Klasik Tornanın Yerini Lazer Kesme Tezgahları Mı Alıyor ?

Lazer Kesme Tezgahı Torna ve işleme tezgahlarından farklı olarak lazer kesme tezgahları, işlenecek malzemeyi 0.5 mm’den küçük çaplı bir lazer ışık hüzmesi ile eritir ve buharlaştırır. Sertliği veya yoğunluğu ne olursa olsun, tüm malzemeler çabuk ve pürüzsüz olarak kesilmektedir. Maksimum işlenebilecek malzeme kalınlığı lazer osilatörünün çıkış gücü ile belirlenmektedir. Lazer ışınının elde edilmesi kolaylaştıktan sonra uygulama alanları da artış göstermiştir. Mühendislikte kullanımı kaynak, kesme ve delme işlemleri şeklindedir. Lazerle yapılan
üretim hem otomasyonu sağlamakta hem de üretim hatasını azaltmaktadır. Lazerin çeşitli
tezgahlarda uygulanmasıyla üretim 24 saat yapılabilmekte, seri üretim sağlanmasıyla maliyet de azalmaktadır. Özellikle lazerle yapılan kesme işlemleriyle birçok kalıp ve aparatlardan
tasarruf sağlanmıştır. Bununla birlikte birçok makine kullanılmamış, insan faktöründen
kaynaklanan hatalar da azaltılmıştır. Lazer tezgahının çalışması sırasında lazerin izlediği yol aşağıda gösterilmiştir. CNC lazer tezgahlarında lazer ışını, karbondioksit gazına elektrik akımı verilerek oluşturulur. Bunun yanında kullanılan azot ve helyum gazı düşük verimde olan karbondioksit lazerine
eklenerek verim %30 artırılmaktadır. BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
47
Şekil 3.17 Lazer Tezgahı Üzerinde Lazerin İzlediği Yol
Şekil 3.18 Lazer ile kesme tekniği
Şekil 3.19 Lazer ile kesme işlemi

Klasik Torna Tezgahları Tarihe Mi Karışıyor ?

Su Jeti ile işleme Teorik olarak; yüksek basınçlı hızlandırılmış olan su, çok ince kesitli lüleden geçerek
işlenecek veya kesilecek iş parçası yüzeyine gönderilir. Malzemenin işlenecek bölgesi yüksek BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
42
Şekil 3.12 Su jeti ve lazer ile kesme sonucu üretilen iş parçaları
basınçlı suyun çarpması sonucunda mikro aşınmaya uğratılır. İşlem sırasında yüksek basınçlı suyun iş parçası üzerinde mikro çatlak oluşturularak aşınma olayı gerçekleştirilir ve aşınan
parçacıklar basınçlı su yardımı ile işlenen bölgeden uzaklaştırılır. İnce parçaların işlenmesinde kullanılan su jeti işleme yöntemi mikron boyutunda şekillendirme yaptığından mikroişleme
teknolojisi içinde sayılmaktadır. Su jeti uygulama tekniği genel olarak iki ana gruba ayrılabilir. Yalnız su kullanarak yapılan su
jeti işleme yöntemi ilk olarak uygulanmış ve daha sonra çeşitli aşındırıcı parçacıkların
kullanılması ile yöntem daha geniş uygulama alanında kullanılmaya başlanmıştır. Günümüzde yalnız su içeren su jeti işleme yöntemi daha sınırlı malzeme grubu için kullanılmakta, aşındırıcı parçacıkların kullanılması ile mühendislik malzemelerinin de işlenmesi gerçekleştirilmiştir. Su jeti işleme yönteminin uygulanması şematik olarak Şekil 3.14 ‘de gösterilmiştir. Uygulama olarak, depodaki suyun yüksek basınç altında hızlandırılarak lüleye gönderilmesi ve lüledeki çap değişimi ile birlikte daha yüksek hızlara ulaşan suyun basıncının kinetik enerjiye dönüşerek iş parçası üzerinde aşındırma yapması ve sonucunda işlemenin gerçekleştirilmesi olarak açıklanabilir. İşlem için kullanılan su kullanılmış su tankına alınır ve filtreden
geçirilerek sisteme tekrar gönderilir. Lüleden çıkan suyun basıncı yaklaşık olarak 400 Mpa civarındadır. Daha sert malzemelerin
işlenmesinde bu değer 700 Mpa değerine kadar çıkabilmektedir. BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
43
Şekil 3.13 Su jetiyle kesme makinası Lüle malzemesi olarak en yaygın kullanılan malzeme sentetik safirdir. Bununla birlikte
sertleştirilmiş çelik, paslanmaz çelik veya tungsten karbür malzemeler de kullanılmaktadır. Son yıllarda elmas lülelerin de kullanıldığı uygulamalar vardır. Elmas lülelerin kullanılması
ile daha kaliteli işlemlerin gerçekleştirilmesi sözkonusudur. Ayrıca lüle kullanım zamanı olarak safir ile yaklaşık 200 saatlik bir zamana ulaşılırken, elmas lüle kullanımı durumunda bu değer 50 katına kadar çıkmaktadır. Su jeti ile işleme yönteminin uygulanmasında lüle çapı da işleme etki eden faktörlerdendir. Endüstriyel uygulamalarda lüle çapı olarak 0.05-0.4 mm arasında değişen lüleler kullanılmaktadır Bu çap değişimi işlenecek malzemeye ve malzeme kalınlığına bağlı olarak
seçilebilecek bir parametredir. İnce parçalarda lüle çapının küçük, kalın parçalarda lüle
çapının büyük seçilmesi sözkonusudur.
İşleme veya kesme genişliği lüle çapı ile bağlantılıdır, kesme genişliği lüle çapından her zaman fazladır. İnce parçalarda kabul edilen kesme genişliği yaklaşık olarak 0.3 mm
civarındadır. Kesme genişliğinin artması ile malzeme sarfiyatı artacaktır, bu nedenle kesme genişliği daima küçük tutulmaya çalışılır Kullanılacak suyun basıncı işleme etki eden faktörlerden biridir. Yüksek basınç daha kaliteli yüzeylerin elde edilmesine olanak sağlar, fakat bu durumda sistemin ihtiyaç duyduğu güç
artacaktır. İşlenecek malzemeye uygun su basıncı değerinin seçimi istenen su jeti hızı, kullanılacak lüle çapı ve ihtiyaç duyulan güce göre seçilmelidir. Su jeti işleme yönteminde kullanılabilecek kesme hızları iş parçasının özelliğine, malzeme kalınlığına, su basıncına ve lüle çapına bağlı olarak seçilebilen bir değerdir. Endüstriyel uygulamalarda bazı malzemelerin işlenmesinde yöntemin uygulama koşullarına ait bazı parametreler Tablo 3.1.’de verilmiştir. BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
44
. Şekil 3.14 Su jeti işleme yönteminin şematik gösterimi Tablo 3.1 Su jeti işleme yönteminin uygulandığı bazı malzemeler ve işleme Özellikleri Malzeme Malzeme Kalınlığı (mm) İşleme Hızı (m/dak) Su Basıncı (Mpa) Nozül Çapı (mm) Kontraplak 6.3 5.10 420 0.30 Kevlar 6.3 2.50 412 0.30 Baskı Devre Kartı 2.2 1.50 420 0.20 Fiber Cam 6.3 3.00 412 0.30 Deri 4.4 0.60 303 0.05 Alüminyum 25.0 0.85 420 0.30
Su jeti uygulamalarında kullanılan su, şehir şebeke suyu olabilir. İşlem öncesinde kullanılacak
suyun filtreden geçirilmesi ve içindeki minerallerden arındırılması önerilmektedir. Kullanılacak suyun içindeki demir ve klor maddeleri lüle ömrünün azalmasına neden
olmaktadır. Keskin köşe istenen işlemlerde polimer katkılı suyun kullanılması önerilmektedir. Katkı maddeleri olarak gliserin ve polietilen oksit gibi maddeler de çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadır. Bu katkı maddelerinin kullanılması, su jeti uygulamalarının daha kullanışlı hale gelmesini sağlamaktadırlar. Farklı katkı maddeleri içeren su jeti uygulamalarının
aşındırıcı parçacık içeren su jeti uygulamaları ile karıştırılmaması gerekmektedir. Su jeti ile işlemede diğer önemli işlem parametresi lüle ile iş parçası arasındaki uzaklıktır. Su
jeti uygulamalarında bu aralık değeri işlemin özelliğine göre 2.5-75 mm arasında değişmektedir. Lüle-iş parçası aralığının fazla tutulması durumunda su basıncının arttırılmasıCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
45
gerekir ve bu daha fazla güç harcanmasına neden olur. Endüstriyel uygulamalarda lüle-iş parçası aralığı yaklaşık 3 mm civarında tutulması önerilmektedir (Şekil 3.15) .
Şekil 3.15 Lülenin iş parçası ile konumu Su jeti uygulamalarında lülenin iş parçası ile yaptığı açı da işlemin kalitesine etki etmektedir. Lülenin dikeyde iş parçası ile en fazla 30° civarında açılı olması söz konusu ise de endüstriyel uygulamalarda bu değer 15°’yi geçmez (Şekil 3.15) Son yıllarda su jeti işleme yönteminin uygulamalarında buz parçacıklarının ve sıvı azot veya karbondioksit gazlarının kullanıldığı görülmektedir. Bu uygulamalar, yalnız su jetinin
uygulandığı durumlara göre daha iyi işleme koşulları ortaya çıkartmıştır.
Şekil 3.16 İşleme anında lülenin iş parçası ile yaptığı açı Su jeti uygulamalarında son yirmi yılda yapılan çalışmalarla özellikle aşındırıcı (abrasif) parçacıkların kullanılması ile işlemin etkinliğinin arttırılması yoluna gidilmiştir ve bu
geleneksel olmayan imalat yöntemi “abrasif su jeti ile işleme” olarak tanımlanmaktadır. Su
jetinin yetersiz kaldığı malzemelerin işlenmesinde aşındırıcı parçacıklar kullanarak işlemin
daha yaygın kullanımı mümkün olmuştur (Tablo 3.1). Aşındırıcı parçacıklar olarak
alüminyum oksit, silisyum karbür, silisyum kumu ve cam bilyeler kullanılmakta ve bunların
boyutları 10-50 µm arasında değişmektedir. Aşındırıcı parçacıklar ya daha önce suyun içine
atılır ve böylece basınçlı su ile birlikte iş parçasına yönlendirilirler ya da basınçlı su ile
aşındırıcı parçacıklar lüle içinde karıştırılarak işlem gerçekleştirilir. Abrasif su jeti ile işleme yöntemi üzerinde son yapılan çalışmalarda yöntemin diğer geleneksel talaş kaldırma yöntemleri ile birlikte kullanılması konusu araştırılmıştır. BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
46
Tornalama ve frezeleme işlemi ile birlikte abrasif su jeti ile işleme yönteminin birleştirilmesi sonucunda işlenmesi zor ve sorunlu olan kompozit malzemelerin işlenmesi gerçekleştirilmiştir

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

Eski Çağlarda Torna Tezgahları

Eski çağlarda geliştirilen ilk torna tezgahlarından biri olan ağaç torna tezgahı Şekil 1.3’de gösterilmektedir. Eğilerek yaylanabilen bir dala takılan kalın ipin parçaya sarılarak, ipin
boşalmasını dönme hareketine çeviren basit mekanizması ile ilginç bir tasarımı olan bu torna
tezgahından yola çıkılarak daha değişik türler geliştirilmiştir.
Şekil 1.3 İlk ağaç torna tezgahı
15-16. yüzyıldan itibaren, basit mekanizmalar ile dönel hareketler sağlanarak, çok basit ağaç
tornalama işlemlerinin (Şekil 1.4) ve hatta akarsu kuvvetinden faydalanarak da belli hareketler ile polisaj işlemlerinin yapıldığı görülmektedir.
Şekil 1.4 15.ve 16.yüzyılda geliştirilen ağaç tornası BAÜ. MMF. Makina Müh. Bölümü Doç.Dr. Ali ORALCNC Takım Tezgahları Ders Notları Doç.Dr. Ali ORAL
5
Tarihin akışı içerisinde özellikle silah tekniğinin, yeni teknolojilerin gelişiminde başlıca itici güç olarak etki yaptığı bilinmektedir.1500 yıllarında, top yapımında özellikle derin delik
delme işlemlerinin kullanıldığı saptanmıştır. Leonardo da Vinci, zamanından da ileri giderek, çeşitli teknolojilere yardımcı olacak ileri konstrüksiyonları çizmiştir. Örneğin, Şekil 1.5-a’ da yaylı-vidalı milli torna tezgahı, Şekil 1.5-b’ de volanlı torna tezgahı bu çizimlere örnek olarak
görülmektedir.
Şekil 1.5 Leonardo da Vinci’den vidalı ve volanlı torna tezgahı çizimleri
1741 yılında yazılan bir kitaba göre ilk mekanik el ile tahrikli vidalı torna tezgahının Fransa’da 1740 yılında yapıldığı anlaşılmaktadır. (Şekil 1.6) Basit dişli mekanizmaları ve vida hareketiyle el tahrikli olarak kesme hareketinin yapıldığı bu torna tezgahı ileri ki yıllarda geliştirilenlerden çok ilkel bir örnektir.
Şekil 1.6.- Fransız Vidalı Torna Tezgahı(1740). Ancak çok hızlı gelişim gösteren teknolojik aşamalar ve buhar makinesinin keşfi ve gelişimi
ile ilgili çalışmalar, bu makinenin hatasız çalışabilmesi için silindirlerin yüksek hassasiyet derecesinde işlenmesine bağlıydı. 1760 yıllarında 1200mm. çapındaki bir silindirin işlenmesi yaklaşık bir aylık zaman alıyordu ki John Smeaton ve John Wilkinson’un geliştirdikleri, hassas silindir işleme yöntemleri (Şekil 1.7), James Watt’ın 1769’ da patentini aldığı buhar makinesini imal etmesini sağlamıştır. Modern delik delme tezgahlarında halen bu temel
tasarım kullanılmaktadır.