4-TORNA KALEMLERĠ VE KESME TEKNOLOJĠSĠ
İş parçası üzerinden talaş kaldırarak kesme işlemi yapan aletlere takım veya kalem adı verilir.
Şekil 24 Torna kalemleri
a-Torna Kalemlerinin kullanıldığı iĢlemlere göre sınıflandırılması:
Kalemlerin adları, birçoğu her kalemin biçimine ve yaptığı işe göre verilmiştir. Örneğin alın tornalama işlemi alın torna kalemleri ile, delik delme işlemi delik delme kalemleri ile, yüzey tornalama işlemi yüzey torna kalemleri ile, vida açma işlemi ise vida kalemleri ile gerçekleştirilir. Yaptığı torna işlemine göre sınıflandırma 9 başlık altında yapılmıştır:
1. Kaba talaş kalemi düzgün bir yüz çıkarmazlar. Bu kalemlerin kullanılması sırasında ince talaş için uygun bir payın bırakılması gerekir. Kaba talaş kalemlerinin kesme yüzleri düzdür ve ucu
yuvarlatılmıştır. Bu yuvarlaklık 0,4 mm. yarıçapında küçük bir kavisle sağlanır. Böylece kalemin kırılması ve çabuk körlenmesi önlenmiş olur. Bu durum rahat kesmelerine zarar vermez.
Şekil 25 Kaba tornalama kalemleri
Ġnce talaĢ kalemi: ince talaş için kullanılan yuvarlak uçlu bir kalemi göstermektedir.
Bu kalem kaba talaş kalemlerine çok benzemektedir. Yalnız ucu 0,8 1,6 mm. yarıçapında yuvarlatılmıştır. Kalem iyi bilenmiş, gaz taşı ile kesici kenarının kılağısı alınmış ve araba ilerlemesi de uygun seçilmiş olursa çok düzgün bir yüz elde edilir. Gaz taşı ile kalemin kılağısını almak, kalemin ömrünü arttırdığı gibi iyi bir kesme de temin eder.
Sağ ve sol tornalama kalemleri: Kalemleri sağ ve sol olmak üzere ikiye ayrırız. Sağ kalem, sağdan sola doğru ilerletildiğinde talaş kaldırır. Kesici ağız, kalemin sol yanındadır.
Sol kalem ise, soldan sağa ilerletildiğinde keser. Kesici ağız, kalemin sağ tarafındadır.
Şekil 26 Sağ el ve sol el kalemleri
Keski kalemi : Silindirik parçalara kanalar açmak ve kesme işlemini yapmak için kullanılır.
Şekil 27 a) oluk açma b) kesme c) vida açma
Vida kalemleri: Açılacak vidanın çeşidine göre çeşitleri vardır.. Ayrıca çekilecek vidanın erkek veya dişi olmasına göre değişir.
Vida sonu oluk kalemi: Parçalar üzerine açılan kanallara oluk denir. Oluk açmak için özel oluk kalemleri kullanılır. Bunların ağız genişliği 3-5 mm arasında değişir. Kalem ağzının serbest açısı 7°-8° olup serbestçe kesebilmesi için yanlarına 3° eğim verilmiştir.
Kesme açısı 90° dir.
Profil (form) kalemleri: Köşe kavisleri, silindirik ve konik kesitlere açılan oyuk çıkıntıların meydana getirilmesinde ve genellikle fazla büyük olmayan profillerin işlenmesinde kullanılırlar.
Şekil 28 Profil kalemleri iç bükey ve dış bükey profillerin işlenmesinde kullanılır.
Delik kalemleri: Delik tornalamada kullanılırlar. Önce matkapla, işlenecek çaptan
daha küçük delik açılır sonra açılmış olan bu delikten talaş kaldırılarak genişletmek ve asıl ölçüye getirmek için delik kalemi kullanılır.
Şekil 29a: Sağ el kaba talaş tornalama kalemi, b: sağ el bitirme kalemi, c: sağ el yan yüzey tornalama kalemi, d: sol el kaba talaş kalemi, e: sol el bitirme kalemi, f: sol el yan yüzey tornalama kalemi
Şekil 30 g: yuvarlak uçlu oluk açma kalemi, h: yuvarlak uçlu yüzey tornalama kalemi, j: yuvarlak köşe kalemi, k: oluk kalemi, ı: radius kalemi, m:vida açma kalemi, n: threading acme
b-Torna kalemlerinin gereçlerine göre sınıflandırılması: günümüzde kullanılan torna kalemleri 3 gruba ayrılır.
Seri çelik kalemler: HSS (high speed steel), beyaz kalem yada yüksek hız çeliği olarak da adlandırılan bu kalemler, çok kullanılır. Fiyatları diğer torna kalemlerine göre daha ucuz ve genel kullanımlara uygundur.
Seri çelikler; molibden(Mo), kobalt(Co), vanadyum(V) ve karbon gibi bazı elementler içerir. İdeal bir kesicinin aşınma direncinin ve esneme kabiliyetinin (tokluk) yüksek olması gerekir. Bilinmelidir ki aşınma direnci ve tokluk ters orantılıdır.
Şekil 31 Alaşım maddesi miktarına göre malzemenin özelliklerindeki değişim
Sert metal kalemler: aşınma ve ısı dayanımı, yüksek hız çeliğinden yapılmış kalemlere göre daha fazladır. Sert malzemelerin işlenmesinde kullanılır. Darbeli kullanımlardan kaçınılmalıdır.
Sert metaller esas itibariyle tungsten (wolfram) karbür ve kobalt tozlarının karışımından oluşur. Sertliğe ve aşınmaya karşı dayanımı sağlayan tungsten karbüre ilaveten, titanyum ve tantal karbürlerin de karışıma katılmaları ile yüksek sıcaklıklarda aşınmaya karşı dayanım özelliği artırılır.
Sert metallerin imalatı: tungsten karbür, titanyum karbür, tantal karbür, kobalt tozları karışımı preslerde şekillendirilir. Bu parçalar fırında 1400-1500 C sıcaklıklarda sinterlenir. Sinterleme işleminde kobalt ergir, karbür taneciklerinin etrafını sarar.
Düzgün şekilli ya da yüksek sayıda üretilecek parçalar, kalıplar yardımıyla doğrudan preste şekillendirilir. Karışık şekilli ya da az sayıda üretilecek parçalar, pahalı oldukları için çelik gövdelere lehimle yada cıvata ile bağlanarak kullanılır. Lehimlemeli uçlara kaplama işlemi yapılmaz.
Şekil 32 Sert metal kalemlerin üretim aşaması
Sert metallerin özelliklerini, karışımı oluşturan metal karbürler ve kobalt oranı belirler.
Kobalt miktarı arttıkça aşınma direnci, Sertlik, termal şoklara dayanım direnci azalır.
Kobalt miktarının artması sünekliliği artıracağı gibi, ucun kırılma dayanımını da artırır.
Titanyum karbür (TiC) özellikle çeliklerin işlenmesinde, aşınma dayanımı, termal şoklara direnci artırır. Ancak ucun kırılma riski artar.
Tantal karbür (TaC) sertliği artırırken kırılma dayanımını azaltır.
Şekil 33 Kater ve kalemliğe bağlanışı
Kaplamalı sert metal uçlar: TiN (titanyum nitrür), TiCN (titanyum karbonitrür), TiAIN(titanyum aliminyum nitrür) gibi kimyasal madde buharlarının yüksek sıcaklıkta sert metal uçlar üzerinde çökertilmesi sonucu mikron ölçüsünde sert tabakalar elde edilmektedir. Kaplama maddesine göre farklı özellik göstermelerine rağmen; dayanım, takım ömrü, kesme hızı ve ilerlemenin artmasını sağlar. Yüksek ısılarda çalışmaya uygun türleri vardır.
Sert metal uçların gruplandırılması: uluslararası standart örgütü (ISO) tarafından uygulama sahalarına göre üç ana talaş kaldırma grubunda toplanmıştır. Bu gruplar, P-M-K
harfleri ile ifade edilir. P grubunun tanıtım rengi mavidir. Isınmadan dolayı aşınmayı önleyici vasıfları yüksektir. Çelik, çelik döküm, uzun talaş bırakan temper döküm vb.
malzemelerin işlenmesinde kullanılır.
Şekil 34 Sert metal uçların mukavemet değerleri değişimi
M grubunun tanıtım rengi sarıdır. Kullanım sahaları çok yönlüdür. Isınma ve sürtünmeden kaynaklanan aşınmaya karşı dirençleri yüksektir. Çelik, çelik döküm, östenitik çelikler, mangan çeliği, otomata çeliği, alaşımlı gri döküm gibi malzemelerin işlenmesinde kullanılır.
K grubunun tanıtım rengi kırmızıdır. Hem sert hem yumuşak ve sünek malzemelerin işlenmesinde iyi sonuç verir. Kısa talaş veren malzemelerde (sert döküm, demir döküm, kısa talaş bırakan temper döküm, sertleştirilmiş çelik.) kullanılır.
Sermet uçlar: titanyum karbür ya da titanyum karbo nitrürden yapılan Sermet uçlar, yüksek sertlikte malzemelerdir. (92-93 rockwell) kaplamalı tungsten karbür uçlara göre takım ömrü ve kesme hızları daha yüksektir.
Seramik uçlar: A (aliminyum oksit), S (silisyum nitrür) elementlerinden oluşur. Kaplamalı ya da kaplamasız türleri vardır. çok sert malzemelerin yüksek sıcaklıklarda işlenmesi için uygundur. Seramik uçların takım ömrü ve aşınma dirençleri yüksektir.
CBN(cubic baron nitride): sinterlenmiş metallerin ve 45-46 rockwell sertliğindeki malzemelerin işlenmesi için uygundur. İşlem süresini kısaltarak; makineleme süresini önemli oranda azaltır. İyi bir yüzey kalitesi sağlayan CBN uçlara kaba tornalamada 2 mm, hassas tornalamada 0,75 mm‟ ye kadar talaş verilebilir. Çelik dökümlerde 400-1000 m/dak oranlarda kesme hızları kulanılabilir.
Şekil 35 Takımların kesme hızı, sertlik, ilerleme hızı, tokluk değerlerinin karşılaştırılması
Yapımı zor ve pahalı oldukları için ucun tamamı CBN olarak yapılmaz. Çelikten yapılmış uç üzerine yaklaşık 0,5 mm kalınlığında CBN tabakası oluşturulur bu uçlarla taşlama kalitesinde yüzey elde edilebilir.
Şekil 36 CBN
Yukarıdaki açıklanan kalem malzemelerinden ser çelik ve sert metal olanlar klasik tornalarda kullanılır. Diğer kalem malzemeleri ise, bilgisayar kontrollü makinelerde (CNC) kullanılır.seri çelik ve kaplamasız tipte yapılan sert metal kalemler, köreldiklerinde yeniden bilenebilir. Diğer kalem türleri bir kez kullanıldıktan sonra atılır.