Kesme Hızı (Vc), Devir (n) ve İlerleme (F) Nasıl Hesaplanır?

Kesme Hızı (Vc), Devir (n) ve İlerleme (F) Nasıl Hesaplanır?

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 Nedir?

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:

  • İş parçasının malzemesi
  • Kesici takımın malzemesi
  • Karbür kalite ve kaplama
  • İşleme tipi
  • Kaba veya finiş operasyonu
  • Tezgâh ve bağlama rijitliği
  • Soğutma şartları

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.


Devir – n Nasıl Hesaplanır?

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.

Örnek 1 – CNC Tornada Devir Hesabı

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 M03

şeklinde yazılabilir.

Burada G97 sabit spindle devri kullanımını ifade eder.


Çap Küçüldükçe Devir Neden Artar?

Aynı kesme hızını korumak istiyorsak çap küçüldükçe RPM yükselmelidir.

Örneğin Vc yine 180 m/dak olsun.

ÇapYaklaşık devir
Ø100 mm573 rpm
Ø50 mm1146 rpm
Ø25 mm2292 rpm
Ø10 mm5730 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.


G96 Sabit Kesme Hızı

Örneğin:

G96 S180 M03

komutu:

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 M03

Bunun anlamı:

Vc = 180 m/dak kullan ancak spindle devri 3000 rpm’i geçmesin.

Bu sınır özellikle büyük çaplı parçaların tornalanmasında güvenlik açısından önemlidir.


Frezelemede Devir Hesabı

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 M03

kullanabiliriz.

Burada güzel bir detay var:

Aynı Vc kullanıldığında küçük çaplı takımların çok daha yüksek devirde dönmesi gerekir.

Örneğin Vc 150 m/dak:

Freze çapıYaklaşık RPM
Ø202387
Ø104775
Ø67958
Ø315.915

Bu nedenle küçük çaplı karbür frezelerde tezgâhın maksimum spindle devri önemli hale gelir.


İlerleme – F Nedir?

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.


CNC Tornada İlerleme Hesabı

Örneğin:

G95
F0.20

kullanılıyorsa:

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 Diş Başına İlerleme – fz

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


Örnek 2 – Parmak Freze İlerlemesi

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... F960

kullanılabilir.

Burada önemli olan nokta şu:

4 ağızlı freze 960 mm/dak ilerliyorsa her ağız 0,05 mm talaş almaktadır.


2 Ağız ve 4 Ağızlı Frezede İlerleme Farkı

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.


Vc, RPM ve F Birbirinden Bağımsız Değildir

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
F950

girebiliriz.


Ap ve Ae Nedir?

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.


Çok Düşük İlerleme Her Zaman Daha Güvenli Değildir

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:

  • Isınmaya
  • Kesici kenar aşınmasına
  • Kötü yüzey kalitesine
  • Takım ömrünün azalmasına

neden olabilir.

Dolayısıyla doğru yaklaşım:

mümkün olan en düşük ilerleme değil, kesici için doğru ilerlemedir.


Çok Yüksek Vc Ne Yapar?

Kesme hızı fazla yükseltildiğinde kesme bölgesindeki sıcaklık artar.

Bunun sonucunda:

  • Kesici kenar hızlı aşınabilir
  • Kaplama zarar görebilir
  • Krater aşınması artabilir
  • Plastik deformasyon oluşabilir
  • Takım ömrü ciddi biçimde düşebilir

Özellikle paslanmaz çelik ve ısıya dayanıklı alaşımlar gibi malzemelerde bu konu daha önemlidir.


Çok Düşük Vc Ne Yapar?

Kesme hızını aşırı düşürmek de her zaman çözüm değildir.

Özellikle bazı malzemelerde:

  • Talaş yapışması
  • Yığma ağız oluşumu (BUE)
  • Düzensiz kesme
  • Kötü yüzey

problemleri görülebilir.

Doğru değer üreticinin tavsiye ettiği çalışma aralığı içinden seçilmelidir.


Başlangıç Değeri Nasıl Seçilmeli?

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:

  • Talaşa
  • Kesici kenar aşınmasına
  • Tezgâh sesine
  • Titreşime
  • Yüzey kalitesine
  • Spindle yüküne

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.


Pratik Formül Özeti

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.


Sonuç

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.

Yorum yaz