Frezeleme stratejileri ve kalıp yüzeyleri için uygulanması

Bu tez çalışmasında, hassas döküm işlemi için mum enjeksiyon yöntemiyle imal edilen Ortez parçasının alt kalıp yarımı ile plastik enjeksiyon yöntemiyle imal edilen CD-ROM kapağının üst kalıp yarımı için uygulanan frezeleme stratejileri incelenmiştir. Bu çalışmada, 3 eksen kaba ve ince yüzey frezeleme operasyonları ile bu operasyonları oluşturan frezeleme stratejileri kalıp yarımlarının işlenmesinde kullanılmıştır. Literatürde yer alan ve tez çalışması boyunca da uygulanan frezeleme yöntemleri, Şekil 3.10’da sırasıyla verilmiştir.

31

32

Ortez parçası ile CD-ROM kapağının kalıp bileşenlerinin imal edilmesi sırasında kullanılan 3 ve 5 eksen CNC frezeleme stratejileri genel olarak 4’e ayrılmıştır. Her bir frezeleme stratejisi yüzeyin geometrisine uygun olarak efektif bir biçimde uygulanmıştır.

a) Düz yüzey frezeleme stratejisi (Face milling) b) Hacimsel frezeleme stratejisi (Volume milling) c) Profil-Kontur frezeleme stratejisi (Profile milling) d) Yüzey frezeleme stratejisi (Surface milling)

a) Düz yüzey frezeleme stratejisi: Düz yüzey frezeleme stratejisi, düz parça yüzeylerinin frezelenerek şekillendirilmesinde kullanılan en etkin 3 eksen metal kesme operasyonu ve büyük çaplı kesici takımların geniş adımlarla hareket ettiği bir frezeleme stratejisidir. Bu stratejide, kesici takımın merkezi referans alınarak parça yüzeyi işlenir. Büyük çaplı kesici takımlarla geniş adımlı hareket, parça yüzeyinin kısa zamanda işlenmesini sağlayarak kesme ekonomisine önemli katkıda bulunur. Düz yüzey frezeleme stratejisinde; ilerleme, devir sayısı, eksenel ve radyal kesme derinlikleri, giriş-çıkış mesafeleri ve kesici takım çapı gibi birçok frezeleme parametresi bilgisayar programı yardımıyla kullanıcı tarafından kolaylıkla kontrol edilebilir [10,11]. Ortez parçasının kalıp bileşenleri ile CD-ROM kapağının kalıp bileşenlerindeki düz yüzeyler, bu stratejiyle işlenmiştir. Şekil 3.11, Ortez parçası ile CD-ROM kapağının en önemli ve en karmaşık kalıp yarımlarının düz frezeleme stratejisiyle işlenmesini göstermektedir.

(a) (b)

33

b) Hacimsel frezeleme stratejisi: Hacimsel frezeleme stratejisi, parça yüzeylerinden büyük hacimlerde malzemenin çıkarılması gerektiği durumlarda tercih edilen 3 (üç) eksen metal kesme operasyonudur. Kesici takım alın yüzeyi ile parçaya temas ederek spiral biçiminde takım yolları oluşturur. Hacimsel frezeleme stratejisi, derin ve dar kalıp boşluklarının hızlı ve yüksek kalitede işlenmesini sağlar. Bu stratejide, kesici takım emniyet düzlemine paralel olan takım yolları oluşturarak malzeme çıkarma işlemi yapar. Düz yüzey frezeleme stratejisinde olduğu gibi, bu stratejide de aynı frezeleme parametreleri kullanılmaktadır.

Hacimsel frezeleme stratejisinde düz yüzey frezeleme stratejisinden farklı olarak, alt kontrol parametreleri bulunmaktadır. Alt kontrol parametreleri, kesici takım ve yüzeyin performansını artırmak için oldukça önemlidir. Alt kontrol parametreleri sayesinde, kesici takımın parça yüzeyi üzerine giriş açısı ayarlanarak kesici takımın alın yüzeyindeki aşınma % 60 oranında azaltılabilir [12-17]. Ayrıca, kesici takımın yüzeye uyguladığı kuvvetin etkisiyle oluşan izler ve işleme süresinin azaltılması da alt kontrol parametreleriyle sağlanabilir. Ortez parçası alt kalıp yarımı ve CD-ROM kapağının üst kalıp yarımı üzerinde uygulanan hacimsel frezeleme stratejisi, Şekil 3.12’de gösterilmiştir.

(a) (b)

Şekil 3.12: Hacimsel frezeleme stratejisinin kalıplarda uygulanması

c) Profil-Kontur frezeleme stratejisi: Profil ya da kontur frezeleme stratejisi, parçaların yan yüzeylerinin bir profil boyunca ve belli bir kesme derinliğinde işlenmesi için uygulanan 3 ve 5 eksenli metal kesme operasyonudur. Kesici takımın

34

yan yüzeyinin işlenecek hacim yüzeylerine paralel hareketleri sonucunda takım yolu oluşturulur. Profil frezeleme stratejisi, hem 3 eksen hem de 5 eksen kaba ve ince yüzey işlemlerini yapabilmesinden dolayı, diğer frezeleme stratejilerine kıyasla daha yaygın ve kullanışlıdır. Alt kontrol parametrelerinin farklı kombinasyonları kullanılarak metal kesme performansı üst seviyeye çıkarılabilir. Bu stratejiyi diğerlerinden ayıran en önemli fark, işlenecek hacim ölçüsüne göre kesici takımın yarıçapının % 50’si kadar hareket etme olanağını vardır. Böylelikle; frezelenmesi istenen hacim ara operasyonlar yapılmaksızın kısa sürede işlenebilir [10-12]. Şekil 3.13’de, Ortez parçası alt kalıp yarımı ile CD-ROM kapak üst kalıp yarımı üzerinde profil frezeleme stratejisinin uygulanması gösterilmiştir.

(a) (b)

Şekil 3.13: Profil-kontur frezeleme stratejisinin kalıplarda uygulanması

d) Yüzey frezeleme stratejisi: Yüzey frezeleme stratejisi, düz, eğimli ve serbest formlu yüzeylerin 3 ve 5 eksende frezelenmesi için kullanılan bir metal kesme operasyonudur. Özellikle, 5 eksen operasyonlarının gerekli olduğu kalıp yüzeylerinin işlenmesi sırasında tercih edilen önemli bir frezeleme stratejisidir. Bu stratejiyi kullanarak kalıp yüzeylerinin işlenebilirliğini artırmak için yüzey oluşturma tekniklerinin çok iyi bilinmesi gereklidir. Düz yönlü kesme (Straight Cut), Yüzeyde ada biçiminde kesme (Surface Isoline), Hat boyunca kesme (Cut Line) ve Yüzeye yansıtmalı kesme (Project Cut) gibi farklı kesme biçimleri de kullanılarak her türlü kalıp ve makine parça yüzeyleri efektif bir biçimde işlenebilir. Yüzey frezeleme stratejisi bir parça yüzeyine en son uygulanan işlem olmasından dolayı, yüksek ölçüsel doğruluk ve yüksek yüzey kalitesi istenir [10-12]. Yüzey frezeleme stratejisinin Ortez parçası ve CD-ROM kapağı kalıp yarımları üzerindeki uygulaması, Şekil 3.14’te gösterilmiştir.

35

(a) (b)

Şekil 3.14: Yüzey frezeleme stratejisinin kalıplarda uygulanması

Bahsedilen 4 farklı frezeleme stratejisi ile bu stratejilerin alt kontrol parametreleri (kesme biçimleri ve yönleri) 3 eksen yüzey frezeleme işlemi boyunca bütünleşik bir amaçta kullanılarak Ortez parçası kalıp bileşenleri ile CD-ROM kapak kalıp seti bileşenleri CNC freze tezgahında imal edilmiştir. Şekil 3.15, imal edilen Ortez parçası kalıp bileşenleri ile CD-ROM kapak kalıp seti bileşenleri göstermektedir.

(a)

(b)

36