Üreticiler, işleme operasyonlarının; hız, kalite ve verimliliğini artırmak için yeni yöntemler aramaktan vazgeçmezler. Bu talebi karşılamak için tezgahçılar, CAM yazılımcıları ve takım tedarikçileri sürekli olarak yeni ürünler ve uygulama stratejileri geliştirirler. Ürün ve stratejiler, birlikte en yüksek üretkenliği sağlamak için özel işleme durumlarını göz önünde bulundurur. Örneğin; kaba frezeleme operasyonlarındaki mevcut ilerleme, gelişmiş metal işleme teknolojilerinin entegre edilmesinin yararlarını açıkça ortaya koymaktadır.
Sürecin öğeleri Takım tezgahı, frezeleme işleminin temelini oluşturur. Etkili bir şekilde kaba frezeleme yapabilmek için tezgahın kesme kuvvetlerine dayanacak kadar rijit olması ve ayrıca, talaş kaldırma miktarını maksimuma çıkaran ve paso geçişleri arasındaki boşa harcanan süreyi minimuma indirecek eksen hızlandırma ve yavaşlatma kabiliyeti olması gerekir. Yine, fener milinin güçlü olması yüksek kesme hızları ve agresif uygulama parametreleri elde edilmesine yardımcı olur. Son olarak, tezgahın CNC sisteminde ileriye dönük olarak işleme gücündeki hızla değişen ihtiyaçları ve doğrusal ve dairesel eksenlerin hareketini karşılayacak kadar yüksek hesaplama gücü olması gerekir.
CAM yazılımı bu ihtiyaçların ne olacağını tespit eder. Yazılım geliştiriciler, takımların frezeleme sırasında izleyeceği yolu oluştururken, frezeleme işlemlerini basitten karmaşığa doğru ele almalıdır. Temel bir frezeleme operasyonu olan kenar frezeleme işleminde, parmak freze iş parçası ile temas ederken, takımın kenarı belirli bir eksenel (ap) ve radyal (ae) kesme derinliğine sahiptir. Basit bir kenar frezeleme operasyonunda, her pasoda takımın radyal temas açısı veya temas yayında çok az değişiklik olur. Böylece, operatör temas yayını ayarlayarak, çok ağızlı ve kalın, güçlendirilmiş öz çap gibi üretken parmak freze tasarım özelliklerinden tam olarak yararlanabilir. Ağız sayısı artırıldığında, daha yüksek ilerleme oranları elde edilebilir ve güçlü takım öz çapı ağır işleme yüklerine dayanabilir.
Kanal frezeleme işleminde farklı bir durum söz konusudur Ancak, kanal frezeleme işleminde farklı bir durum söz konusudur. Kanal frezeleme yaparken, parmak frezenin çapı tamamen kesme işlemine dâhil olur. Bu şekilde, 180 derecelik temas yayı oluşturur. Freze üzerindeki yük, kenar frezeleme işleminde üretilen yükten çok daha fazladır ve talaşların boşaltılması daha zordur. Bu nedenle, talaşlar tekrar kesilebilir ve sonunda frezeye takılıp kırılmasına neden olabilir.
Paslanmaz çelik, titanyum ve nikel bazlı alaşımlar gibi termal iletkenliği düşük iş parçası malzemelerini frezelerken sorun daha da büyür. Kesici takımdaki ısı yoğunlaşır ve takım daha hızlı bir şekilde bozulur. Sonuç olarak; takımın eksenel kesme derinliği kabiliyetinden yararlanmak imkânsız olabilir. Bir parçayı tamamlamak için artan eksenel derinlik değerleri ile birden fazla adım uygulanması gerekebilir. Bu da, işleme süresini uzatır. Ayrıca, kanal frezeleme işlemlerinde genellikle daha düşük kesme hızları ve ilerleme oranları gerekir ve üretkenlik daha azdır.
Gelişmiş CAM yazılımı kanal oluşturma işlemini kolaylaştırır Gelişmiş CAM yazılımı, kullanıcıların trokoidal frezeleme gibi karmaşık frezeleme stratejilerini uygulayabilmelerini sağlayarak, kanal oluşturma işlemini kolaylaştırır. Yazılım, trokoidal takım yollarında istenen kanaldan daha küçük çaplı bir takımı, X ve Y eksenlerinde aynı anda dairesel hareketler yapacak şekilde yönlendirir. Takımın radyal teması çapının yarısından daha azdır ve dairesel takım yolu sayesinde kanal frezeleme işlemi kenar frezelemeye döner. Takımın temas yayı oldukça azalır. Böylece, talaş kaldırma oranlarını artırmak ve döngü sürelerini kısaltmak için çok ağızlı parmak frezeler ve daha büyük eksenel kesme uzunlukları kullanılabilir.
Basit kenar frezeleme ve tam temaslı kanal açmanın iki ucu arasında, çeşitli dişi ve erkek hatların işlendiği frezeleme operasyonları bulunur. Son kullanıcı parça gereksinimleri daha karmaşık hale geldikçe, bu tür durumlar daha sık görülmektedir ve değişen yüzey hatlarını verimli bir şekilde işleme ihtiyacı da artmaktadır.
En önemli konu, takımın iş parçası ile temas yayının kontrol edilmesidir. Dişi bir şekli (iç bükey) frezelerken takımın temas yayı büyür, takım ve tezgah üzerindeki yükler artar. Erkek bir şekli (dış bükey) frezelerken de bunun tersi geçerlidir; temas yayı küçülür ve kesme yükleri düşer.
Kesme sürelerini ciddi şekilde kısaltır Yazılım geliştiriciler, takımın temas şeklini gerçek zamanlı olarak kontrol eden ve böylece, basit ve karmaşık yüzey hatlarının son derece üretken ve güvenilir bir şekilde kaba işlenebilmesini sağlayan takım yolu algoritmaları geliştirmiş ve bu algoritmaları iyileştirmiştir. Bu takım yollarında, genellikle küçük kesme derinliğine (ae) sahip büyük eksenel kesme derinlikleri (ap), ağız başına yüksek ilerleme (fz) ve yüksek kesme hızları (vc) vardır. Bu özellikler, kesme sürelerini ciddi şekilde kısaltır ve talaş kaldırma oranını artırır. Daha fazla üretkenlik sağlamanın yanı sıra, bu gelişmiş kaba işleme stratejilerinde ani yön değişimi veya kesme parametresi değişimleri olmayan düzgün kesme yolları bulunur. Böylece, takım üzerindeki yük azaltılarak, takım ömrü büyük miktarda uzatılır.
Kaba frezeleme takım yolları ile ilgili en güncel stratejilerde iki temel yaklaşım vardır. Yaklaşımlardan birinde, takım dişi (iç bükey) veya erkek (dış bükey) bir parça şeklini frezelerken, sabit bir ilerleme oranı ve temas yayı kullanılır. Maksimum talaş kaldırma oranı elde etmek için geçişler arasında kademe değiştirilir. İkinci yaklaşımda, sabit kademe kullanılır. Ancak, talaş kalınlığını sabit tutmak için ilerleme oranı ve takımın temas yayı değiştirilir. İkinci yaklaşımda, kullanılan yazılım markasına bağlı olarak, takımın temas yayı 80 derece ve hatta 140 derece kadar yüksek olabilir.
Gelişmiş kaba işleme takımları İki kaba işleme yaklaşımı arasındaki farklar, farklı takım tasarımlarının uygulanmasını gerektirir. Çoğu durumda, birinci yaklaşım ile istendiğinde çok ağızlı ve çift/güçlendirilmiş öz çapı olan kesici takımlar kullanılabilir. Kullanıcılar, yüksek eksenel/radyal kesme derinliği oranları kullanabilir.
Bu ikinci yaklaşım, talaş kaldırma hızını daha fazla artırma potansiyeline sahiptir. Ancak, kesici takımlar daha büyük talaş hacmini uzaklaştırabilmelidir. İkinci yaklaşım ile kullanım için geliştirilen takımlarda genellikle daha az kesici ağız bulunur ve talaş akışını kolaylaştıran açık öz çap tasarımları vardır veya belirli ağız girinti şekilleri ile uygulanırlar (yüksek performanslı işleme).
Genellikle, büyük kesme derinliği ve genişliği ve ağır yükler için tasarlanmış olan takımlar her iki yaklaşımda da etkili olur. Ancak ikinci yaklaşımda, birden çok ağızlı takımlar ve güçlendirilmiş öz çap tasarımı olan takımlar, büyük eksenel derinlikler nedeniyle büyük temas yayları ile karşılaştığında talaş kontrolü ile ilgili sorunlar yaşar. Kullanılabilir eksenel kesme derinliği/radyal kesme derinliği oranları daha da sınırlıdır.
Bazı uygulamalarda belirli takım geometrisi özelliklerinin eklenmesi takım performansını artırır. Örneğin; Seco, Jabro JS554-3C parmak frezelerinin kesme kenarlarına talaş bölücüler ekledi. Bu talaş bölücüler, ağızlar üzerinde bulunan ve aralarında takım çapının bir katı kadar mesafe bulunan küçük çentik veya kanallardır.
Çevrim sürelerini yüzde 60-70´e kadar kısaltabilir Eksenel kesme derinliğinden bağımsız olarak, talaşlar çok uzayıp uzaklaştırma akışını engelleyecek boya gelmeden talaş bölücüler talaşları parçalar. Böylece, parmak frezeleri takım çapının 3,5-4 katına kadar eksenel kesme derinlikleri ile çalışabilir. Gelişmiş kaba işleme CAM yazılım programları ile kullanılan bu takımlar, klasik yöntemler ile karşılaştırıldığında çevrim sürelerini (cycle times) yüzde 60-70´e kadar kısaltabilir. Bu zaman tasarrufu, hem yüksek talaş kaldırma oranları, hem de daha verimli takım yolu çevrimleri sayesinde elde edilir.
İkinci gelişmiş kaba işleme yaklaşımı (değişken temas yayı ve ilerleme oranları uygulanan) ile kullanım için tasarlanmış olan takımlarda, maksimum performans için farklı geometrik ayrıntılar gereklidir. Takımlar talaşların oluşması ve uzaklaşması için yeterli alan bırakmalıdır. Buna bir örnek olarak; Seco´nun önden arkaya doğru konikleşen öz çapa sahip Jabro JS554-2C parmak frezesi gösterilebilir. Bu tasarımda, ağız girintilerinde talaş akışı için daha fazla alan bulunur. Öz çapın konikleştirilmesi takım mukavemetini bir miktar azalttığı için, takımlar tam çaplı kanal açma işlemleri için uygun değildir. Diğer yandan, parmak frezelerde helisel enterpolasyon ile yokuş frezeleme özelliğine sahip performans artırıcı uçlar bulunur. Bu takımları seçerek, örneğin; takım çapının 2,5 kat kesme derinliğine kadar kaba işleme yapılabilir.
Daha fazla talaş kaldırma imkânı sağlar Avantajlarını maksimum seviyeye çıkaracak şekilde tasarlanmış takımlar ile birlikte kullanılan gelişmiş kaba işleme yazılımları, her frezeleme geçişinde daha fazla talaş kaldırma imkânı ve daha kısa döngü süreleri sağlar. Buna örnek olarak; alüminyum motosiklet motor kapağının işlenmesinde kullanılan bir kalıp uygulaması gösterilebilir. Bir üretici yalnızca yüksek ilerleme oranlı kaba işleme yaklaşımı ile gerçekleştirilen 15 saatlik operasyon döngü süresini kısaltmak istedi. Süreci iyileştirmek için kademeyi değiştirerek sabit bir temas yayını koruyan gelişmiş kaba işleme yazılımı ile Seco Jabro JS554-3C freze kullanıldı. Bu yöntem sayesinde, kaba işleme sürecinin büyük kısmı 2,5 saatten biraz uzun bir süre içinde tamamlanabildi. Yeterince talaş kaldırıldığı için bundan sonraki yüksek ilerleme oranlı kaba işleme operasyonunun tamamlanması yalnızca dört saat sürdü. Toplamda kaba işleme süresi yüzde 55 oranında azaltıldı.
Sonuç: Tüm işleme operasyonlarında olduğu gibi, üretim işleminin tüm özelliklerini dikkate alarak belirli takımlar ve stratejiler kullanılmalıdır. Örneğin; takım kesme uzunluğu takım çapının dört katını aştığında veya uzun kullanım boyu olan takımlar ya da dengesiz tezgah veya iş parçaları kullanıldığında, yüksek ilerlemeli frezeleme bu makalede anlatılan gelişmiş kaba işleme yaklaşımlarına göre daha iyi bir alternatif olabilir. Yüksek ilerlemeli frezeleme yöntemleri, sığ kesme derinlikleri ile ağız başına yüksek ilerlemeyi bir araya getirerek, işleme sürecini dengeli hale getirmek için kesme kuvvetlerini tezgahın fener miline yönlendirir.
Diğer imalat işlemleri için farklı uygulama stratejileri uygundur. Bazı durumlarda ,yüksek fener mili hızı ve ilerleme oranlarında hafif geçişlere odaklanan yüksek hızlı işleme yöntemi veya çok yüksek eksenel ve radyal kesme derinlikleri ile standart ilerleme oranı ve hızları birlikte kullanan yüksek performanslı işleme yöntemi en iyi seçim olmaktadır (çeşitli takım tasarımları ile ilgili ayrıntılar için ek bilgi bölümüne bakın). Tüm örneklerde, gelişmiş frezeleme stratejileri ve yazılımları ile bu parametrelerde maksimum performans sağlayacak şekilde geliştirilmiş takımların birlikte kullanımı talaş kaldırma oranı, takım ömrü ve uygun maliyet açısından en iyi sonuçları verir.
Takım tasarımı, işleme stratejileri ile şekillenmektedir Belirli işleme stratejileri ve üretim koşullarına özel takım tezgahı tasarımı, maksimum üretkenlik sağlar. Ana makalede bahsedildiği gibi, Seco hem çift öz çaplı, hem de konik öz çaplı versiyonları olan gelişmiş kaba işleme takımları geliştirmiştir ve bu takımların tümü farklı gelişmiş kaba işleme CAM stratejileri ile kullanıldığında en yüksek performansı sunmaktadır. Şirketin Jabro solid karbür parmak frezelerinin yanı sıra, takımlar orta ilâ yüksek ilerleme oranları ve yüksek kesme hızları için tasarlanmıştır. Takım çapının 0,15 katı veya daha düşük radyal kesme derinlikleri tavsiye edilmektedir ve kullanılan CAM yazılımına bağlı olarak takım çapının 2 ila 4 katına kadar eksenel kesme derinlikleri elde etmek mümkündür. Kesme kuvvetleri ve güç tüketimi orta seviyededir. Frezelerin kesici ağızlarında titreşimi minimuma indirmek için değişken ağız aralığı ve bahsedildiği gibi kolay talaş akışını kolaylaştıran talaş bölücüleri vardır. Parmak frezelerin ön ağızları helisel enterpolasyon ile yokuş frezeleme işlemini kontrol etmek için geliştirilmiştir ve Weldon veya yüksek hassasiyetli pens tutucular en iyi sonuçları vermektedir. Takımlar, çok çeşitli rutin iş parçası malzemelerinde kullanılabilir.
Güç tüketimi daha düşüktür Diğer yandan, Jabro Diamond ve Tornado parmak frezeleri, sertleştirilmiş çelikler ve grafit üzerinde yüksek kesme hızları ile çalışacak şekilde tasarlanmıştır ve takımlar göreceli olarak daha hafif kesme kuvvetleri üretir ve güç tüketimi daha düşüktür. Bu takımlar için tipik eksenel kesme derinlikleri takım çapına eşittir. Radyal kesme derinlikleri ise bundan daha küçüktür. Yüksek hızlı takımlarda düşük helisel açılar, küçük kesme uzunlukları ve yüksek hızlarda dengeyi artıran büyük öz çapları vardır. Bu takımlar, PVD kaplamalı olarak bulunabilir ve grafit işleme uygulamaları için elmas kaplamalı olarak da mevcuttur. Yüksek hızlarda takım güvenliği ve işleme hassasiyeti sağlamak için Shrink veya yüksek hassasiyetli pens tutucular önerilir.
Daha düşük olan standart kesme hızları ve ilerleme oranları, yüksek radyal ve eksenel kesme derinlikleri ile birlikte Seco´nun yüksek performanslı takım serisi, yüksek talaş kaldırma oranları elde etmesini sağlamaktadır. Yüksek performans yaklaşımında ortalama ilerleme oranları ve kesme hızları kullanılır ve böylece, üretkenlik sağlayan yüksek kesme kuvvetleri elde edilir ve tezgah gücü etkin bir şekilde kullanılır. Takım çapının 1,5 katına kadar eksenel kesme derinlikleri mümkündür, radyal derinlikler de takım çapına eşit veya daha küçük olabilir. Takımlar ağız başına yüksek ilerleme oranlarına dayanabilir ve değişken ağız aralıkları titreşimi minimuma indirir. Kesme kenarı honlaması ve parlatılmış PVD kaplamalar; yumuşak, orta sertlikte ve sert çeliklerde, süper alaşımlarda ve titanyumda performansı artırır. Weldon veya Safelock tutucuların kullanılması önerilir.
Ortalamanın üzerinde talaş kaldırma hacimlerine sahip Seco yüksek ilerlemeli takımları da, ortalamanın üzerinde talaş kaldırma hacimlerine sahiptir ancak ortalama kesme hızı ve yüksek ilerleme oranları ile çalışırlar. Kesici ağız geometrileri, frezelerin düşük kesme kuvvetleri üretmesini sağlar ve güç tüketimini azaltır. Yüksek ilerlemeli frezeler, kesme kuvvetlerini eksenel olarak tezgah fener miline yönlendirir. Uzun kullanım boylarında, dengesiz iş parçaları ve tezgahlarda çalışırken etkilidir. Talaşı incelten geometriler optimum ilerleme oranları sağlar. Maksimum takım güvenliği için takım tutucu olarak Shrink veya yüksek hassasiyetli pens tutucular kullanılması önerilir.
Elbette tüm tesisler veya operasyonlar için yalnızca belirli uygulamalar ya da CAM kullanılan uygulamalara yönelik tasarlanmış takımlar gerekmez. Küçük atölyeler veya büyük üretim koşullarında dönemsel uygulamalar için genel işleme uygulamaları için tasarlanmış parmak frezeler son derece tatmin edici ve ekonomik sonuçlar sağlar. Genel uygulamalar için geliştirilen Seco Jabro Solid karbür frezelerde; denge için çift öz çap tasarımları, hafif kesme işlemleri için yüksek helisel açılar, titreşimleri minimuma indirmek için değişken ağız aralığı ve belirlenmiş honlama işlemleri ile güçlendirilmiş kesme kenarları bulunur. Takımlar, ortalama kesme hızları ve ilerleme oranları ile çalışır ve ortalama kesme kuvveti ve güç tüketimine sahiptir. Radyal ve eksenel kesme derinlikleri genellikle takım çapı ile aynıdır veya daha küçüktür.
Kaba frezeleme için gelişmiş yazılım ve takımlar