Raybalama

Rayba, önceden delinmiş bir deliği bitirir. Ankara Üniversitesi’nin ders notundaki tanımla: “Genellikle matkapla delinen delik istenen ölçüden daha küçük delinir ve sonra rayba ile istenen ölçüye getirilir.” Çok sayıda düz ya da helisel oluğu olan rayba, milimetrenin son birkaç onda birini alır ve deliği son ölçüsünde, daha düzgün bir yüzeyle bırakır. Kesme hafiftir ve takımı deliğin kendisi yönlendirir; raybanın hem hassasiyeti hem de asıl sınırı buradan gelir.

Matkaptan ne kadar iyi? ISCAR’dan Craig Ewing, 2021’de Cutting Tool Engineering’de şöyle anlatıyor: matkaplar bugün tipik olarak IT8–IT9 tutuyor; IT8’den daha sıkı bir tolerans isteniyorsa raybalamaya geçmek gerekiyor, raybalama da kolayca IT7’ye, bazı durumlarda IT5’e ulaşıyor. Katalog makine raybaları çoğunlukla H7 delik için yapılır: Hoffmann’ınkiler H7 geçme için taşlanmış, ISCAR da BAYO T-REAM başlıklarını H7 delik toleransı aralığındaki raybalama işlerine uygun diye tanıtıyor. Kennametal, doğru uygulanan bir raybanın ölçüyü inçin birkaç on binde biri içinde tuttuğunu söylüyor. Kaynaklarımızın hiçbiri raybalama için genel bir pürüzlülük aralığı vermiyor; tek bir üretici değeri Gühring’in HR 500 CAST raybası için: gri dökme demirde Ra 1,6 µm’nin, küresel grafitli dökme demirde Ra 1,2 µm’nin altı.

Raybalamanın düzeltmediği şey

Kennametal’in deyişiyle raybalar deliği izler (“reamers follow the hole”); bu yüzden delme sırasında oluşan salgı ya da kayma, raybalamadan sonra da kalır. Komet’ten Bysterbusch Cutting Tool Engineering’de aynısını söylüyor: “The reamer follows the hole”; ona göre önden de kesebilen bir rayba doğrusallığı biraz iyileştirebilir. Aynı yazıda MAPAL’in tavsiyesi, deliğin şekli ya da konumu düzeltilecekse baralamak. Kennametal’in çareleri raybadan önce gelir: matkap kaymasın diye punta deliğini, deliğe hafif pah açacak derinlikte açmak; Kennametal’e göre bazı operatörler deliğin ilk bir iki çap boyunu bir bara ya da parmak frezeyle düzeltiyor. ISCAR ön deliğin pürüzsüz ve doğru, derin çiziksiz olmasını istiyor (“smooth and straight, without deep scratches on it”).

Yani raybalama ölçüyü ve yüzeyi düzeltir. Konum ve doğrusallık ondan önceki işlemlerden gelir.

Rayba tipleri

Ders notu iki ana grubu şöyle ayırıyor: “El raybaları: Adından da anlaşılacağı gibi elle kullanılan raybalardır”, makine raybaları ise “Motor gücü ile tezgâhta kullanılan raybalardır.” Alman standartları raybaları nasıl döndürüldüklerine ve nasıl bağlandıklarına göre ayırır. DIN Media’nın listesinden bazıları:

Gühring karbür makine raybalarını DIN 8050 ve 8093’e (silindirik sap) ve DIN 8051 ve 8094’e (Mors konik sap) “benzer” olarak satıyor; Ø9,5 mm’ye kadar tam karbür, üstünde karbür başlıklı. Ders notu ayrıca konik delikler için konik raybaları, gövdesindeki kanallara çakı takılan takma çakılı raybaları, ders notunun “delikli rayba” dediği, bir malafaya takılarak kullanılan kabuk raybaları ve çapı ince ayarlanabilen ayarlı raybaları sayıyor.

Üreticilerin anlattığı başka yapılar:

• Kılavuz pabuçlu tek ağızlı rayba. MAPAL tek ağızlı raybasını 1954’te piyasaya sürdü: bir yuvaya ayarlanabilir biçimde bağlanan tek bir bıçak ve şerit biçiminde iki kılavuz. MAPAL’in bugünkü anlatımıyla bıçak keserken takım delikte kılavuz pabuçlarına yaslanır, çap da mikron mertebesinde ayarlanabilir.
• Değiştirilebilir başlık. ISCAR’ın BAYO T-REAM’i 6–8 ağızlı bir karbür başlığı süngü bağlantılı bir tutucuya takar; salgı en fazla 3 µm, soğutma her ağza yönlendirilmiş, çap aralığı Ø11,5–32 mm. MAPAL’in CPR’sinin başlığı değiştirilebiliyor; Kennametal modüler RHM serisini sayıyor.
• Sermet. Cutting Tool Engineering’in aktardığı bir örnekte Komet’in sermet uçlu raybası 4.385 dev/dak’da çalıştı; yerini aldığı raybalar yaklaşık 1.800 dev/dak’daydı.

Oluklar: talaş nereye gider

Sağa kesen bir raybada sol helis talaşı takımın ilerlediği yöne gönderir. ISCAR: sol helis özellikle açık delik raybalaması için tasarlanmıştır ve oluşan talaşı öne yönlendirir. Kennametal: sol helisli raybalar talaşı öne itme eğilimindedir ve açık deliklerde ya da bol talaş boşluğu olan yerlerde kullanılmalıdır. Hoffmann’ın sol helisli raybası açık delikler için; kısa başlangıç kesme ucu sayesinde Ø3,9 mm’den itibaren kör deliklerde de kullanılabiliyor.

Geri kalan her durum için Kennametal, pirinç ve dökme demir gibi kısa talaşlı malzemelerde düz oluk, lifli talaş veren malzemelerde sağ helis seçmeyi söylüyor; amaç talaşın deliğin dibinde sıkışmasını önlemek. ISCAR, düz oluklarda talaşın oluk boyunca geçtiğini ve soğutma sıvısının onu dışarı itmeye yardım ettiğini ekliyor.

Pirinç ve dökme demirde kaynaklar ayrışıyor. Newman Tools pirinç, dökme demir ve bazı plastikler için negatif kesme etkili, sol helis oluklu bir rayba öneriyor; Kennametal ise düz oluk diyor.

Kesintili delikler. Bir kama kanalı ya da çapraz delikle kesilen delik düz olukları takar. Alvord-Polk’tan Morrison Cutting Tool Engineering’de bunu, her diş geldiğinde takılıp vurduğu bir durum olarak anlatıyor ve bu deliklerde helisel oluk öneriyor.

Eşit olmayan bölüntü ve tek sayı. Pek çok raybanın dişleri gövde çevresinde eşit aralıklı değildir: Hoffmann’ın H7 makine raybasının altı dişi eşit olmayan aralıklıdır, Gühring’in 1408–1429 karbür makine raybalarında Ø3 mm’den itibaren aşırı eşit olmayan oluk bölüntüsü vardır. W. C. Arnold’un Rockwell International adına 1979’da başvurup 1987’de aldığı patent nedenini söylüyor: raybalar titreşmeye, delik yüzeyinde helisel yiv izi bırakmaya, deliği ovalleştirmeye yatkındır; eşit olmayan aralıkla rezonanslar sönümlenir ve titreşim ortadan kalkar. GWS Tool Group’tan John Kiiffner de oluk sayısı için benzer bir noktaya değiniyor: tek sayıda olukla, çift sayıya göre daha yuvarlak bir delik elde edilir; yazıya göre tek sayı, raybanın deliği köşeli (loblu) açma eğilimini azaltır.

Kaç oluk. Kennametal: daha çok oluk daha yüksek ilerlemeye izin verir ama talaşa daha az yer bırakır; talaş sıkışması kaygısı varsa daha az oluklu bir rayba seçilmeli.

Başlangıç kesme ucu ve geri koniklik

Raybanın uç kısmı koniktir; ders notunun deyişiyle “buna başlangıç kesme ucu da denir”. Kesme buradan başlar. ISCAR’a göre rayba seçerken raybalama payını karşılayan bir uç geometrisi seçmek önemlidir. H-REAM tablolarında her uç formunun bir pay aralığı var:

Kör delik kısa bir uç ister. Hoffmann’ın sol helisli raybası kısa başlangıç kesme ucu sayesinde kör deliklere de uygun; Gühring’in kör delik raybası HR 500 Active’in uç pahı 0,4–0,5 mm boyunda.

Ucun arkasında çap, sapa doğru çok az küçülür: geri koniklik. ISCAR: geri koniklik raybanın sıkışmasını önler, raybalama kuvvetlerini düşürür ve yüzey kalitesini iyileştirir; yanlış geri koniklik kararsız raybalamaya, hızlı aşınmaya ve kaba yüzeye yol açabilir. ISCAR’ın ayarlı raybalarında ön çap arka çaptan yaklaşık 0,015 mm büyük ayarlanır (ayar talimatındaki ön ve arka değerler ise 0,010 mm farklı). MAPAL’in EasyAdjust takımlarında çap ayarlanırken geri koniklik sabit kalır.

Raybalama payı

Raybanın kesebileceği kadar malzeme olmalı. Ders notu “delik çapına bağlı olarak raybalama payı bırakılır” diyor ama değer vermiyor. Kennametal yaygın bir yanılgıya dikkat çekiyor: raybaya çok az malzeme bırakmak. Az malzemede rayba keseceğine sürtünür ya da ezer; aşınma hızlanır, yüzey bozulur. Fazlası ise talaş sıkışmasına ve olası takım kırılmasına götürür. ISCAR da az payı, deliğin küçük çıkmasının nedenleri arasında sayıyor.

Rayba çapı

16

mmGühring satırıTüm malzemelerSertleştirilmiş, ≤ 48 HRCSertleştirilmiş, ≤ 63 HRC

Gühring

0,20–0,30 pay
15,70–15,80 ön delik

Newman / ICS

0,30–0,46 pay
15,54–15,70 ön delik

Kennametal

0,64 pay
15,37 ön delik

Kennametal %3

0,48 pay
15,52 ön delik

Gühring’in tablosu, çapta milimetre:

Kennametal matkap çapına göre inç olarak üç kademe veriyor: ¼ inç altında 0,010 inç, ¼–½ inç arasında 0,015 inç, ½–1½ inç arasında 0,025 inç; blog yazısındaki kısa kural ise deliği bitmiş ölçüden yaklaşık %3 küçük delmek. Newman Tools’un tablosu en küçük raybalarda 0,003–0,005 inçten ½–¾ inçte 0,012–0,018 inçe çıkıyor; Productivity payı iş malzemesine göre de değiştiriyor: en küçük çapta (0,015 inç) 0,001–0,002 inçten 1–2 inç aralığında alüminyumda 0,022 inçe. Hoffmann payı her takımın üzerine basıyor: Ø13 mm H7 raybası için 0,2 mm, HSS-E raybalarında Ø14’te 0,2–0,3 mm ve Ø28’de 0,3–0,5 mm, Ø11,5 tam karbür raybada 0,1–0,2 mm.

Tablolar biçimde uyuşuyor, büyüklükte uyuşmuyor. Ø10–12,7 mm’de Gühring’in 0,2–0,3 mm’si Kennametal’in 0,015 inçinin (0,38 mm) altında; Newman’ın 0,010–0,015 inçi (0,25–0,38 mm) ikisiyle de örtüşüyor. 12,7 mm’den sonra Kennametal 0,025 inçe (0,64 mm), Newman 0,012–0,018 inçe (0,30–0,46 mm) çıkıyor. Newman ayrıca kaba işlemede payın çoğu durumda takım çapının %2–4’ünü aşmaması gerektiğini, son işlemede ise payın 0,002–0,004 inç olduğunu söylüyor; bu ikinci değerin kendi tablosuyla nasıl bağdaştığını açıklamıyor. Çelik, dökme demir, titanyum ve nikel esaslı süper alaşımlarda, kalın talaş fazla ısı aldığı için, Komet’ten Bysterbusch’un tavsiyesi: olabildiğince az kaldırmak.

Raybanın kendi toleransı

H7 delik için rayba H7’ye göre yapılmaz. Deliğin en büyük ölçüsünün altında kalması gerekir, çünkü Kennametal’in deyişiyle raybalar anma ölçüsünden biraz büyük kesme eğilimindedir; Kennametal bu yüzden delik tolerans aralığının alt kısmındaki bir raybanın seçilmesini öneriyor. ISO 522 rayba sınırlarını delik toleransının üst ucundan ölçer:

• raybanın üst sınırı = deliğin en büyük çapı − 0,15 IT
• raybanın alt sınırı = üst sınır − 0,35 IT

Burada IT deliğin toleransıdır; iki değer de 0,001 mm’nin tam katına yukarı yuvarlanır. Standardın kendi örneği 12 H7 delik: IT7 18 µm, 0,15 × 18 = 2,7, yukarı yuvarlanınca 3 µm. Hesap sürdürülünce rayba 12,008–12,015 mm çıkar. Hoffmann’ın H7 delik için Ø13 mm raybası +0,008/+0,015 mm’dir; aynı ölçü aralığında aynı kural.

Anma çapı

13

mm

Delik toleransı

H6H7H8H9H10H11G7F7JS7K7N7P7

Rayba en büyük

13,015 mm

Rayba en küçük

13,008 mm

Delik tolerans aralığı

IT7 = 18 µm

ISO 522’ye göre başka bir sınıf sipariş edilmedikçe raybalar m6’ya, yani standart stok sınıfına göre yapılır; yukarıdaki kural özel toleranslar içindir. 12 mm’lik bir raybada m6, +0,007/+0,018 mm’dir. Almanya’daki karşılığı DIN 1420, “Raybalar; imalat toleransları ve gösterim”, hâlâ yürürlükte olarak listeleniyor. Üreticiler kendi toleranslarına göre rayba da satıyor: Gühring’in 1427 NC raybaları Ø5,5’e kadar 0/+0,004 mm, üstünde 0/+0,005 mm.

Delik toleranslarının kendisi için ISO 286 geçme hesaplayıcısına bakın.

Kesme verileri

Kennametal’in delmeye göre kuralı: kesme hızı benzer malzemede delme hızının yaklaşık üçte ikisi, ilerleme ise iki üç kat yüksek olmalı. Devir başına ilerleme bütün dişler arasında paylaşılır; dişi çok olan bir rayba her dişte ancak ince bir talaş alır.

Hoffmann HSS-E, DIN 208 BProductivity HSS (SFM’den çevrildi)

Hoffmann’ın DIN 208 B HSS-E makine raybaları için tablosu:

Hoffmann ilerlemeyi yalnızca 750 N/mm² altındaki çelik için veriyor: Ø14 mm’de 0,15 mm/dev, Ø28 mm’de 0,25 mm/dev.

Productivity’nin SFM’den çevrilen tablosu titanyum dışındaki bütün malzemelerde karbürü HSS’nin epey üstüne koyuyor:

Productivity değerlerini, uygulamaya göre değişecek tahminler olarak niteliyor. Newman Tools çeliği sertliğe göre ayırıyor: HRC 30 altında 60–90 SFM (18–27 m/dak), HRC 60 ve üstünde 8–12 SFM’ye (2,4–3,7 m/dak) kadar iniyor; takım malzemesine göre ayrım yapmıyor.

Raybayı bağlamak, soğutma, kör delikler

Tutucular. Kennametal en az salgı için kaliteli bir pens, sıcak geçme ya da hidrolik tutucu öneriyor ve ekliyor: matkap mandreni ya da yandan sıkmalı (side-lock) tutucu kullanmayın. Eksen kaçıklığı varsa onun yerine yüzer tutucu öneriyor. ISCAR’ın, rayba ile ön delik aynı merkezde olmadığı için büyük ya da konik çıkan delik için çaresi de aynı: yüzer rayba mandreni ya da ön deliği düzeltmek. Gühring’in son işlem tutucuları eş merkezlilik ve hizalama hatalarını düzeltecek biçimde ayarlanabiliyor.

Soğutma. Newman: bütün raybalama işlerinde soğutma sıvısı kesintisiz akmalı; HRC 50 üstündeki çelikte hafif yağ, dökme demir ve demir dışı metallerde suyla karıştırılmış çözünür yağ. MAPAL’den Nestor Cutting Tool Engineering’e çözünür yağların ve yarı sentetiklerin daha iyi çalıştığını söylemiş. Kennametal soğutma sıvısının temiz ve bakımlı olmasını, tezgâhta varsa takım içinden verilmesini istiyor ve uyarıyor: soğutmasız bir matkap gibi raybayla asla gagalama (peck) yapılmamalı.

Kör delikler. “Kör delikte dibe vurmak”, Kennametal’in rayba kırılması nedenleri listesinde. Kör delikte talaşın yukarı dönmesi gerekir: ISCAR’ın INDEXH-REAM’inde soğutma sıvısı kör deliğin dibine ulaşır ve oluşan talaşı süpürür; talaş tutucunun uzun oluğundan geri taşınır.

Hatalar

Kennametal’in Tech Tip #105’i rayba aşınması ve kırılmasının on dört nedenini sayıyor; aralarında deliğin ağzında genişlemeye (çan ağzı) yol açan eksen kaçıklığı, oluklarda talaş boşluğunun yetersizliği, pens ya da iş milinde kir ve çapak, yanlış hız ya da ilerleme, yetersiz yağlama, çok az ya da çok fazla pay, kötü delik kalitesi, hatalı bileme, titreşim ve rijit olmayan bağlama var. ISCAR’ın inç kataloğundaki hata tablosu:

Titreşime karşı Newman’ın tavsiyesi kesme hızını düşürüp ilerlemeyi uygun ölçüde artırmak; yanlış ilerlemenin de aşırı takım aşınmasına ve yetersiz delik yüzeyine yol açabileceğini belirtiyor. Matkap raybanın yerini tutmaz: Monster Tool’dan Lynberg Cutting Tool Engineering’de, bir deliği matkapla büyütmenin, matkabın kesme ağzı boyunca eşit olmayan, düzensiz zorlanma yüzünden çoğu zaman matkabın kırılmasıyla sonuçlandığını ve önerilmediğini söylüyor; onun önerisi iki kez raybalamak.

Raybadan önceki delik için delme, deliğe diş açmak için kılavuz çekme sayfasına bakın.