Aynı yönlü ve zıt yönlü frezeleme

Her frezeleme kesmesi, değiştirmesi kolay ama sonucu çok önemli bir seçimle başlar: freze ilerlemeyle aynı yönde mi dönüyor, ters yönde mi? Cevap, her dişin işe kalın bir talaşla mı girdiğini yoksa sıfır kalınlıkta kayarak mı başladığını, kuvvetlerin parçayı tablaya mı bastırdığını yoksa kaldırmaya mı çalıştığını belirler.

İki yön

• Aynı yönlü frezelemede (aşağı frezeleme), freze temas noktasında ilerlemeyle aynı yönde döner. Her talaş kalın başlar, ince biter.
• Zıt yönlü frezelemede (yukarı frezeleme), freze temas noktasında ilerlemeye karşı döner. Her talaş sıfır kalınlıkta başlar, kalın biter.

Almanca metinler bunlara Gleichlauffräsen ve Gegenlauffräsen der. Türkçe ders notlarında aynı yönlü frezeleme için aşağı (tırmanma) frezeleme, zıt yönlü frezeleme için yukarı (geleneksel) frezeleme adları da kullanılır.

Yöntem

Aynı yönlü (aşağı, tırmanma) Zıt yönlü (yukarı, geleneksel)

Radyal kavrama ae/D

0,30

Duraklat

Kavrama açısı φe

—

Girişte talaş h/fz

—

Çıkışta talaş h/fz

—

En büyük talaş hex/fz

—

Girişteki talaş neden önemli

Zıt yönlü frezelemede kenar, iş parçasıyla talaş kalınlığının sıfır olduğu yerde buluşur. Hemen kesemez: malzemeye zorla girer ve sürtünür; bu da sürtünme ve ısı üretir. Ayrıca bir önceki dişin pekleştirdiği yüzeyin üzerinden kayar. Sandvik Coromant, Mitsubishi, Kennametal, Ingersoll ve Harvey Performance bu giriş sürtünmesini ve sonucunu, yani kısalan takım ömrünü anlatır. Çıkışta talaş en kalın ve en sıcak hâlindedir; Sandvik bunun kenarda yüksek çekme gerilmesine yol açtığını ve talaşın kenara yapışabildiğini belirtir.

Aynı yönlü frezelemede kenar işe tam talaş kalınlığıyla girer ve sıfırla çıkar; yani ilk andan itibaren keser. Kennametal ve Harvey, ısının daha büyük kısmının bu durumda talaşa geçtiğini belirtir. Sandvik Coromant bunu frezelemenin altın kuralı olarak özetler: kalından inceye.

Bedeli girişte daha ağır bir darbedir. Seco, tam kalınlıkta girişin kenara ağır bir mekanik yük bindirdiğini, ama yaygın takım malzemelerinin buna genellikle dayandığını belirtir.

Kuvvetler ve tezgâh boşluğu

İki yön iş parçasını farklı yönlere iter:

• Zıt yönlü frezeleme iş parçasını tabladan kaldırma eğilimindedir ve bileşkesi ilerlemeye karşı yönelir. Bağlama kaldırmaya karşı koymalıdır.
• Aynı yönlü frezeleme iş parçasını ilerleme yönünde çeker ve tablaya ya da bağlamaya bastırır. Bağlama çekmeye karşı koymalıdır.

Aynı yönlü frezelemenin boşluksuz bir ilerleme tahriki istemesinin nedeni bu çekmedir. Vida ile somun arasında boşluk varsa freze, Mitsubishi’nin ve Almanca Wikipedia’nın anlattığı gibi iş parçasını boşluk kadar ileri doğru sarsarak çekebilir; Harvey Performance bunun kırılmaya yol açabileceği konusunda uyarır. Zıt yönlü frezeleme tablayı vidaya doğru iter; eski tezgâhlarda geleneksel yöntem olmasının nedeni budur. Almanca Wikipedia, Fachkunde Metall’e atıfla, boşluksuz ve rijit bilyalı vidaları aynı yönlü frezelemeye uygun tahrik olarak gösterir.

Yüzey kalitesi

Harvey Performance, ISCAR, DMG MORI ve Almanca Wikipedia, aynı yönlü frezelemenin genellikle daha iyi yüzey verdiğinde hemfikirdir. Zıt yönlü frezelemede talaşlar frezenin önüne düşme eğilimindedir ve yeniden kesilebilir; bu da yüzeyi bozar.

Öneri ve istisnaları

İncelenen bütün takım üreticileri varsayılan yöntem olarak aynı yönlü frezelemeyi önerir. Sandvik Coromant onu tezgâh, bağlama ve iş parçası izin verdiği her durumda her zaman tercih edilen yöntem olarak tanımlar; Seco, Kennametal, ISCAR, Ingersoll ve Harvey de kendi sözleriyle aynısını söyler.

Zıt yönlü frezeleme birkaç durumda daha iyi seçim olmaya devam eder:

Alın frezeleme: freze nereye konmalı

Alın frezelemede freze genellikle merkezinin her iki yanında kavrar; bu yüzden her pasonun bir kısmı aynı yönlü, bir kısmı zıt yönlüdür. Frezenin konumu girişte ve çıkışta talaş kalınlığını belirler.

• Çap. Sandvik Coromant, freze çapının kesme genişliğinden %20 ila %50 büyük olmasını önerir. Videosunda en iyi konumu yaklaşık %70 radyal kavrama olarak verir; Canadian Metalworking’de aktarılan ISCAR çapın %70 ila %80’ini, Mitsubishi iş parçası genişliğinin 1,2 ila 1,3 katı bir çap önerir.
• Merkez dışı. Sandvik Coromant ve Seco, frezenin iş parçasının merkez çizgisine konmamasını önerir: merkezi konum aynı ve zıt yönlü kuvvetleri karıştırır, çıkışta kalın bir talaş verir ve titreşim riskini artırır. Mitsubishi ise tersine, frezenin merkezini iş parçasının ortasına yakın koymayı en uygun konum olarak tanımlar. Üreticiler burada ayrışır.
• Kesmeye yuvarlanarak girin. Sandvik Coromant, talaş girişte kalın ve çıkışta ince olsun diye yuvarlanan (yay biçimli) bir takım yoluyla girmeyi önerir. Bu teknikle 46 HRC’deki Inconel 718’de yedi kata kadar daha uzun takım ömrü bildirir; bu rakam yalnızca Sandvik’e aittir.

Formüller

D çaplı bir freze ae radyal kavramada çalışırken kavrama açısı, kesme yolunun bitmiş yüzeye teğet olduğu noktadan ölçülerek:

$$\varphi_e = \arccos\!\left(1 - \frac{2\,a_e}{D}\right)$$

diş başına ilerleme fz ve yanaşma açısı κr ile φ açısındaki talaş kalınlığı:

$$h(\varphi) = f_z \cdot \sin\varphi \cdot \sin\kappa_r$$

ae < D/2 için en büyük talaş kalınlığı bu yüzden:

$$h_{ex} = f_z \cdot \sin\kappa_r \cdot 2\sqrt{\frac{a_e}{D}\left(1 - \frac{a_e}{D}\right)}$$

ae ≥ D/2 olduğunda ise fz · sin κr’ye eşittir.

Örnek. ae = 0,25 D’de φe = arccos(0,5) = 60° ve hex = 2√(0,25 · 0,75) · fz · sin κr ≈ 0,87 · fz · sin κr olur: talaş, diş başına ilerlemeye hiç ulaşmaz.

Dönüş yönü bu sayıları değiştirmez; kenarın talaşın kalın ucuyla önce mi yoksa sonra mı buluştuğunu belirler. Frezeleme hesaplayıcısı, hedef bir talaş kalınlığı için ilerlemeyi aynı formüllerle belirler.