Metal Kesme: Anlamı, Tarihçesi ve İlkeleri

Bu makaleyi okuduktan sonra öğreneceksiniz: - 1. Metal Kesimin Anlamı 2. Metal Kesimin Tarihçesi 3. Kesme İşlemlerinin Türleri 4. Faktörler 5. Yöntemler 6. Prensipler 7. Hızlar.

Metal Kesmenin Anlamı:

Metal kesme, “talaş formundaki istenmeyen malzemelerin bir metal bloktan kesme aleti kullanılarak çıkarılması işlemidir”. Makinede uzmanlaşmış bir kişiye makinist denir. İşleme yapılan bir odaya, binaya veya şirkete Makine Atölyesi adı verilir.

Bu sürece dahil olan temel unsurlar:

(i) Bir metal blok (iş parçası).

(ii) Kesici Takım.

(iii) Takım Tezgahı.

(iv) Kesme Sıvısı.

(v) Kesme hızı (Birincil Hareket).

(vi) Besleme (İkincil Hareket).

(vii) Cipsler.

(viii) İş Tutma ve Fikstür.

(ix) Güç ve Dağılmış Güç ve

(x) Yüzey İşlemi.

Başarılı metal kesmenin temel şartları şunlardır:

(a) İş ve kesici takım arasındaki göreceli hareket.

(b) Takım malzemesi çalışma malzemesinden daha sert olmalıdır.

(c) İş ve alet, jig ve demirbaşlar tarafından sıkı bir şekilde tutulmalıdır.

(d) Kesici takımın keskin kesici kenarı.

(e) Birincil Hareket (Kesme Hızı).

(f) İkincil Hareket (Kesme Beslemesi).

Doğrudan veya dolaylı olarak metal çıkarma işlemiyle üretilen ürünlerin hemen hemen tümü. Sürecin en büyük dezavantajları cips şeklinde malzeme kaybıdır.

Metal Kesme Tarihçesi:

Metal kesmenin tarihi Mısır'da taşlara delik açmak için bowling adı verilen döner bir cihazın kullanıldığı yerde başladı.

Metal kesmenin tarihi Tablo 9.1'de verilmiştir:

Kesme İşlemi Çeşitleri (İşlemler):

İşleme sadece bir işlem değildir; bu bir süreçler grubudur. Çok çeşitli işleme işlemleri vardır. Her biri belirli bir parça geometrisi ve yüzey kalitesi üretmek için uzmanlaşmıştır.

Daha yaygın olan kesme işlemlerinden bazıları, Şekil 9.1'de gösterilmiştir:

(i) Dönüm:

Tornalama silindirik bir şekil oluşturmak için kullanılır. Bu işlemde, iş parçası döndürülür ve kesici alet istenmeyen malzemeyi talaş formunda temizler. Kesici takımın tek kesici kenarı vardır. Hız hareketi dönen iş parçası tarafından sağlanır ve besleme hareketi, kesme aletinin iş parçasının dönme eksenine paralel bir yönde yavaşça hareket etmesiyle sağlanır.

(ii) Sondaj:

Yuvarlak bir delik oluşturmak için delme kullanılır. Bu işlemde, kesici takım döndürülür ve bir tutma cihazında sabitlenmiş olan iş parçasına karşı beslenir. Kesici takım tipik olarak iki veya daha fazla kesici kenara sahiptir. Takım, yuvarlak deliği oluşturmak için iş parçasına dönme eksenine paralel bir yönde beslenir.

(iii) Sıkıcı:

Delme, önceden delinmiş bir deliği büyütmek için kullanılır. Ürün üretiminin son aşamasında kullanılan ince bir işlemdir.

(iv) Frezeleme:

Frezeleme, iş yüzeyinden bir malzeme katmanını çıkarmak için kullanılır. Çalışma yüzeyinde bir boşluk oluşturmak için de kullanılır. İlk durumda, plaka frezeleme olarak bilinir ve ikinci durumda, frezeleme olarak bilinir. Temel olarak, öğütme işlemi bir düzlem veya düz yüzey üretmek için kullanılır. Kullanılan kesici takımın birden fazla kesici kenarı vardır. Hız hareketi, dönen freze bıçağı tarafından sağlanır. Besleme hareketinin yönü aletin dönme eksenine diktir.

(v) Kesme İşlemi:

Kesme, metali iki parçaya kesmek için kullanılır. Bu işlemde, iş parçası döndürülür ve kesme aleti bileşenleri ayırmak için radyal olarak içeriye doğru hareket eder.

Metal Kesme İşlemini Etkileyen Faktörler:

Kesme işlemini etkileyen ve böylece yüzey bitimi ve parça geometrisinin doğruluğunu etkileyen çeşitli faktörler veya parametreler Tablo 9.2'de verilmiştir:

Bağımsız değişkenler:

Başlıca bağımsız değişkenler:

(a) Kesici takım malzemesi, şekli, geometrisi, açıları.

(b) İş parçası malzemesi, durumu, sıcaklığı.

(c) Hız, ilerleme ve kesme derinliği gibi kesme parametreleri.

(d) Kesme sıvıları.

(e) Takım tezgahı teknik özellikleri.

(f) İş Tutma ve Fikstür.

Bağımlı değişkenler:

Bağımlı değişkenler, bağımsız değişkenlerdeki değişikliklerden etkilenir.

Başlıca bağımlı değişkenler:

(a) Oluşan cips çeşitleri.

(b) Çalışma aleti arayüzündeki sıcaklık bölgesi.

(c) Takım aşınması ve arızaları.

(d) Yüzey kalitesi.

(e) Kesme işleminde kuvvet ve enerji.

Metal Kesme Yöntemleri:

Takım ve iş arasında kesme kenarı ve bağıl hareket yönünü temel alan iki temel metal kesme yöntemi vardır:

(i) Ortogonal kesim işlemi (İki Boyutlu)

(ii) Eğik kesme işlemi (Üç Boyutlu)

(i) Dik Kesim İşlemi:

Dik kesim işleminde, kesme kenarı besleme yönüne diktir (90 derece). Talaş, aletin kesici kenarına normal bir yönde akar. Mükemmel bir şekilde keskin bir alet metali raf yüzeyinde keser.

Ortogonal kesme işlemi, Şekil 9.3'te gösterilmiştir. (a):

(ii) Eğik Kesme İşlemi:

Eğik kesim işleminde, kesici kenar keskin bir açıyla (90 dereceden az) besleme yönüne eğimlidir. Çip, uzun bir kıvrılmayla yana doğru akar. Talaş, aletin kesici kenarına normal olarak bir açıyla bir yönde akar.

Her iki işlemin de temel karşılaştırmalı özelliklerinden bazıları Tablo 9.3'te verilmiştir:

Metal Kesme Prensibi:

Tek nokta kesme aleti ile tipik bir metal kesme işlemi, Şekil 9.2'de gösterilmiştir. Bu işlemde, kama şeklindeki bir takım, iş parçasına göre bir açıda hareket eder. Takım metalle temas ettiğinden, üzerine baskı uygular. Takım ucu tarafından uygulanan basınç nedeniyle metal, AB kesme düzleminde yongalar şeklinde kesilecektir. Kesim aletinin önünde, malzemeyi, kesme düzlemi AB boyunca sürekli olarak deforme etmek ve kesmek suretiyle üretilir.

Kesme düzlemi aslında dar bir bölgedir ve aletin kesici kenarından iş parçasının yüzeyine kadar uzanır. Aletin kesici kenarı kesişen iki yüzeyden oluşur.

Çeşitli terminolojiler hakkında ayrıntılı olarak aşağıda verilmiştir:

(i) Raf Yüzeyi:

Kesici takımın talaşı ve üst yüzeyi arasındaki yüzeydir. Çipin yukarı doğru hareket ettiği yüzeydir.

(ii) Yan Yüzey:

İş parçası ile kesici takımın tabanı arasındaki yüzeydir. Bu yüzey, işlenmiş yüzeyle sürtünmeyi önlemek için sağlanmıştır.

(iii) Raf Açısı (α):

Raf yüzeyi ile normal iş parçası arasındaki açıdır. Raf açısı pozitif veya negatif olabilir.

(iv) Kenar Açısı / Boşluk Açısı / Rölyef açısı (γ):

Yan yüzey ile yatay işlenmiş yüzey arasındaki açıdır. Kesici takımın bitmiş yüzeye sürtünme hareketini önlemek için, yan yüzey ile iş parçasının işlenmiş yüzeyi arasında bir miktar boşluk bırakılması için sağlanmıştır.

(v) Birincil Deformasyon Bölgesi:

Takım ucu ile AB kesme düzlemi arasındaki bölgedir.

(vi) İkincil Deformasyon Bölgesi:

Aletin raf yüzeyi ile talaş arasındaki bölgedir.

(vii) Tersiyer Deformasyon Bölgesi:

Aletin yan yüzeyi ile iş parçasının işlenmiş yüzeyi arasındaki bölgedir.

Neredeyse tüm kesme işlemleri aynı kesme-deformasyon teorisini içerir. Kesme işleminde kullanılan kesici alet, tek noktalı veya çok noktalı kesme aleti olabilir. Tornalama, diş açma ve şekillendirme, sıkma, pah kırma ve kaplama, tek nokta kesme aleti tarafından yapılan bazı kesme işlemleridir. Frezeleme, delme, taşlama, raybalama ve broşlama, çok noktalı kesme aleti tarafından yapılan bazı kesme işlemleridir.

Talaş Oluşum Mekaniği:

Tek nokta kesme aleti ile tipik bir metal kesme işlemi, Şekil 9.5'te gösterilmiştir. Bu işlemde, kama şeklindeki bir takım, iş parçasına göre bir a açısında hareket eder. Takım metalle temas ettiğinden, üzerine baskı uygular. Takım ucu tarafından uygulanan basınç nedeniyle metal, AB kesme düzleminde yongalar şeklinde kesilecektir. Malzemeyi kesme düzlemi AB boyunca sürekli olarak deforme etmek ve kesmek suretiyle kesici takımın önünde bir yonga üretilir.

Mikroskopik çalışma, talaşların kesme işlemi ile üretildiğini göstermektedir. Talaş oluşumundaki kesme işlemi, Şekil 9.5'te gösterildiği gibi, kartların birbirlerine doğru kayan bir destedeki hareketine benzer. Kırpma, kayma bölgesi (kayma düzlemi) boyunca gerçekleşir. Kayma düzlemi, gerçekte dar bir bölgedir. Takımın kesme kenarından iş parçasının yüzeyine kadar uzanır.

Bu düzlem, iş parçası yüzeyi ile birlikte kesme açısı (φ) olarak adlandırılan bir açıdadır. Kayma bölgesi işlenmiş yüzeyin kalitesi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Kesme düzleminin altında, iş parçası oluşturulmuştur, kesme düzleminin üzerinde, daha önce oluşturulmuş olan çip, takım yüzeyine yukarı doğru hareket eder.

Kesmeden önce yonga kalınlığının oranı (to) kesmeden sonra yonganın kalınlığına oranı (t c ) talaş kalınlığı oranı olarak bilinir.

Genellikle şu şekilde ifade edilebilir r ile temsil edilir:

Kesimden sonra talaş kalınlığı (t c ) kesimden önce talaş kalınlığından her zaman daha büyüktür (to). Bu nedenle, r'nin değeri her zaman birlikten daha düşüktür. R'nin tersi, talaş sıkıştırma oranı veya talaş azaltma oranı (1 / r) olarak bilinir. Talaş azaltma oranı talaşın kesme derinliği ile karşılaştırıldığında ne kadar kalınlaştığının bir ölçüsüdür (t 0 ). Bu nedenle talaş azaltma oranı her zaman birlikten büyüktür.

Kayma Açılarını Hesaplamak İçin Türetme:

Şekil 9.6'da gösterildiği gibi, kayma açısını hesaplamak için ifadeyi türetmek için dikgen kesme işlemi göz önünde bulundurulur. Kesici takım, tırmık açısı (α) ve boşluk veya kabartma açısı (γ) ile tanımlanır. Çip, aletin kesici kenarına dik olarak oluşturulur.

Chip oluşumlarının mekaniğine yapılan bazı varsayımlar aşağıdadır:

(i) Takım, talaş yüzeyindeki yonga ile temas etmelidir.

(ii) Düz gerilme koşulları dikkate alınmıştır. Kesim sırasında talaşın yan akışı olmadığı anlamına gelir.

(iii) Deformasyon bölgesi AB kesme düzlemine bitişik olarak çok incedir ( 10-2 ila 10 -3 mm arasında).

Yukarıdaki 9.6'da. Aşağıdaki semboller kullanılır:

α - Tırmık açısı

γ - Gümrükleme (kabartma) açısı

φ - Kesme açısı

AB - Kesme düzlemi

t 0 - Kesilmemiş talaş kalınlığı

t c - Talaş kalınlığı (deforme)

Alan DEFG - Kesilmemiş talaş alanı

Alan HIJK - Kesmeden sonra talaş alanı.

Bu, kayma açısını (φ) hesaplamak için gereken ilişkidir. Bu ilişki φ'nın t 0, t c ve α'ya (eğim açısı) bağlı olduğunu göstermektedir. Takımın t 0, t c ve a değerlerini ölçerek, yukarıdaki ifade kullanılarak kesme açısının (φ) tespit edilebileceği anlamına gelir.

Talaş kalınlığı oranı (r), aşağıdaki yöntemlerle belirlenebilir:

(i) Süreklilik denklemini kullanarak

(ii) Bilinen bir yonga tartılarak.

(iii) Talaş hızını (V c ) ve iş parçası hızını (V) bilerek.

(i) Süreklilik Denklemini Kullanarak:

Kesmeden önce orijinal talaş ağırlığı = kesim sonrası talaş ağırlığı.

(ii) Bilinen bir Talaş Uzunluğu Tartılarak:

Kesim uzunluğu doğrudan bilinmiyorsa, bilinen bir yonga ağırlığını ölçerek tahmin edebiliriz; sonra

Yukarıdaki denklemlerden 'r' ve ɸ hesaplar.

(iii) Talaş Hızını (V C ) ve İş Parçası Hızını (V) bilerek:

Süreklilik denklemini şu şekilde uygulamak:

R ve α değerini koyarak, kayma açısını (φ) elde edebiliriz.

Metal Kesme İşlemindeki Hızlar:

Takım ucu ile iş parçası ve talaş kaldırılmış arasındaki göreceli hareket nedeniyle, ortaya çıkan üç tür hız vardır.

Bunlar:

(i) Kesme Hızı veya Hızı (V):

Kesici takımın iş parçasına göre hızıdır.

(ii) Kesme Hızı (V s ):

İş parçasına göre çipin hızıdır. Başka bir deyişle, kesmenin gerçekleştiği hız.

(iii) Talaş Hızı (V c ):

Kesme sırasındaki talaşın, takım yüzü (tırmık yüzü) üzerindeki hızıdır.

Şekil 9.7. Velocities Metal Kesme İşlemi.

Şekil 9.7, üç hız ve bunların ilişkilerini gösterir:

V - Kesme Hızı

V s - Kayma Hızı

V c - Talaş hızı

φ - Kesme açısı

α - Tırmık açısı

r - Talaş kalınlığı oranı

γ - Boşluk açısı

Süreklilik denklemini kullanarak, önce ve sonra metal çıkarma hacmi aynıdır, bu nedenle:

Vt = V c t c

V c / V = t / t c = r;

Şekil 9.7'de hız vektörlerine sinüs kuralı kullanarak yazabiliriz:

Kinematik teorisinden iki cismin (alet ve çip) nispi hızı, referans cisme (iş parçası) göre hızları arasındaki vektör farkına eşittir, sonra

V = V C + V S

Çipe Etki Eden Kuvvetler:

Dikey metal kesimi sırasında çip üzerine etki eden çeşitli kuvvetler, Şekil 9.8'de gösterilmektedir:

(i) Kesme Kuvveti (F s ):

Kesme düzlemi boyunca hareket ediyor. Metalin kesilmesine karşı dirençtir.

(ii) Normal Kuvvet (Fn):

İş parçası tarafından oluşturulan kesme düzlemine diktir.

(iii) Normal Kuvvet (N):

Çip üzerindeki alet ucu tarafından uygulanır.

(iv) Kesirli Direnç Kuvveti (F):

Talaş üzerinde etkilidir ve takım yüzü boyunca talaş hareketine karşı etkilidir.

Şekil 9.8 (b), ortaya çıkan kuvvetlerin etkisi altında dengede ve eşit ve zıt yönde ve yönde serbest olan çipin serbest gövde diyagramını göstermektedir.

Böylece,

Çip denge durumunda olduğundan, bunu söyleyebiliriz

Talaşlı İmalatta Üretilen Cips Çeşitleri:

Metal kesme işleminde üretilen talaşlar aynı değildir. Üretilen çip türü, işlenmekte olan malzemeye ve kesme koşullarına bağlıdır.

Bu koşullar şunları içerir:

(a) Kullanılan kesici takım türü.

(b) Kesme hızı ve hızı.

(c) Takım geometrisi ve kesme açıları.

(d) Makinenin durumu.

(e) Kesme sıvısı vs.'nin varlığı / yokluğu.

Üretilen cipslerin çalışması çok önemlidir, çünkü üretilen cipslerin türü iş parçasının yüzeyini, takım ömrünü, titreşimleri, geveze, kuvvet ve güç gereksinimlerini vb. Etkiler.

Bir çipin iki yüzeyi olduğunu not etmek önemlidir:

(a) Parlak Yüzey:

Aletin tırmık yüzü ile temas halinde olan yüzeydir. Parlak görünümüne, takım yüzünü yukarı doğru hareket ettirirken talaşın sürtünmesi neden olur.

(b) Pürüzlü Yüzey:

Herhangi bir katı gövdeyle temas etmeyen yüzeydir. İş parçasının orijinal yüzeyidir. Pürüzlü görünümüne, Şekil 9.9'da gösterildiği gibi kesme hareketi neden olur.

Temel olarak, pratikte, Şekil 9.9'da gösterildiği gibi yaygın olarak gözlenen ç tip çip vardır:

Bunlar aşağıda tartışılmaktadır:

(i) Sürekli cipsler.

(ii) Sabit kenarlı sürekli talaşlar.

(iii) Süreksiz veya Bölümlü cips.

(i) Sürekli Cipsler:

Yumuşak çelik, bakır ve alüminyum gibi daha yumuşak malzemeler işlenirken sürekli talaşlar üretilir.

Daha esnek malzemelerle mümkün olan büyük plastik deformasyon nedeniyle, daha uzun sürekli talaşlar üretilir. İyi takım açıları, doğru hızlar ve beslemeler ve kesme sıvıları kullanımı ile ilişkilidir.

Avantajları:

1. Genellikle iyi yüzey kalitesi sağlarlar.

2. Bunlar en çok istenir, çünkü kuvvetler stabildir ve işlem daha az titreşime dönüşür.

3. Yüksek kesme hızları sağlarlar.

Sınırlamalar:

1. Sürekli talaşların taşınması ve atılması zordur.

2. Sürekli talaşlar bir helezonda bobinlenir ve aletin etrafında kıvrılır ve çalışır ve hatta ani bir kırılma meydana geldiğinde operatörü yaralayabilir.

3. Sürekli talaşlar takım yüzü ile daha uzun süre temasta kalır, bu da talaşları kesici takımın etrafında kıvrılmayacak şekilde sürekli talaşı küçük parçalara ayırmak için daha fazla sürtünme ısısı sağlar.

En basit talaş kırıcı şekli, alet yüzeyindeki bir oluğun, kesme kenarının birkaç milimetre arkasına taşlanmasıyla yapılır. Bazen, kesici takım yüzü olan küçük bir metal plaka çubuğu talaş kırıcı olarak kullanılır.

Uygun Kesme Koşulları:

Sürekli talaş üretimi için uygun kesme koşulları aşağıdaki gibidir:

ben. Bakır, alüminyum gibi daha yumuşak malzemelerin işlenmesi.

ii. Hassas besleme ile yüksek kesme hızı.

iii. Daha büyük talaş açısı.

iv. Daha keskin kesme kenarı.

v. Verimli yağlayıcı.

(ii) Sabit Kenarlı Sürekli Talaş:

Aşağıdaki koşullarda sünek malzemelerin işlenmesi sırasında Sabit Kenarlı (BUE) kesintisiz talaşlar üretilir:

ben. Kesim bölgesinde yüksek yerel sıcaklık.

ii. Kesme bölgesinde aşırı basınç.

iii. Takım-çip arayüzünde yüksek sürtünme.

Yukarıdaki işleme koşulları, iş malzemesinin aletin kesme kenarına yapışmasını veya yapışmasını ve Yerleşik Kenar (BUE) oluşturmasını sağlar. Yerleşik kenar lokalize ısı ve sürtünme oluşturur, bu da zayıf yüzey kalitesi ve güç kaybına neden olur.

Birleştirilmiş kenar pratikte yaygın olarak gözlenir. Kesme kenarı kesme işlemi sırasında boyutunu değiştirir. Önce artar, sonra artar, sonra tekrar artar, vb. Bu döngü titreşim kaynağı ve zayıf yüzey kalitesidir.

Avantajları:

Birleştirilmiş kenar genellikle istenmese de, ince, stabil bir BUE genellikle istenir, çünkü aletin tırmık yüzünü koruyarak aşınmayı azaltır.

Sınırlamalar:

ben. Bu kaçınılması gereken bir çiptir.

ii. Fenomen, zayıf bir yüzey kalitesi ve aletin zarar görmesine neden olur.

Uygun Kesme Koşulları:

Sabit kenarlı sürekli talaş üretimi için uygun kesme koşulları aşağıdaki gibidir:

ben. Düşük kesme hızı

ii. Düşük talaş açısı.

iii. Yüksek besleme.

iv. Yetersiz soğutucu temini.

v. Takım malzemesinin ve iş malzemesinin daha yüksek afinitesi (bağ oluşturma eğilimi).

BUE’nun Azaltılması veya Yok Edilmesi:

BUE oluşturma eğilimi, aşağıdaki uygulamalardan biriyle azaltılabilir veya ortadan kaldırılabilir:

ben. Kesme hızını artırmak.

ii. Tırmık açısını artırmak.

iii. Kesim derinliğini azaltmak.

iv. Etkili bir kesme sıvısı kullanılması.

v. Keskin bir alet kullanmak.

vi. Işık daha yüksek hızlarda kesiliyor.

(iii) Süreksiz veya Bölümlü Cipsler:

Gri dökme demir, bronz, pirinç vb. Gibi daha küçük kırılgan malzemelerin küçük tırmık açılarıyla işlenmesinde süreksiz talaşlar üretilir. Bu malzemeler kayda değer plastik talaşların deformasyonu için gerekli süneklikten yoksundur. Malzeme, kesme bölgesi boyunca alet kenarından ileri gevrek bir kırılma halinde başarısız olur. Bu, süreksiz talaşların küçük parçalarına neden olur. Bu durumlarda bu tür çiplerde yanlış bir şey yoktur.

Avantajları:

ben. Talaşlar küçük parçalara ayrıldığından, takım ile talaş arasındaki sürtünme azalır ve daha iyi yüzey kalitesi elde edilir.

ii. Bu yongaların toplanması, taşınması ve atılması uygundur.

Sınırlamalar:

ben. Talaş oluşumunun süreksiz doğası nedeniyle, kesme işlemi sırasında kuvvetler sürekli değişir.

ii. Değişen kesme kuvvetleri nedeniyle kesici takım, tutucu ve iş tutma cihazının sertliği veya sertliği gerekir.

iii. Sonuç olarak, sertlik yeterli değilse, makine titremeye ve gevşemeye başlayabilir. Bu da, bileşenin yüzey kaplamasını ve doğruluğunu olumsuz yönde etkiler. Kesici alete zarar verebilir veya aşırı aşınmaya neden olabilir.

Uygun Kesme Koşulları:

Süreksiz talaşların üretimi için uygun kesme koşulları aşağıdaki gibidir:

ben. Gevrek malzemelerin işlenmesi.

ii. Küçük tırmık açıları.

iii. Çok düşük kesme hızları.

iv. Takım tezgahının düşük sertliği.

v. Daha yüksek kesme derinliği.

vi. Yetersiz yağlama maddesi.

vii. Sert kapanımlar ve safsızlıklar içeren malzemeler.