Ekstreli imalat, en yaygın ve geniş çapta kullanılan hassas imalat türlerinden biridir. Özellikle, 3D baskının aksine, ekstreli imalatta katı bir malzeme bloğu veya yapısı ile başlanır ve istenen şekil elde edilene kadar bir makine ile kesilir. Bu, heykeltıraşlar tarafından da benzer şekilde yapılır, ancak ekstreli imalatta heykeltıraşlık yerine bir makine veya robotik kol kullanılır.
CNC tornalama ve CNC frezeleme Eksantrik imalatta en yaygın üretim biçimleridir. Günlük dilde birbirlerinin yerine kullanılabilseler de, aslında farklıdırlar ve kendilerine özgü güçlü ve zayıf yönleri ve kullanım alanları vardır. Aşağıdaki satırlarda, yaklaşan projenizde size yardımcı olmak amacıyla CNC makinelerinin kullanımı hakkında en temel ve giriş niteliğindeki bilgileri sunmayı umuyoruz.
CNC Torna nedir?
CNC tornalama işlemi, bir malzeme çubuğunun bir aynaya tutturulup belirli bir hızda döndürülmesi ve bu sırada bir tornalama takımının, istenen şekli oluşturmak üzere malzeme üzerinde ilerletilmesi işlemidir. Bu işlem, farklı özelliklerle tanımlanır ve özellikle iş parçasının dönerken takımın kesim yaptığı hareketle ilgilidir. Bu özel işlemde, kesici takım bir pozisyonda kalırken diğer eksenler boyunca döner ve hareket eder.
CNC tornalama, torna tezgahı veya tornalama merkezi adı verilen bir makinede yapılır. Malzeme bir mil üzerinde döndüğü için, CNC tornalama silindirik veya boru şeklindeki parçaların üretimi için tasarlanmıştır. Temel bir şaft, bir masa için dekoratif bir ayak veya havacılık mühendisliği için karmaşık bir bağlantı elemanı üretmeniz gerekiyorsa, tornalama genellikle tercih edilen işleme yöntemidir.
CNC Tornalama İşlemi
Tornalama işlemine başlamak için yuvarlak bir çubuk kullanılır. Bu çubuk, torna tezgahındaki mile monte edilir. Mil, gerekli dönme hareketini sağladığı için ana bileşendir.
Öncelikle, mil çalıştırılır ve iş parçası dakikada binlerce devir (RPM) hızında döndürülür. Taretli bir takım, iş parçasının yüzeyine getirilir. Mil kesim yaparken, takım silindire paralel olarak doğrusal bir şekilde hareket eder ve iş parçasından talaşları çeker.
Takım sürekli olarak kesme teması halinde olduğundan, işlem oldukça hızlıdır ve çok temiz kesimler elde edilebilir. Aslında bu nedenle CNC tornalama işlemleri genellikle verimliliği ve yüksek yüzey kalitesiyle tanınır.
CNC Tornalama İşlem Türleri
"Tornalama" terimi, bir CNC torna tezgahının tüm işlemlerini tanımlamak için kullanılabilir, ancak kullanılan alete ve makinenin hareket düzenine bağlı olarak birkaç farklı işlem yapılabilir.
- Yüzey İşleme: Bu işlem, takımın iş parçasının ucunu temizleyerek dönme eksenine dik bir yüzey oluşturmasını sağlamak için kullanılır. Bu yüzey genellikle, bilinen boyutlara sahip bir parça üzerinde daha sonraki işlemlerin yapılabilmesi için gereklidir.
- Dıştan Tornalama: Takım, iş parçasının uzunluğu boyunca hareket ederek çapını küçültür ve ana silindirik şekli elde eder.
- Delme: Belirli iç çap ölçümlerini elde etmek için, bir alet, önceden açılmış bir deliği genişletmek amacıyla iş parçası boyunca eksenel olarak hareket eder.
- Diş açma: Bu fonksiyonda, takım tezgahı, iş parçasının dış veya iç yüzeylerini, iş parçasına vida dişleri açan milin dönüş hızına bağlı olarak hesaplanan belirli ilerleme hızlarında keser.
- Kanal açma: Bu işlemde, takım tezgahı iş parçasının bir tarafının bir bölümünü radyal olarak keserek bir kanal veya oluk oluşturur.
- Tırtıllama: Malzemeyi aşındırmayan, ancak iş parçasının yüzeyine (genellikle elmas veya düz çizgi desenleri) bir desen bastırarak iş parçasının yüzeyinde daha iyi bir kavrama sağlamak amacıyla kullanılan özel bir alettir.
CNC Tornalama ile Uyumlu Malzemeler
CNC tornalama, çok çeşitli malzemelerde kullanılabilir. CNC tornalama, dönen bir nesne üzerinde sert bir kesici alet kullanır. Yumuşak plastikler ve sertleştirilmiş süper alaşımlar, CNC tornalama ile işlenebilir.
Kullanılabilecek metaller şunlardır: Alüminyum (6061, 7075), Pirinç, Düşük Karbonlu Çelik, Paslanmaz Çelik (303, 304, 316), Titanyum ve Magnezyum.
Kullanılabilecek plastikler arasında ABS, Naylon, Polikarbonat, PEEK, PTFE (Teflon) ve Akrilik yer almaktadır.
Seçilen malzeme genellikle kesme hızını ve kullanılan aletin türünü belirler. Yumuşak alüminyum kullanıldığında, tornalama daha hızlı olur ve alet daha az aşınır. Bu durum, ısıl işlem görmüş paslanmaz çeliğin tornalanmasından farklıdır.
Tornalama İşleminin Faydaları ve Dezavantajları
Faydaları:
- hız:Silindirik parçalar için, sürekli kesme hareketi malzemeyi hızla uzaklaştırdığı için tornalama, frezelemeye göre önemli ölçüde daha hızlıdır.
- Yüzey:Sürekli dönüş hareketi, frezeleme işleminde sıklıkla görülen görünür takım izleri olmadan, son derece pürüzsüz ve yüksek kaliteli yüzeyler elde edilmesini sağlar.
- Uygun Maliyetli:Yuvarlak parçalar için, torna tezgahları genellikle karmaşık freze tezgahlarına göre çalıştırma ve kurulum açısından daha ucuzdur.
- Doğruluk:Çap ve eşmerkezlilikte hassas toleranslar elde etmek için mükemmeldir.
Dezavantajları:
- Geometrik Sınırlamalar:Çoğunlukla dönme simetrisine sahip parçalarla sınırlısınız. Kare bir kutuyu veya merkezi ekseni olmayan karmaşık bir organik şekli kolayca döndüremezsiniz.
- Takım Aşınması:Sürekli temas, ısı birikimine yol açabilir; bu da güçlü soğutma stratejileri gerektirir ve daha sert malzemelerde takım aşınmasını hızlandırabilir.
CNC Frezeleme Nedir?
CNC frezeleme işlemi yaparken, tornalama işleminin tam tersini yapıyorum. İş parçası dönmek yerine sabit kalıyor ve kesici takım, malzeme çıkarmak için ileri geri hareket ederek üzerinde ilerliyor.
İmalat sektöründe freze makineleri en çok kullanılan aletlerdir. Herhangi bir düz yüzeyi işleyebilirler ve ayrıca oluklu cepler, delikler ve detaylı, üç boyutlu, zikzak konturlar oluşturabilirler. Freze makinesi, iş parçalarını silindir şekline getirirken, küp ve sadece yuvarlak olmayan her türlü şekli de oluşturabilir. Braketler, gövdeler ve alışılmadık her türlü şekil üretilebilir.
Freze makinelerinin hareket edebildiği eksen sayısı da onları sınıflandırmada önemli bir unsurdur.
- 3 Eksenli Frezeleme: Takım, üç eksende de X (sola veya sağa), Y (ileri veya geri) ve Z (yukarı veya aşağı) yönlerinde hareket edebilir. Bu frezeleme türü, daha az karmaşık parçalar için standarttır.
- 5 Eksenli Frezeleme: Daha önce açıklanan 3 eksene ek olarak, X ve Y yönlerinde de açıklanan 2 eksen daha bulunur; makine, kesici takım üzerinde veya makine tablasında bir dönme eksenine veya eğme mekanizmasına sahiptir. Bu yapılandırma, kesici takımın parçaya neredeyse her yönden yaklaşmasına olanak tanır ve türbin kanatları ve karmaşık tıbbi implantlar gibi karmaşık geometrilerin üretilmesinin nedenidir.
CNC Frezeleme Süreci
CNC frezeleme işleminde, öncelikle ham madde olarak adlandırılan bir parça, yukarıdaki sağdaki resimde olduğu gibi bir mengene yardımıyla makinenin tablasına sabitlenir. Temel bir 3 eksenli freze makinesinde, malzeme bir torna tezgahında olduğu gibi sıkıca yerinde tutulur.
Ardından, her açıdan matkaba benzeyen ancak yana doğru kesim yapabilen silindirik bir kesici, makine milinde yüksek hızlarda döndürülür. CNC bilgisayar daha sonra mili bir koordinat sistemine yönlendirir. Alet dönerken, malzemeye baskı uygular. Ardından alet, malzemenin bir kısmını keser.
Bu işlem, aralıklı olması bakımından da farklıdır. Alet, birden fazla kesici kenara sahiptir ve oluğun her kenarı kesim yapabilir, ancak milin parçanın ortasına hizalanabilmesi için parçanın dışına çıkması gerekir. Tornada ise işlem tek bir sürekli kesimdir, bu da bu aletle mümkün değildir.
CNC Freze İşlemi Türleri
Tornalama işleminde olduğu gibi, frezeleme de bir parçaya belirli özellikler kazandırmak için gerçekleştirilebilen bir dizi özel işlemi tanımlar.
- Yüzey Frezeleme: İş parçasının yüzeyine dik bir eksen üzerinde dönen, geniş çaplı freze uçlarıdır. Temel amacı, parçanın üst yüzeyini düzleştirerek pürüzsüz bir yüzey elde etmektir.
- Levha frezeleme: Bu frezeleme türünde kesici, iş parçasına paraleldir. Bu yöntem, büyük miktarda malzemeyi hızlı bir şekilde çıkarmak için kullanılır.
- Açısal frezeleme: Bu alet, iş parçasına belirli bir açıyla pah, oluk veya kırlangıç kuyruğu birleştirme işlemleri yapar.
- Şekil frezeleme: İstenilen formun pozitif bir örneği olan (örneğin pozitif kavisli yarıçaplı) özel bir kesici kullanarak tek seferde farklı şekiller kesme işlemidir.
- Çift taraflı frezeleme: İki veya daha fazla kesici aynı mil üzerine monte edilerek, iki paralel yüzeyin eş zamanlı olarak işlenmesi.
- Çoklu frezeleme: Bu, çift frezelemeye benzer, ancak aynı anda birkaç farklı işlemi gerçekleştiren birden fazla kesici kullanılır.
CNC Frezeleme ile Uyumlu Malzemeler
Freze ve torna tezgahlarının kullanabileceği malzemeler hemen hemen aynıdır. İş parçaları sabit olduğundan, torna tezgahında döndürülmesi çok tehlikeli olacak büyük, hantal veya ağır nesneleri frezelemek daha güvenli ve kolaydır.
- Metaller: Çelik ve alaşımları, takım çeliği, alüminyum, pirinç, bakır, titanyum ve inconel.
- Plastikler: Delrin, naylon, HDPE, UHMW ve PVC.
- Kompozitler: Karbon fiber ve fiberglas, ancak bunlar aşındırıcıdır ve muhtemelen özel aletler gerektirir.
Frezeleme İşleminin Faydaları ve Dezavantajları
Faydaları:
Çok yönlülük: Herhangi bir şekli yaratabilme yeteneği.
Çok Amaçlı Kullanım: Tek bir kurulum, çok çeşitli farklı görevleri yerine getirebilir. Delme, delik açma ve kılavuz çekme.
Ölçeklenebilirlik: Çok sayıda kopya oluşturabilir ve kolayca yeni bir şey üretmeye geçebilirsiniz.
Dezavantajları:
Maliyet: Özellikle 5 eksenli makinelerin işletme ve satın alma maliyetleri yüksektir. Ayrıca torna tezgahlarına göre programlama maliyetleri de daha yüksektir.
Atık: Fabrikalar genellikle hurda şeklinde büyük miktarda pahalı malzeme atığı üretir.
Alet İzleri: Kesimler oldukça belirgin olabilir ve yüzeyi düzleştirmek için ek işlemler gerekebilir.
Temel Farklar: CNC Tornalama ve CNC Frezeleme
Her ikisi de talaşlı CNC imalatının birer biçimidir, ancak tornalama ve frezeleme arasında farklılıklar vardır. Bu farklılıkları bilmek, üretim hattınızdaki verimliliği artırmanıza yardımcı olabilir.
1.hareket
Temel fark, freze makinesinin hangi elemanının hareket ettiğidir.
- Tornalama, parçanın dönmesi ve takım tezgahının sabit kalması anlamına gelir.
- Frezeleme, parçanın sabit kalması ve makinenin aleti döndürmesi anlamına gelir.
Bu fark tek başına dükkanın üretimini değiştirmeye yeter.
2.Takım
-Tornalama işleminde tek uçlu kesici takımlar kullanılır. Unutmayın ki, yalnızca keskinleştirilmiş takım uçlarından biri malzemeyle temas eder. Bu sayede pürüzsüz ve sürekli kesimler yapılabilir.
- Frezeleme işleminde çok noktalı kesici takımlar kullanılır. Örnek olarak, her ikisinin de kesici kenarları takımın oluğu boyunca uzanan uç frezeler ve yüzey frezeler verilebilir. Bu sayede silindirik olmayan malzemeler büyük hacimlerde işlenebilir.
3. Parça Şekilleri
-Tornalama işlemi yalnızca dönme simetrisine sahip parçalar için geçerlidir; bunlar silindirler, borular ve kürelerdir. Her iki parçanın da dönme ekseni boyunca nerede olursa olsun aynı kesit alanına sahip olması durumunda, tornalama işlemine hazırdır.
- Frezeleme ise bunun tam tersidir. Bu, 3 boyutlu blokları, plakaları ve diğer karmaşık asimetrik şekilleri içerir. Bir parçanın düz yüzeyler ve çeşitli kesimler gibi birçok 2 boyutlu özelliği varsa, muhtemelen frezeleme için uygundur.
4. Çip Oluşturma
Tornalama işlemi sürekli, uzun ve lifli talaşlar üretir. Bu, takımın sürekli temas halinde olmasının bir sonucudur. Bu talaşlar genellikle takımın etrafına dolanabilir; bu etkiye 'kuş yuvası oluşumu' denir.
- Frezeleme: Aralıklı kesme hareketi nedeniyle kısa, kırık talaşlar üretir. Bunların kesme bölgesinden uzaklaştırılması daha kolaydır.
Projeniz için Doğru Süreci Seçmek
CNC frezeleme veya CNC tornalama arasında seçim yapmak her zaman basit bir ikili karar değildir. Günümüzdeki makinelerin çoğu, her iki işlevi de bünyesinde barındıran "frezeleme-tornalama" merkezleridir. Bu makineler, tornalama işlemleri için parçayı döndürürken, hareketli takım tutucular kullanarak düz yüzeyleri frezeleyebilir veya yan tarafta delikler açabilirler.
Ancak, öncelikli bir süreç konusunda karar vermeniz gerekiyorsa, aşağıdaki faktörleri göz önünde bulundurmalısınız:
Parçanın Şekli
Tasarımı göz önünde bulundurun. Dairesel mi yoksa yuvarlak mı? Vida, cıvata veya piston şeklinde mi? Eğer öyleyse, tornalama ile başlamalısınız. Parça kare, dikdörtgen veya braket, manifold veya özel kapaklar gibi asimetrik şekillerdeyse, frezeleme ile başlamalısınız.
Üretim Hacmi
Aynı hacimde üretim yapıldığında, silindirik parçalar içeren yüksek hacimli üretimlerde tornalama daha hızlı ve daha ucuzdur. İsviçre tipi torna tezgahı, saatte binlerce hassas parça üretebilen ve oldukça özel bir tornalama merkezidir. Frezeleme ise yüksek hacimli üretimlerde bile daha yavaş olma eğilimindedir, ancak daha karmaşık geometriler için bir gerekliliktir.
Finansal kaynaklar
3, 4 veya 5 eksenli freze tezgahlarının kurulumu ve programlanması, tornalama merkezlerine göre daha pahalıdır. Parçanızı frezeleme yerine tornalama yöntemiyle işlenecek şekilde tasarlarsanız, üretim maliyetinden tasarruf etmeniz muhtemeldir.
Sonuç
CNC imalatı hakkındaki bu bilgi, daha verimli tasarım yapabilmenizi sağlar. Gereksiz üretimi ortadan kaldırmak, üretim hızını artırmak ve maliyetleri düşürmek için parçalarınızı kullanılacak özel işleme sürecine göre uyarlayabilirsiniz. Bir tornanın dönme hassasiyeti ile bir frezenin genel konturlama yeteneği arasındaki farkları bilmek, göreviniz için uygun işleme aracını seçmenize olanak tanır.
Prototipleme için hangi sürecin ideal olduğundan hala emin değilseniz, düşünmeyi bırakıp harekete geçebilirsiniz. Üretilebilirlik için tasarım konusunda rehberlik almak üzere deneyimli ekibimizle iletişime geçin veya CAD dosyalarınızı göndererek fiyat teklifi isteyin.
Sıkça Sorulan Sorular
Q: Frezeleme interpolasyonu var mı?
A: Evet, freze tezgahının torna tezgahını taklit edebildiği, ancak önemli ölçüde daha yavaş ve daha az doğru bir şekilde çalışan, interpolasyon tornalama adı verilen bir yöntem var.
Q: CNC tornalama daha mı ucuz?
A: Genel olarak hayır. Belirli bir bütçe dahilinde uygun olan (silindirik) parçaların çoğu için tornalama daha verimli ve daha ucuzdur. Frezeleme ise tornalanamayan parçalar için saklı tutulmuştur.
Q: Frezeleme ve tornalama makinesi nedir?
A: Tek bir kurulumda tornalama ve frezeleme işlemlerini gerçekleştirebilen hibrit bir işleme merkezi. İş parçası tornalama için döner ve makine ayrıca iş parçasını başka bir makineye aktarmaya gerek kalmadan delme veya frezeleme işlemleri için döner takımlar da içerir.
Q: Hangi işlem en iyi sonucu verir?
A: Silindirik parçalarda tornalama daha iyi bir yüzey kalitesi sağlar çünkü kesim süreklidir. Frezeleme ise kesici takımın sürekli döndüğü yerlerde takım izleri bırakır.
