Tornalama işlemleri

Tornalama yuvarlak parçalar üretir. İş parçası döner ve bu dönüş kesme hareketidir; tek kesme noktalı bir takım iş parçası boyunca ya da ona dik olarak ilerletilir. Sandvik Coromant tornalamayı iki hareketin birleşimi olarak tanımlar: iş parçasının dönmesi ve takımın ilerlemesi. DIN 8589 ise tornalamayı, kapalı ve çoğunlukla dairesel bir kesme hareketiyle, kesme yönüne dik bir düzlemde herhangi bir yönde ilerleyerek yapılan talaş kaldırma olarak tanımlar.

Bundan sonraki her şey bu iki hareketten çıkar: takımın hangi yöne ilerlediği, kesici ağzın hangi kısmının kestiği ve takım eksene yaklaşırken kesme hızına ne olduğu.

1. Tüm işlemler
2. 1Alın tornalamaeksene dik, merkeze doğru
3. 2Boyuna tornalamaeksen boyunca
4. 3Profil işleme (kontur tornalama)aynı anda boyuna ve enine
5. 4Pah kırmaiki eksen birlikte ya da 45° ağızla
6. 5Kanal açmaeksene dik, dalarak
7. 6Diş açmaeksen boyunca, her devirde bir adım
8. 7Kesme (ayırma)eksene dik, merkeze kadar
9. 8Delik delmeeksen çizgisi boyunca
10. 9İç çap tornalama (delik büyütme)eksen boyunca, delik içinde

DIN 8589-1 tornalamayı nasıl gruplar

DIN 8589-1 tornalama yöntemlerini ürettikleri yüzeyin türüne, kesme hareketine ve takımın biçimine göre sınıflandırır. Ortaya altı grup çıkar; dördü ürettiği yüzeyin, ikisi (Profildrehen ve Formdrehen) biçimin nasıl elde edildiğinin adını taşır:

Plandrehen

Alın (düzlem) tornalama

Parçanın alın yüzleri gibi düzlem yüzeyler.

Runddrehen

Silindirik tornalama

Bir silindirin yanal yüzeyindeki yuvarlak yüzeyler.

Schraubdrehen

Vida tornalama

Vida dişleri: devir başına ilerleme, tek ağızlı vidada adıma eşittir (çok ağızlıda adım × ağız sayısı).

Wälzdrehen

Yuvarlanma tornalaması

Dişli dişleri gibi yuvarlanma yüzeyleri; ilerlemeye bir yuvarlanma hareketi eklenir.

Profildrehen

Şekil tornalama

Biçim, negatifi olarak takımın üzerindedir.

Formdrehen

Kontur tornalama

Kumandalı takım yoluyla her biçim; CNC tornada iki eksen birlikte tahrik edilir.

Plandrehen, Runddrehen ve Profildrehen gruplarında ön ek ilerleme yönünü verir: Quer- eksene dik (enine), Längs- eksen boyunca (boyuna). Abstech- ve Einstech- kesmeyi (ayırmayı) ve kanal açmayı belirtir. Böylece alın yüzeyini tornalamak Quer-Plandrehen, bir mil boyunca olağan tornalama Längs-Runddrehen, parça kesmek ise Quer-Abstechdrehen olur.

Adlar diller arasında kolay geçmez. Takım üreticilerinin profil işleme dediği iş, yani takımın aynı anda boyuna ve enine hareket ettiği kontur kesmesi, DIN’de Formdrehen’dir, Profildrehen değil; DIN’de Profildrehen, biçimi üzerinde taşıyan bir form takımıyla tornalamaktır. Türkçe ders notları da (M. Vural, İTÜ) ikisini ayırır: takımın izlediği yolla biçim üretmeye kontur tornalama, biçimini takımdan alan işleme şekil (form) tornalama der. Almanca adlar kelimesi kelimesine çevrilirse yanıltır: Formdrehen “form tornalama” gibi okunur ama kontur tornalamadır; Profildrehen ise şekil (form) tornalamadır. Ayrıca DIN Plandrehen’i ilerleme yönünden bağımsız olarak ürettiği düzlem yüzeyden adlandırır; atölye Almancasında ise Plandrehen çoğu zaman yalnızca enine ilerleme anlamına gelir.

İşlemler tek tek

Takım üreticileri aynı işlemleri operatörün yaptığı işe göre gruplar. Sandvik Coromant’ın genel tornalama kataloğu boyuna tornalama, profil işleme, alın tornalama ve dalma ile başlar; kesme ve kanal açma ile diş açmanın kendi bölümleri vardır; iç çap tornalama ise genel tornalama bölümünün içinde ayrı bir kısımdır. Tablo, ilk şekildeki işlemleri kapsar; dalma ve konik tornalama da eklenmiştir.

DIN şemasında delme, tornalamanın yanında ayrı bir yöntemdir; tornalar bu işin çoğunu yaptığı için tabloda yer alıyor. Matkabı delme sayfası anlatır.

Her işlemin ortak parametreleri

Her tornalama kesmesini beş büyüklük tanımlar. Kesme derinliği ap, işlenmemiş ve işlenmiş çap farkının yarısı, yani iş parçası yüzeyinden işlenmiş yüzeye olan uzaklıktır. İlerleme fn, iş parçasının her devrinde takımın aldığı yoldur (mm/dev). Kesme hızı vc yüzey hızıdır (m/dak); devir n ondan ve çaptan çıkar. Yanaşma açısı κr ana kesici ağız ile ilerleme yönü arasındaki açıdır; uç yarıçapı rε ana ve yardımcı kesici ağzın birleştiği köşeyi yuvarlatır. Bunları birbirine bağlayan formüller tornalama formülleri sayfasındadır.

Açılar konusunda bir uyarı: Sandvik ve ISO yanaşma açısı κr’yi verir; 90°, ilerlemeye dik duran bir ağız demektir. Sandvik ayrıca 90° − κr olan lead açısını kullanır; Japon üreticiler (Mitsubishi, Sumitomo, Tungaloy) da side cutting edge angle (yan kesici ağız açısı) adıyla aynı lead açısı anlamında bir değer basar. Yani onların kataloglarında daha büyük açı daha küçük κr demektir. Bir tablonun hangisini verdiğine her zaman bakın.

Yanaşma açısı κr

90

°

45°60°75°90°95°

İlerleme fn

0,30

mm/devKesme derinliği ap

2,0

mm

Talaş kalınlığı h = fn · sin κr

0,300 mm

Talaş genişliği b = ap / sin κr

2,00 mm

Kesit A = ap · fn

0,60 mm²

h / fn

1,00

Bir tornalama ağzının kestiği talaş ince bir paralelkenardır. Ağza dik ölçülen kalınlığı en büyük talaş kalınlığıdır:

$$h_{ex} = f_n \cdot \sin \kappa_r$$

Ağız boyunca genişliği ap / sin κr’dir; dolayısıyla kesit ap · fn, açı ne olursa olsun aynı kalır. κr 90°’de talaş ilerleme kadar kalındır; 45°’de ilerlemenin 0,71 katıdır ve Sandvik’in bastığı katsayı da budur. Sandvik’in tornalama patenti tanımı sözle verir: talaş kalınlığı, ilerlemenin yanaşma açısının sinüsüyle çarpımıdır. Mitsubishi, Sumitomo ve Tungaloy aynı eğilimi öteki taraftan anlatır: aynı ilerlemede daha büyük lead açısı daha ince bir talaş verir; Mitsubishi talaşın genişlediğini de ekler.

κr seçimi bir ödünleşimdir:

• Kademeye karşı tornalama: κr en az 90° olmalıdır (Europa-Lehrmittel); Sandvik’in boyuna tornalama için olağan tutucuları 95° ve 93°’tür.
• İnce uzun parça, hafif ince işleme pasoları, zayıf tezgâh: κr’yi 90°’ye yakın tutun (Mitsubishi). Pasif kuvvet 90°’de en küçüktür ve κr küçüldükçe artar (Handwerk und Technik); uzun, ince bir parça bu kuvvetle eğilir.
• Daha küçük bir κr yükü daha uzun bir ağza yayar; Mitsubishi bunun takım ömrünü uzattığını belirtir, Sandvik de darbeyi yumuşatmak için mümkünse 90°’nin altında bir yanaşma açısı önerir. Bedeli: talaş daha zor kırılır (Mitsubishi), radyal kuvvet artar ve takım dik bir kademenin köşesine ulaşamaz.

Alın tornalama ve kesme: merkezde hız biter

Sabit devirde kesme hızı çapla birlikte düşer ve merkezde sıfırdır; Hoffmann, sabit kesme hızı olmayan tezgâhlarda ortalama çapla hesap yapılmasını önerir. CNC torna ise kesme hızını sabit tutabilir. Siemens SINUMERIK kumandada G96 vc’yi sabit tutar; çap küçüldükçe devir kuramsal olarak sınırsız artacağından bir devir sınırı programlanmalıdır, örneğin G96 S180 LIMS=3000. Sınıra ulaşılan çaptan itibaren iş mili sınırda kalır ve kesme hızı, Sandvik’in kesme (ayırma) için anlattığı gibi, merkezde sıfıra iner.

Kesme hızı vc

180

m/dakBaşlangıç çapı

120

mmDevir sınırı

3000

dev/dakYeniden oynat

Çap D

9,5 mm

Devir n

3000 dev/dak

Kesme hızı vc

90 m/dak

Sınıra ulaşılan çap

D 19,1 mm

Siemens delmeyi ve genellikle diş açmayı G97 ile, yani sabit devirle programlar; bunlarda devir çapla değişmemelidir. Sandvik kesmede (ayırmada) merkezde kalan çıkıntıyı küçük tutmak için parça kopmadan yaklaşık 2 mm önce ilerlemeyi %75’e varan oranda azaltır ve talaş tahliyesini kritik bir etken sayar.

Delik tornalama: sarkma belirler

Delik tornalama barası parçanın içinde bir konsoldur ve boyunun çapına oranı kesmenin sakin olup olmayacağını belirler. Sandvik’in kuralı, işin izin verdiği en büyük bara çapı ve en kısa sarkmadır; bara tipine göre sınırlar şöyledir:

Sandvik delik tornalamada da yanaşma açısını 90°’ye yakın ve asla 75°’nin altında olmayacak şekilde tutar; çünkü daha küçük bir açı, barayı delik duvarından iten radyal kuvveti artırır. Tungaloy’un sorun giderme tablosu da titreşime karşı aynı önlemi verir: tutucunun sarkmasını kısaltın.

İki üreticiden başlangıç ilerlemeleri

İki üretici de tornalamayı ince, orta ve kaba işleme olarak ayırır ve her biri için bir ilerleme aralığı verir. Sandvik’in aralıkları uç boyutu seçme grafiğinden, Sumitomo’nunkiler ilk tercih koşullarından alınmıştır; ikisi de kendi uçları içindir, sınır değildir; Sumitomo’nun tablosu belirli kaliteler ve talaş kırıcılar içindir ve inç olarak basılmıştır, burada mm’ye çevrildi.

İkisi sıralamada ve orta aralıkta kabaca uyuşur; kaba işlemede Sandvik’in grafiği Sumitomo’nun tablosundan çok daha yüksek ilerlemelere ulaşır.

Sık yapılan hatalar

• Devir sınırı olmadan sabit kesme hızı. Takım eksene yaklaştıkça kumanda devri sınırsız artırırdı; Siemens merkezkaç kuvvetleri nedeniyle programlanmış bir sınır ister.
• Delme ya da diş açmada G96. Delme sabit devir ister, diş açma da genellikle sabit devirle yapılır (SINUMERIK’te G97).
• Kademeye karşı 90°’nin altında κr. Ağız köşeye ulaşamaz; 93° ya da 95° tutucu kullanın.
• Uzun bir delik tornalama barası. Sığan en büyük barayı ve en kısa sarkmayı seçin; yukarıdaki sınırların ötesinde titreşim sönümlü ya da karbür bara kullanın.
• Kesmenin sonuna kadar tam ilerleme. Parça kopmadan yaklaşık 2 mm önce azaltın; yoksa merkezdeki çıkıntı büyür.
• Açı gösterimlerini karıştırmak. κr 75° ile 15° lead açısı aynı tutucudur; bir Japon kataloğundaki “side cutting edge angle 15°” da o tutucudur.