Literatür Araştırmalarının Değerlendirilmesi

Literatür araştırması sonucunda vermiküler grafitli dökme demirlerin mekanik özellikleri, mikro yapısı ve aşınma davranışı üzerinde birçok araştırma yapılmıştır. Buna karşın östemperlenmiş vermiküler grafitli dökme demir malzemelerin frezede işlenebilirliği ile ilgili sınırlı sayıda yayın ve çalışmaya rastlanmıştır.

Bu çalışmada, farklı östemperleme sıcaklık ve sürelerinin VGDD malzemelerin işlenebilirliği, bağımsız kesme parametreleri (kesme hızı, ilerleme miktarı ve sabit kesme derinliği) kullanılarak deneysel olarak araştırılmıştır. Farklı östemperleme sıcaklık ve sürelerinin vermiküler grafitli dökme demirlerin işlenmesi sırasında kesme parametrelerinin kesme kuvvetleri ile yüzey pürüzlülüğüne etkisinin araştırılması ve en uygun kesme parametrelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır.

3. TALAŞ KALDIRMA PRENSİPLERİ VE İŞLENEBİLİRLİK

3.1. Talaşlı İmalat İşlemi

Birçok mekanik parçanın son olarak şekillendirilmesi talaşlı işlemler kullanılarak gerçekleştirilmektedir. Sıcak şekillendirme, soğuk şekillendirme ve döküm işlemleri gibi hacim şekillendirme işlemlerinde arzu edilen; şekil, boyut ve yüzey kalitesi açısından iyi imalatlar elde etmek için genellikle metal talaş kaldırma işlemleri uygulanmaktadır. Talaş kaldırma işlemleri kesme ve taşlama olmak üzere başlıca iki kategoride sınıflandırılabilir.

Kesme işlemleri malzemeden geleneksel talaş kaldırma işlemleridir. Daha sonraki taşlama işlemleri ise parçanın tam boyutlarına gelmesini ve iyi yüzey kalitesi elde edilmesini sağlar. En yaygın kesme işlemleri tornalama, frezeleme, delik delme ve bunları takiben honlama, broşlama, form kesme gibi özel işlemlerdir. Tüm metal kesme işlemleri mekanik prensipleri aynı olmakla birlikte bunların geometri ve kinematikleri birbirilerinden farklı olabilir (Ovalı ve Mavi, 2011).

Talaş kaldırma, istenilen boyut ve biçimdeki parçaların üretmek amacıyla iş parçasından küçük parçalar kopartmak olarak tanımlanabilir. İş parçası üzerinden takım kesici kenarı aracılığıyla, talaş oluşturmak için bir kısım malzeme kaldırılacaktır. Talaş kaldırmak için gerekli olan mekanizma; kesici kenarın hemen önündeki iş parçası üzerinde bölgesel kayma deformasyonunun gerçekleşmesidir. Kesme sırasında, iş parçası ve takım arasındaki bağıl hareket takım yakınındaki iş parçasını bastırarak ilk deformasyon olarak adlandırılan kayma deformasyonuna sebep olarak talaşı oluşturur (Şahin, 2003)

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. Geçen yüzyılın sonlarına doğru başlayan talaş kaldırma ile ilgili araştırmalar, 1940‘lara kadar artan bir hızla devam etmiş bu tarihten sonra özellikle sanayileşmiş ülkelerde önemli bir gelişme göstermiştir. Çok zor ve karmaşık bu olayı açıklamak için teorik modellere dayanarak değişik pek çok teori ortaya atılmıştır (Sayit, 2007).

3.2. Frezeleme İşleminde Talaş Kaldırma

Frezeleme işleminde, kesici takımın kendi ekseni etrafında dönmesi ve parçanın ilerleme hareketi yapması sonucu talaş kaldırma işlemi gerçekleşir. Talaş kaldırma işlemi takım ve iş parçası arasındaki izafi hareketlerin sonucu olarak meydana gelir. Bunlar sırasıyla kesme hareketi, ilerleme hareketi ve yardımcı hareketlerdir. Frezeleme işleminde kesme hareketi takımın dönmesiyle meydana gelir. Frezeleme işlemi diğer talaşlı imalat yöntemlerinden farklı olarak kesici takımda bulunan diş sayısına bağlı olarak prodüktivitesi oldukça yüksek bir talaşlı imalat yöntemidir. İş parçası yüzeyinin işlenmesine göre frezeleme işlemleri, çevresel ve alın frezeleme olarak iki grupta incelenir.

Çevresel frezeleme, ekseni yatay durumda bulunan ve silindirik bir frezenin çevresindeki dişlerle talaş kaldırma biçimidir. Bu yöntemde kesici takımın her bir dişi bağımsız olarak düşünüldüğünde talaş kaldırma işlemi, tornalamada olduğu gibi meydana gelir. Ancak burada iş parçası ilerleme hareketi yapar ve dişler belirli bir eksen etrafında döner. Bu nedenle işlem sırasında talaş kesit alanı devamlı değişir. Bunun için tornalama işlemine göre daha karmaşık bir yapıya sahiptir. Şekil 3.1’de çevresel frezeleme şekli gösterilmektedir.

Şekil 3.1. Çevresel frezeleme işleminde talaş kaldırma işlemi

Alın frezeleme, kesici takım ekseni işleme yüzeyine diktir. Kesme işlemi kesici dişlerin yan kenarları ile gerçekleşir. Alın frezeleme işleminde kesici takımın boyutu önemli bir faktördür. Eğer işlenen yüzeyin genişliği kesici takımın çapından küçük ise, frezelemeye simetrik ya da asimetrik olarak yapılır. Şekil 3.2’de görüldüğü gibi simetrik frezelemede,

kesici takım ekseni ile iş parçası ekseninin çakışması durumunda yapılan talaş kaldırma olayıdır. Eğer iki eksen çakışmıyorsa asimetrik frezeleme gerçekleşir. Asimetrik frezeleme Şekil 3.3’de görülmektedir. Kesici takımın çapı iş parçasının işlenen yüzey genişliği (iş parçasının genişliği) ile aynı ise bu işleme tam kavrama, eğer iş parçası genişliği daha küçük ise bu işleme kısmi kavramalı frezeleme adı verilmektedir (Özkan, 2000).

Frezeleme işlemi, kesici takımın dönme yönü ve iş parçasının ilerleme yönüne göre ikiye ayrılmaktadır. Bunlar, zıt yönlü ve aynı yönlü olarak adlandırılmaktadır.

Şekil 3.2. Simetrik aynı ve zıt yönlü frezeleme

Zıt yönlü frezeleme, takım dönüşü ile ilerleme yönünün ters durumunda olduğu işleme yöntemidir. Bu yöntemde kesme işlemi, aşağıdan yukarıya doğru yapılmaktadır. Bu sırada meydana gelen talaş kalınlığı ise, sıfırdan maksimum değere doğru artmaktadır. Bu yöntemde kesme kuvvetlerinin, kesme başlangıcında sıfır olması ve giderek artması bir avantajlı durumdur. Fakat iş parçasını tezgâh tablasından kaldırmaya çalışması ise, mahzurlu bir durumdur.

Şekil 3.3. Asimetrik aynı ve zıt yönlü frezeleme

Aynı yönlü frezeleme ise, takımın dönüş yönü ile ilerleme yönünün aynı olduğu işleme yöntemidir. Burada kesme işlemi yukarıdan aşağı doğru olduğundan talaş kalınlığı ise, maksimum değerden sıfıra doğru azalmaktadır (Taylan, 2006).

3.3. Talaş Oluşum Mekaniği

Bir malzemeden talaş kaldırmak için kesici takımın iş parçası malzemesinden daha sert olması, belirli bir kesme geometrisine sahip olması, uygun kesme parametreleri ve iş parçasının üzerine belirli bir yük uygulaması gerekmektedir. İş parçası üzerinde uygulanan yük ilerleme doğrultusunda malzemeyi deforme etmeye çalışacaktır. İş parçası belirli bir bölgeye kadar deforme olduktan sonra bünyesinden malzeme kaybedecektir. İşte bünyeden kaybedilen bu malzemeye talaş denilmektedir. Talaş kaldırma sırasında kullanılan kesme parametreleri talaş oluşumunu doğrudan etkilemektedir. Bu faktörleri aşağıdaki gibi sıralamak mümkün (Şahin, 2003).

 Kesici takım ömrü, T (dak),

 Kesme hızı, V (m/dak)

 Talaş derinliği, t (mm),

 İlerleme miktarı, f (mm/dev),

 Takım geometrisi,

 Titreşim durumu,

 Soğutma sıvısı,

 Takım/iş parçası malzeme çifti,

 Takım burun yarıçapı, r (mm),

Kesici kenar talaş kaldırma işlemi esnasında, iş parçası malzemesinin bir bölümünü deforme eder ve talaşı ayırır. Talaş olarak ayrılacak malzeme tabakası üzerindeki gerilmeler bu tabaka kesici kenara yaklaştıkça artar. Artan gerilmeler malzemenin akma sınırını geçtiği anda plastik deformasyon meydana gelir. Oluşan talaş biçimi iş parçası malzemesine kesme parametresine ve kesici geometrisine bağlı olarak farklılık gösterir (Çakır, 1999).

3.4. Kesme Modelleri

Talaşlı imalat işleminin mekaniği ve talaş oluşumu üzerine yapılan analizlerde genellikle iş parçası olarak metaller dikkate alınmıştır. Bununla birlikte, metal dışı olan malzemelerin işlenmesinde de benzer kurallar uygulanabilir. Talaşlı imalat işlemi gerçekte üç boyutlu ve oldukça karmaşık olduğu için talaşlı imalat işleminin mekaniğinin tanımlanmasında iki boyutlu dik kesme (orthogonal) modeli kullanılır (Şekil 3.4). Bu yaklaşım basit olmakla birlikte talaşlı imalat mekaniğini yeterli doğrulukta tanımlar. İki boyutlu dik kesme modeli talaşlı imalat işleminin analizinde önemli bir rol oynar. Bu modele göre, iş parçasının kesici takımı zorlamasıyla kayma düzleminde iş parçasının kayma gerilmesinin aşılmasıyla talaş oluşumu gerçekleşir (Groover, 1996).

t₁: deforme olmamış talaş kalınlığı l_s: kayma düzlemi uzunluğu t₂: deforme olmuş talaş kalınlığı φ: kayma düzlemi açısı w: iş parçası genişliği γ : kesici takım talaş açısı Şekil 3.4. Dik (orthogonal) kesme modeli (Groover, 1996)

Talaş oluşumu, iş parçasının kesici takım önündeki bölgesel deformasyonu ile gerçekleşir.

İş parçası ve kesici takım arasındaki nispi hareket sonucu iş parçasında oluşan gerilme, iş parçasını birinci deformasyon bölgesinde plastik deformasyona uğratarak talaş oluşumunu gerçekleştirir. Oluşan talaş, kesici takımın talaş yüzeyi üzerinden geçerek atılır. Birinci kayma (deformasyon) düzleminde oluşan talaş, kesici takımın talaş yüzeyi üzerinden geçerken veya yapışma sonucu ikinci defa deformasyona uğrar ve kesme bölgesinden atılır (Groover, 1996).

Eğik kesmede, kesici takımın kesici kenarı kesme hız vektörüne eğimlidir (Şekil 3.5). Bu eğim, talaşın akış yönünü ve böylece de takımın performansını önemli şekilde etkilemektedir (Kalpakjian,1991). Vargelleme, delme, frezeleme ve tek noktadan kesme işlemi yapılan tornalama gibi işlemler eğik kesme işlemleridir.

Şekil 3.5. Eğik kesme işleminin şematik olarak gösterilmesi (Kalpakjian,1991)

Dik (orthogonal) kesme işleminde ise kesici takımın kesici kenarı kesme hız vektörüne diktir. Şekil 3.5’teki i açısı 0° olduğunda işlem dik kesme işlemi olur. Eğik kesme işlemi esnasında oluşan bileşke kuvvet üç bileşene (x, y ve z yönlerinde) ayrılırken dik kesme işleminde y yönündeki kuvvet bileşeni sıfır olur. Dolayısıyla dik kesme işleminde bileşke kuvvet yalnızca x ve z yönlerinde iki bileşene ayrılır. Dik kesme işleminde ayrıca kayma işleminin tek bir düzlemde gerçekleştiği (kayma işlemi gerçekte ise dar bir kayma bölgesinde gerçekleşir), kesici ucun mükemmel sivri olduğu ve kesici takım boşluk yüzeyi ile yeni işlenen yüzey arasında bir sürtünme olmadığı varsayılır. Şekil 3.4’de görüldüğü

gibi iş parçası kesici takım önünden V hızında geçer. V, kesme hızıdır. Kesilmemiş talaş kalınlığı t1’dir. Talaşta Vc hızı ile kesici takım talaş yüzeyi üzerinden geçer. Bu durumda kayma Vs hızında ve kayma açısı φ’da gerçekleşir (Kalpakjian,1991).

Gerçekte talaş oluşumu ince bir bölgede gerçekleşir (Şekil 3.6). Talaş oluşumu plastik deformasyonun önemli derecede rol oynadığı bir işlemdir. Talaşlı imalat işleminde talaş oluşumu, iş parçasının kesici takım önündeki bölgesel deformasyonu ile gerçekleşir. İş parçası ve kesici takım arasındaki bağıl hareket sonucu, iş parçasında oluşan gerilme iş parçasını birinci deformasyon bölgesinde plastik deformasyona uğratarak talaş oluşumunu gerçekleştirir. Oluşan talaş, kesici takımın talaş yüzeyi üzerinden geçerek atılır. Birinci kayma (deformasyon) düzleminde oluşan talaş kesici takımın talaş yüzeyi üzerinden geçerken kayma veya yapışma sonucu ikinci defa deformasyona uğrar ve kesme bölgesinden atılır (Groover, 1996).

Şekil 3.6. Gerçek talaş oluşumu (Groover, 1996)

3.5. Yüzey Pürüzlülüğü

Talaş kaldırarak şekillendirme sırasında; seçilen yönteme, kesici cinsine ve işleme şartlarına bağlı olarak fiziksel, kimyasal, ısıl faktörlerin ve kesici-iş parçası arasındaki mekanik hareketlerin etkisi ile işlenen yüzeylerde genellikle istenmediği halde işleme izleri oluşmaktadır. Nominal yüzey çizgisinin altında ve üstünde düzensiz sapmalar meydana getiren bu duruma yüzey pürüzlülüğü denilmektedir (Güllü, 1995).

Yüzey pürüzlülüğünün uluslar arası kabul görmüş simgesi Ra olarak gösterilmekte ve pürüzlülük eğrisinin merkez çizgiden sapmasının aritmetik ortalaması olarak tanımlanmaktadır (Smith, 2008). Ra'nın hesaplanılmasında kullanılan matematiksel eşitlik Eş. 3.1’de verilmiştir.

0

1 ( )

L

Ra z x dx

 L



(3.1)

Burada, R_a ortalama yüzey pürüzlülüğü, L örnek alma uzunluğu, Z ortalama pürüzlülük yüksekliği, x profil yönü olarak tanımlanmaktadır.

Talaş kaldırma ile işlenen yüzeylerde, dalgalılık ve pürüzlülük olmak üzere iki türlü düzensizlik meydana gelir (Şekil 3.7). Dalgalılık, geometrik sapmalar grubuna girdiğinden yüzey kalitesini yüzey pürüzlülüğü tayin eder. Standart yüzey pürüzlülüğü değerlendirme kriterleri, yüzeye dik olan bir kesitte belirli bir numune uzunluğu boyunca, belirli bir referans profiline ve profil ortalama çizgisine göre tayin edilir (Şekil 3.8).

Şekil 3.7. Yüzey kalitesini tayin eden faktörler

Şekil 3.8. Yüzey pürüzlülük geometrisi

Seçilmiş uzunluk sınırları içerisinde, ortalama çizgisi ve profilin en yüksek noktası arasındaki mesafe maksimum profil tepe yüksekliği (Rp), profil çukurları çizgisi ve profil tepeleri arasındaki mesafe profilin maksimum tepe yüksekliği (Rt), beş adet en yüksek profil tepe yükseklikleri ve beş adet en derin profil derinliklerinin mutlak değerinin ortalamasına yüksekliği (Rz) ve seçilmiş örnek uzunluktaki profil sapmalarının mutlak değerlerinin aritmetik ortalaması (Ra) olarak tanımlanır (Özçatalbaş, 2002).

Yüzey pürüzlülüğü talaş kaldırma uygulamalarında pek çok fonksiyona bağlı olduğundan, uygulanan takım geometrisi ve ilerleme hızının sonucunda elde edilen “ideal yüzey pürüzlülüğü” ve kesme uygulamalarındaki düzensizliğin bir sonucu olan “doğal yüzey pürüzlülüğü” olarak iki ayrı tanımlamayla değerlendirilmektedir.

3.5.1. İdeal yüzey pürüzlülüğü

En uygun biçimde verilmiş takım şekli, geometrisi, ilerleme ve kesme hızı ile sağlanabilen en iyi yüzey pürüzlülüğü ideal yüzey pürüzlülüğünü vermektedir. Kesici takımda sıvanma, titreşim ve takımın hatalı bağlanması v.b. etkenler azaltılırsa ideal yüzey pürüzlülüğü sağlanabilir (Yazman, 2006).

3.5.2. Doğal yüzey pürüzlülüğü

Talaşlı imalat uygulamalarında yukarıda belirtilmiş ideal şartlara uyulması genellikle mümkün değildir. Bu doğal şartlar altında elde edilen yüzey pürüzlülüğü gerçek yüzey pürüzlülüğünün bir ölçüsüdür. Doğal yüzey pürüzlülüğüne neden olan temel etkenlerden biri de yığıntı talaşın oluşmasıdır. Bazı durumlarda yığıntı talaş devamlı olarak oluşur ve kopabilir. Bu şekilde sıvanma oluşan talaş yüzeyinin altında ve talaş kaldırılmış malzemenin yüzeyinde uzaklaştırılan parçalardan dolayı daha pürüzlü bir yüzey meydana gelmektedir (Yazman, 2006).

3.5.3. Yüzey pürüzlülüğüne etki eden faktörler

Talaşlı imalat esnasında yüzey pürüzlülüğüne etki eden parametreler şunlardır (Özses, 2002):

 Takım tezgâhının rijitlik durumu,

 Yataklama sisteminden kaynaklanan hatalar,

 Takım tutucu rijitlik durumu,

 Takım aşınmasının etkileri,

 Takım geometrisi,

 Kesme parametreleri,

 Malzemenin mekanik özellikleri,

 Soğutma sıvısının etkileri,

Şekil 3.9’da yüzey pürüzlülüğüne etki eden faktörler ele alınmıştır. İş parçasının bitmiş yüzey pürüzlülüğünü etkileyen bu faktörler; ilerleme, takım geometrisi ve takım-iş parçası arasında kendiliğinden meydana gelen titreşim olmak üzere üç kısma ayrılmıştır (Cheung ve diğerleri, 2000).

Şekil 3.9. Yüzey pürüzlülüğünü etkileyen faktörler

3.5.4. Yüzey pürüzlülüğünün oluşması

Uygulamada, genellikle ideal pürüzlülük şartlarına ulaşmak mümkün değildir. Normalde gerçek pürüzlülükte en etkili pürüzlülük tipi doğal yüzey pürüzlülüğüdür. Doğal yüzey pürüzlülüğüne sebep olan en önemli faktörlerden biri yığma talaş (BUE) oluşumudur.

Teorik yüzey pürüzlülüğü yapılan geometrik hesaplamalar neticesinde aşağıdaki formülde verilen ampirik ilişki ile elde edilmiştir (Bayrak, 2002).

Ra = 0,064 x f ² / 8 r (3.2)

Şekil 3.10. İlerleme ve takım uç yarıçapının yüzey pürüzlülüğüne etkisi (Bayrak, 2002)

Yığma talaş devamlı olarak birikir, dağılır ve dağılan sert parçalar iş parçasına sürtünür.

Talaş takım sürtünmesini azaltan ve yığma uç oluşumunu azaltan takım geometrisi ve kesme parametreleri daha düzgün yüzey oluşmasını sağlar. Genelde yüzey pürüzlüğü değerleri olarak taşlama işlemi için 0,05-1,6 mm, son paso tornalama için 0,1 den 1,0 mikrometre, frezeleme ve kaba tornalama için ise 1,6 mikrometreden daha yüksek olan Ra değerleri kabul edilebilir (Özses, 2002).

3.5.5. Yüzey pürüzlülüğü ölçme teknikleri

Optik metot: Bir yüzey üzerine yansıtılan ısının geliş açısı ile yansıma açısı aynı olacaktır.

Pürüzlü yüzeylerde ısının dağılımı optik sensörlerle ölçülerek yüzey pürüzlülüğü ölçülmektedir.

Temas metodu: Yüzey üzerinde dolaştırılan bir probun sürtünme katsayısı bilinen bir yüzeye göre elde edilen neticelerinin karşılaştırılması esasına dayanır.

Mekanik metot: Çelik bilye kullanılarak en az 500 gram ağırlığın yüzeyde; yüzeyin içine doğru 1 mikronluk yer değiştirmesi ile yapılan yüzey pürüzlülüğünün ölçme tekniğidir.

Hidrolik metot: Belli eğim ve uzunluktaki bir düzlemde ve belli hacimde yağ damlasının akış süresi ile pürüzlülük değeri arasında kurulan bir ilişki ile pürüzlülük değeri ölçülmesi esasına dayanır.

Yüzey dinamometresi metodu: İki yüzey arasındaki sürtünme katsayısı, parçaların pürüzlülük değerine bağlıdır. İki parça birbiri üzerinde kaydırılarak ve uygulanan kuvvet dinamometre ile ölçülerek pürüzlülük hakkında bilgi edinilebilir.

X ışını metodu: Mikroskop altında yüzey düzensizliklerinde küçük açılarla gönderilen X ışınları ile 0,00254-0,0508 μm arasındaki pürüzlük değerleri ölçülebilir.

Elektron mikroskobu metodu: Elektron mikroskobu en küçük düzensizlikleri ölçme gücüne sahip olmasına rağmen ölçme boyutunun küçük tutulması zorunluluğu ve görüntünün kopyalanması gibi sorunlar bu metodu sınırlamaktadır.

Replika metodu: Parça üzerindeki konumu nedeniyle ölçüm yapılacak yüzeye erişilemediği durumlarda yüzeye selüloz - asetat filmi, asetonla yumuşatılarak sertleşene kadar temizlenmiş yüzeye bastırılırsa elde edilen maske yüzey karakteri hakkında % 80 oranında bilgi verir.

İzleyici uçlu cihazları ile ölçme metodu: Çok sivri bir izleyici ucun parça üzerinde değerlendirme uzunluğu boyunca hareket ettirilmesi ve hareket esnasında oluşan titreşimlerin büyütülerek hareketli bir şerit üzerine aktarılması veya elektronik cihazlar yardımıyla yorumlanması esasına dayanır. İzleyici ucun inceliği ölçüm esnasında doğruluk açısından önem arz ettiğinden 0,00004 mm çapında iğneler kullanılmaktadır. Kullanımı en kolay ve ideal bir ölçüm sistemidir (Bayrak, 2002).

Elektro fiber optik metot: Yüzey pürüzlüğü ölçülecek malzeme X,Y yönünde hareket edebilen tablaya bağlanarak yatay konuma getirilir. Fiber optik algılayıcı ile parça yüzeyine dik olarak ışın gönderilir. Parça yüzeyinin pürüzlülüğüne göre dağılan ışınlar fiber optik algılayıcılara bağlanmış foto algılayıcılarla yorumlanarak pürüzlülük değeri bulunur (Özses, 2002).

3.6. Frezeleme İşleminde Oluşan Kesme Kuvvetleri

Frezeleme, dönen bir takım ile doğrusal hareket yapan bir iş parçasından talaş kaldırma işlemidir. Freze tezgâhında yatay, dikey ve eğimli yüzeylerin işlenmesi gerçekleştirilebilmektedir. Farklı freze çakıları kullanılarak dik köşeler, kanallar ve düzlem yüzeyler işlenebilmektedir (Shao ve diğerleri, 2004).

Frezelemede, talaş kaldırma sürecinde oluşan kesme kuvvetleri değişkenlik gösterir. Bu nedenle, pratikte hesapları kolaylaştırmak için ortalama talaş kesitine karşılık gelen ortalama kesme kuvvetleri alınır. Frezelemede genellikle aynı anda birden çok kesici uç talaş kaldırdığından kuvvetler, bir kesici uca karşılık gelen ortalama talaş kaldırma kuvveti (Fzz) ve onun bileşenleri; ortalama kesme kuvveti (Fcz), ortalama radyal kuvvet (Frz) ve ortalama ilerleme kuvveti (Ffz) olarak ifade edilirler.

Aynı anda parçadan talaş kaldıran kesici uç sayısı;

Z_e = Z x ф_s / 360 (3.3)

Tüm frezeye (kesici takıma) ait ortalama kesme kuvvetleri;

F_c = Z_e x F_cz (3.4)

F_f = Z_e x F_fz (3.5)

F_r = Z_e x F_rz (3.6)

bağıntıları ile bulunur.

Helisel silindirik frezelemede Fc, Fr, Ff kuvvetlerine ek olarak eksenel kuvvet (Fa) meydana gelir. Eksenel kuvvet;

Fa = Fc x tan λ (3.7)

ile ifade edilir.

Düz silindirik frezelerde eksenel kuvvet oluşmaz. Alın frezelemede kesme kuvvetlerinin durumu Şekil 3.11’de görülmektedir. Kesici uca dik olarak alınan N-N kesitindeki ortalama talaş kaldırma kuvvetinin (Fz) bileşenleri, ortalama kesme kuvveti (Fc) ve normal kuvvettir (Fn). Fn normal kuvvetin bileşenleri ise ilerleme kuvveti (Ff) ve radyal kuvvettir (Fr).

Burada bir kesici uca karşılık gelen ortalama kesme kuvveti (F_cz);

F_cz = As x k_s = B x h_m x k_s (3.8)

kesici takıma karşılık gelen toplam ortalama kesme kuvveti (Fs);

F_c = Z_e x F_cz = Z_e x B x h_m x k_s (3.9) bağıntıları ile bulunur.

Burada;

Ze: Aynı anda talaş kaldıran kesici uç sayısı, B: Kesme genişliği,

Hm: Ortalama talaş kalınlığı, ks: Özgül kesme kuvveti’ dir.

Şekil 3.11. Alın frezelemede oluşan kuvvetler (Akkurt, 1996)

Teorik hesaplamalarda, ortalama radyal kuvvet (Fr) ve ortalama ilerleme kuvveti (Ff) deneylere dayanan aşağıdaki bağıntılara göre bulunabilir (Akkurt, 1996).

Simetrik frezelemede;

Ff = (0,3…0,4) Fc (3.10)

Fr = (0,85…0,95) Fc (3.11)

F_a = (0,5…0,55) F_c (3.12)

Zıt yönlü asimetrik frezelemede;

F_f = (0,6…0,9) F_c (3.13)

F_r = (0,45…0,7) F_c (3.14)

F_a = (0,5…0,55) F_c (3.15)

Aynı yönlü asimetrik frezelemede;

Ff = (0,15…0,3) Fc (3.16)

Fr = (0,9…0,1) Fc (3.17)

Fa = (0,5…0,55) Fc (3.18)

Freze takımının dinamiğinin tanımlanması için farklı tanımlamalara ve bu tanımlamalardan bazılarının hesaplandığı denklemlere gerek duyulmaktadır. Bu tanımlar ve denklemler:

Ana mil hızı (n) (dev/dak) freze tezgâhının ana milinin dakikadaki devir sayısını ifade etmektedir. Kesme hızı (Vc) (m/dak), ana mile bağlı kesici kenarın hızını ifade etmektedir.

Freze çakısı çapının (D) (m) olarak alındığı, kesme hızı ile ana mil hızı arasındaki ilişki, Eş. 3.19’de verilmiştir. edilmektedir. Kesici uç basına ilerleme (fz) (mm), frezeleme işlemi sırasında birden fazla kesici uç kullanıldığı durumlarda, ucun kendisinden önceki ucun konumuna geldiği andaki iş parçasının yer değiştirmesini ifade etmektedir. Kesici uç sayısının z ile gösterildiği, Eş.

3.20’de hesaplanan dakikadaki ilerleme veya ilerleme hızı (Vf) (mm/dak), iş parçasının kesici takıma birim zamandaki ilerlemesini ifade etmektedir.

 

V = .z.n _f fz mm/dak

(3.20)

Eksenel talaş derinliği (a_p) (mm), dik frezelemede kaldırılan talaş yüksekliğini, yatay frezelemede ise talaş genişliğini ifade etmektedir. Kesme genişliği veya radyal talaş derinliği (a_e) (mm), dik frezelemede kaldırılan talaş genişliğini, yatay frezelemede ise talaş derinliğini ifade etmektedir. Eş. 3.21 yardımı ile hesaplanan, birim zamanda kaldırılan talaş hacmi (V) (mm³/dak), birim zamandaki iş parçasının ilerlemesi sonucu kaldırılan talaş hacmine karşılık gelmektedir.



³



V= .a .Vap _{ f} mm /dak (3.21)

3.7. İşlenebilirlik

İşlenebilirlik evrensel olarak tanımlanmış, standart bir özellik değildir. Genellikle iş parçasının işlenebilme kabiliyeti, bir başka değişle iş parçasının kesici birtakımla şekillendirilmesinin ne kadar kolay veya zor olduğu işlenebilirlik olarak adlandırılır. Kesici takımlardaki gelişmeler, değişen koşullar ve metotlar nedeniyle işlenebilirlik kavramı karşılaştırmalı değerler cinsinden ifade edilmesi zor olan bir kavramdır (Kırcali ve Çakır, 2006).

İş parçası malzemesinin metalürjisi, kimyasal yapısı, mekanik özellikleri, ısıl işlemi, katkıları, kalıntıları, yüzeyindeki sert tabakanın kalınlığı vb. özellikleri, kesici kenar, takım bağlama biçimi, takım tezgâhı, işleme biçimi ve işleme şartları gibi faktörler işlenebilirlik

İş parçası malzemesinin metalürjisi, kimyasal yapısı, mekanik özellikleri, ısıl işlemi, katkıları, kalıntıları, yüzeyindeki sert tabakanın kalınlığı vb. özellikleri, kesici kenar, takım bağlama biçimi, takım tezgâhı, işleme biçimi ve işleme şartları gibi faktörler işlenebilirlik

Belgede ÖSTEMPERLENMİŞ VERMİKÜLER GRAFİTLİ DÖKME DEMİRİN İŞLENEBİLİRLİĞİ. Yücel KAHRAMAN YÜKSEK LİSANS TEZİ MAKİNA EĞİTİMİ GAZİ ÜNİVERSİTESİ (sayfa 30-0)