2016 Havalı Matkaplar, Kılavuz Çekmeler, Hava Motorları
1. Çalışma Prensibi Matkaplar, kılavuz çekmeler ve paletli tip hava motorları aynı çalışma prensibine sahiptir. Rotorlu (vane) motor ve dişli kutusu olmak üzere iki ana gruptan oluşur. Rotor, sıkıştırılmış havadaki enerjiyi, güç çıktısına dönüştürür. Dişli kutusu, rotorun yüksek hızını, istenilen değerlere indirir. Figür 1 Rotor Mekanizması Rotor adı verilen dönen kısım, gövde içine eksenden kaçık olarak yerleştirilmiştir ve paletlere yataklık yapmaktadır. Dönüş sırasında oluşan merkezkaç kuvvetinden dolayı merkezden uzaklaşmaya çalışır. Eksantriklikten dolayı bir tarafta hacim genişlemesi, diğer tarafta ise hacim küçülmesi olur. İçeri giren basınçlı hava, rotoru hacim genişlemesi yönünde döndürerek dışarı atılır. Dönüş yönü değiştirilmek istenirse, hava diğer girişten gönderilir. 2. Matkaplar Kullanım amacına göre farklı çeşitlerde matkap bulmak mümkündür. Aşağıda bazı matkap türleri gösterilmiştir. 1
Kabzalı Tip : En çok kullanılan matkap tipidir, 13 mm ye kadar kullanılabilir. Düz Tip : Kabzalının kullanışsız olduğu yerlerde ve ya yere dik delik açılacak yerlerde kullanılır. Açılı Tip : Düz veya kabzalının kullanışsız olduğu sıkışık yerlerde kullanılır. İki Elle Tutulan Tip : Büyük çap matkaplarda kullanılırlar, güçlü olduğundan iki elle çalışılır. 2.1. Matkap Ucu Seçme Delmek istediğiniz malzemenin ne olduğuna bağlıdır. Üç tür matkap ucu vardır : Metal Matkap Ucu Ahşap Matkap Ucu Beton Matkap Ucu Metal matkap Ucu : Paslanmaz çelik için, kobalt alaşımlı Yüksek Hız Çeliğinden (HSS-E) yapılmış matkap uçları ya da titanyum kaplamalı düz matkap uçları gereklidir. Ahşap matkap Ucu : Bu matkap uçları uzun bir merkezleme ucuna ve iki ön-kesme çıkıntısına sahiptir ve ahşapta düzgün delme için son derece uygundur. 2
Beton Matkap Ucu :Bu uçlar, bir darbeli matkap ya da döner delici/kırıcı ile birlikte duvarlarda ve betonda delme için kullanılır. 2.2. Matkap Uçlarının Kesme Açılarına Göre Sınıflandırılması N Tipi: Normal çelik H Tipi: Sert çelik W Tipi: Yumuşak çelik N tipi : Çelik, döküm, alaşımlı çelik ve yumuşak dökümlerin delme işlemlerine çok uygundur. H tipi : Alüminyum, kalıp döküm ve magnezyum alaşımları, çinko, bakır gibi demir dışı metallerin delinmesinde ve derin deliklerde kullanım çok uygundur. W tipi : Bakalit, kalıp plastikleri, fiber, sert kauçuk ile gevrek pirinç ve magnezyum alaşımlarının delme işlemlerine çok uygundur. 2.3. Matkaplarda Kesme Hızı Matkap ucu üzerindeki bir noktanın, m/dk cinsinden aldığı yoldur. Matkap ucunun orta noktasında sıfır, ucun çevresinde maksimum değerindedir. Ucun kullanım ömrünü belirler. Kesme hızının bağlı olduğu faktörler; Delik açılacak malzeme Matkap ucunun malzemesi ve çapı Kesim sıvısının türüne ya da sıvının kullanılıp kullanılmayacağına Ucun esnekliğine Açılan deliğin yüzey kalitesine 3
Kesme Hızı, v, m/dk Malzeme Yüksek Hız Çeliği (HSS) Sert Metal Döküm 14-22 16-50 Çelik (düşük-sert) 25-28 70-110 Bronz 35-120 85-140 Pirinç 45-130 95-150 Bakır 60-150 119-184 Alüminyum 86-180 125-190 Tablo 1 Yaygın Kullanılan Malzemelerin Kesme Hızları 1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 6mm 7mm 8mm 9mm 10mm 12mm 14mm 16mm 18mm Ahşap 35,000 17,500 12,000 8,500 7,000 5,800 5,000 4,400 3,900 3,500 2,900 2,500 2,200 1900 Çelik (düşük karbon) 9,200 4,600 3,000 2,300 1,800 1,500 1,300 1,200 1,000 900 750 650 550 500 Çelik (orta karbon) 7,200 3,600 2,400 1,800 1,400 1,200 1,000 900 800 700 600 500 450 400 Çelik (yüksek karbon) 5,500 2,700 1,800 1,400 1,100 900 800 700 600 550 450 400 350 300 Dökme demir (yumuşak)* 9,600 4,800 3,200 2,400 1,900 1,600 1,400 1,200 1,000 950 800 700 600 500 Dökme demir (orta sertlik)** 7,700 3,800 2,600 1,900 1,500 1,300 1,100 950 850 750 650 550 500 450 Dökme demir (sertleştirilmiş)*** 1,900 950 650 500 400 300 275 240 215 190 160 135 120 100 Bronz 9,600 4,800 3,200 2,400 1,900 1,600 1,400 1,200 1,000 950 800 700 600 550 Bakır 24,000 12,000 8,000 6,000 4,800 4,000 3,500 3,000 2,700 2,400 2,000 1,700 1,500 1,300 Alüminyum 24,000 12,000 8,000 6,000 4,800 4,000 3,500 3,000 2,700 2,400 2,000 1,700 1,500 1,300 Plastik 20,000 9,500 6,400 4,800 3,800 3,200 2,800 2,400 2,100 1,900 1,600 1,400 1,200 1,100 * %C = 0.2-0.3 ** %C = 0.4-0.5 *** %C > 1.2 Tablo 2 Malzeme ve Çapa Göre Devir Seçimi 2.4. İlerleme Hızı İlerleme hızı, matkabın kendi ekseni doğrultusunda, bir devirde aldığı yoldur. İlerleme hızı; Malzeme cinsine Matkap malzemesine Matkap çapına Kullanılan kesme sıvısına Matkap ucunun tipine(n, H, W) bağlıdır. 4
Matkap Çapı (mm) İlerleme Hızı (devir/dk) < 3.2 0.03 0.05 3.2 6.4 0.05 0.10 6.4 12.7 0.10 0.18 12.7 25.4 0.18 0.38 25.4 < 0.38 0.64 Tablo 3 Matkap Çaplarına Göre İlerleme Hızları Matkaplarda ilerleme hızını mm/dk cinsinden bulmak için aşağıdaki formül kullanılır: Burada; f!!!! = N s!!!!"#$ f!!!! N s!!!!"#$ Dakikadaki ilerleme hızı (mm/dk) Devir sayısı (devir/dk) Devirdeki ilerleme (mm/devir) Matkap devri delinecek malzeme ve delik çapına bağlıdır. Uygun devir aşağıdaki formül ile bulunur: Burada; Matkap devri (devir/dk) Kesme hızı (m/dk) Matkap çapı (mm) N = 1000 v π d Örnek: 16 mm çapında bir matkapla HSS uçla az karbonlu çelik malzemeden bir parça işlenecek. Buna göre tercih edilecek aletin devri ne olmalıdır? Hız değerimiz tablodan bakılarak 25 m/dk bulunur. N = 1000 v π d 5
Matkaplar, Kılavuz Çekmeler, Hava Motorları = 1000 25 3,14 16 = 497.6 500𝑑𝑒𝑣 𝑑𝑘 Esas işleme zamanı aşağıdaki formüller kullanılarak bulunur. Devir sayısı belli ise; 𝑡! = 𝐿 𝑠 𝑁 Kesme hızı belli ise 𝑡! = 𝜋 𝑑 𝐿 1000 𝑣 𝑠 Burada; 𝑣 Kesme hızı (𝑚/𝑠𝑛) 𝑑 Matkap çapı (𝑚𝑚) 𝑁 Devir sayısı (𝑑𝑒𝑣/𝑑𝑘) 𝐿 Delme uzunluğu uç açısı (φ) 118 için 𝐿 𝑙 + 0.36𝑑) Örnek: 𝑙 = 90 𝑚𝑚, 𝑑 = 30𝑚𝑚, 𝑠 = 0.15 𝑚𝑚/𝑑𝑒𝑣, 𝑛 = 270 𝑑𝑒𝑣/𝑑𝑘 ve 𝜙 = 118 ise Esas işleme zamanı (𝑡! ) kaç dakikadır? 𝐿 = 𝑙 + 0.36𝑑 = 90 + 0.36 30 = 100.8 𝑚𝑚 𝐿 100.8 𝑡! = = = 2.48𝑑𝑘 𝑠 𝑁 0.15 270 2.5. Matkaplarda Dikkat Edilmesi Gerekenler İlk olarak yavaş kesme hızı ile başlanmalı, iş kaldırıyorsa hızlanılmalıdır. İlerleme ve kesme hızları doğru belirlenmelidir. Delik derinliği, matkap çapının 3 katından fazla ise, ilerleme ve kesme hızı %50 oranında azaltılmalıdır. 3. Kılavuz Çekmeler Karaca Makina Hırdavat San. ve Tic. Ltd. Şti. Bağlar Mh. Çeşme Cd. Gümüş Sk. No:4 Güneşli İstanbul (0212) 249 8639 6
Bir deliğin iç yüzüne diş açma işlemine kılavuz çekme denir. Deliklere diş açmada kullanılan takım çeliğinden yapılmış ve sertleştirilmiş, üzerinde kesici dişler bulunan aletlere kılavuz denir. Diş açılacak deliğin çapı, açılacak dişin kalınlığına bağlı olarak aşağıdaki formüller kullanılarak hesaplanır. Kalın Diş Vidalar D!"#$% = 0.85 D!"#$ Buna göre, M7x1.0mm (kalın diş) kılavuz çekmek için gerekli delik çapı; D!"#$% = 0.85 7 = 5.95mm Bu ölçüye uygun matkap seçenekleri aşağıdaki gibidir; 15/64 %85.0 6.0 mm %85.7 6.1 mm %87.1 İnce Diş Vidalar D!"#$% = 0.90 D!"#$ Buna göre, M7x0.76mm (ince diş) kılavuz çekmek için gerekli delik çapı; D!"#$% = 0.90 7 = 6.30mm Bu ölçüye uygun matkap seçenek5eri aşağıdaki gibidir; 1/4" %90.7 6.3 mm %90.0 6.4 mm %91.4 İnce ve kalın diş metrik vidalar ve whitworth vidalar için tavsiye edilen delik çapları, vidalarin anma ölçülerine göre aşağıdaki tabloda gösterilmiştir. 8
Tablo 4 Vida Boylarına Göre Delik Çapı Tablosu Kılavuz çekmeler için farklı malzemelerdeki kesme hızları Tablo 5 de gösterilmiştir. Malzeme Kesme Hızı (mm/dk) Malzeme Kesme Hızı (mm/dk) Karbon Çelik 3.5-17 Dökme Çelik 7.5 Paslanmaz Çelik 4.5-6 Dökme Demir 12-21 Alüminyum Alaşım 18-24 Çinko 24 Bakır 18 Pirinç 18 Bronz 15 Nikel Alaşım 3 Titanyum Alaşım 3 Plastik 12-24 Tablo 5 Malzemeye Göre Kesme Hızı 3.1. Makine Seçimi Kılavuz çekme makinelerinin hızı, kılavuz çekilecek malzemeye ve kılavuz çekilecek deliğin çapına bağlı olarak aşağıdaki formül kullanılarak seçilir. N = v!"#$" π D!"#$ 1000 Burada; N Makinenin dönme hızı (devir/dk) 9
v!"#$" Kesme hızı (mm/dk) D!"#$ Vida çapı (mm) 1mm 2mm 3mm 4mm 5mm 6mm 7mm 8mm 9mm 10mm 12mm 14mm 16mm 18m Karbon Çelik 3200 1600 1100 800 650 550 450 400 350 320 250 225 200 175 Paslanmaz Çelik 1650 850 550 400 350 275 235 200 185 165 140 120 100 90 Alüminyum Alaşım 6700 3300 2200 1700 1350 1100 950 850 750 650 550 500 420 370 Bakır 5700 2900 1900 1400 1100 950 820 720 650 550 475 410 360 320 Bronz 4800 2400 1600 1200 950 800 700 600 550 480 400 340 300 270 Titanyum Alaşım 950 480 320 240 190 160 140 120 110 100 80 70 60 50 Dökme Çelik 2400 1200 800 600 280 400 340 300 270 240 200 170 150 130 Dökme Demir 5100 2600 1700 1300 1000 850 750 640 550 500 520 360 320 290 Çinko 7600 3800 2500 1900 1500 1300 1100 950 850 750 650 550 480 420 Pirinç 5700 2900 1900 1400 1100 950 800 700 650 550 480 410 360 320 Nikel Alaşım 950 480 320 240 190 160 140 120 110 95 80 70 60 55 Plastik 5700 2900 1900 1400 1100 950 800 700 650 550 480 410 360 320 Tablo 6 Vida Çapına Göre Makine Hızları 3.2. Kılavuz Çekilirken Dikkat Edilmesi Gereken Hususlar Uygun delik çapı belirlenmeli, daha küçük delikte kılavuza fazla yük biner ve kırar, büyük delikte dişler tutunamaz sıyırır. Kılavuz ve delik eksenleri birbirini karşılamalıdır, kılavuz kırılabilir. Kesme hızı doğru belirlenmelidir yoksa yüzey kalitesi istenilen düzeyde olmaz. %20 kuralı uygulanmalıdır yani maksimum kapasitenin %20 altında kullanılmalıdır makina.8 mm delik için 10 mm delik açabilen makina kullanılmalıdır. Kılavuz deliğine havşa açmak işi kolaylaştırır. Kesme sıvısı kullanılmalıdır. 4. Hava Motorları Basınç enerjisini mekanik enerjiye dönüştüren elemanlara hava motorları denir. Dairesel hareket elde etmek amacıyla kullanılırlar. Rotor ve dişli kutusundan oluşur. İhtiyaca göre, delik açmak, kılavuz çekmek, vidalamak vs. amaçlı kullanılır. 10
4.1. Hava Motorlarının Kullanım Alanları Elektrik akımının istenmediği durumlarda, Endüstride parlatma ve kalıpçılık işlemlerinde, Montaj makinelerinde, Civataların tabanca ile sıkılmasında, Diş hekimleri tarafından dolgu vb. amaçlarla dişlerin oyulmasında kullanılır. 11