Diş tornalama

Diş tornalama ucu dişin profilini taşır; torna, parçanın her devrinde ucu eksen boyunca bir hatve kadar ilerletir. ISCAR kesme verilerinde devir başına ilerlemeyi sabit ve diş adımına eşit kabul ediyor; Haas da ilerlemenin dişin hatvesine eşit olduğunu yazıyor. Tek ağızlı vidada hatve adımın kendisidir, çok ağızlı vidada adım × ağız sayısıdır.

Diş tek seferde açılmaz. Uç diş boyunca tekrar tekrar geçer, her pasoda biraz daha derine iner; Hoffmann Group son pasonun hafif bir finiş paso olduğunu belirtiyor. Bu sayfanın büyük kısmı o pasolarla ilgili: uç dişe hangi yönden girer, her paso ne kadar derine iner ve uç helisi izlemek için nasıl eğilmelidir.

İş mili ile takım aynı adımda

Her paso önceki pasoların açtığı kanala tam oturmalıdır. Kumanda bunu ilerlemeyi iş milinin kendi konumundan başlatarak sağlar. Haas’a göre G32 bloğunun ilk satırında eksen ilerlemesi iş mili enkoderinin dönüş sinyaline senkronlanır. Aynı sayfa, ardışık pasoların ancak iş mili devri her seferinde tam olarak aynıysa aynı yolu izlediğini söylüyor ve diş açarken devrin değiştirilmemesi gerektiği uyarısını yapıyor. İlerleme ayarı (override) da devre dışıdır: G32 etkinken dikkate alınmaz.

Bu yüzden diş tornalama sabit kesme hızıyla değil, sabit devirle (G97) yapılır; farkı tornalama işlemleri sayfası anlatıyor. Çok ağızlı vida başlangıç açısı kaydırılarak açılır: Haas G32 ve G76’ya bir Q (diş başlangıç açısı) adresi veriyor; Siemens’in 802S/C kılavuzu da başlangıç açısını değiştirip işlemi tekrarlayarak çok ağızlı vida açılabileceğini söylüyor.

İlerleme hızı mm/dak cinsinden hatve × devirdir; kaba adımlarda eksenin sınırına çabuk ulaşılır. Kennametal, en yüksek kesme hızının tezgâhın takıma izin verdiği en yüksek ilerleme hızıyla (mm/dak) sınırlanabileceğini belirtiyor.

Üç tür kesici uç

ISCAR tam profilli uçları seri üretim için öneriyor, kısmi profillileri önermiyor; kısmi profilli uç, dış dişte büyük çapı, iç dişte küçük çapı başka bir işleme bırakır.

Dişe girmenin dört yolu

Her paso ucu daha derine taşır ve ucun hangi yönde ilerlediği, iki kenarından hangisinin keseceğini belirler. ISCAR dört yöntem sayıyor: radyal, yanaktan, değiştirilmiş yanaktan ve dönüşümlü yanaktan ilerleme. ISCAR’ın Türkçe e-öğrenme kursu bunları “İşleme metodları” başlığı altında anlatıyor.

İlerleme yöntemi

RadyalYanaktanDeğiştirilmiş yanakDönüşümlü yanak

Adım P0,5 mm · 4 paso0,75 mm · 4 paso1,0 mm · 5 paso1,25 mm · 6 paso1,5 mm · 6 paso1,75 mm · 8 paso2,0 mm · 8 paso2,5 mm · 10 paso3,0 mm · 12 pasoYanak açısından sapma

3,0

°

▶Paso

6

/

6

Bu pasonun derinliği

0,06 mm

Toplam derinlik

0,92 mm

Kaldırılan kesit

0,062 mm²

Sol / sağ kenar

%6 / %94

Radyal ilerleme (radial infeed). Uç eksene dik olarak doğrudan içeri girer. Vargus’a göre ilerleme tornalama eksenine diktir ve ucun iki yanağı da keser. Sumitomo bunu en yaygın diş açma tekniği olarak anıyor, çoğunlukla küçük adımlarda kullanıldığını söylüyor ve uzun temasın tırlamaya yatkın olduğu, talaş kontrolünün zorlaştığı, arka kenarın kolay hasar gördüğü uyarısını yapıyor. Kennametal: dişin sonunda bütün kesici kenar kesmeye girer, bu da tırlama eğilimini artırır. ISCAR radyal ilerlemeyi ince adımlarda ve profilin doğru çıkması gereken finiş pasolarında kabul ediyor; Hoffmann 1,0 mm’nin altındaki adımlarda, sert işlemede ve pekleşen ya da kısa talaşlı malzemelerde öneriyor.

Yanaktan ilerleme (flank infeed). Uç dişin bir yanağı boyunca ilerler; bir kenar keser, öteki kayar. HORN’a göre talaş daha kolay oluşur ve ısı daha iyi dağılır. ISCAR daha derin pasoların mümkün olduğunu ekliyor; ama aşınma eşit değildir ve kayan kenar sürter, bu da yüzeyi bozabilir ve titreşime yol açabilir. Sumitomo büyük adımlı dişlerde ve yüzeyi kolay bozulan malzemelerde etkili buluyor; arka kenarda yanak aşınmasına dikkat çekiyor.

Değiştirilmiş yanaktan ilerleme (modified flank infeed). Yol yanaktan birkaç derece saptırılır, böylece ikinci kenar sürtmek yerine ince bir talaş alır. ISCAR değiştirilmiş yanaktan ilerlemeyi bütün diş tornalama işleri için önerilen yöntem olarak gösteriyor. Mitsubishi’ye göre yanaktan ilerlemeden değiştirilmiş yanaktan ilerlemeye geçmek takım ömrünü ve yüzey kalitesini artırabilir. Sumitomo arka kenardaki yanak aşınmasını önlediğini söylüyor.

Dönüşümlü yanaktan ilerleme (alternating flank infeed). Pasolar bir yanaktan ötekine geçer, iki kenar da eşit aşınır. ISCAR bunun takım ömrünü çok uzatabileceğini, ama değişen talaş yönünün yüzey kalitesini düşürebileceğini söylüyor; yöntemi esas olarak çok büyük adımlarda ve Acme ile trapez dişlerde kullanıyor. Vargus özellikle büyük adımlarda ve uzun talaşlı malzemelerde öneriyor. Hoffmann bu yöntem için bunu destekleyen bir diş çekme çevriminin ön koşul olduğunu belirtiyor.

“Değiştirilmiş” ne kadar sapma demek? Üreticiler anlaşamıyor ve değerlerinin ortalaması alınmamalı:

Kennametal talaş kırıcılı uçlarının en iyi 28° ile 29,5° ilerleme açısında çalıştığını ve 0° ilerleme açısında son pasoda talaşın kırılmayacağını ekliyor. Bir laboratuvar çalışması (Gazi Üniversitesi, AISI 1050, P = 2 mm, dokuz paso) ana kesme kuvvetini 0° ile 30° arasındaki ilerleme açılarında ölçtü: kuvvet 15°’de en yüksek, pasoların çoğunda 30°’de en düşük çıktı; yazarlar kesme kuvvetleri açısından en uygun açının 30° olduğunu belirtiyor.

Her paso ne kadar derine iner

60°’lik bir dişin kanalı V biçimindedir, bu yüzden kesit alanı derinliğin karesiyle büyür. Eşit derinlikli pasolar giderek daha çok metal kaldırır: ISCAR’ın örneğinde 60°’lik dişte paso başına 0,25 mm ile ikinci paso birincinin üç katı metal kaldırır. Yükü eşit tutmak için pasolar kanal derinleştikçe incelmelidir.

ISCAR’ın formülü talaş kesitini sabit tutar. Toplam derinlik a_p ve n_a paso ile i’inci pasodan sonra ulaşılan derinlik

$$\Delta a_p(i) = \frac{a_p}{\sqrt{n_a - 1}} \cdot \sqrt{C}$$

olup C ilk paso için 0,3, ikinci paso için 1, üçüncüden itibaren i − 1’dir. ISCAR buna ∆a_p(i) diyor, ama kendi çözümlü örneği bunun pasonun derinliği değil, ulaşılan derinlik olduğunu gösteriyor: P 1,25 mm, a_p = 0,78 mm, altı paso için 0,19, 0,35, 0,49, 0,60, 0,70 ve 0,78 mm. ISCAR bunun en yaygın ve genellikle önerilen yöntem olduğunu, çoğu durumda yüksek verimlilik sağladığını, kesici kenara sabit yük ve düzgün aşınma getirerek takım ömrünü artırdığını söylüyor.

Haas ve Kennametal aynı fikri en yalın biçimiyle kullanıyor. Haas’a göre her ardışık kesme D·√N denklemiyle belirlenir; N, diş boyunca N’inci pasodur. Kennametal buna birikmiş derinlik diyor: ilk paso × paso numarasının karekökü. Paso başına sabit derinliğin de kullanıcıları var: Korloy’un örneği 0,92 mm’yi 0,092 mm’lik on pasoya bölüyor, Vargus da MACH takımları için sabit derinlikli pasoları öneriyor. ISCAR sabit derinliği, daha çok paso pahasına, talaş kontrolünün sorun olduğu işlere ayırıyor.

Başlangıç değerleriISCAR örneği: P 1,25 · 0,78 mm · 6 pasoMitsubishi: P 0,5 · 0,31 mm · 4 pasoMitsubishi: P 0,75 · 0,46 mm · 4 pasoMitsubishi: P 1 · 0,61 mm · 5 pasoMitsubishi: P 1,25 · 0,77 mm · 6 pasoMitsubishi: P 1,5 · 0,92 mm · 6 pasoMitsubishi: P 1,75 · 1,07 mm · 8 pasoMitsubishi: P 2 · 1,23 mm · 8 pasoMitsubishi: P 2,5 · 1,53 mm · 10 pasoMitsubishi: P 3 · 1,84 mm · 12 pasoToplam derinlik ap

0,78

mmPaso sayısı

6

Paso	ISCAR: sabit kesit	√N (Haas, Kennametal)	Sabit derinlik
1	0,19 (0,19)	0,32 (0,32)	0,13 (0,13)
2	0,16 (0,35)	0,13 (0,45)	0,13 (0,26)
3	0,14 (0,49)	0,10 (0,55)	0,13 (0,39)
4	0,11 (0,60)	0,09 (0,64)	0,13 (0,52)
5	0,09 (0,70)	0,08 (0,71)	0,13 (0,65)
6	0,08 (0,78)	0,07 (0,78)	0,13 (0,78)

Hücrede: pasonun derinliği, parantez içinde o pasodan sonraki toplam derinlik (mm). ■ 0,05 mm’nin altında

Son paso. ISCAR’a göre finiş paso olacak son paso 0,05–0,1 mm’dir ve hiçbir paso 0,05 mm’nin altında olmamalıdır. Kennametal son pasolarda en az 0,05 mm (0,002 inç) ilerleme korunmasını istiyor; 0,001–0,003 inçlik bir boş (spring) paso yüzeyi iyileştirebilir, ama talaş kırma etkisi zayıflayabilir. Mitsubishi daha ince gidiyor: son pasonun derinliğini 0,05–0,025 mm olarak öneriyor. Sumitomo’nun sorun giderme tablosu da son pasonun derinliği çok küçükse büyütülmesini öneriyor.

Sert ve pekleşen malzemeler. Mitsubishi sertleştirilmiş çelik ve östenitik paslanmaz çelik gibi malzemelerde, dış katmanın yol açtığı erken aşınmayı ve kırılmayı önlemek için kesme derinliğinin yeterince büyük tutulmasını istiyor. Talaş için: pasoların ikinci yarısında kesme derinliğini artırmak talaş kontrolünü iyileştirebilir.

Mitsubishi’nin radyal ilerlemeyle ISO metrik dış diş tablosu:

Toplamlar adımın 0,61–0,62 katıdır; bu, tasarım profilinde dış dişin derinliği olan 0,613 P’dir (bkz. ISO metrik vida dişleri). Korloy’un dış diş uçları için verdiği en küçük derinlikler (P 1,5, 2,0 ve 3,0 için 0,92, 1,23 ve 1,84 mm) aynı. Mitsubishi tam profilli uçla çapta yaklaşık 0,1 mm finiş payı bırakılmasını öneriyor.

Peki kaç paso? Üreticilerin sayıları örtüşüyor ama aynı değil:

MitsubishiKorloyHaas (HU25)

Hoffmann bunu tek cümlede özetliyor: küçük adımlarda genellikle beş paso, çok büyük adımlarda 20 pasoya kadar.

Helis açısı ve altlık

Diş, parçanın çevresinde bir helis boyunca dolanır; bu yüzden yanakları eğiktir. ISCAR helis açısını

$$\varphi = \arctan \frac{P}{\pi \cdot d_2}$$

olarak veriyor; d₂ bölüm dairesi çapıdır, çok ağızlı vidada P’nin yerini hatve n × P alır (ISCAR, Kennametal, Korloy). ISCAR’ın örneği: Ø20 × 2,5, d₂ = 18,376 mm, φ ≈ 2,5°. Hoffmann Group hızlı bir tahmin veriyor: derece cinsinden a ≈ 20 · P / D.

Uç dik dursaydı bir yanı eğik yanağa sürterdi. ISCAR’a göre ucu helis açısı kadar eğmek uca eşit yük dağılımı ve kesici kenarın iki yanında düzgün aşınma sağlar, ucun diş profilinin yanına sürtmesini önler. Eğimi ucun altındaki altlık verir; ISCAR’ın Türkçe kursunda bu konu “Altlıklar” başlığını taşıyor. Kennametal bütün tutucularının 1,5°’lik eğimle geldiğini, Hoffmann takımların çoğunun 1,5°’lik eğim için standart altlıklarla geldiğini yazıyor. Korloy ve ISCAR da 1,5°’yi standart alıyor; Korloy, kesici kenar yüksekliği H1’in her uç–altlık birleşiminde aynı kaldığını belirtiyor.

Dış çap d

20

mmAdım P0,5 mm0,75 mm1 mm1,25 mm1,5 mm1,75 mm2 mm2,5 mm3 mm3,5 mm4 mm4,5 mm5 mm6 mm

Ağız sayısı

1234

Bölüm dairesi çapı d₂

18,376 mm

Helis açısı φ

2,48°

Hoffmann: 20·P/D

2,50°

1,5°’lik altlıktan fark

+0,98°

1,5°’den uzak bir diş başka bir altlık ister. Hoffmann yanlış altlıkları diş tornalamadaki sorunların en sık nedeni sayıyor: yanaklarda eşit olmayan ya da çok küçük boşluk açısı sürtünmeyi, ısıyı ve titreşimi artırır. Sumitomo kesici kenar eğiminin diş helis açısına uygun olup olmadığının kontrol edilmesini istiyor. ISCAR’ın el kitabı her altlığı bir helis açısı aralığıyla eşleştiriyor; tahmin etmek yerine tutucu üreticisinin kendi tablosuna bakın.

Kesme hızı

Diş açma tornalamadan biraz daha yavaş yapılır. CANELA’ya göre diş açma hızları normalde tornalama hızlarının en az %80–90’ı olmalı. Hoffmann biraz daha düşük devrin kesici ucun kenarlarını koruyacağını söylüyor. ISCAR kalite ve malzemeye göre bir temel hızdan başlayıp onu ölçekliyor: Vc = Ks × Vo; normal kararlılıkta Ks = 1, uzun sarkma ya da zayıf bağlama gibi kararsız işlerde Ks = 0,7. Kalite mantığı: daha sert karbür kalite aşınmaya daha dayanıklıdır ve daha yüksek hıza izin verir; darbe dayanımı daha iyi olan daha tok kalite daha düşük hız içindir. Mitsubishi verim için hızı tezgâhın devir ve rijitlik sınırları içinde artırıyor, radyal ilerleme titreşirse düşürüyor.

Bir üreticinin değerleri, örnek olarak: Haas’ın HU25 diş açma ucu için tablosu, kendi malzeme gruplarına göre.

Haas önerilen hız aralığının ortasından başlanmasını öneriyor.

Programdaki çevrim

Bir diş çevrimi pasoları kendiliğinden tekrarlar. Haas’ın G76’sı tek bloktur:

P1 tek kenarla ve paso başına sabit miktarla, P2 iki kenarla ve sabit miktarla, P3 tek kenarla ve sabit derinlikle, P4 iki kenarla ve sabit derinlikle keser. Haas, sektör deneyimine göre iki kenarla kesen P2’nin daha iyi sonuç verebileceğini yazıyor. K derinliğinden finiş payı (Setting 86) düşülür; Haas tırlamaya karşı 60°’lik dişte A59 öneriyor. İnç cinsinden örneği: G76 X0.913 Z-0.85 K0.042 D0.0115 F0.0714, öncesinde G97 S500 M03.

FANUC kumandalarda G76 genellikle iki blokla yazılır (testlerini FANUC kumandaya göre yapan Gazi Üniversitesi makalesinde: G76 çok pasolu diş çevrimi, eksiksiz bir diş açma işlemini iki blokluk bilgiyle verir). İki biçim birbirinin yerine kullanılamaz; kumandanın kendi kılavuzuna bakın. Siemens’in 802S/C kılavuzu diş çevrimini LCYC97, sabit hatveli diş çekme komutunu G33 olarak adlandırıyor; MEB modülü de SIEMENS kumandadaki CYCLE97’yi “vida çekme” çevrimi olarak anıyor.

Diş bozuk çıktığında

ISCAR’ın sorun giderme sayfası her hata için nedenleri ve çareleri ayrı ayrı sıralıyor:

Öteki üreticiler ana noktalarda aynı fikirde. Yanlış altlık eşit olmayan aşınma ve kötü yüzey olarak görünür (ISCAR, Korloy, Sumitomo); Korloy eşit olmayan kenar aşınmasına doğru altlığı seçmeyi ve dönüşümlü yanaktan ilerlemeyi öneriyor. Kırılmaya karşı daha çok ve daha sığ pasolar; Sumitomo da paso sayısını artırıp paso başına derinliği azaltmayı öneriyor. Yığıntı talaşa karşı daha yüksek hız (ISCAR, Sumitomo) ya da kaplamalı kalite (ISCAR). Çok sığ çıkan diş eksen yüksekliğine ya da çapa işaret eder (ISCAR, Korloy). Freze ile açılan dişler için bkz. diş frezeleme.