Taşlama ve Taşlama Makineleri

Konu Anlatımı

Taşlama ve Taşlama Makineleri

Torna ve freze tezgâhlarında takım, iş parçasından talaş biçiminde malzeme kopararak çalışır. Taşlamada ise koparılan malzeme talaş değil, çok ince taneli bir toz biçimindedir. Bu fark, taşlamayı ayrı bir işleme yöntemi yapar ve kullanılan makineyi, takımı ve parametreleri de değiştirir. Bir milin son ölçüsüne taşlama ile ulaşılır; hassas yüzeyler, taşlama sayesinde elde edilir. Bu konuda taşlamanın ilkeleri ve taşlama makineleri ele alınacaktır.

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu konuda önce taşlamada malzemenin nasıl kaldırıldığını talaşlı işleme ile karşılaştırarak öğreneceğiz. Taş gövde hızının ne olduğunu ve devir ile çap arasındaki bağıntıyı kuracağız. Kesme hızından farklı olarak taş gövde hızının neden taşın dayanıklılığı için kritik olduğunu göreceğiz. Alüminyum oksit, silisyum karbür ve elmas taşlarının hangi işlerde kullanıldığını karşılaştıracağız. Avans değerlerinin nasıl seçildiğini ve tanjansiyel avansın ne olduğunu hesaplayacağız. Taş bakımı, denge kontrolü ve çatlama denetimi kurallarını öğreneceğiz. Son olarak taşlama sonrası ölçümün neden üç noktadan alındığını açıklayacağız.

Ön bilgi

Konuyu anlamak için iki ön bilgi gerekir. Birincisi çevresel hız kavramıdır: bir noktanın saniyede kat ettiği mesafe, o parçanın çapı ile dönme hızına bağlıdır. Aynı dönme hızında büyük çaplı parça daha büyük çevresel hıza sahiptir. İkincisi aşındırıcı tanelerin yapısıdır: bilya, bilard ya da elmas gibi sert taneler bir bağlayıcı içinde birbirine bağlanarak taşı oluşturur.

Ayrıca ölçme bilgisi gerekir. Taşlama hassas bir işlem olduğu için ölçüm mikrometre ile yapılır. Mikrometrenin okuma hassasiyeti yüzde bir mikron düzeyindedir ve ölçülen değer dört noktadan fazlasıyla raporlanır. Gönye ve cetvel taşlama sonrası ölçüm için yeterli değildir.

1. Taşlamada Malzeme Kaldırma Şekli

Taşlama taşı, sert tanelerden oluşan bir aşındırıcıdır. Bu taneler iş parçasının yüzeyine sürtünerek değil, küçük kenarlarıyla kızarak malzeme koparır. Kopan malzeme çok küçük boyutlu taneler hâlinde olur ve bu yüzden taş çıkışı talaş değildir. Taş çıkışı adı, taşın hangi işlemle üretildiğini değil hangi işlemde kullanıldığını anlatır.

Bu kırılma biçimi iki sonuç doğurur. Birincisi, kopan malzeme çok küçük olduğu için taş çıkışının miktarı çoktur; bu yüzden taşlama taşı üzerinde yanan koku ve eldivene bulaşan toz görülür. İkincisi, kırılan yüzey düz değildir; çok sayıda mikro kesik içerir. Bu kesikler pürüzlülüğün temel kaynağıdır ve ancak ince taşlama ile pürüzsüzleştirilir.

Taşlama ile talaşlı işleme arasındaki başka bir fark, ısıdır. Talaşlı işlemede talaş yoluyla ısı uzaklaştırılır. Taşlamada ise temas alanı çok küçük olduğu için ısı iş parçasının içine girer. Bu nedenle taşlamada kesme sıvısı şarttır; sıvı kesmeyi soğutmak ve talaşı uzaklaştırmak için kullanılır.

2. Taş Gövde Hızı ve Devir Hesabı

Taş gövde hızı, taşın yüzeyindeki bir noktanın saniyede kat ettiği mesafedir. Bu hız, taşın çapı ve dönme hızından hesaplanır; çap ve devir çarpılır. Aynı taş çapı için devir arttıkça gövde hızı doğru orantılı artar. Aynı gövde hızını korumak için ise taş çapı büyüdükçe devir ters orantılı düşürülür.

Gövde hızının belirli bir üst sınırı vardır ve bu sınır taşın cinsine göre değişir. Alüminyum oksit bağlı taşlarda üst sınır daha düşük, elmas taşlarda daha yüksektir. Sınır aşıldığında bağlayıcı dayanamaz, taş gövdesi parçalanır ve parçalanan parçalar hem taşa hem iş parçasına zarar verir. Bu yüzden taş etiketindeki sınır kesinlikle aşılmaz.

Devir hesabı, hız sınırı ve taş çapından yola çıkarak yapılır. Bu yöntemde devir, hız ile çapın çarpımının sabit bir değere bölünmesiyle bulunur. Gövde hızı dakika yerine saniye cinsine çevrilirken elde edilen değer 60'a bölünür. Tezgâhın devir sınırı da hesaplanan değerden düşükse o sınır uygulanır.

3. Taş Cinsleri ve Seçimi

Taş cinsi, taşın gövdesindeki sert tanelerin cinsidir. Alüminyum oksit taneleri sert ve dayanıklıdır; çelik, dökme demir ve sertleştirilmiş çelik gibi metallerin taşlanmasında kullanılır. Silisyum karbür taneleri daha yumuşaktır ve daha keskin kenarlıdır; dökme demir, bronz ve sert metal gibi gövdeyi çabuk aşındırmak istenen işlerde tercih edilir.

Elmas taş ise sert metal, seramik ve cam gibi çok sert malzemeler için kullanılır. Elmas taş çoğu zaman metal bir gövdeye resin ya da seramik bağlayıcı ile yapıştırılmış biçimdedir ve ince tanelidir. Bir başka taş grubu da bilard taşlarıdır; bunlar gevşek bağlıdır ve genellikle taşlama değil bileme işinde kullanılır.

Taş seçiminde iş parçasının malzemesi kadar işin amacı da belirleyicidir. Kaba kazımada iri taneli, hızlı kesen bir taş; ince bilemede çok ince taneli, iyi yüzey veren bir taş seçilir. Tek bir taşla hem kaba hem ince iş yapılmaya çalışılırsa taş çabuk dolar ve yüzey kalitesi düşer. Bu nedenle taşlama planında taş değişimi de yer alır.

4. Avans ve Taşlama Parametreleri

Taşlamada radyal avans, birim zamanda taşın aldığı derinliktir ve taşın çapıyla ilişkilidir. Radyal avans, avans katsayısı ile taş çapının karekökünün çarpımı olarak hesaplanır. Bu bağıntıya göre büyük çaplı taşta daha yüksek radyal avans kullanılabilir; ancak taş çapına göre sınırsız artış yapılamaz.

Tanjansiyel avans, iş parçasının çevresinde birim zamanda kat edilen mesafedir ve iş hızı ile iş parçası çapına bağlıdır. Tanjansiyel avans radyal avanstan çok daha büyüktür; ancak bu büyüklük kademeli olarak uygulanır. Avansın bir anda yükseltilmesi parçanın ısınmasına ve yüzey pürüzlülüğünün artmasına yol açar.

İş hızı taşın gövde hızından ayrı bir değerdir ve iş parçasının yüzeyindeki hızdır. Bu iki hız birbirinden bağımsızdır: gövde hızı taşın sağlamlığı için, iş hızı ise yüzey kalitesi için belirlenir. Kaba kazımada iş hızı ve avans yüksek, ince işlemede düşük tutulur. Taşlama sonrası ölçüm her geçişte tekrarlanır.

5. Taşlama Makineleri ve Aksesuarları

Taşlama makineleri, hareket ve taş mili konumuna göre sınıflandırılır. Yüzey taşlama tezgâhı, taş mili yatay konumdadır ve iş parçası manyetik tutucularla tutulur; düz yüzeylerin işlenmesinde kullanılır. Silindirik taşlama tezgâhı iki noktadan kıskaclanan işler arasında kullanılır. Alet bileme tezgâhı ise tornalama takımlarının bilenmesi için tasarlanmıştır; tezgâh hızı yüksek olmadığı için çelik kesme takımı taşı yapmaz.

Her taşlama tezgâhının taş mili, bir taş flanşu ve bir milli bilya içerir. Taş mili ile taş arasındaki yatay salınımı sınırlayan bileşen flanştır. Taşın iki yanına simetrik biçimde konulan pullar dengeleme sağlar; tek taraflı takılan taş titrer ve ölçü hatası verir.

Taşlama hızında su veya özel taşlama sıvısı kullanılır. Sıvı hem ısıyı alır hem de taş gövdesinin gözeneklerini tıkamadan temiz tutar. Yağ kullanılacaksa yalnız hızlı devirli dar taşlarda kullanılır ve dikkatli uygulanır. Taşlamanın ardından parça yıkanmadan tutulmaz; çünkü taş tozu gözeneklerde kalır ve sonradan korozyon başlatır.

6. Taş Bakımı, Denge ve Çatlama Denetimi

Taş kullanılmadan önce çatlama denetimi yapılır. Taş tezgâhtan çıkarılmadan önce çevrim sonunda kulağa bastırılır veya hafifçe vurulur. Boş, kuru bir ses gelmesi gerekir. Ses çıngıraklı veya kısık ise taş gövdesinde çatlak vardır ve kullanılmamalıdır. Çatlak kullanılırsa taş kırılır; kırılan parçalar hem tezgâha hem iş parçasına zarar verir.

Denge kontrolü taşın titreşimsiz dönmesi içindir. Dengesiz dönen taş yüksek devirde parçada dalgalı iz bırakır, taş milini aşındırır ve iş parçasını denge dışı ölçmeye zorlar. Denge kontrolü yapılırken taşın üzerindeki taşlama taşının tabanı temizlenir; aksi hâlde denge sonucu yanıltıcı olur.

Taş ömrü dolduğunda kesim yapmaz, ama yüzey kalitesi düşer. Aşınmış taş yüzeyde çentikler oluşur ve bu çentikler parçaya da aktarılır. Taşın çapı belli bir değerin altına düşerse taş gövde hızı artık doğru tutulamaz, çünkü saplama yüzeyleri çap değişimini düzeltemez. Bu nedenle taş değişimi bir kalite kararıdır, sadece ekonomik değil.

7. Taşlama Sonrası Ölçüm ve Kalite

Taşlanan parçanın ölçümü mikrometre ile yapılır ve en az üç noktadan değer alınır. Tek noktadan ölçüm yeterli değildir, çünkü taşlama sonrası parça eksen eğikliği ve koniklik gösterebilir. Bir noktada ölçü şartnameye uygun, diğerinde uygun değilse parça kabul edilmez; tezgâh ve takım ayarı yeniden yapılır.

Ölçüm sırasında parça hâlâ dönüyorsa değer alınmaz. Taşlamada ölçüm, işlem tamamen durdurulduktan sonra ve parça soğuduktan sonra yapılır. Sıcak parça ölçüldüğünde parça sıcaklıkla genişlediği için hedef değerden küçük okunur ve gereğinden fazla malzeme kaldırılır.

Kalite kontrolünde yüzey pürüzlülüğü de değerlendirilir. Pürüzlülük değeri ince taşlama ile düşürülür; her geçişte pürüzlülük azalır ve belirli bir aşamada hedefe ulaşılır. Pürüzlülük şartnamesi olan parçalarda son geçişten sonra ölçüm yapılmadan parça teslim edilmez.

Basit örnek

200 mm çapında bir taşlama taşı 1500 d/dk hızla döndürülmektedir. Bu taşın gövde hızı hesaplanacaktır. Gövde hızı, taş çapı ile devrin çarpılıp sabit bir değere bölünmesiyle bulunur. İşlem sonucunda 942,5 m/dk elde edilir. Bu değer saniyeye çevrildiğinde 15,7 m/s olur. Bu hız alüminyum oksit taşlar için uygundur; ancak taş etiketindeki üst sınır kontrol edilmelidir.

İleri örnek

Bir işletmede taş gövde hızı 35 m/s ile sınırlıdır. Bu sınırda 200 mm ve 250 mm çaplı taşların devirleri karşılaştırılacaktır. Devir, hız sınırı ve taş çapından hesaplanır. 200 mm taş için devir 3342 d/dk, 250 mm taş için devir 2674 d/dk olarak bulunur. Çap büyüdükçe devir azaldığı görülür. Aynı hızı korumak için büyük çaplı taşlarda devir düşürülür ve tezgâhın alt devir bandına yakın çalışılır. Bu durumda tezgâhın devir bandı kontrol edilir; desteklenmeyen bir devir aralığı varsa taş seçimi yeniden değerlendirilir.

Adım adım çözülmüş örnek

250 mm çapında bir taş 1500 d/dk ile dönmektedir. Avans katsayısı 0,1 mm/dk olarak verilmiştir. Ø100 mm'lik bir iş parçası ise 30 m/s iş hızında taşlanacaktır. Taş gövde hızı, radyal avans ve tanjansiyel avans hesaplanacaktır.

Adım 1: Taş gövde hızı hesaplanır. 3,1416 × 250 × 1500 / 1000 = 1178,1 m/dk.

Adım 2: Gövde hızı saniyeye çevrilir. 1178,1 / 60 = 19,6 m/s.

Adım 3: Radyal avans hesaplanır. 0,1 × √250 = 0,1 × 15,81 = 1,58 mm/dk.

Adım 4: Tanjansiyel avans hesaplanır. 1000 × 30 / (3,1416 × 100) = 95,5 mm/dk.

Adım 5: Sonuçlar karşılaştırılır. Tanjansiyel avans radyal avanstan çok büyüktür ve tezgâh hareketi bu değere göre kademeli olarak ayarlanır.

Kavram karşılaştırma tablosu

Sık Yapılan Hatalar

• Taş etiketindeki gövde hızı sınırını aşmak. Taş gövdesi parçalanır ve kırılan parçalar tezgâha zarar verir.
• Aynı hızı korumak için devri taş çapıyla aynı oranda artırmak. Gövde hızı iki katına çıkar ve taş kırılır.
• Avansı bir anda yükseltmek. Parça ısınır, yüzey pürüzlülüğü artar ve ölçü hedefi kaçırılır.
• Çatlak taşı kullanmaya devam etmek. Taş kırılır ve kırılan parça iş parçasını çizer.
• Taşı tek tarafından takmak. Dengesizlik titreşime ve dalgalı ölçü hatasına yol açar.
• Taşlamayı sıcak parçayı ölçerek yapmak. Sıcaklıkla genişleme nedeniyle gereğinden fazla malzeme kaldırılır.
• Tek noktadan ölçüm yapıp parçayı kabul etmek. Eksen eğikliği ve koniklik gözden kaçar.
• Taş çıkışı dolduktan sonra taşı kullanmaya devam etmek. Taş gövdesi sertleşir ve isabet edemez hale gelir.

Özet

Taşlama, aşındırıcı taşın sert taneleriyle iş parçasından çok ince taneli malzeme koparmasıyla yapılır; kalan malzeme taş çıkışıdır ve talaş değildir. Bu nedenle taşlama ile talaşlı işleme arasında takım biçimi, ısı dağıtımı ve yüzey pürüzlülüğü bakımından önemli farklar vardır. Taş gövde hızı, taş çapı ile devrin çarpımından hesaplanır ve taşın cinsine göre kesin bir üst sınıra sahiptir; sınır aşıldığında bağlayıcı dayanamaz ve taş gövdesi parçalanır. Aynı gövde hızını korumak için taş çapı büyüdükçe devir ters orantılı düşürülür. Alüminyum oksit taşları çelik ve dökme demir için, silisyum karbür taşları gövdeyi çabuk aşındırmak için, elmas taşları ise çok sert malzemeler için kullanılır. Radyal avans avans katsayısı ile taş çapının karekökünün çarpımıdır; tanjansiyel avans iş hızı ve iş parçası çapına bağlıdır. Taş kullanılmadan önce çatlama denetimi ve denge kontrolü yapılmalı, taşlar simetrik olarak flanşlanmalıdır. Taşlanan parça mikrometreyle en az üç noktadan ölçülür ve ölçüm parça tamamen durduktan ve soğuduktan sonra alınır. Yüzey pürüzlülüğü ince taşlamayla kademeli olarak düşürülür ve şartname değerine ulaşılmadan parça teslim edilmez.

Kendini dene

Öğrendiklerini pekiştirmek için önce taşlamayı talaşlı işlemeden iki farkla ayır. Sonra 300 mm çaplı bir taş için 30 m/dk sınırına göre gerekli devri hesapla. Ardından 180 mm çaplı bir taşta avans katsayısı 0,08 mm/dk ise radyal avansı bul. Son adım olarak taşlanan bir milin neden üç noktadan ölçülmesi gerektiğini yaz. Puanlama notu: Taşlama ile talaşlı işleme farkı 4 puan, devir hesabı 4 puan, radyal avans hesabı 4 puan, ölçüm gerekçesi 3 puan üzerinden değerlendirilir.