CNC Tezgahlar Klasik Torna Tezgahlarını Rafa Kaldırıyor.

 Kesici Takım Malzemeleri Bir kesici takımın sahip olması gereken en önemli özelliklerinden biri talaş kaldırma işlemi sırasında oluşan yüksek sıcaklıklara karşı sertliğini koruyabilmesidir. Takım malzemesindeki gelişimler yüksek sıcaklıklarda sertlik kaybı olmaksızın kesme şartlarını koruyabilen daha iyi kesici takımları ortaya çıkarmıştır. Şekil 4.1 ' de görüldüğü gibi 1900 'lü yıllarda 100 dakikada
işlenebilen alaşımsız çelikten bir ürünü, 1980'ların başında gelişen takım malzemeleri ile l dakikada işleyebilme mümkün olmuştur.
Şekil 4.1 İşleme performansının zaman içinde değişimi Kesici takım malzemesinden istenilen özellikler şu şekilde özetlenebilir.  Yüksek sertlik  Yüksek bası ve eğilme mukavemeti, tokluk  Yüksek sıcaklıklara karşı kesici kenar mukavemeti, aşınmaya dayanıklılık  Kabuklanmaya ve difüzyona karşı dayanıklılık  Isı birikiminin önlenmesi için yüksek ısı iletkenlik katsayısı  Düşük maliyet  Uzun ömür CNC tezgahlarda en çok kullanılan takım malzemeleri sinterlenmiş karbür (Tungsten karbür gibi), seramikler, CBN ve çok kristalli elmaslardır. Sinterlenmiş karbürler CNC tezgahlarda kullanılan en popüler kesici takım malzemesidir. Bu kesicinin performansı kullanılan ana malzemenin sertliğinden gelir. BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
50

Karbürler; toz halinde imal edilip kobalt gibi diğer toz malzemelerle karıştırılıp kalıplar içinde
sıkıştırılır ve yüksek sıcaklıkta gözeneksiz yoğun bir yapı elde etmek için kaynamaya bırakılır. Bu işleme sinterleme denir. Tungsten titanyum ve tantalium karbürler çok serttirler. Yüksek kesme hızlarına erişilebildiği için sinterlenmiş karbürler kullanıldığında daha iyi yüzey kalitesi elde edilir ve takınım üst yüzeyine talaş yapışma olasılığı da azalır. Az miktarda talaşın takımın üst yüzeyine yapışması doğaldır ve buna "yığma kenar" denir. Yüksek hız çeliği (HSS) takımların bozulmasının en büyük nedeni budur. Sinterlenmiş karbürler HSS 'den daha kırılgan olduğundan daha sağlam bir şekilde bağlanmalıdır. Karbür takım uçların çoğu kesme, işlemi sırasında daha büyük kuvvetlere karşı koyabilmek amacıyla "negatif kesme açısına" sahip olacak şekilde bağlanırlar. Şekil 4.2'de pozitif ve negatif kesme açıları verilmiştir. CNC uygulamalarında kullanılan sinterlenmiş karbür takım malzemelerinin çoğunluğu
kaplamalı tiptir. Kaplamasız çeşitleri, kesintili kesme karakteristiklerinden dolayı frezeleme
işlemleri için daha uygundur.
Şekil 4.2 Pozilif ve negatif takım kesme açıları

CNC Torna Tezgah Nasıl Çalışır

Tornalama, parçanın dönme, kesici takımın ilerleme hareketi ile gerçekleştirilen bir talaş kaldırma işlemidir (Şekil 3.1). Takımın ilerleme hareketi parçanın simetri eksenine paralel veya dik olabilir. Hareketin simetri eksenine paralel olması haline boyuna tornalama, diğerine
alın tornalama denir. Tornalama işlemi, üniversal torna, çubuk işleme otomatları, NC veya CNC torna tezgahları gibi tezgahlarda yapılır.
Şekil 3.1 Tornalama işlemi Torna tezgahlarında dönel simetrik parçalar işlenir. Kesme hareketi için takımın ilerleme doğrultusu (Z) ve parçanın çapı (X ekseni) tanımlanmalıdır. Şekil 3.2 'de CNC torna tezgahı genel görünümü verilmiştir. CNC torna tezgahlarında özel takım tutucular vasıtasıyla kesici
takımın dönmesi ve iş parçasının sabit kalması sağlanarak bazı frezeleme işlemleri de yapılabilir (Şekil 3.3). CNC tezgahlarda iş parçasının işlenmesi için bütün tezgah hareketleri bilgisayarlı sayısal denetimle yapılmaktadır. Üretilen her parça, kesici takım hasara uğramadığı sürece aynı boyutlara sahiptir. CNC torna tezgahları ile, operatör hataları ortadan
kalkmış, üretim hızı arttırılmış ve çok daha hassas yüzey kaliteleri elde edilmiştir. BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
37
Şekil 3.2 CNC Torna tezgahı
Şekil 3.3 C eksenli torna tezgahında yapılan frezeleme işlemlerine örnekler

CNC Takım Tezgahları Torna Dişli Üretimi

CNC takım tezgahları otomatik takım değiştirme sistemleri ile donatılmıştır Yani, yazılan
parça programı denetimi altında takımlar seçilebilir ve değiştirilebilir. Böyle bir sistem
üretimi arttırır ve insansız bir operasyon için potansiyel yaratır. Bir çok CNC tezgahında, takım bağlama elemanlarının bulunduğu ve bağlandığı taretli standart takım bağlama sistemleri kullanılmaktadır. Taret, içine kesici takımların yerleştirildiği tezgah parçasıdır. Bunlar otomatik olarak döner, yani; iş parçasının işlenmesi için farklı bir takım bağlamak ve takımın yeni bir konuma dönmesi için programlanabilir. Şekil 2.29'da bir döner takım magazininin resmi verilmiştir. Şekil 2.30'da freze tezgahında kullanılan şemsiye tipi takım magazini görülmektedir. Şekil 2.31 'de zincir tip takım magazini örnek olarak verilmiştir. Tezgahlarda takım değişimi;
tornalarda magazinin dönmesiyle, işleme merkezlerinde ise takım değiştirme kolunun
istenilen takımı magazinden alıp iş miline aktarmasıyla gerçekleşir (Şekil 3.32).
Şekil 2.29 CNC torna takım magazini
Şekil 2.30 Şemsiye tip takım magazini BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
33
Şekil 2.32 Zincir tip takım magazini
Şekil 2.32 Takım değiştirme kolu

CNC ve Torna Tezgahı Arasındaki İlişki

İkinci patent ise Comton [2] tarafından geliştirilmiş olup Cross Şirketi’nce (ABD) kullanılmaktadır. Burada kesici takımın hareketi tek bir DC motorla sağlanarak tornalama yapılmakta; iş parçasının dönel konum bilgileri kontrol ünitesine aktarılarak motor kontrolu sağlanmaktadır. İş parçasına ait dönel konum bilgileri ile
kesici takımın z-ekseni boyunca olan hareket bilgileri CNC kontrol ünitesi tarafından değerlendirilerek gerekli denetleme sağlanmaktadır. Kesici takımın x-ekseni yönündeki hareketinin kontrolu, bu hareketi sağlayan DC motorun pozisyonunun ve hızının kontroluyla yapılmaktadır. Sonuncu patent ise Cudini [3] tarafından geliştirilen ve yine Cross Şirketi’nce kullanılan diğer bir tezgaha aittir. Bu tezgahın bünyesinde, işlenmesi gereken pistonları yerleştirildiği iki ayrı tutucu ve her bir piston için, ayrı ayrı, DC motor f r Rmax
Şekil 1. Tornalama sonucunda kalemin bıraktığı yüzey geometrisiY. Usta vd. Torna Tezgahlarında Oval Kesme Yapacak Hidrolik Düzenek Geliştirilmesi 4 Gazi Üniv. Müh. Mim. Fak. Der. Cilt 18, No 3, 2003
tarafından hareket ettirilen kesici takımlar yer almaktadır. Bu tezgahla pistonun üzerindeki segman kanalları da açılabilmektedir. Piston tornalama için yüksek kesme hızları ve buna bağlı olarak yüksek frekansta
kesici takım hareketleri gerekmektedir. Bunu sağlayabilecek mekanizmalardan birisi de piezoelektrik genleşici sistemidir. Bu sistemler küçük genliklerde hareketi gerçekleştirebildiklerinden piston tornalamada da kullanımlarının mümkün olduğu görülmektedir [4]. Piezoelektrik genleşici’nin diğer takım tezgahlarında da hassas konum kontrolunu sağlayabilmek amacıyla kullanılabileceği yapılan çalışmalardan anlaşılmaktadır
[5,6].
Yurdumuzda oval tornalama yapabilmek için bir çalışma da ODTÜ’de yapılmıştır [7]. Bu çalışmada da piezoelektrik genleşici kullanılmıştır. Geliştirilen sistemde 5 Hz’e kadar (150 d/dk iş parçası dönme hızı) kalem hareketlerinin mükemmel, yani konum hatasının ±5 µm civarında olduğu, bundan sonra ise genlik azalmasıyla birlikte yüzey profilinde de bozulmaların arttığı ve deneylerin yapıldığı maksimum
iş parçası hızı olan 850 d/dk’da konum hatasının %40’ı aştığı görülmektedir. Piezoelektrik ünitesi CNC torna tezgahının taretine montaj edilebilecek şekilde tasarlanmış ve hataların giderilebilmesi için daha güçlü bir piezoelektrik ünitesinin gerekliliği belirtilmiştir. Bu çalışmada geliştirilen hidrolik tahrikli oval tornalama düzeneği konvansiyonel torna tezgahlarında kullanılabilecek şekilde tasarımlanmıştır. Tasarımı, imalatı ve
testleri yapılan sistemin klasik tornada kullanımıyla, tezgah-ekipman maliyetinin düşmesinden dolayı daha ucuz piston üretiminin yapılabileceği düşünülmüştür. Ancak oval tornalama işlemi ayrı bir operasyon olarak gerçekleştirileceğinden, operasyon geçişi sırasındaki bağlama sökme zamanı ve diğer beklemeler maliyeti
etkileyeceğinden, birden çok operasyonun yapılabileceği CNC tezgahı taretine de
yeterli boyutlarda bir oval tornalama mekanizması yerleştirilebilir