CNC işlemede doğru kesme değerlerini seçmek; takım ömrü, yüzey kalitesi, talaş kontrolü ve işlem süresi üzerinde doğrudan etkilidir. Çok düşük değerler verimsiz çalışmaya, çok yüksek değerler ise kesici takımın hızlı aşınmasına veya kırılmasına neden olabilir.
Bu nedenle CNC operatörünün en temel bilmesi gereken konulardan biri kesme hızı, spindle devri ve ilerleme arasındaki ilişkidir.
Kesme hızı (Vc), kesici takım ile iş parçasının temas ettiği noktadaki çevresel hızdır.
Genellikle:
m/dakika (m/min)
birimiyle ifade edilir.
Kesme hızı esas olarak şu faktörlere bağlıdır:
Örneğin aynı karbür uçla paslanmaz çelik ve alüminyum aynı Vc değeriyle işlenmez.
Buradaki en önemli mantık şudur:
Vc genellikle takım üreticisinin kataloğundan seçilir.
Operatör daha sonra bu Vc değerini kullanarak tezgâha gireceği RPM değerini hesaplar.
Spindle devri:
n = RPM = devir/dakika
olarak ifade edilir.
Formül:
n=1000×Vcπ×Dn = \frac{1000 \times Vc}{\pi \times D}
Burada:
n: spindle devri (dev/dak)
Vc: kesme hızı (m/dak)
D: çap (mm)
π: 3,1416
Pratik CNC hesabında genellikle şu şekilde kullanılır:
n≈318×VcDn \approx \frac{318 \times Vc}{D}
Çünkü:
1000/π≈3181000 / \pi \approx 318
Bu ikinci formül atölyede çok daha hızlı hesap yapılmasını sağlar.
Ø50 mm çelik bir parçayı tornaladığımızı düşünelim.
Kullandığımız karbür uç için önerilen kesme hızı:
Vc = 180 m/dak
Parça çapı:
D = 50 mm
Formüle yerleştirelim:
n=1000×1803,1416×50n = \frac{1000 \times 180}{3,1416 \times 50}
Sonuç yaklaşık:
n = 1146 dev/dak
Yani tezgâhta yaklaşık:
S1150
kullanabiliriz.
CNC programında:
G97 S1150 M03şeklinde yazılabilir.
Burada G97 sabit spindle devri kullanımını ifade eder.
Aynı kesme hızını korumak istiyorsak çap küçüldükçe RPM yükselmelidir.
Örneğin Vc yine 180 m/dak olsun.
| Çap | Yaklaşık devir |
|---|---|
| Ø100 mm | 573 rpm |
| Ø50 mm | 1146 rpm |
| Ø25 mm | 2292 rpm |
| Ø10 mm | 5730 rpm |
Bu nedenle özellikle alın tornalama sırasında önemli bir problem ortaya çıkar.
Takım Ø100 çapından merkeze doğru ilerledikçe çap sürekli küçülür.
Eğer spindle sabit RPM’de çalışıyorsa kesme hızı da sürekli düşer.
CNC tornalarda G96 sabit kesme hızı fonksiyonunun kullanılmasının temel nedenlerinden biri budur.
Örneğin:
G96 S180 M03komutu:
Kesme hızını 180 m/dak civarında sabit tut
anlamına gelir.
Takım parçanın merkezine yaklaştıkça CNC kontrolü spindle devrini otomatik olarak yükseltir.
Ancak burada mutlaka maksimum devir sınırı verilmesi gerekir.
Örneğin Fanuc tipi bir tornada:
G50 S3000
G96 S180 M03Bunun anlamı:
Vc = 180 m/dak kullan ancak spindle devri 3000 rpm’i geçmesin.
Bu sınır özellikle büyük çaplı parçaların tornalanmasında güvenlik açısından önemlidir.
Frezelemede de aynı temel formül kullanılır.
Ancak D artık iş parçası çapı değil:
Frezenin çapıdır.
Örneğin:
Ø10 mm karbür parmak freze kullanıyoruz.
Önerilen:
Vc = 150 m/dak
Formül:
n=1000×1503,1416×10n = \frac{1000 \times 150}{3,1416 \times 10}
Sonuç:
n ≈ 4775 rpm
Tezgâhta yaklaşık:
S4800 M03kullanabiliriz.
Burada güzel bir detay var:
Aynı Vc kullanıldığında küçük çaplı takımların çok daha yüksek devirde dönmesi gerekir.
Örneğin Vc 150 m/dak:
| Freze çapı | Yaklaşık RPM |
|---|---|
| Ø20 | 2387 |
| Ø10 | 4775 |
| Ø6 | 7958 |
| Ø3 | 15.915 |
Bu nedenle küçük çaplı karbür frezelerde tezgâhın maksimum spindle devri önemli hale gelir.
İlerleme, kesici takımın iş parçası üzerinde ne kadar hızlı hareket ettiğini ifade eder.
Ancak tornalama ve frezelemede ilerleme hesabı aynı değildir.
CNC tornada genellikle:
mm/dev
Frezelemede ise çoğunlukla:
mm/dak
kullanılır.
Örneğin:
G95
F0.20kullanılıyorsa:
F = 0,20 mm/dev
anlamına gelir.
Yani iş parçası her bir tur attığında takım:
0,20 mm ilerler.
Spindle:
1000 rpm
ise dakikadaki gerçek ilerleme:
Fdakika=1000×0,20F_{dakika} = 1000 \times 0,20
yani:
200 mm/dak
olur.
Spindle devri 2000 rpm olursa:
400 mm/dak
olur.
Bu nedenle G95 kullanıldığında RPM değişse bile devir başına talaş yükü aynı kalır.
Torna uygulamalarında bunun önemli avantajı vardır.
Frezelemede çok önemli kavramlardan biri:
fz = diş başına ilerleme
değeridir.
Birimi:
mm/diş
olarak ifade edilir.
Takımın her bir kesici ağzının bir dönüş sırasında ne kadar ilerleme yaptığı anlamına gelir.
Toplam ilerleme formülü:
Vf=n×z×fzV_f = n \times z \times f_z
Burada:
Vf: tabla ilerlemesi, mm/dak
n: spindle devri, rpm
z: takımın ağız sayısı
fz: diş başına ilerleme, mm/diş
Ø10 mm, 4 ağızlı karbür parmak freze kullanalım.
Hesapladığımız spindle:
n = 4800 rpm
Takım için seçtiğimiz diş başına ilerleme:
fz = 0,05 mm/diş
Ağız sayısı:
z = 4
Formül:
Vf=4800×4×0,05V_f = 4800 \times 4 \times 0,05
Sonuç:
Vf = 960 mm/dak
CNC programında yaklaşık:
S4800 M03
G01 X... F960kullanılabilir.
Burada önemli olan nokta şu:
4 ağızlı freze 960 mm/dak ilerliyorsa her ağız 0,05 mm talaş almaktadır.
Aynı:
4800 rpm
ve:
fz = 0,05 mm/diş
kullanalım.
2 ağızlı takım:
4800×2×0,05=4804800 \times 2 \times 0,05 = 480
480 mm/dak
4 ağızlı takım:
4800×4×0,05=9604800 \times 4 \times 0,05 = 960
960 mm/dak
Bu nedenle ağız sayısı arttığında aynı diş yükünü koruyabilmek için tabla ilerlemesinin de artırılması gerekir.
Bu çok sık yapılan bir hatadır.
Operatör 2 ağızlı frezeyi çıkarıp 4 ağızlı freze taktığında aynı F değerini kullanırsa:
her bir kesici ağza düşen talaş miktarı yarıya iner.
Bu her zaman avantaj değildir. Takım kesmek yerine malzemeyi sürtmeye başlayabilir ve takım ömrü olumsuz etkilenebilir.
Üç kavram birlikte düşünülmelidir.
Basit mantık:
Vc → RPM’i belirler.
RPM + fz + ağız sayısı → Freze ilerlemesini belirler.
Tornada:
RPM + mm/dev → gerçek ilerleme hızını belirler.
Örneğin frezelemede:
Vc = 150 m/dak
D = 10 mm
z = 4
fz = 0,05 mm/diş
Önce RPM:
n=1000×150π×10n = \frac{1000 \times 150}{\pi \times 10}
n ≈ 4775 rpm
Sonra ilerleme:
Vf=4775×4×0,05V_f = 4775 \times 4 \times 0,05
Vf ≈ 955 mm/dak
Tezgâha yaklaşık:
S4800
F950girebiliriz.
Kesme parametrelerinde iki kavram daha vardır:
ap = eksenel talaş derinliği
ae = radyal kesme genişliği
Özellikle frezelemede bunlar çok önemlidir.
Örneğin Ø10 frezenin tamamını malzemeye gömmek ile sadece takım çapının %10’u kadar yan talaş almak aynı kesme şartı değildir.
Bu nedenle üretici kataloglarında bazen şu tarz değerler görürüz:
ap = 10 mm
ae = 1 mm
Bu durumda takım eksenel olarak 10 mm derinlikte çalışırken, yan tarafından yalnızca 1 mm talaş kaldırmaktadır.
Yüksek hızlı veya dinamik frezelemede bu mantık çok sık kullanılır.
Atölyelerde sık yapılan yanlışlardan biri:
“Takım kırılmasın, F’yi biraz daha düşüreyim.”
mantığıdır.
İlerleme aşırı düşürüldüğünde kesici uç veya freze ağzı yeterli talaş alamaz.
Kesmek yerine:
sürtünmeye
başlayabilir.
Bu da:
neden olabilir.
Dolayısıyla doğru yaklaşım:
mümkün olan en düşük ilerleme değil, kesici için doğru ilerlemedir.
Kesme hızı fazla yükseltildiğinde kesme bölgesindeki sıcaklık artar.
Bunun sonucunda:
Özellikle paslanmaz çelik ve ısıya dayanıklı alaşımlar gibi malzemelerde bu konu daha önemlidir.
Kesme hızını aşırı düşürmek de her zaman çözüm değildir.
Özellikle bazı malzemelerde:
problemleri görülebilir.
Doğru değer üreticinin tavsiye ettiği çalışma aralığı içinden seçilmelidir.
Bir takım kataloğunda örneğin:
Vc = 140–220 m/dak
yazdığını düşünelim.
Tezgâhı ve uygulamayı tanımıyorsak doğrudan 220 ile başlamak yerine genellikle aralığın orta-alt bölümünden başlanması daha kontrollü olur.
Örneğin:
Vc = 170–180 m/dak
gibi.
Sonra:
bakılarak parametre optimize edilir.
Ancak üreticinin tavsiye ettiği değerler de mutlak değildir. Takım çıkıntısı, bağlama rijitliği, tezgâh gücü, soğutma ve kullanılan operasyon gerçek çalışma değerini değiştirir.
CNC operatörünün aklında bulunması gereken üç temel formül:
Devir hesabı
RPM=1000×Vcπ×DRPM = \frac{1000 \times Vc}{\pi \times D}
Pratik hali:
RPM≈318×VcDRPM \approx \frac{318 \times Vc}{D}
Freze ilerlemesi
Vf=RPM×z×fzV_f = RPM \times z \times f_z
Torna ilerlemesi
Vf=RPM×fV_f = RPM \times f
Burada tornadaki f, mm/dev; frezedeki fz ise mm/diş değeridir.
CNC işlemede kesme parametresi seçerken yalnızca spindle devrine veya ilerlemeye bakmak doğru değildir.
Önce işlenecek malzemeye ve kesici takıma uygun Vc seçilir.
Vc ve takım/parça çapından:
RPM
hesaplanır.
Frezelemede RPM, ağız sayısı ve fz kullanılarak:
tabla ilerlemesi
hesaplanır.
Son olarak ap ve ae değerleri, takım çıkıntısı, bağlama rijitliği ve tezgâh şartları dikkate alınarak gerçek işleme parametreleri belirlenir.
İyi bir CNC uygulamasında amaç yalnızca takımı kırmadan çalışmak değildir. Amaç mümkün olan kararlı koşullarda doğru talaşı kaldırmak, iyi yüzey elde etmek ve kesici takımın ekonomik ömründen faydalanmaktır.