Torna-Freze Tezgahları Üzerinde Yapılan Çalışmalar

CNC takım tezgahları yüksek verimlilik, doğruluk, tekrarlanabiliirlik ve esneklik gibi gereklilikleri yerine getirebilmek için kullanılan makinalardır. Torna-freze teknolojisi ise günümüzde CNC takım tezgahlarında uygulanmaya başlayan ileri imalat teknolojilerinden biridir. Bu teknolojinin en büyük avantajı karmaşık parçaları işlerken torna işlemiyle freze işlemini kombine bir şekilde kullanılmasıdır. Ayrıca bu işlem sürecinde parça üretilirken aynaya bağlanan parça çıkarılmadan tek bağlamada talaşlı imalat gerçekleştirilir. Bu teknoloji ile otomotiv, medikal gibi çeşitli endüstrilerde tasarımı yapılmış karmaşık parçaların üretimi ve maliyetlerinin azaltılması mümkün hale gelmiştir [24]. Şekil 2.9.’da torna-freze prosesinin tipik uygulama kombinasyonları gösterilmiştir.

Şekil 2.9 : Torna-freze teknolojisinde uygulanabilir torna-freze işlemleri [24].

Torna-freze işlemlerinde torna mili sabit olup freze kafası dönerek freze işlemi yapılabilir veya torna mili sabitken alt taret dönerek freze işlemi yapılabilir. Torna- freze işlemlerinde, torna operasyonu ise torna mili dönerken sabit olan alt taret tarafından freze işlemi yapılabileceği gibi torna milinin dönmesiyle dönen iş parçası

17

sabit olan freze kafası tarafından freze işlemi yapılabilir. Tek bir takım tezgahı kullanılarak yapılan torna-freze işlemi üretim süresini kısalttığı gibi verimliliği ve boyutsal hassasiyetin daha iyi olmasını sağlar. Karmaşık parçaların üretiminde Şekil 2.9’da verilen prosesler kombine bir şekilde torna-freze tezgahlarında kullanılabilir. Sadece torna-freze tezgahlarında iş mili kafası ve ayna mili aynı anda dönebilmektedir. Hem ayna mili hem de iş mili hareket ederek yapılan metal kesme işlemlerine torna- freze işlemi denmektedir.

Schuldz ve Spur tarafından yapılan çalışmalarda torna-freze işlemini ikiye ayrılmıştır. Bu proseslerde bir tanesi dik torna-freze işlemini diğeri ise eş eksenli torna-freze işlemidir. Dik torna-freze işleminde kesici takım iş parçasına dik bir şekilde konumlanır [25]. Ayrıca kesim sırasında kesici takımın hem alt yüzeyi hem de takımın kenarı talaş oluşmasına sebep olur. Eş eksenli torna freze işlemlerinde ise kesici takım iş parçasına paralel bir şekilde konumlanır ve talaş kesici takımda bulunan arklar sayesinde oluşur [25]. Dik torna-freze işlemi ile eş eksenli torna-freze işlemi arasındaki fark Şekil 2.10’da görülmektedir. Bu iki tip torna-freze proseslerini işleyecek takım tezgahlarını, ancak Mazak Corp. ve DMG-MoriSeiki AG. gibi önde gelen üreticiler geliştirebilmektedir.

Şekil 2.10 : a) Dik torna-freze işlemi b) Eş eksenli torna-freze işlemi [25]. Torna-freze işlemi ise yüksek talaş kaldırma hızı, ve iyi yüzey kalitesi potansiyeli olan özgün bir işlem olmakla birlikte, endüstride henüz çok fazla kullanılamayan, yeni malzemeler için çalışılması gereken bir işlemdir. 2000’lerde bu konuda bazı temel araştırmalar kısıtlı olarak yapılmış, fakat son yıllarda kaliteli torna-freze tezgahlarının

18

piyasalara yayılmaları ile birlikte, torna-freze işlemi üzerindeki araştırmalar hız kazanmaya başlamıştır.

Bu araştırmaların öncüsü Schulz ve Kiensel tarafından yapılmıştır. Bu çalışmada sert metallerden üretilen millerin yüzey kalitesini geliştirmek hedeflenmiştir [26]. Torna- freze işlemi ile ilgili yapılan araştırmalarda torna-freze işlemi diğer konvansiyonel işlemlerle karşılaştırılmıştır. Genellikle bu araştırmaların çoğunda torna-freze parçalarının yüzey kalitesi incelenmiştir. Choudhury ve Mangrulkar tarafından yapılan çalışmada geleneksel torna işlemi ve torna-freze işlemiyle üretilmiş parçaların yüzey pürüzlülükleri karşılaştırılmıştır. Bu çalışma sonucunda yüzey kalitesinin geleneksel torna işlemi görmüş parçalara göre torna-freze işlemi görmüş parçalarda 10 kat daha iyi olduğu saptanmıştır [27]. Choudhury ve Bajpai torna-freze parçaları ile freze işlemi sonucunda elde edilen parçaların yüzey pürüzlülükleri karşılaştırmışlardır. Yaptıkları deneylerde kesici çapının, kesme derinliğinin ve kesme hızının optimize edilmesi yüzey pürüzlülüğünü azalttığı gözlemlemişlerdir. Aynı zamanda torna-freze parçalarında yüzey kalitesinin daha iyi olduğu sonucuna varmışlardır [28]. Bir başka çalışmada ise Savas ve Ozay tarafından yanıt yüzey modeliyle yüzey pürüzlülüğü incelenmiştir ve taşlama metoduyla elde edilmiş yüzey pürüzlülüğüne göre teğetsel torna-freze işlemi sonucunda elde edilmiş olan yüzey pürüzlülüğünün daha iyi olduğu görülmüştür [29]. Ayrıca Neagu vd. tarafından dik torna-freze işleminin kinematiği incelenmiştir ve torna-freze işleminin verimliliği geleneksel torna işlemine göre 20 kat daha iyi olduğu saptanmıştır [30]. Karagüzel vd. tarafından yapılan araştırmada dik, teğetsel ve eş eksenli torna-freze işlemlerinin yüzey pürüzlülüğü, kesme kuvveti, talaş kalınlığı ve kinematiği incelenmiştir. Bu araştırma sırasında talaş kaldırma debisi, takım aşınması ve yüzey pürüzlülüğü dikkate alınarak eniyileme işlemleri yapılmıştır [31].

Kopac ve Pogacnik, dik torna-freze işleme operasyonlarında yüzey pürüzlülüğünü en aza indirgemek için kesici takımın eksantrisitesini araştırmışlardır. Yaptıkları araştırmalar sonucunda, kesici takım için eksantrisite değerini d/2-LN olarak hesaplamışlardır. Bu formülde yer alan d, kesici takımın yarıçapı ve LN ise kesici takımın kesme işlemini gerçekleştirdiği yüzeyin kenarını temsil eder [32].

19

Zhu vd. dik torna-freze işlemleri ile torna işlemlerini yüzey pürüzlülüğü ve yüzey topografyasına göre karşılaştırmışlardır. Elde ettikleri sonuçlara göre yüzey pürüzlülüğü değerleri dik torna-freze işlemi uygulandığı zaman torna işlemine göre daha düşüktür [33].

Haung ve Chai tarafından yapılan çalışmalarda, kesici takımdaki diş sayısı arttıkça daha iyi yüzeyler elde edileceği ortaya konmuştur, bununla birlikte Şekil 2.11’de malzeme türlerinin, yüzey pürüzlülüğü değerine etkilerini incelemişlerdir. Ayrıca, kesici takım aşınmasının frezeleme işlemleri sırasında yüzey kalitesine olan etkileri incelenmiştir [34].

Şekil 2.11 : a) Malzemenin yüzey pürüzlülüğüne etkisi, b) kesici takım diş sayısının yüzey pürüzlülüğüne etkisi [34].