Örnekler ve 3 Boyutlu Kesme
Kayma Düzlemi ve Malzeme Daha önce kesme açısının optimum değeri için = ( ) denklemi verilmişti. Ancak pratikte, kayma açısı işlenen parça malzeme özelliklerine (kompozisyon,ısıl işlem vb. ) bağlıdır. Plastisite teorisi kullanılarak ( Üst Sınır Teoremi )yapılan incelemeler sonucunda ; cos( )sin = cos 45 sin 45 Denklemi, kesme açısının tahmini için elde edilmiştir. Bu denklemi kullanarak, pozitif talaş açısına sahip bir takım ile AISI 1040 ve saf bakır işlendiğinde, dik kesme (OrtogonalCutting) teorisine göre, oluşan kayma açılarını tahmin ediniz. AISI 1040 : =630 Mpa =415 Mpa Saf Bakır : =207 Mpa =70 Mpa
Kayma Düzlemi ve Malzeme Cos( 6 sin = cos 45 45 Cos( 6 sin = 0.552 sin 6 sin 2 6 = (0.552) 2 = 1.104 0.1045 +6 AISI 1040 2 = 1.104 0.1045 6 Saf Bakır: 2 = 1.104 0.1045 6 2 = (0.6227)+6 =44.5 =. Deneysel elde edilen aralık 23 to 29 2 = (0.2688)+6 =21.6 =. Deneysel elde edilen aralık 11 to 13.5
KaymaDüzlemiveMalzeme Bir kesme (Ortogonalcutting) işleminde, işlenen malzemenin yoğunluğu ρ= 7830, işleme hızı v = 2.5, Talaş açısı α =, ş ğ b = 10 mm,işlenme girmemiş talaş kalınlığıt=200 μmdir. İşlem sonunda 500 mm uzunluğunda 13.36 gkütlede talaş elde edildiğine göre,kayma düzlemi açısı nedir? = r= =.. = =0.586. tan = =.. 0.341 =.. =0.621
Özgül Kesme Enerjisi Malzeme Kaldırma Hızı olarak verilmişti. Birim Hacimde enerji U ise enerjinin malzeme kaldırma hızına bölünmesi ile bulunabilir.
Sürtünme ve Kesme Enerjisi Bir takım dinamometresinden, dik kesme işlemi sırasında, talaş kesme kuvveti Fc=1100 N ve teğetsel kuvvet Ft=440 N olarak ölçülmüştür. Takım-talaş arayüzün de toplam enerjinin yüzde kaçı sürtünmeye karşı harcandığını ve kesme düzleminde toplam enerjinin yüzde kaçına ihtiyaç duyulduğunu bulunuz.(işlenen malzemenin yoğunluğu ρ= 7830 ). = 0.527 Toplam Enerji: U= U= = = ü ü = = =
SürtünmeveKesmeEnerjisi F=R, = R 440 1100 1185 N F=1185 sin (27.8 ) = 553 N % sürtünme enerjisi = 553 (0.527) %. =. 2.77. % kesme enerjisi =. 100 = 70.5 %. 1100 cos 32 440 32 = 700 N U=... 550 MJ
Takım Ömrü Bir partideki HSS takımları ile kısa ömür deneyleri yapılmaktadır. Deneylerde numune çapı d=90 mm, ilerleme s=0,5 mm/dev ve paso kalınlığı da a=1,4 mm dir. Her takım körleninceye kadar deneylere tabi tutulmuş ve aşağıdaki sonuçlar elde edilmiştir. Dönme hızı (n) 395 343 256 dev/dak ToplamTakım İlerlemesi 26,5 64,8 398 mm Taylor bağıntısını kullanarak v=45 m/dak için takım ömrünü tahmin ediniz.
Takım Ömrü İşleme süresi İ İ ö dir. Buna göre: n 395 26.5mm için n 343 64.8mm için n 256 398 için 0.134 0.5mm 395 dev/dak 0. 38 0.5mm 343 dev/dak mm 3.11 0.5mm 256 dev/dak v= n 395 π için v 111.63 1000 n 343 π için v 96.93 1000 n 256 π için v 72.35 1000
Takım Ömrü yada T k = / /, /,, /, =7.3 veya n. =v =... = 84.76 v= 45 m/dak için ömür : T = / = =.. =101.7 dakika
3 Boyutlu Kesme
3 Boyutlu Kesme
Takım Malzemeleri ve Kesme sıvıları
KesiciTakımMalzemelerinden BeklenenÖzellikler Sertlik: Kesici takımın kesme kabiliyeti, takım sertliğinin, kesilen malzemenin sertliğine olan oranı ile değişmektedir. Kesici takınım sertliği arttıkça, aynı malzeme daha kolay kesilebilmektedir. Bu açıdan kesici takımın mümkün olan yüksek sertliğe sahip olması arzu edilir.
KesiciTakımMalzemelerinden BeklenenÖzellikler Sıcaklık İle Değişmeyen Mekanik Özellikler: Kesici takımın ağzı, kesme esnasında, kesme hızına ve kaldırılan talaş miktarına bağlı olarak ısınır; bu bakımdan kesici takım malzemesi, sertlik ve diğer mekanik özelliklerini, mümkün olan en yüksek sıcaklık derecesine kadar korumalıdır. Aşınmaya Dayanıklılık: Aşınmaya dayanıklılık bir derceye kadar setlik ile belirtilebilirse de, bu şekilde değerlendirme yeterli değildir. Kesme işleminde aşınmanın asgari düzeyde tutulabilmesi için, işlenen parçanın takımın yüzeyine yapışmaması ve kesilen malzeme ile takım malzemesi arasında diffüzyon eğilimini fazla olmaması gereklidir. Ayrıca, takım malzemesinin içyapısına düzgün bir şekilde dağılmış sert tanecikler, örneğin karbürler, aşınmaya dayanıklılığı artırmaktadır.
KesiciTakımMalzemelerindenBeklenen Özellikler Rijitlik: Takım malzemesinin elastiklik modülü mümkün olduğu kadar büyük olmalı ve dolayısı ile takım yük altında çok az şekil değiştirmelidir. Tokluk: Takım malzemesi darbelere dayanıklı olmalı, kolayca kırılmamalıdır. Genel olarak tokluk ve sertlik birbirlerine karşıt iki özelliktir, bununla beraber günümüzde hem oldukça sert hem de darbelere dayanıklı takım malzemeleri geliştirilmiştir. Isıl Đletkenlik: Kesici takımla iş parçasının ve talaşın birbirine olan sürtünmesi neticesinde ortaya çıkan ısı takımda bir sıcaklık yükselmesine neden olur. Sürtünme sonucu ortaya çıkan bu ısı, takımın uç kısmından sapına doğru ne kadar iyi iletilebilirse, takım ucu o derecede daha düşük sıcaklıkta kalır. Gayet iyi bilindiği gibi,metalsel malzemeler sıcaklığın yükselmesi ile sertliklerini yitirirler. Bu bakımdan takım malzemesi iyi bir ısıl iletkenliğe sahip olması arzu edilir.
Kesici Takım Malzemelerinden Beklenen Özellikler Isıl Genleşme: Çalışma esnasında takımın ısınması neticesinde ortaya bir ısıl genleşme sorunu çıkacak ve bu da takımın ve dolayısı ile de iş parçasının boyut ve şeklini etkileyecektir. Bu bakımdan iyi bir takım malzemesinin ısıl genleşme katsayısının mümkün olduğu kadar küçük olması arzu edilir. Şekillendirme: Đyi bir takım malzemesine, takımın şeklini vermek uygulanacak olan şekillendirme usulü basit ve kolay olmalıdır. Ekonomiklik: Takım malzemesi ucuz ve kolay olarak istenen miktarda tedarik edilebilmelidir. Bütün bu özelliklerin tümünü bünyesinde aynı derecede toplayan bir takım malzemesi henüz yapılamamıştır. Bu bakımdan işlenen parçanın özellikleri kriter olarak alınarak, günümüzde mevcut takım malzemeleri arasında en uygunu seçilir.
Takım Malzemeleri Takım Çelikleri o Karbonlu takım çelikleri o Alaşımlı takım çelikleri Yağ çelikleri Hava çelikleri Hız çelikleri Stellitler Sinterlenmiş Karbürler Seramik Kesici Uçlar Elmas, Diğer Doğal ve Yapay Taşlar
KarbonveDüşük Alaşımlı çelikler Yüksek karbon çelikleri tarihte ilk kullanılan takım malzemesidir. Bu çeliklerde karbon %0.7 1.5arasındadır. Yüksek sıcaklıklarda kolaylıkla şekillendirildikten sonra su verilerek sertleştirilir. Temperleme ile tokluk özelliği iyileştirilebilir., Martenzitsadece yüzeyde elde edilir. Tokluk bu nedenle iyidir ancak sertlik yetersiz ve zamanda ince demir karbürlerin, kaba forma dönüşmesi ile düşer. Bu durum aşınma hızında, zamanla artışına sebep olur. 150 ⁰C üzerinde sertlik düşüşünden dolayı kullanılmazlar.
Hız çelikleri Sertlikliğini 500 C⁰ ye kadar muhafaza eder Kesme hızları karbon çeliklerine nazaran 2 kat fazladır. W, Mo, Cr ve V katkısı ile mekanik özellikler iyileştirilmiştir.
Sermentler Demir olmayan metallik alaşımlar (Stellit) Cr ve Co alaşımlarıdır. Aşınmaya dayanıklı Çalışma sıcaklığı yalaşık 800 ⁰C Sadece dökme ve taşlama yolu ile işlenebilir
SinterlenmişKarbürler Co bağlayıcı ~ Mpa Sertlikliğini 1100 ⁰C ye kadar muhafaza eder Kesme hızları hız çeliklerine nazaran 5 kat fazladır.
Seramikler 3 Katogoride Toplanır: 1) Alumina (Al2O3) 2) Alumina ve titanium karbür kombinasyonları 3) Silicon nitrit (Si3N4), Al2O3 den düşük termal genleşme katsayısı İyi aşınma direnci, düşük talaş yapışma eğilimi. Kesme hızı, SinterlenmişKarbürleregöre2-3 kat fazladır. Gevrek, termal şoklara, titreşime ve darbelere duyarlı. Güvenilirlik düşük. Rijit takım tutuculara gereksinim duyar.
Elmaslar
Takım Performansı
Kaplama (CVD, PVD) TiC (Gri) TiN (Altın sarısı) TiCN Gri-mavi ve pembe) Al2O3 (Seramik, saydam görünümlü)
Sertlik Çeşitli kesici takım malzemelerinin vikers sertlik değerleri aralıkları
Sertlik ve İşleme Sıcaklığı Kesici takım malzemelerinin sertlik (Hv) değerlerinin artan sıcaklıkla birlikte değişimi
Takımların Geometrisi Yekpare Kaynaklı Plaket Tane (Toz)
KESME SIVILARI Kesme bölgesinde oluşan ısıyı ve sürtünmeyi azaltmak. Kesme işlemlerinde talaşın uzaklaştırılmasını sağlamak. Đş parçasının işlenmesi esnasında ortaya çıkan kesme kuvvetlerini azaltmak. Đş parçasında boyutsal stabilite sağlamak ve yüzey kalitesini geliştirmek. Çevreye ve insan sağlığına zarar vermemek.
Kesme Sıvıları Mineral yağlar: Saf veyakarışımhaldekullanılır. Safmineral yağların yağlama özellikleri çok iyidir ve korozyona karşı çok iyi bir koruma sağlarlar. Soğutma özelliklerinin iyi olmamasından dolayı mineral yağlar, öncelikle pirinç, dökme demir ve hafif alaşımların işlenmesi gibi daha çok hafif talaşlı imalat işlemlerinde kullanılmaktadır. Organik yağlar: Hayvansal veya bitkisel esaslı yağlardır. Yağ oranları fazla olup iyi bir yağlama sağlarlar. Günümüzde organik yağların pahalı ve zor temin edilmesinden dolayı yerini mineral esaslı yağlar almıştır. Mineral ve organik esaslı karışımlı yağlar: İş parçası ve takıma gelen yüklerin büyük olduğu, dolayısıyla kesme ortamının dayanımının yüksek olması gereken durumlarda mineral yağ içine organik yağ katkıları karıştırılabilir. Söz konusu katkı maddeleri yüksek dayanıma ve düşük kayma direncine sahip ince bir tabaka oluştururlar.
Kesme Sıvıları EP (Yüksek basınç) yağları: Kesme kuvvetlerinin yüksek olduğu uygulamalarda kesme sıvısı, birbiri üzerinde kayan yüzeyler arasındaki basınç yüksek olsa bile yağlama yapabilmektedir. Bunu sağlayabilmek için, ağır çalışma koşullarında EP katkılı kesme yağları kullanılır. Bu tip katkı maddeleri kayan yüzeylerdeki metalle bileşikler oluştururlar. Bu etki, yüzey pürüzlülüğünün yağ filmini bozduğu yerlerde görülür ve oluşan bileşik karşılıklı yüzeylerdeki tepe noktalarının birbirine kaynak olmasını engelleyen bir yağlayıcı oluşturur. Katkı maddeleri kükürt, klor ve fosfor bileşiklerini içerirler. Bu bileşikler yüksek sıcaklıklarda reaksiyona girerek metalik sülfat, klorit ve fosfat oluşumuna neden olurlar. Gazlar: Hava, Nitrojen, Argon, Helyum vb.