olması, kristal kafes yapısı, kayma düzlemleri, tane büyüklüğü ve malzeme içerisindeki dislokasyonların varlığı talaşlı işlenebilirliği etkilemektedir. Malzeme içerisindeki bu sert parçacıklar kesici takım ömrünü olumsuz etkilemektedir. Mikro yapıdaki kristaller büyüdükçe kesici takım ömrü artar. 

Metal veya alaşım malzemeleri tavlanırsa mikro-yapısı değişecelctir. Alaşım veya metalin kayma dayanımı ve sünekliği, tavlama, normalleştirme ve gerilimleri giderme gibi ısıl işlemlerle oldukça değişmektedir. Talaş kaldırma esnasında sıcaklık oluşumu da kaçınılmazdır. Çelik malzemelerde belirli kimyasal ve fiziksel olarak yapılan değişiklikler talaşlı işlenebilirlik özelliklerini değiştirir. 

Malzemelerin bileşimindeki elementler kesici takım ömrünü direkt etkilemektedir. Örneğin, çelik içerisindeki karbon miktarı azaldıkça süneklik artar ve talaşlı işlenebilme özelliği düşer. Çünkü süneklik arttığından ve sünek malzemelerin işlenmesi esnasında çıkan talaş kesici takım ucuna yapışarak körlenmesini hızlandırır. Diğer taraftan karbon oranı arttıkça malzemelerin sertliği arttığından, sertlikte kesici takım aşınmasını hızlandırır. Bu nedenle çelikler için en iyi talaşlı işlenebilme kabiliyeti %0.2 C içerikli çelik malzemeler olmaktadır. Çelik içerisindeki alaşım elementleri miktarı değiştirerek, kesici takım ömrünün arttırılması, daha iyi yüzey kalitesi elde edilmesi, sıcaklık oluşumunun azalması ve talaş kaldırma işlemi için daha az güç sarfiyatı gereksinimi sağlanır.

Mekanik özelliklerde malzemelerin sertliği ve kopma dayanınmı arasında bir ilişki mevcuttur. Bir malzemenin sertliği ve kopma dayanımı arttıkça o malzemenin talaşlı işlenebilirliği zorlaşmaktadır. Örneğin, yüksek alaşımlı çelikler ve paslanmaz çeliklerin talaşlı işlenebilirlik özelliği çok düşüktür. Bu tür malzemeler zor işlenir. Bunun nedeni ise alaşımında Ni, W, ve Mn gibi elementlerinin olmasından kaynaklandığı ileri sürülmektedir. 

Önerilen Makale: Çelik profil malzemeler ve uygulamaları hakkında detaylı bilgi almak için çelik kare profil nedir sayfamızı ziyaret etmenizi tavsiye ederiz.
 

Frezeleme işleminde en iyi neticeyi elde etmek için freze çakılarının seçimi, kullanımı ve bakımı çok uygun olmalıdır. Kesici takımda aranılacak en önemli özellik kesme açılarının iş parçası malzemesine uygunluğudur. Freze çakıları işlenen malzemelerden daha sert ve kesme esnasında oluşan gerilmelere dayanıklı olmalıdır. Eğer kesici takımda sert maden uç kullanılıyorsa aşınma ve ısıya karşı dirençli olmalıdır. Frezeleme işleminde en çok kullanılan kesici takımlar yüksek hız çeliği veya tungsten karbürden yapılır. Tungsten karbürlerden yapılan kesici takımlar yüksek hız çeliği takımlardan daha yüksek verim sağlarlar. Karbürlü uçlar çelik bir gövdeye genellikle cıvatalarla bağlanır. Böylece iş parçası malzemesine uygun karbür uç seçme imkanı olur.

Silindirik freze çakıları düz kesici ağızlı veya helisel kesici ağızlı olarak yüksek hız çeliğinden yapılırlar. Alın freze çakıları tek bir parça halinde imal edildikleri gibi sert maden uçlu takımlar gibi de imal edilebilir. Kesici takım şaftı çevresine açılmış olan oluklara sert metal uçlar bağlanır. Takma uçlu alın freze çakılarına sert metal uçlar yerleştirme açısı (K) 45°, 60°, 75°, 90° olacak şekilde yerleştirilerek bağlanırlar. 

Kesici takım geometrisini oluşturan açılar yerleştirme açısı, eksenel talaş açısı, kesici takım yük açısı, kesici takım radyal talaş açısı, kama açısı, boşluk açısı, talaş açısı gibi açılardır. Boşluk açısı; kesici takım ucunun taban alt yüzeyinin işlenecek iş parçasına sürtünmesini önlemek amacıyla verilir. Kama açısı; kesici takım ucunun kesme özelliğinin sağlanması yani iş parçasına batmasını kolaylaştırmak için verilen bir açıdır. Bu açının değeri genellikle işlenecek parça malzemesine göre değişir. Talaş açısı; talaşın kesici takım yüzeyinden akarak uzaklaşmasını sağlayan açıdır. Eksenel talaş açısı; kesici takım ucunun iş parçasından talaş kaldırıp yüzeyinden talaşın aktığı açıdır. 
 

Talaş kaldırma miktarı, kesme hızı, talaş derinliği ve ilerleme miktarına bağlıdır. Bu üç bileşenden biri değiştiği zaman talaş kaldırma miktarı da değişir. Talaş kaldırma miktarı bir iş parçası üzerinden kaldırılan malzeme miktarı olup birimi mm³/min veya cm³/min cinsinden ölçülür. 
 

Buna göre talaş derinliğindeki değişmeler takım ömrüne etkisi çok az olduğunu söyleyebiliriz. İlerleme miktarındaki değişmeler ise takım ömrü üzerine talaş derinliğindeki değişikliklerden daha büyük etkisi vardır. Kesme hızındaki değişmelerde en büyük etkinin ortaya çıktığını söylemek mümkündür. 
 

Titreşimin kesici takıma etkisi büyüktür. Bu nedenle kesici takımda ve tezgahta minimum titreşim olması gerekir. Kesici takım ömrüne ve işlenen yüzey kalitesine, kesici takım ile iş parçası arasında sürekli oluşan bir relatif titreşimin olması nedeniyle, kötü etkisi vardır. 

Burada iki tür titreşim oluşabilir. Zorlanmış titreşim ve kendiliğinden doğan titreşim. Zorlanmış titreşim, tezgahın mekanik hareketlerinden meydana gelir. Kendiliğinden doğan titreşim ise talaş kaldırma olayından meydana gelen titreşimdir. Kendiliğinden doğan titreşimde kesme hızı arttığı zaman kesme kuvvetlerinin azalmasından kaynaklanmaktadır. Bu titreşimlerden dolayı işlenen malzeme yüzeyinde takım izleri oluşur. İşlenen yüzeyde titreşimden doğan takım izleri bırakacak derecede büyük olan tırlama veya otlama olarak adlandırılan titreşimin ortaya çıkması yüzey pürüzlülüğüne olumsuz etki yapar. Yüzeyde gözle görülür dalgalanmalar oluşabilir. 

Talaş kaldırma esnasında oluşan bu titreşimleri en aza indirmek veya önlemek için aşağıdaki faktörler dikkate alınmalıdır. 
 

 

Talaş kaldırma işlemlerinde sürtünmeden ve metalin kesilmeye karşı gösterdiği dirençten dolayı yüksek bir ısı ortaya çıkmaktadır. Ortaya çıkan bu yüksek ısı, gerek kesici takımın sertliğini ve ömrünü, gerekse işlenen parçanın yüzey kalitesini olumsuz yönde etkiler. Böyle bir durumu minimize etmek için uygun bir kesme sıvısı kullanılarak takım üzerinde tesirli bir soğutma yapmak gerekir. Kesme sıvısının yağlayıcı özelliğinden dolayı sürtünme azalacak ve oluşan ısı azalacaktır. 

Metal işleme operasyonlarında 4 ayrı madde birbirine bağımlı olarak çalışmakta ve birbirlerini etkilemektedir. Bunlar; 

Bilindiği gibi havanın bileşiminde %20 oranında oksijen vardır. Genellikle malzemelerin tümü oksijenle reaksiyona girmektedir. Bu reaksiyon neticesinde demir metaller üzerinde oksitlenmiş tabaka oluşur. Oluşan bu tabaka sert olduğundan kesici takımda aşırı aşınmalar meydana gelir.