I. CNC Freze Tezgahlarında Tırmanma Frezeleme ve Geleneksel Frezelemenin Prensipleri ve Etkileyen Faktörler
(A) Tırmanma Frezelemenin İlkeleri ve İlgili Etkileri
CNC freze tezgahının işleme sürecinde, tırmanma frezeleme özel bir frezeleme yöntemidir. Freze bıçağının iş parçasına temas ettiği parçanın dönüş yönü, iş parçasının besleme yönüyle aynı olduğunda buna tırmanma frezeleme denir. Bu frezeleme yöntemi, freze tezgahının mekanik yapı özellikleriyle, özellikle somun ve vida arasındaki boşlukla yakından ilgilidir. Tırmanma frezelemede, yatay frezeleme bileşeni kuvveti değişeceğinden ve vida ile somun arasında bir boşluk olacağından, bu durum iş tablasının ve vidanın sağa sola hareket etmesine neden olur. Bu periyodik hareket, tırmanma frezelemede karşılaşılan önemli bir sorundur ve iş tablasının hareketini son derece dengesiz hale getirir. Bu dengesiz hareketin kesici takımda neden olduğu hasar açıktır ve kesici takımın dişlerine zarar vermek kolaydır.
CNC freze tezgahının işleme sürecinde, tırmanma frezeleme özel bir frezeleme yöntemidir. Freze bıçağının iş parçasına temas ettiği parçanın dönüş yönü, iş parçasının besleme yönüyle aynı olduğunda buna tırmanma frezeleme denir. Bu frezeleme yöntemi, freze tezgahının mekanik yapı özellikleriyle, özellikle somun ve vida arasındaki boşlukla yakından ilgilidir. Tırmanma frezelemede, yatay frezeleme bileşeni kuvveti değişeceğinden ve vida ile somun arasında bir boşluk olacağından, bu durum iş tablasının ve vidanın sağa sola hareket etmesine neden olur. Bu periyodik hareket, tırmanma frezelemede karşılaşılan önemli bir sorundur ve iş tablasının hareketini son derece dengesiz hale getirir. Bu dengesiz hareketin kesici takımda neden olduğu hasar açıktır ve kesici takımın dişlerine zarar vermek kolaydır.
Ancak, tırmanarak frezelemenin kendine özgü avantajları da vardır. Tırmanarak frezeleme sırasında dikey frezeleme bileşeni kuvvetinin yönü, iş parçasını çalışma tablasına bastırmaktır. Bu durumda, kesici takımın dişleri ile işlenmiş yüzey arasındaki kayma ve sürtünme olayları nispeten küçüktür. Bu, işleme süreci için büyük önem taşır. İlk olarak, kesici takımın dişlerinin aşınmasını azaltmak faydalıdır. Kesici takımın dişlerinin aşınmasının azaltılması, kesici takımın hizmet ömrünün uzatılabileceği ve işleme maliyetinin düşürülebileceği anlamına gelir. İkinci olarak, bu nispeten küçük sürtünme, iş sertleşmesi olgusunu azaltabilir. İş sertleşmesi, sonraki işleme süreçlerine elverişli olmayan iş parçası malzemesinin sertliğini artıracaktır. İş sertleşmesinin azaltılması, iş parçasının işleme kalitesinin sağlanmasına yardımcı olur. Ek olarak, tırmanarak frezeleme yüzey pürüzlülüğünü de azaltabilir ve işlenmiş iş parçasının yüzeyini daha pürüzsüz hale getirebilir; bu da yüzey kalitesi açısından yüksek gereksinimleri olan iş parçalarının işlenmesi için çok avantajlıdır.
Tırmanma frezeleme uygulamasının bazı koşullu sınırlamaları olduğu unutulmamalıdır. Çalışma tablasının vidası ile somunu arasındaki boşluk 0,03 mm'den daha azına ayarlanabildiğinde, tırmanma frezelemenin avantajları daha iyi kullanılabilir, çünkü bu esnada hareket sorunu etkili bir şekilde kontrol edilebilir. Ayrıca, ince ve uzun iş parçalarının frezelenmesinde tırmanma frezeleme daha iyi bir seçimdir. İnce ve uzun iş parçaları, işleme süreci boyunca daha kararlı işleme koşulları gerektirir. Tırmanma frezelemenin dikey bileşen kuvveti, iş parçasının sabitlenmesine ve işleme sürecinde deformasyon gibi sorunların azaltılmasına yardımcı olur.
(B) Geleneksel Frezelemenin İlkeleri ve İlgili Etkileri
Geleneksel frezeleme, tırmanma frezelemesinin tam tersidir. Freze bıçağının iş parçasına temas ettiği parçanın dönüş yönü, iş parçasının ilerleme hızından (方向) farklı olduğunda buna geleneksel frezeleme denir. Geleneksel frezeleme sırasında, dikey frezeleme bileşeni kuvvetinin yönü iş parçasını kaldırma yönündedir; bu da kesici takımın dişleri ile işlenmiş yüzey arasındaki kayma mesafesinin artmasına ve sürtünmenin artmasına neden olur. Bu nispeten büyük sürtünme, kesici takımın aşınmasını artırmak ve işlenmiş yüzeyin iş sertleşmesi olgusunu daha da ciddi hale getirmek gibi bir dizi soruna yol açacaktır. İşlenmiş yüzeyin iş sertleşmesi, yüzey sertliğini artıracak, malzemenin tokluğunu azaltacak ve sonraki işleme süreçlerinin doğruluğunu ve yüzey kalitesini etkileyebilir.
Geleneksel frezeleme, tırmanma frezelemesinin tam tersidir. Freze bıçağının iş parçasına temas ettiği parçanın dönüş yönü, iş parçasının ilerleme hızından (方向) farklı olduğunda buna geleneksel frezeleme denir. Geleneksel frezeleme sırasında, dikey frezeleme bileşeni kuvvetinin yönü iş parçasını kaldırma yönündedir; bu da kesici takımın dişleri ile işlenmiş yüzey arasındaki kayma mesafesinin artmasına ve sürtünmenin artmasına neden olur. Bu nispeten büyük sürtünme, kesici takımın aşınmasını artırmak ve işlenmiş yüzeyin iş sertleşmesi olgusunu daha da ciddi hale getirmek gibi bir dizi soruna yol açacaktır. İşlenmiş yüzeyin iş sertleşmesi, yüzey sertliğini artıracak, malzemenin tokluğunu azaltacak ve sonraki işleme süreçlerinin doğruluğunu ve yüzey kalitesini etkileyebilir.
Ancak geleneksel frezelemenin de kendine özgü avantajları vardır. Geleneksel frezeleme sırasında yatay freze bileşeni kuvvetinin yönü, iş parçasının besleme hareket yönünün tersidir. Bu özellik, vidanın ve somunun sıkıca oturmasına yardımcı olur. Bu durumda, çalışma tablasının hareketi nispeten kararlıdır. Döküm ve dövme gibi sertliği eşit olmayan iş parçalarının, yüzeyinde sert kabukların olabileceği ve diğer karmaşık durumların frezelenmesinde, geleneksel frezelemenin kararlılığı, kesici takımın dişlerinin aşınmasını azaltabilir. Çünkü bu tür iş parçaları işlenirken, kesici takımın nispeten büyük kesme kuvvetlerine ve karmaşık kesme koşullarına dayanması gerekir. Çalışma tablasının hareketi kararsızsa, kesici takımdaki hasarı ağırlaştırır ve geleneksel frezeleme bu durumu bir dereceye kadar hafifletebilir.
II. CNC Freze Tezgahlarında Tırmanma Frezeleme ve Geleneksel Frezelemenin Özelliklerinin Ayrıntılı Analizi
(A) Tırmanma Frezeleme Özelliklerinin Derinlemesine Analizi
- Kesme Kalınlığındaki ve Kesme İşlemindeki Değişiklikler
Tırmanma frezeleme sırasında, kesici takımın her dişinin kesme kalınlığı küçükten büyüğe doğru kademeli olarak artan bir desen gösterir. Kesici takımın dişi iş parçasına sadece temas ettiğinde, kesme kalınlığı sıfırdır. Bu, kesici takımın dişinin, başlangıçta kesici takımın önceki dişinin bıraktığı kesme yüzeyinde kaydığı anlamına gelir. Ancak kesici takımın dişi bu kesme yüzeyinde belirli bir mesafe kaydığında ve kesme kalınlığı belirli bir değere ulaştığında, kesici takımın dişi gerçekten kesmeye başlar. Kesme kalınlığını değiştirmenin bu yolu, geleneksel frezelemeden önemli ölçüde farklıdır. Aynı kesme koşulları altında, bu benzersiz kesme başlangıç yöntemi, kesici takımın aşınması üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Kesici takımın dişi, kesmeye başlamadan önce kayma işlemine sahip olduğundan, kesici takımın kesici kenarı üzerindeki etki nispeten küçüktür ve bu da kesici takımı korumak için faydalıdır. - Kesme Yolu ve Takım Aşınması
Geleneksel frezeleme ile karşılaştırıldığında, tırmanarak frezeleme sırasında kesici takımın dişlerinin iş parçası üzerinde kat ettiği yol daha kısadır. Bunun nedeni, tırmanarak frezeleme kesme yönteminin kesici takım ile iş parçası arasındaki temas yolunu daha doğrudan hale getirmesidir. Bu koşullar altında, aynı kesme koşulları altında, tırmanarak frezeleme kullanıldığında kesici takımın aşınması nispeten azdır. Ancak, tırmanarak frezelemenin tüm iş parçaları için uygun olmadığı unutulmamalıdır. Kesici takımın dişleri her seferinde iş parçasının yüzeyinden kesmeye başladığından, döküm veya dövme sonrası bazı iş parçalarında olduğu gibi, iş parçasının yüzeyinde sert bir kabuk varsa, tırmanarak frezeleme uygun değildir. Sert kabuğun sertliği nispeten yüksek olduğundan, kesici takımın dişleri üzerinde nispeten büyük bir etkiye sahip olacak, kesici takımın aşınmasını hızlandıracak ve hatta kesici takıma zarar verebilir. - Kesme Deformasyonu ve Güç Tüketimi
Tırmanma frezeleme sırasında ortalama kesme kalınlığı büyüktür, bu da kesme deformasyonunu nispeten küçük hale getirir. Küçük kesme deformasyonu, kesme işlemi sırasında iş parçası malzemesinin gerilim ve gerinim dağılımının daha homojen olması anlamına gelir ve bu da lokal gerilim yoğunlaşmasından kaynaklanan işleme sorunlarını azaltır. Aynı zamanda, geleneksel frezeleme ile karşılaştırıldığında, tırmanma frezelemenin güç tüketimi daha azdır. Bunun nedeni, tırmanma frezeleme sırasında kesme kuvvetinin kesici takım ve iş parçası arasında daha makul bir şekilde dağılması, gereksiz enerji kayıplarını azaltarak işleme verimliliğini artırmasıdır. Enerji tüketiminin önemli olduğu büyük ölçekli üretim veya işleme ortamlarında, tırmanma frezelemenin bu özelliği önemli ekonomik öneme sahiptir.
(B) Geleneksel Frezelemenin Özelliklerinin Derinlemesine Analizi
- Çalışma Masası Hareketinin Stabilitesi
Geleneksel frezeleme sırasında, freze bıçağının iş parçasına uyguladığı yatay kesme kuvvetinin yönü, iş parçasının besleme hareket yönünün tersi olduğundan, iş tablasının vidası ve somunu dişin bir tarafını her zaman yakın temas halinde tutabilir. Bu özellik, iş tablasının hareketinin göreceli stabilitesini sağlar. İşleme süreci boyunca, iş tablasının stabil hareketi, işleme hassasiyetini sağlayan temel faktörlerden biridir. Tırmanmalı frezeleme ile karşılaştırıldığında, tırmanmalı frezeleme sırasında, yatay frezeleme kuvvetinin yönü iş parçasının besleme hareket yönüyle aynı olduğundan, kesici takımın dişlerinin iş parçasına uyguladığı kuvvet nispeten büyük olduğunda, vida ve iş tablasının somunu arasında boşluk olması nedeniyle iş tablası yukarı ve aşağı hareket eder. Bu hareket, kesme işleminin stabilitesini bozmakla kalmaz, iş parçasının işleme kalitesini etkiler ve aynı zamanda kesici takıma ciddi şekilde zarar verebilir. Bu nedenle, işleme hassasiyeti için yüksek gereksinimler ve takım koruması için sıkı gereksinimler gerektiren bazı işleme senaryolarında, geleneksel frezelemenin stabilite avantajı onu daha uygun bir seçim haline getirir. - İşlenmiş Yüzeyin Kalitesi
Geleneksel frezeleme sırasında, kesici takımın dişleri ile iş parçası arasındaki sürtünme nispeten büyüktür ve bu, geleneksel frezelemenin belirgin bir özelliğidir. Nispeten büyük sürtünme, işlenmiş yüzeyin iş sertleşmesi olgusunun daha ciddi olmasına neden olur. İşlenmiş yüzeyin iş sertleşmesi, yüzey sertliğini artıracak, malzemenin tokluğunu azaltacak ve sonraki işleme süreçlerinin doğruluğunu ve yüzey kalitesini etkileyebilir. Örneğin, daha sonra taşlama veya yüksek hassasiyetli montaj gerektiren bazı iş parçası işlemelerinde, geleneksel frezelemeden sonra soğuk sert yüzey, işleme gereksinimlerini karşılamak için soğuk sert tabakayı ortadan kaldırmak için ek işlem süreçleri gerektirebilir. Ancak, iş parçasının yüzey sertliğine belirli bir gereksinim olduğunda veya sonraki işleme sürecinin yüzey soğuk sert tabakasına duyarlı olmadığı gibi bazı özel durumlarda, geleneksel frezelemenin bu özelliğinden de yararlanılabilir.
III. Gerçek İşlemede Tırmanma Frezeleme ve Geleneksel Frezelemenin Seçim Stratejileri
Gerçek CNC freze tezgahı işlemede, tırmanma frezeleme veya konvansiyonel frezeleme seçimi birçok faktörün kapsamlı bir şekilde göz önünde bulundurulmasını gerektirir. İlk olarak, iş parçasının malzeme özellikleri dikkate alınmalıdır. İş parçası malzemesinin sertliği nispeten yüksekse ve yüzeyde sert bir tabaka varsa (örneğin bazı döküm ve dövme parçalar), konvansiyonel frezeleme daha iyi bir seçim olabilir çünkü kesici takımın aşınmasını bir dereceye kadar azaltabilir ve işleme sürecinin istikrarını sağlayabilir. Ancak, iş parçası malzemesinin sertliği homojense ve bazı hassas mekanik parçaların işlenmesinde olduğu gibi yüzey kalitesi için yüksek bir gereksinim varsa, tırmanma frezelemenin daha fazla avantajı vardır. Yüzey pürüzlülüğünü etkili bir şekilde azaltabilir ve iş parçasının yüzey kalitesini iyileştirebilir.
Gerçek CNC freze tezgahı işlemede, tırmanma frezeleme veya konvansiyonel frezeleme seçimi birçok faktörün kapsamlı bir şekilde göz önünde bulundurulmasını gerektirir. İlk olarak, iş parçasının malzeme özellikleri dikkate alınmalıdır. İş parçası malzemesinin sertliği nispeten yüksekse ve yüzeyde sert bir tabaka varsa (örneğin bazı döküm ve dövme parçalar), konvansiyonel frezeleme daha iyi bir seçim olabilir çünkü kesici takımın aşınmasını bir dereceye kadar azaltabilir ve işleme sürecinin istikrarını sağlayabilir. Ancak, iş parçası malzemesinin sertliği homojense ve bazı hassas mekanik parçaların işlenmesinde olduğu gibi yüzey kalitesi için yüksek bir gereksinim varsa, tırmanma frezelemenin daha fazla avantajı vardır. Yüzey pürüzlülüğünü etkili bir şekilde azaltabilir ve iş parçasının yüzey kalitesini iyileştirebilir.
İş parçasının şekli ve boyutu da önemli hususlardır. İnce ve uzun iş parçaları için, tırmanarak frezeleme, işleme sırasında iş parçasının deformasyonunu azaltmaya yardımcı olur çünkü tırmanarak frezelemenin dikey bileşen kuvveti, iş parçasını iş tablasına daha iyi bastırabilir. Karmaşık şekillere ve büyük boyutlara sahip bazı iş parçaları için, iş tablası hareketinin stabilitesini ve kesici takımın aşınmasını kapsamlı bir şekilde değerlendirmek gerekir. İşleme sırasında iş tablası hareketinin stabilitesine olan ihtiyaç nispeten yüksekse, konvansiyonel frezeleme daha uygun bir seçim olabilir; kesici takımın aşınmasını azaltmaya ve işleme verimliliğini artırmaya daha fazla önem veriliyorsa ve işleme gereksinimlerini karşılayan koşullar altında, tırmanarak frezeleme düşünülebilir.
Ek olarak, freze tezgahının mekanik performansı da tırmanma frezeleme ve konvansiyonel frezeleme seçimini etkileyecektir. Freze tezgahının vidası ile somunu arasındaki boşluk, 0,03 mm gibi nispeten küçük bir değere hassas bir şekilde ayarlanabilirse, tırmanma frezelemenin avantajları daha iyi kullanılabilir. Ancak, freze tezgahının mekanik hassasiyeti sınırlıysa ve boşluk sorunu etkili bir şekilde kontrol edilemiyorsa, işleme kalitesi sorunlarını ve iş tablasının hareketinden kaynaklanan takım hasarını önlemek için konvansiyonel frezeleme daha güvenli bir seçenek olabilir. Sonuç olarak, CNC freze tezgahı işlemede, en iyi işleme etkisini elde etmek için uygun tırmanma frezeleme veya konvansiyonel frezeleme yöntemi, özel işleme gereksinimlerine ve ekipman koşullarına göre makul bir şekilde seçilmelidir.