İç çap tornalama ve baranın L/D oranı

İç çap tornalama (delik tornalama, baralama), deliğin içini deliğe uzanan bir barayla tornalar. Bara kesici ucu bir konsolun ucunda tutar ve bütün zorluk bu konsoldadır. Mitsubishi Materials bunu açıkça söylüyor: işlenecek delik ne kadar derinse bara o kadar uzun olmalıdır; dış tutucuya göre sarkma çok daha uzundur ve titreşime yatkındır. Aynı zamanda delik baranın çapını sınırlar ve talaşın parçanın içinden dışarı yol bulması gerekir. ISCAR eşiği düşük koyuyor: L/D 3’ün üstünde tırlama titreşimleri belirginleşir.

L/D, sarkmanın bara çapına oranıdır. Mitsubishi L’yi baranın takım tutucudan kesici kenara kadar dışarı taşan boyu olarak tanımlıyor; BIG DAISHOWA bu oranın takıma ait olduğunu, iş parçasının delik çapı ve derinliğinden değil baranın boyundan hesaplandığını ekliyor.

Sarkma neden üç kez sayılır

Delik barası ucunda yük taşıyan bir konsol gibi eğilir. Kennametal’in hesaplayıcısı ve Isakov Cutting Tool Engineering’de aynı formülü kullanıyor:

$$\delta = \frac{F \cdot L^3}{3 \cdot E \cdot I}, \qquad I = \frac{\pi \cdot D^4}{64}$$

Burada F yük, L sarkma, E bara malzemesinin elastisite modülü, I atalet momentidir; soğutma kanallı bir barada I = π (D⁴ − Dᵢ⁴) / 64. Sarkma üçüncü, çap dördüncü kuvvetten girer: iki kat sarkma baranın sekiz kat, iki kat çap on altı kat az eğilmesi demektir. Isakov’un kuralları buradan çıkar: sarkma olabildiğince kısa, bara çapı en büyük atalet momenti için olabildiğince büyük olmalıdır.

Bara malzemesi

çelikağır metalkarbür

Bara çapı D

25

mmSarkma L/D

4,0

Radyal yük F

500

N

Uçta sehim δ

42,0 µm

Sarkma L

100 mm

Atalet momenti I

19.175 mm⁴

Kılavuz sınır (Sandvik; ağır metal: Kennametal)

4 × D · içinde

Malzemeleri yalnızca modül ayırır; Kennametal kendi baraları için şu değerleri veriyor:

Isakov sertliğin formülde olmadığını belirtiyor; sertleştirilmiş çelik bir sap da aynı ölçüde eğilir. Kennametal’e göre sehim yüzey kalitesini, aşırı durumlarda parçanın ölçü toleranslarını etkileyebilir; hesaplayıcısı yalnızca planlama amaçlıdır.

Üreticilere göre en uzun sarkma

Bara ne kadar rijitse o kadar uzağa uzanabilir. Her üretici kendi sınırını veriyor ve tam olarak uyuşmuyorlar.

Sandvik CoromantISCARMitsubishiTungaloyKyoceraIngersollSecoKennametal

Yani çelik bara yaklaşık dört çapta durur; Ingersoll daha da temkinli. Karbür yaklaşık altıya uzanır, üreticiler beşle yedi arasında. Ötesi titreşim sönümleyici baraların işidir: ISCAR’ın anlattığına göre içlerinde yağ içeren kauçuk bir yay elemanının taşıdığı ağır bir kütle vardır; Seco bunu bara içindeki bir sönümleme kütlesi olarak anlatıyor. Tungaloy Türkiye bu baraları “titreşim sönümleyici şaftlar” diye adlandırıyor ve PSC adaptörlerle birlikte tırlamayı önemli ölçüde azalttıklarını söylüyor. ISCAR’ın sönümleyici bıçakları 100 mm sarkmaya göre kalibre edilmiş gelir; sarkmaya ve bağlama rijitliğine göre bazen ince ayar gerekir. Sumitomo, sönümleyici çelik baraları için 3,5 D’lik bir en kısa sarkma bile koyuyor.

Bara çapı ve bağlama

Talaşa yer bırakan en büyük bara. Mitsubishi: sap çapı olabildiğince büyük seçilmeli, ama sap çapı delik çapına çok yakınsa talaş kontrolü sorun olabilir. ISCAR ve Ingersoll bir sayı veriyor: baranın en küçük delik çapı (D_min) işlenen delikten %10–20 küçük olmalı; böylece talaş çıkabilir (ISCAR sehimi de ekliyor). ISCAR’ın örneği: 80 mm’lik delik için 80 mm’lik değil, 60 mm’lik bir bara.

En az dört çap bağlayın. ISCAR en az bağlama boyu olarak 4 × bara çapını öneriyor; Ingersoll da bağlanan sap boyunun en az 4 × D olmasını şiddetle tavsiye ediyor. ISCAR sapı çepeçevre ve eşit kuvvetle saran tutucuları tercih ediyor; ISCAR ağır baralar için karşı ağırlık kullanmayı ya da barayı ters bağlamayı, Ingersoll ise ters bağlamayı öneriyor; ikisi de baranın kendi ağırlığının takım tutucuya bindirdiği momenti azaltır.

Eksen yüksekliği. Tungaloy’a göre doğru ölçü toleranslarına ulaşmada kesin eksen yüksekliği ayarı önemli bir etkendir; düz yüzeyi olmayan yuvarlak BoreMeister sapları bir eksen yüksekliği aparatı ve komparatörle ayarlanır. Sandvik aynı iş için EasyFix burçları satıyor. Mitsubishi, eksen yüksekliğini biraz düşürmenin talaş açısını büyüttüğünü ve titreşimi azaltabileceğini ekliyor.

Kesici uç: radyal kuvveti düşük tutun

En çok, barayı duvardan iten kuvvet önemlidir. Mitsubishi: kesme direncinin üç bileşeni arasında radyal (geri) kuvvetin etkisi çok daha büyüktür ve ideal olan sıfırdır. ISCAR: kesici ucun işleme kararlılığını artırmasının ana yolu kesme kuvvetlerini en aza indirmektir. Üreticiler yolda birleşiyor:

• 90°’ye yakın yanaşma açısı. Ingersoll mümkün olduğunca 90°’ye yakın kalmayı söylüyor; ISCAR ve Mitsubishi de aynısını. Tornalama işlemleri sayfası nedenini gösteriyor: 90°’de pasif kuvvet en küçüktür.
• Küçük köşe yarıçapı. Büyük köşe yarıçapları daha yüksek radyal kuvvet yaratır (Mitsubishi); ISCAR kesme derinliğinin köşe yarıçapından büyük olması gerektiğini ekliyor.
• Pozitif ve keskin. Mitsubishi: delik tornalamada genellikle pozitif uçlar kullanılır; negatif geometri kesme direncini artırır ve kolayca titreşime yol açar. ISCAR pozitif talaş açısı ve küçük kenar honlaması istiyor.
• Wiper yok. Ingersoll: daha fazla radyal temas, daha fazla takım baskısı ve titreşim yaratabileceği için önerilmez.

Mitsubishi’den iki istisna: çok küçük deliklerde duvara çarpmamak için talaş açısı negatif olmalıdır; büyük deliklerde ise ekonomi için negatif uçlar kullanılabilir.

Hız, soğutma ve talaş

Mitsubishi: kesme koşullarını belirlerken ve sap malzemesini seçerken L/D’yi hesaba katmak önemlidir; çelik baranın sınırının üstünde kesme derinliği ve ilerleme düşürülmelidir. Delik barası için çareleri arasında kesme hızını düşürmek de var. Titreşim sönümleyici bara bunu tersine çevirir: Ingersoll daha yüksek ilerleme ve hıza izin verdiğini söylüyor; ISCAR ise sönümleyici baralarında sabit devir (G97) istiyor, çünkü devir titreşimi güçlü biçimde etkiler.

Bara içinden soğutma talaşın dışarı taşınmasına yardım eder (Ingersoll, Kyocera); Tungaloy Türkiye’nin deyişiyle “Takım gövdesi boyunca ilerleyen iç çap soğutma kanalı, talaş tahliyesini etkin şekilde artırır.” Talaş deliğin ağzına doğru çıkmalıdır: Kyocera, delik tornalama talaş kırıcısı için talaşın iş parçasının içine doğru akmasının sık sık talaş tıkanmasına yol açtığını yazıyor. Ingersoll uzun talaşın titreşime yol açabileceğini, bu yüzden ucun talaşı kırması gerektiğini ekliyor.

Bara tırladığında

Mitsubishi’nin titreşen bir delik barası için çareleri (sıralamanın önem taşımadığını belirtiyor):

1. Sarkmayı sınırlamak
2. Sap çapını büyütmek (L/D’yi düşürmek)
3. Sap malzemesini değiştirmek (çelikten ağır metale, ağır metalden karbüre)
4. Karbür sap kullanmak
5. Daha büyük bir talaş açısı için eksen yüksekliğini biraz düşürmek
6. Kesme hızını düşürmek
7. Daha küçük köşe yarıçaplı bir uca geçmek
8. Daha keskin kenarlı ya da daha büyük talaş açılı bir uca geçmek

BIG DAISHOWA’nın delik büyütme kafaları için tablosu da aynılarını sayıyor: takımı kısaltmak, daha büyük ya da karbür veya ağır metal bara, daha düşük hız, daha küçük köşe yarıçapı ve 90°’lik tutucular. Örneklerinden birinde Ø16 mm’lik bir barayı 10:1’den 6,5:1’e kısaltmak ilerlemeyi yaklaşık 20’den 200 mm/dak’ya çıkarmış. Yukarıdaki sınırların ötesinde cevap titreşim sönümleyici baradır.