CNC Takım Seçimi ve Kesme Optimizasyonu için Uzman İpuçları: Üstün CNC İşleme

CNC işlemede takım seçimi ve kesme parametrelerinin belirlenmesi, onu geleneksel işleme yöntemlerinden ayıran kritik süreçlerdir. Bu insan-makine arayüzü, programcıların takım seçimi ilkeleri ve kesme parametresi optimizasyonu hakkında kapsamlı bir anlayışa sahip olmalarını gerektirir. CNC işlemenin verimli olmasını sağlamak için programcılar, dijital üretim nüansları hakkındaki bilgilerini programlama stratejilerine entegre etmeli ve böylece takım ve parametre seçimi konusunda bilinçli kararlar verebilmelidir.

CNC işleme takımları, CNC takım tezgahlarının yüksek hızlı, yüksek verimli ve otomatik yapısını tamamlayacak şekilde tasarlanmıştır. Takım sistemi tipik olarak üç ana bileşenden oluşur:

1. Kesici takımlar: Belirli işleme operasyonları için tasarlanmış hassas mühendislik ürünü aletler.
2. Standart takım tutucular: Kesici takımları makine miline güvenli bir şekilde bağlayan arayüzler.
3. Özel takım tutucular: Benzersiz işleme gereksinimleri veya karmaşık geometriler için özel tasarlanmış tutucular.

Takımlara yönelik bu modüler yaklaşım, sektör genelinde standardizasyonun artmasını sağlayarak değiştirilebilirliği geliştirmiş ve kurulum sürelerini kısaltmıştır. Takım tutucu-iş mili arayüzü, yüksek hızlı işleme operasyonları sırasında doğruluk ve rijitliği korumak için çok önemlidir.

CNC kesme aletleri, aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli kriterlere göre kategorize edilebilir:

1. İşleme operasyonu: Tornalama, frezeleme, delme, delik işleme, taşlama vb.
2. Malzeme bileşimi: Yüksek hız çeliği (HSS), karbür, seramik, kübik bor nitrür (CBN), polikristal elmas (PCD), vb.
3. Geometri: Tek noktalı, çok noktalı, döner, sabit, vb.
4. Kaplama teknolojisi: Kaplamasız, PVD (Fiziksel Buhar Biriktirme), CVD (Kimyasal Buhar Biriktirme), vb.
5. Uygulama: Kaba işleme, yarı ince işleme, ince işleme, mikro işleme vb.

1. NC Makine Kesici Takımlarının Yapısı

İntegral (Katı) Tip:
Bu takımlar yüksek hız çeliğinden (HSS) veya karbürden tek parça olarak üretilir. Özellikle küçük çaplı takımlarda belirli uygulamalar için mükemmel sertlik ve hassasiyet sunarlar. Örnekler arasında yekpare parmak frezeler, matkaplar ve raybalar yer alır.

Kesici Uç (Endekslenebilir) Tip:
Bu takımlar, tipik olarak karbür veya seramik malzemelerden yapılmış ve bir takım gövdesine tutturulmuş değiştirilebilir kesici uçlar kullanır. İki ana alt tip olarak kategorize edilebilirler:

a) Lehimli Kesici Uçlu Takımlar: Uçlar, yüksek sıcaklıkta lehimleme işlemi ile takım gövdesine kalıcı olarak bağlanır.

b) Mekanik Kelepçeli Ekleme Aletleri:

• Endekslenemez: Uçlar tek bir konumda sabitlenir.

• Endekslenebilir: Uçlar, yeni kesme kenarlarını ortaya çıkarmak için döndürülebilir ve takım ömrünü uzatır.

Özel Tipler:
a) Kompozit Kesici Takımlar: Karbür uçlu HSS takımlar gibi performansı optimize etmek için farklı malzemeleri veya yapıları birleştirir.

b) Titreşim Sönümleyici Takımlar: Zorlu işleme koşullarında titreşimi azaltmak ve yüzey finişini iyileştirmek için özel tasarımlar veya malzemeler kullanın.

c) Modüler Kesici Takımlar: Farklı kesme kafalarını standart takım gövdeleriyle birleştirerek özelleştirilebilir konfigürasyonlara izin verir.

d) Soğutma Sıvısı Beslemeli Takımlar: Doğrudan kesme kenarına hassas soğutma sıvısı iletimi için dahili kanallara sahiptir.

2. Kesici takım üretiminde kullanılan malzemeler

1. Yüksek hız çeliği (HSS) kesici takımlar:

• Bileşim: Yüksek karbon içeriğine ve tungsten, molibden, krom ve vanadyum gibi alaşım elementlerine sahip demir bazlı alaşımlar
• Özellikler: Yüksek sıcaklıklarda mükemmel sertlik koruması, iyi aşınma direnci ve tokluk
• Uygulamalar: Genel amaçlı işleme için matkaplar, kılavuzlar, raybalar ve frezeler

2. Semente karbür kesici takımlar:

• Bileşim: Bağlayıcı olarak kobalt (Co) ile bağlanmış tungsten karbür (WC) partikülleri
• Özellikler: HSS'ye kıyasla üstün sertlik, aşınma direnci ve termal iletkenlik
• Uygulamalar: Tornalama, frezeleme ve delme işlemleri için kesici uçlar, özellikle sert malzemelerin yüksek hızda işlenmesinde

3. Elmas kesme aletleri:

• Türler: Doğal elmas, polikristal elmas (PCD) ve kimyasal buhar biriktirme (CVD) elması
• Özellikler: Eşsiz sertlik, mükemmel aşınma direnci ve yüksek termal iletkenlik
• Uygulamalar: Demir dışı metallerin, kompozitlerin ve aşındırıcı malzemelerin hassas işlenmesi; ultra hassas kesme ve mikro işlemede kullanılır

4. Gelişmiş malzeme kesme aletleri:

• Kübik Bor Nitrür (CBN):
  - Özellikler: Elmastan sonra en sert ikinci malzeme, mükemmel termal stabilite
  - Uygulamalar: Sertleştirilmiş çeliklerin, dökme demirlerin ve süper alaşımların işlenmesi
• Seramik kesme aletleri:
  - Türleri: Alümina bazlı (Al2O3) ve silikon nitrür bazlı (Si3N4)
  - Özellikler: Yüksek sıcak sertlik, kimyasal stabilite ve aşınma direnci
  - Uygulamalar: Dökme demirlerin ve ısıya dayanıklı alaşımların yüksek hızlı finisajı
• Sermet kesici takımlar:
  - Bileşim: Metalik bir bağlayıcı içinde seramik parçacıklar (genellikle TiC, TiN)
  - Özellikler: Seramiklerin sertliğini metallerin tokluğu ile birleştirir
  - Uygulamalar: Çelikler ve dökme demirler üzerinde bitirme işlemleri

Her malzeme benzersiz özellikler sunar ve takım ömrünü, yüzey kalitesini ve genel işleme verimliliğini optimize etmek için özel işleme gereksinimlerine, iş parçası malzemesine ve kesme koşullarına göre seçilir.

3. Kesme işlemlerinin ve takımlarının sınıflandırılması

Torna aletleri:

• Dış çap işleme için dış tornalama takımları
• İç çap işleme için delme çubukları
• Hem dış hem de iç dişler için diş açma takımları
• Kanal açma ve ayırma aletleri
• Karmaşık profiller için form araçları

Sondaj aletleri:

• Delik açmak için burgulu matkaplar
• Delik boyutunu ve yüzey kalitesini iyileştirmek için raybalar
• İç dişler oluşturmak için kılavuzlar
• Havşa açma ve havşa açma aletleri
• Derin delik delme için tabancalı matkaplar

Sıkıcı aletler:

• Tek noktadan delme takımları
• Çok noktalı delme kafaları
• Mikro ayarlanabilir kesici uçlara sahip hassas delik işleme takımları
• Eşzamanlı işlemler için delme ve yüzey işleme kafaları

Freze aletleri:

• Kanal kesme ve profil oluşturma için parmak frezeler
• Yüzey işleme için yüzey frezeleri
• 3D konturlama için bilyalı burun frezeleri
• Yüksek malzeme kaldırma hızları için değiştirilebilir kesici uçlu frezeler
• İç ve dış diş üretimi için diş frezeleri

Broşlama aletleri:

• İç ve dış broşlar
• Kademeli özellikler için aşamalı broşlar

Taşlama aletleri:

• Çeşitli aşındırıcı malzemelerden ve bağlardan taşlama taşları
• Sert malzemeler için süper aşındırıcı (CBN ve elmas) takımlar

Modern CNC işleme merkezlerinin taleplerini karşılamak için modüler, ayarlanabilir ve dayanıklı kesici takımların oranı son yıllarda önemli ölçüde artmıştır. Bu gelişmiş takım sistemleri, üretilen parçaların karmaşıklığına ve otomasyon seviyesine bağlı olarak CNC işleme tesislerindeki toplam takım envanterinin 40% ila 90%'sini oluşturmaktadır. Esnek takım çözümlerine doğru yaşanan bu değişim üretkenliği artırmakta, kurulum sürelerini azaltmakta ve genel işleme verimliliğini iyileştirmektedir.

4. NC Araçlarının Özellikleri

Gerçek zamanlı izleme ve optimizasyon için dijital sistemlerle entegrasyon. Birçok modern NC aracı, takım ömrü takibi, aşınma tahmini ve proses optimizasyonu için sensörler veya RFID etiketleri içerir.

Özellikle kaba işleme takımlarında üstün rijitlik ve hassasiyet, gelişmiş titreşim sönümleme ve minimum termal deformasyon ile birleşmiştir. Bu, zorlu işleme koşullarında bile tutarlı kesme performansı sağlar.

Hızlı takım değişimlerini kolaylaştıran mükemmel değiştirilebilirlik. Bu özellik genellikle HSK (Delikli Şaft Anahtarlı) veya BT (Big-Plus Takımlama) gibi hem doğruluk hem de hızlı değiştirme özellikleri sağlayan gelişmiş takım tutma sistemleri ile desteklenir.

İstikrarlı ve güvenilir kesme performansı ile daha uzun hizmet ömrü. Bu genellikle gelişmiş kaplama teknolojilerinin (örn. PVD, CVD) ve aşınmayı azaltan ve kesme kenarı bütünlüğünü koruyan optimize edilmiş takım geometrilerinin kullanılmasıyla elde edilir.

Kolay boyut ayarlanabilirliği, takım değiştirme kurulum süresini en aza indirir. Birçok NC takımında mikro ayarlanabilir özellikler veya komple takım değiştirmeden ince ayar yapmaya olanak tanıyan modüler tasarımlar bulunur.

Talaş kırma geometrileri ve takım içinden soğutma sıvısı dağıtım sistemleri dahil olmak üzere verimli talaş yönetimi özellikleri. Bu özellikler güvenilir talaş tahliyesi sağlayarak yeniden kesmeyi önler ve yüzey finiş kalitesini iyileştirir.

Programlama ve takım yönetimini kolaylaştırmak için standardizasyon ve serileştirme. Bu, takım boyutları ve kesme verileri için ISO standartlarına bağlılığın yanı sıra yaygın takım yönetim sistemleri ve CAM yazılımı ile uyumluluğu da içerir.

5. Araç Seçimi

NC programlamada takım seçimi, insan-makine etkileşimi yoluyla yürütülen kritik bir süreçtir. Kesici ve şaft seçimi, makine takımının işleme yetenekleri, iş parçası malzeme özellikleri, işleme sırası, kesme parametreleri ve diğer ilgili hususlar dahil olmak üzere çeşitli faktörlere göre optimize edilmelidir.

Takım seçimi için temel ilkeler, kurulum ve ayar kolaylığı, üstün rijitlik, yüksek dayanıklılık ve hassasiyete öncelik verir. İşleme gereksinimlerini karşılarken, takım rijitliğini artırmak ve işleme sırasında titreşimi en aza indirmek için daha kısa takım tutucular tercih edilir.

Takım seçimi, takım ile işlenecek iş parçası yüzeyi arasındaki boyutsal uyumluluğu sağlamalıdır. Üretim ortamlarında, düz bileşenlerin çevresel konturlarını işlemek için sıklıkla parmak frezeler kullanılır. Düzlemsel yüzeylerin frezelenmesi için, üstün aşınma direnci ve termal stabiliteleri nedeniyle karbür uçlu parmak frezeler önerilir. Yüksek hızlı frezeleme işlemleri, talaş tahliyesini ve ısı dağılımını etkili bir şekilde yönetmek için genellikle dışbükey veya oluklu kesiciler gibi özel geometriler gerektirir.

Yüzeylerin veya deliklerin kaba işlenmesi için, sinterlenmiş karbür uçlu değiştirilebilir parmak frezeler yüksek malzeme kaldırma oranları ve maliyet etkinliği sunar. Karmaşık üç boyutlu profiller ve değişken açılı yüzeyler genellikle her biri belirli geometrik özellikler için optimize edilmiş küresel uçlu parmak frezelerin, torus kesicilerin, konik parmak frezelerin ve disk kesicilerin kullanılmasını gerektirir.

Kalıp üretimi gibi serbest biçimli yüzeyleri işlerken, farklı takım geometrilerinin kesme mekaniğini göz önünde bulundurmak çok önemlidir. Bilyalı parmak frezeler çok yönlü olmakla birlikte, uçlarında sıfır kesme hızına sahiptir ve bu da yüzey finişini ve takım ömrünü tehlikeye atabilir. İşleme hassasiyetini korumak için adım mesafesi genellikle azaltılır, bu da bilyalı parmak frezeleri finiş işlemleri için daha uygun hale getirir. Düz parmak frezeler genellikle bilyalı parmak frezelere kıyasla daha üstün yüzey kalitesi ve kesme verimliliği sunar. Bu nedenle, mümkün olduğunda, tarak yüksekliğini en aza indirmek için uygun takım yolu stratejileri ile kavisli yüzeylerin hem kaba işleme hem de finiş işlemleri için düz parmak frezeler tercih edilmelidir.

Kesici takımların dayanıklılığı ve hassasiyeti, genel işleme ekonomisini önemli ölçüde etkiler. Yüksek kaliteli kesici takımlar ilk takım maliyetlerini artırabilirken, işleme kalitesini artırarak, döngü sürelerini azaltarak ve takım ömrünü uzatarak toplam işleme giderlerini önemli ölçüde azaltabilir. Takım seçimine yönelik bu bütünsel yaklaşım genellikle parça başına daha düşük maliyet ve daha iyi proses güvenilirliği ile sonuçlanır.

İşleme merkezlerinde, çeşitli kesici takımlar takım magazininde saklanır ve takım seçimi ve değişimleri programlanmış talimatlara göre otomatik olarak gerçekleştirilir. Delme, delik açma, raybalama ve frezeleme gibi işlemler için standart takımların hızlı ve hassas bir şekilde monte edilmesini sağlamak için, makinenin otomatik takım değiştirme sistemiyle uyumlu standartlaştırılmış takım tutucuların kullanılması çok önemlidir.

Programcılar, belirli bir makine takımında kullanılan takım tutucuların yapısal boyutları, ayarlama yöntemleri ve ayar aralıkları konusunda bilgili olmalıdır. Bu bilgi, programlama aşamasında kesici takımın radyal ve eksenel boyutlarını doğru bir şekilde belirlemek, optimum takım performansı sağlamak ve çarpışmaları veya işleme hatalarını önlemek için çok önemlidir.

6. Takım düzenleme ilkesine uyulacaktır

Ekonomik CNC takım tezgahlarının işleme sürecinde, taşlama, ölçüm ve değiştirme gibi manuel takım işleme işlemleri genellikle önemli miktarda yardımcı zaman tüketir. Bu nedenle, üretkenliği optimize etmek için verimli takım düzenlemesi çok önemlidir. Aşağıdaki ilkelere uyulmalıdır:

Takım sayısını en aza indirin: Takım değişimlerini azaltmak için çok fonksiyonlu takımlar kullanın ve kesme stratejilerini optimize edin.

Takım kullanımını en üst düzeye çıkarın: Bir takım takıldıktan sonra, değiştirmeden önce mümkün olan tüm işleme operasyonlarını tamamlayın. Bu, tek bir kurulumda birden fazla özelliğin işlenmesine olanak tanıyan takım yollarının dikkate alınmasını içerir.

Kaba ve finiş takımlarını ayırın: Aynı takım geometrileri için bile, kaba işleme ve finiş işlemleri için özel takımlar kullanın. Bu, takım ömrünü korur ve tutarlı yüzey kalitesi sağlar.

İşlemleri mantıksal olarak sıralayın:

• İş parçası rijitliğini korumak için delme işleminden önce frezeleme işlemlerini gerçekleştirin.
• Sapmayı en aza indirmek ve boyutsal doğruluğu sağlamak için önce yüzeyleri, ardından 2D konturları işleyin.

Takım ömrü yönetimine öncelik verin: Takımları beklenen aşınma modellerine göre düzenleyin, daha uzun ömürlü takımları mümkün olduğunca sıranın başına yerleştirin.

Otomasyondan yararlanın: CNC makinesinin otomatik takım değiştirme (ATC) özelliğini sonuna kadar kullanın. Bu, verimli değişimler için takım magazini düzenlemesinin optimize edilmesini ve takım kırılma algılama sistemlerinin uygulanmasını içerir.

Kesme parametrelerini göz önünde bulundurun: Tezgah hızlanma/yavaşlama döngülerini en aza indirmek için benzer kesme hızlarına ve ilerleme oranlarına sahip takımları gruplayın.

Proses içi ölçüm için plan yapın: Uygulanabilirse, uyarlanabilir işlemeye izin vermek için sıradaki stratejik noktalara dokunma probları veya diğer ölçüm araçlarını entegre edin.

7. Kesme parametrelerinin makul seçim prensibi

Kaba işleme sırasında verimlilik tipik olarak artırılır, ancak ekonomi ve işleme maliyeti de göz önünde bulundurulmalıdır. Yarı finisaj ve finisajda, işleme kalitesi korunurken kesme verimliliği, ekonomi ve işleme maliyeti göz önünde bulundurulmalıdır. Spesifik değerler takım tezgahı kılavuzuna göre belirlenmelidir, kesme parametresi el kitabı ve deneyim.

Aşağıdaki faktörler göz önünde bulundurulmalıdır:

Kesme derinliği t: Takım tezgahı, iş parçası ve takım rijitliği izin veriyorsa, t işleme payına eşittir ve bu da verimliliği artırır. İşleme doğruluğunu ve parça kalitesini sağlamak için bir finiş payı ayrılmalıdır. yüzey pürüzlülüğü. NC takım tezgahları, geleneksel takım tezgahlarına göre biraz daha düşük finisaj payına sahip olabilir.

Kesme genişliği L: L genellikle takım çapı D ile orantılıdır ve kesme derinliği ile ters orantılıdır. Ekonomik NC takım tezgahlarının işleme sürecinde L genellikle L = (0,6 ~ 0,9) D aralığındadır.

Kesme hızı v: v'nin artırılması verimliliği artırır, ancak aynı zamanda takım dayanıklılığını da etkiler. V seçimi esas olarak v arttıkça azalan takım dayanıklılığına bağlıdır. Kesme hızı ayrıca işleme malzemesine de bağlıdır. Örneğin, 30CrNi2MoVA alaşımını bir parmak freze ile frezelerken v yaklaşık 8 m/dak olabilirken, aynı parmak freze ile alüminyum alaşımını frezelerken v 200 m/dak'nın üzerinde olabilir.

İş mili hızı n (R/dak): İş mili hızı genellikle kesme hızı v'ye göre seçilir. Hesaplama formülü şöyledir: v = πnd/1000. NC takım tezgahı kontrol paneli tipik olarak, işleme sırasında iş mili hızını integral bir kat ile ayarlayabilen bir iş mili hızı ayar (büyütme) anahtarına sahiptir.

Besleme hızı vF: vF, parçaların işleme hassasiyeti ve yüzey pürüzlülüğü gereksinimlerinin yanı sıra kesici takım ve iş parçası malzemelerine göre seçilmelidir. vF'nin artırılması üretim verimliliğini artırır. Yüzey pürüzlülüğü gereksinimi düşük olduğunda, vF daha büyük olabilir. İşleme sırasında vF, takım tezgahı kontrol panelindeki ayar anahtarı aracılığıyla manuel olarak da ayarlanabilir, ancak maksimum besleme hızı ekipman sertliği ve besleme sistemi performansı ile sınırlıdır.