Yüksek Hızlı İşleme (HSM), modern öğütme teknolojisinde yaygın olarak kullanılan önemli bir teknolojidir. HSM frezeleme teknolojisini uygulayarak, yalnızca çeşitli yumuşak ve sert malzemeleri frezelemek değil, aynı zamanda mükemmel iş parçası hassasiyeti elde etmek de mümkündür. Bu makale, takımlar ve tutucular için HSM gerekliliklerini açıklamaktadır.
1. Kesici takımlar için HSM gereklilikleri
1. Geometri
Takım titreşimi, işleme ile elde edilen yüzey kalitesini doğrudan etkiler. Bu nedenle, takım titreşimini önlemek için HSM bitirme işlemi sırasında takım üzerinde tekdüze bir kesme kuvveti sağlamak son derece önemlidir.
Aletin bitişik geometrik özelliklerinin kesme kuvveti üzerindeki etkisi:
• İyi eşmerkezlilik, kesici kenarda eşit yük dağılımını kolaylaştırır
• Eşit kesme kuvveti özellikleri için daha fazla kesme kenarı örtüşmesi (daha büyük helis açısı ve yiv sayısı)
• Daha iyi rijitlik için kısa kesme uzunluğu (dik makine duvarlarına kıyasla mil çapı biraz azaltılmıştır)
• Çentikte minimum gerilim konsantrasyonu ile en iyi çekirdek kesit durumu
Yüksek mukavemetli malzemeler HSM kullanılarak işlenebilir, bu da işlenecek malzemenin sertliği ile deformasyona karşı direncin artması anlamına gelir. Kesici kenar üzerindeki artan yük, kesici kenar geometrisinin stabil bir tasarımını gerektirir. Ancak, yüksek kesme hızlarında iş parçası yüzeyinin serbest alanında daha fazla sürtünme ısısı oluşacaktır, bu da takımın boşluk açısının düşürülmesi gerektiği anlamına gelir. Bu nedenle, kesici kenarın stabilitesini artırmak ancak şev açısını azaltmakla sağlanabilir. Malzemenin çok sert ve takım malzemesinin kırılgan olduğu durumlarda negatif şev açısına bile neden olabilir.
Kızgın koşullardan veya aniden ısıtıldığında kısmi kenar kırılmasından kaçınmak için bıçağın ucunda tam olarak uyan yarıçaplar taşlanmıştır.
İş parçasının şekil doğruluğunun çok yüksek olması gerekiyorsa, kullanılan bitirme aletinin bilye kısmının yarıçapı, işlenecek iş parçasının şekil doğruluğu üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Bu nedenle temel koşul olarak çok hassas parçaların finiş işlemesi sırasında çok dar radyus toleranslarına (mikron aralığında) sahip takımların kullanılması çok önemlidir.
2. Malzemeler ve Kaplamalar
Takım malzemesi işlenecek malzemeden daha sert olmalıdır. İş parçası malzemesi ile takım malzemesi arasındaki sertlik farkı ne kadar büyükse, takım aşınması o kadar az ve takım ömrü o kadar uzun olur. Yüksek yerel sıcaklıklar nedeniyle, takım malzemesinin oksidasyona karşı dayanıklı olmasını sağlamak da gereklidir.
Termal yükteki büyük dalgalanmalar ve takım malzemesinin oksidasyon direnci ihtiyacı, nihai olarak ince taneli tungsten karbür takım gövdelerinde kaplama ihtiyacına yol açar.
TiN, TiCN ve TiAlCN gibi denenmiş ve test edilmiş kaplama sistemleri, HSM işlemede hızla sınırlarına ulaşır. Bu nedenle, itriyum, vanadyum veya tantal gibi diğer elementlerle kombinasyon halinde yüksek alüminyum içeriğine sahip nitrürlere dayalı çok bileşenli kaplama sistemleri geliştirilmiştir. Nano tabaka yapıları, CBN ve PKD kullanılarak da daha yüksek performans elde edilebilir.
2. Takım tutucular için HSM gereksinimleri
HSM işlemede gereken yüksek iş mili hızları nedeniyle HSK-A ve HSK-E takım tutucu sistemlerini kullanmak en iyisidir. Takım tutucu flanşı iş mili kafasına monte edildiğinden, takım tutucu Z yönünde tanımlanmış bir mekanik desteğe sahiptir, bu nedenle daha yüksek hızlarda artan merkezkaç kuvvetleri nedeniyle iş miline sürüklenmez.
Proses hazırlık aşamasında temel hatalar meydana gelmiş olabilir, bu da daha az titreşim ve güvenli proses kontrolünü imkansız hale getirir. İstikrarlı HSM işleme elde etmek için, takım ve takım tutucu tertibatının gerektiği gibi dengelenmesi ve hizalanmasının kontrol edilmesi esastır. Dengesiz kütle ile ilişkili dönme hızı sınırı da dikkate alınmalıdır.
Kötü dengelenmiş veya yanlış hizalanmış bir döner alet sistemi şunlara neden olur:
• çok düşük yüzey kalitesi
• çok düşük takım ömrü
• Zayıf proses stabilitesi ve güvenliği
• Freze milinde olası hasar
Süreçteki ani değişikliklerin neden olduğu ideal eş merkezlilikten dengesizlik ve sapma, aşağıdaki şematik diyagramda çok net bir şekilde görülebilir:
Mükemmel eşmerkezlilik ile karşılaştırıldığında sapma yok: daha küçük teorik pürüzlülük
Mükemmel eş merkezlilikten sapma: daha büyük teorik pürüzlülük
Denge kütlesi, tüm dönen sistemin dinamik performansı üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Dengesizlik, eksantrik bir nesnenin dönmesine eşdeğerdir. Bu eksantrik gövde, dönme hızıyla karesel olarak artan bir merkezkaç kuvvetini indükleyebilir. Bu, aynı dengesizliğin, 2,000 rpm'deki (212=441) bir iş milinde 42,000 rpm'de olduğundan 441 kat daha fazla merkezkaç kuvveti oluşturduğu anlamına gelir. Bu nedenle, yüksek hızlı işlemede takım tutucu düzeninin dengesizliği özellikle belirgin olumsuz sonuçlara sahiptir.
HSM'de takım sıkıştırma teknolojisi uygulayarak, takım tutucuları şu şekilde kullanabilirsiniz:
• Pensler ve
• Redüktörler
Weldon konektörleri gibi alternatif sistemler, HSM işlemede önemli dezavantajlara sahip oldukları için önerilmez.
Kaba işleme işlemi sırasında iyi sonuçlar veren pensli takım tutucuların iyi sönümleme özelliklerinden dolayı, indirgeme bağlantıları ile birlikte çok yüksek derecede rijitlik ve tekrarlanabilirlik elde edilebilir. Mükemmel bir iş parçası yüzeyi elde etmek için bu çok önemlidir. Redüktörlerin kullanılması, çok hassas eşmerkezlilik ({0}},003 mm sapmadan daha az) ve yüksek aktarım torku elde etmenizi sağlar.
Çeşitli indirgeme takım tutucularının tasarım yapısı: aktarım torku, sıkıştırma ekipmanının tasarım yapısına bağlıdır; farklı tasarım yapıları, çok farklı olabilirler.
