Talaş, boşluk ve kama açıları

Her kesici kenar bir kamadır ve onu kenara dik bir kesitte üç açı tanımlar. Millî Eğitim Bakanlığı’nın modülü bunları kısaca anlatır: “Talaş açısı, kalemin talaş yüzeyine verilen açı olup kalemin rahat kesmesini sağlar ve çıkan talaşların akışını kolaylaştırır.”, “Kama açısı kesici ağzın sivriliğini oluşturan açıdır.” ve “Boşluk açısı kalemin işe sürtünmesini önler, aynı zamanda kesici ağzın oluşmasını sağlar.” Ankara Üniversitesi’nin ders metni aynı açıya serbest açı da der. VSSUT’un ders notlarına göre talaş açısı (rake angle) talaş yüzeyinin referans düzleminden (reference plane) eğimi, boşluk açısı (clearance angle) ise yan yüzeyin (flank) bitmiş yüzeyden (finished surface) eğimidir. Verlag Handwerk und Technik’in bir Alman ders kitabı aynı şeyi açıları sınırlayan yüzeylerle söyler: talaş yüzeyi ile kesme yüzeyine (Alm. Schnittfläche, İng. cut surface) dik düşünülen bir doğru talaş açısı γ’yı, kesme yüzeyi ile yan yüzey boşluk açısı α’yı, yan yüzey ile talaş yüzeyi de kenara kesmek için gereken sağlamlığı veren kama açısı β’yı sınırlar.

Bu sayfa boşluk açısı için α, kama açısı için β, talaş açısı için γ yazar; Patras ders notları, Alman ders kitabı ve MEB modülü de böyle yazar. Talaş oluşumu üzerine kitaplar talaş açısını çoğu zaman α ile gösterir; talaş oluşumu sayfası, klasik kayma açısı denklemleri öyle yayımlandığı için onları izler.

Toplamları neden 90° eder

Patras ders notları bağıntıyı α + β + γ = 90° olarak verir; Alman ders kitabı da toplam 90°’nin üç açı arasında paylaşıldığını yazar. Kitaba göre talaş açısı negatif yapılırsa toplam 90°’nin biraz üstüne çıkar. Tablosu bunun ne demek olduğunu gösterir: sertleştirilmiş dökme demir (chilled cast iron, Alm. Hartguss) için α 8°, β 97° ve γ −15° verir. Boşluk ve kama açısı tek başına 105° eder; işaretiyle sayılan talaş açısı üçünü yeniden 90°’ye getirir. Bu son adım, kitabın satırının bu sayfadaki okumasıdır.

Talaş açısı γ

6°

Boşluk açısı α

7°

Kama açısı β—α + β + γ = 90°

Talaş açısı neyi değiştirir

• Kuvvet ve güç. Mitsubishi’ye göre talaş açısını pozitif (+) yönde 1° artırmak kesme gücünü yaklaşık %1 azaltır. Sayfa deney koşulu vermez; Mitsubishi’nin tornalama kursu aynı %1’i kesme direnci için söyler. VSSUT’a göre pozitif talaş açısı kesme kuvvetini ve dolayısıyla gereken kesme gücünü azaltmaya yardım eder. MEB modülü HSS bir kalemde çelik için talaş açısını normal şartlarda 8°–10° verir ve ters yönü anlatır: “Talaş açısı bu değerden daha küçük verilirse talaşların kaleme yapacağı baskı artar.” Sandvik Coromant da Mitsubishi’ninkine benzer bir pratik kural verir; ISCAR ile Machining Doctor’ın bunu özgül kesme kuvvetine nasıl kattığı kesme kuvvetleri sayfasındadır.
• Keskinlik ve sağlamlık. Mitsubishi’ye göre talaş açısını pozitif yönde artırmak keskinliği iyileştirir, kesici kenarın sağlamlığını düşürür; negatif yönde kesme direnci artar. VSSUT fazla talaş açısının kesici kenarları mekanik ve ısıl olarak zayıflattığını yazar. MEB modülü de talaş açısı normalden fazla verilirse kama açısı küçüleceği için kalemin “körlenmesi çabuklaşır” diye yazar.
• Sıcaklık. VSSUT notlarında büyüyen talaş açısı kesme sıcaklığını önce düşürür, ama kama inceldiği için talaş açısının fazla artması sıcaklığı yeniden yükseltir. Okunan kaynaklar arasında bu dönüşü yalnızca VSSUT anlatır.
• Talaş. VSSUT’a göre kayma açısı talaş açısı arttıkça hem doğrudan hem dolaylı olarak artar; modeller talaş oluşumu sayfasındadır. Alman ders kitabı küçük talaş açısını daha sert ya da gevrek malzemelerdeki kopuk, yırtık talaşa (Alm. Reißspan) bağlar; Mitsubishi de talaş açısının kesme direnci, talaş tahliyesi, kesme sıcaklığı ve takım ömrü üzerinde büyük etkisi olduğunu yazar.

Negatif mi, pozitif mi. Mitsubishi negatif talaş açısını sert iş parçası için ve kesintili kesme ya da işlenmemiş kabuk gibi kesici kenar sağlamlığının gerektiği durumlar için önerir; pozitif talaş açısını yumuşak iş parçası için, iş parçası kolay işleniyorsa ve iş parçası ya da tezgâh rijit değilse önerir. VSSUT negatif talaş açısını kenar sağlamlığını ve takım ömrünü artırmak için, sıfır talaş açısını form takımlarının tasarımını ve üretimini kolaylaştırmak için verir. Alman ders kitabı negatif talaş açısını sert malzemeler için kazıyıcı (Alm. schabend) bir geometri olarak anlatır; Patras ders notları da yüksek kesme hızlarında talaş açısının negatif olduğunu ekler.

Boşluk açısı ne işe yarar

Yan yüzey, yeni kesilmiş yüzeye sürtmemelidir. VSSUT boşluk açısını takımın yan yüzeyinin işlenmiş yüzeye sürtmemesi için verir; Mitsubishi’nin side flank angle dediği boşluk açısı, takımın yan yüzeyi ile iş parçası arasındaki sürtünmeyi önler ve kesici kenarı parçaya yönlendirir. MEB modülü öbür ucu anlatır: boşluk açısı fazla büyük verilirse kama açısı küçülür ve kalem daha kısa zamanda körlenir; freze dişleri de çabuk aşınır ve gürültülü çalışır. Ankara Üniversitesi’nin ders metni ikisi arasındaki en iyi noktayı anlatır: kesme koşulları aynı kaldıkça serbest açı ve talaş açısı sıfırdan büyüdükçe “kalem ömrü (T) önce artar ve bir maksimum değerden geçtikten sonra düşmeye başlar.” Düzce Üniversitesi’nin ders sunusu yan yüzey aşınmasının “Boşluk açısının verildiği yan yüzeyde” ortaya çıktığını yazar; aşınma takım aşınması sayfasındadır.

Ne kadar boşluk açısı gerektiğinde kaynaklar anlaşmaz. VSSUT’a göre pozitif olmalıdır; takım ve iş malzemesine ve işleme göre 3° ile 15° arasındadır. Patras ders notları iş ve takım malzemesinden bağımsız olarak 6° ile 8°, MEB modülü makine yapım çelikleri için 3°–8° verir. Alman ders kitabının tablosu ise iş malzemesine göre değiştirir:

Ders kitabının tablosu bir takım malzemesi adlandırmaz; bu sayfa için bir sert metal üreticisinin malzemeye göre değerleri bulunamadı.

Uç kodunda boşluk açısı

Değiştirilebilir bir uçta boşluk açısı ISO kodunun ikinci harfidir. Sumitomo’nun listesi: N 0°, A 3°, B 5°, C 7°, P 11°, D 15°, E 20°, F 25° ve G 30°; O özel uçlar içindir. Mitsubishi’ye göre N harfiyle gösterilen 0° boşluk açılı uca negatif uç (negative insert), boşluk açısı 0°’den farklı uca pozitif uç (positive insert) denir. Birçok tornalama ucunun boşluk açısı P, C ya da N harfiyle gösterilir; negatif bir uçta talaş kırıcı bir ya da iki yüzde olabilir, pozitif bir uçta yalnızca bir yüzdedir. Ucun kendisinde 0° olunca kesmedeki boşluk açısı, tutucunun ucu eğik oturtmasından gelmek zorundadır. Bu, bu sayfanın çıkarımıdır: okunan kaynakların hiçbiri bu eğimi anlatmaz ya da yuva açısını (seat angle) vermez. Tam bir uç kodunu okumak için uç kodu çözücüyü kullanın.

Kenarın kendisi

Keskin bir kenar çoğu zaman keskin bırakılmaz. Mitsubishi olağan kenar hazırlama (honing) yöntemleri olarak kenarın yuvarlatılmasını (round honing) ve pahlanmasını (chamfer honing) sayar: aynı genişlikte yuvarlatılmış kenar pahlı kenardan daha sağlamdır ve en uygun kenar hazırlama genişliği genellikle ilerlemenin yaklaşık %50’sidir. Daha geniş bir kenar hazırlama kenarı sağlamlaştırır ama kesme direncini artırır, titreşim riski doğar; Mitsubishi küçük derinlik ve ilerlemeyle ince işlemede dar bir kenar hazırlama kullanır, alüminyum alaşımları gibi yumuşak malzemelerde ise kenar hazırlaması yapılmamış keskin bir kenar ister. Bir kenar hazırlamanın ya da talaş yüzeyindeki düz bandın (land) etkin talaş açısını ne kadar değiştirdiğini bu sayfa için okunan kaynakların hiçbiri vermez.