ESOGÜ - HASİNE ÇETİN - Planya İle Düzlem İşleme

PLANYALAMA

V: kesme hızı U: ilerleme hızı

U_a: talaş kalınlığını (derinliği) ayarlama hareketi

a: talaş kalınlığı

Planyalama tek ağızlı bir takım ve doğrusal kesme hareketi ile yatay, dikey veya eğimli yüzeylerden talaş kaldırma işlemidir. Takım hareketinin dikey yönde olduğu dikey planyalama yöntemi de vardır.

Planyalamada kesme işlemi takım, ilerleme hareketini ise parça yapar.

İşleme uzunluğu 800 mm’ ye kadar olan parçaları işler.

Planya; düz yüzeyleri, kanalları, yuvarlatılmış yüzeyleri işler.

Planyalama tezgahı; gövde (kolon), üzerinde ileri geri hareket yapabilen ana kızak ve gövdenin ön kısmında bulunan tabladan oluşur.

Gövde tezgahın temel plakasına tutturulur. Tabla gövdeye, kızak yolları ve tabla ayar kızağı ile kızaklanmış durumdadır.

Kızağın ön kısmında kafa, takım ayar kızağı, kalemlik ve takım tutturma tertibatı yer alır.

Tabla kalemliğin eksenine dik yönde U ilerleme hareketini yapar.

Hareketin uyumunu sağlamak için ilerleme ve ana kızağın kinematik sistemleri birbirine bağlanmıştır.

PARÇA tabla üzerine (şekline göre) el mengenesi, pabuç veya uçlarla tespit edilir.

PLANYALAMA işlemi tornalamadaki gibi tek ağızlı takımla yapılır. Takım malzemesi HSS(yekpare veya plaket), SERT METALLER(plaketli)’ dir.

PLANYALAMA işleminde gerek kesme, gerekse dönme hızları strok boyunca değişkendir.

Başlangıç noktasında 0 olan kesme hızı strok boyunca maksimum değere ulaşır, strokun sonunda tekrar 0 olur. Geri dönme hızı da aynı şekilde değişir.

a: Planyalama c: Dikey Planyalama

Planyalama yöntemi ile düz, eğik yüzeyler, dış ve iç kırlangıç kuyrukları, v profilli yüzeyler, çeşitli kanallar, yüzey yuvarlatmaları işlenebilir. Dikey planyalama ile kama kanalları, çokgenli delikler, köşeleri yuvarlatılmış dikdörtgen delikler ve iç dişli çarklar işlenebilir.

Planyalamada çalışma stroku birisi kesme diğeri geri dönme olmak üzere iki stroktan meydana gelir. Her çalışma strokunun sonunda kesme yönüne dik bir ilerleme hareketi yapılır. Çalışma strokunun sadece kesme strokunda talaş kaldırılır. Bu nedenle bu yöntemlerin prodüktivitesi, aynı yüzeyleri işleyebilen frezeleme ve broşlamaya göre daha düşüktür. Ancak basit, kolay, ayarlanabilir ve ucuz takımlar kullanıldığı için; küçük serilerde uygun işleme yöntemleri olabilirler.

Düz yüzeyler yan kesme veya düz kesme ile işlenir. Yan kesme kaba ve ince talaş, düz kesme sadece ince talaş için kullanılır. Herhangi bir talaş kaldırma işleminde olduğu gibi burada da kesme hareketi (v), ilerleme hareketi (u) ve talaş kalınlığını ayarlama hareketi (u_a) olmak üzere üç hareket vardır.

Kesme hareketi takım tarafından, ilerleme hareketi parça tarafından ve talaş kalınlığını ayarlama hareketi de takım veya parça tarafından yapılır. Kesme ve geri dönme stroklarından oluşan işleme stroku bittikten sonra parça, s değeri ile ilerleme hareketi yapar. Her iki hareket birbirine göre senkronize olup, tezgahın motor gücü ile gerçekleştirilir. A talaş kalınlığı ayarlama hareketi, işlemin başlangıcında elle yapılabilir.

Takım kalemliğe, parça ise tabla üzerine bağlanır. Ana kızağın, mekanik veya hidrolik bir tertibatla gerçekleştirilen ileri-geri hareketi, kesme hareketini oluşturur. Tabla, kalemliğin eksenine dik yönde ilerleme hareketi yapar. Her iki hareketi senkronize elde etmek için, ilerleme hareketinin kinematik sistemi, ana kızağın kinematik sistemine bağlanmıştır. Şöyle ki motordan alınan hareket, vites kutusuna ve buradan kesme hareketini meydana getirmek için ana kızağa iletilir. Bu hareketle uyum sağlamak için, vites kutusundan hareket ilerleme kutusuna ve buradan masaya ulaştırılır. Kalemlik takımla birlikte işlenen yüzeye dik veya eğik konuma getirebilir. Kalemliğin aşağı-yukarı ve masanın aşağı-yukarı ayar hareketleri elle yapılır. Ana kızağın ileri-geri hareketi kulis mekanizması (sürgü-kızak) denilen mekanik veya hidrolik bir tertibatla gerçekleştirilir. Mekanik tertibatlı planya tezgahının kulis mekanizması: motora bağlı dişli çark mekanizması k, bununla eş eksenli l çarkı ve bu çarkın r yarıçapında m kulis taşını taşıyan muyludan meydana gelir. Kulis taşı, i kolun iç kısmında öteleme yapma imkanına sahiptir. İ kolun bir ucu n sabit mafsalına, diğer ucu ise, o mafsal ile kızağa bağlanmış durumdadır. Şöyle ki, motordan alınan dönme hareketi, dişli çarktan l çarkına iletilir ve bunun üzerinde bulunan m kulis taşını M₁merkezi etrafında döndürür. Kulis taşının bu hareketi, i çubuğunun ana kızağa bağlanmış o ucuna ileri-geri doğrusal bir hareket verir; bu hareket kesme hareketini oluşturur. Kesme hareketinin başlangıç noktası g civatası, kesme strokunun uzunluğu ise kulis taşının bulunduğu r yarıçapı ile ayarlanır.

Hidrolik sistemde ana kızak, gövdeye tespit edilmiş e silindirinin f piston tijine bağlıdır. a motoru ile çalışan b pompası, c deposundaki yağı, silindirin V₁ ve V₂ hacimlerine basarak, sırasıyla ileri ve geri hareketlerini yaptırır. Yol ayarlaması da d vantili ile yapılır. Takım kalemliğe genellikle cıvata ile bağlanır. Ana kızağın ileri hareketinde talaş kaldıran takım, geri harekette işlenen yüzeye değmemesi için, klape denilen bir sistemle belirli bir nokta etrafında hafifçe kaldırılır; kalemin bağlı olduğu kalemlik bir vida mekanizması ile aşağı-yukarı ayarlanabilir.

Parça tabla üzerine standart veya özel tutturma tertibatları ile tespit edilir. Tespit tarzı parçanın şekline ve işlenecek yüzeye göre; tezgah mengenesi, el mengenesi, pabuç denilen standart tutturma elemanları; kademeli takozlarla sağlanır veya uçlarla desteklenir. Mengene ile bağlamada parça; takozlarla desteklendikten sonra mengenenin iki ağzı arasında sıkılır veya el mengenesi ile bir taraftan bağlama gönyesi ile sıkılır, diğer taraftan ise destekleme krikosu ile desteklenir. Pabuçlarla tutturmada pabucun bir ucu parçaya, diğer ucu takoza dayanır ve bir civata ile gerçekleştirilir. Uçlarla desteklemese parça bir taraftan uçla bastırılır, diğer taraftan bir takoza dayanır veya her iki taraftan da uçlarla desteklenir; uçlar sivri veya yassı olabilirler.

TAKIMLAR:

Takımlar düz, eğri veya boyunlu; sol veya sağ; kaba talaş için, ince talaş için veya özel şekilli olabilirler. Kaba talaş takımları yan kesmeli, ince talaş takımları düz kesmelidir. Bunlar sivri, genişletilmiş, düz veya boyunlu olabilirler. Şekilli takımlar fatura, köşe, iç fatura ve yuvarlatma gibi işlemler için şekillendirilmiş takımlardır. Düz takımın F_s kesme kuvveti O₁ noktasına göre, takımı parça içine R₁ yarıçapı ile nüfuz ettirmeye zorlayan F_s x d momentini oluşturur. Boyunlu takımda, F_sx d momentinin etkisindeki takımın ucu işlenen yüzeye teğettir; dolayısıyla nüfuz etme eğilimi ortadan kalkar.

Takım malzemesi olarak hız çelikleri ve sert metaller kullanılır. Hız çeliğinden yapılan takımlar yekpare veya plaketli; sert metal takımlar ise plaketlidir. Plaketler lehimli (hız çeliği ve sert metal) veya takmalı (sert metal) tarzda olabilirler. Standart takımlar sap boyutları h x b’ ye göre simgelenir. Örneğin sap boyutları h= 25 mm ve b= 16 mm olan bir takım 2516 şeklinde simgelenir.

TAKIM GEOMETRİSİ

Planyalama işlemi, torna takımının benzeri olan tek ağızlı bir takımla yapılır. Dolayısıyla takım geometrisi torna kaleminin geometrisi ile aynıdır. Burada da takımın kesici kısmı: ana ağız, yan ağız, uç, talaş yüzeyi, serbest ve yan yüzeyden oluşur.

Ana ağza normal olan AB kesitinde: talaş açısı (γ), kama açısı (β) ve serbest açı (α) tayin edilir. Ayrıca burada da eğim açısı (λ), yerleştirme açısı (n) ve uç açısı (ε) vardır.

TALAŞ KALDIRMA FAKTÖRLERİ

KESME HIZI

İşleme stroku, kesme ve geri dönme olmak üzere çift strok şeklindedir. Kesme strokuna kesme hızı (V=V_A), geri dönme strokuna geri dönme hızı (V_R) karşılık gelir. Talaş kaldırma sadece ileri strokunda yapıldığından, işleme zamanını azaltmak için V_R >V_A olarak düzenlenir.

Mekanik tertibatlı tezgahlarda, çift strokun z muylusunun bir tam dönmesine karşılık geldiği düşünülürse, V_R>V_A koşulunun yerine getirilmesi için z muylusu, kesme strokunda ABC, geri dönme strokunda da CDA yayı üzerinde yol almalıdır.

Planyalama işleminin bir özelliği, gerek kesme, gerekse geri dönme hızının, strok boyunca değişken olmasıdır. Başlangıç noktasında sıfır olan kesme hızı, strok boyunca maksimum (V_max) bir değere ulaşır ve storokun sonunda tekrar sıfır olur. Aynı şekilde geri dönme hızı da değişir. Muylunun çevresel hızı

V_r=2 r n Π / 1000 (m/dak)

şeklinde ifade edilirse, kesme ve geri dönme hızlarının maksimum değerleri

V_Amax=(1/e) (V/(1+ cosβ)) ;
V_Rmax=(1/e) (V/(1- cos β))

olarak yazılır. Burada: n- muylusunun dönme hızı (d/dak), l- kulis kolunun uzunluğu, 2α- ABC yayına karşılık gelen merkez açısı, 2β- CDA yayına karşılık gelen merkez açısı, e-M₁, M₂ merkezleri arasındaki mesafedir.

Pratikte, kesme ve geri dönme hızlarının ani değerleri değil de, ortalama değerleri alınır. Bu değerler şu şekilde hesaplanır. Takımın dakikada yaptığı çift strok sayısı n_L olarak ifade edilirse, bu stroka karşılık gelen zaman
t_L=1/n_L

olacaktır. Dolayısıyla ABC yayına karşılık gelen merkez açısı 2α olarak gösterilirse, kesme strokuna ait zaman

t_A=2 α/( n_L/360^º) =α^º / ( n_L/180^º)

ve geri dönme strokuna ait zaman

t_R=2 β/( n_L/360^º) =β^º / ( n_L/180^º)

olarak ifade edilir. Bu durumda, strokun uzunluğu L (mm) olmak üzere, ortalama kesme hızının değeri

V_mA=L/t_A=L n_L /1000=180^º/ α^º (m/dak)

ve ortalama geri dönme hızının değeri V_mR=L/t_R=L n_L /1000=180^º/ βº (m/dak)

olarak yazılır. Bu iki değere bağlı olarak işleme hareketinin ortalama hızı

V_m=2 L n_L / 1000 (m/dak)

veya

V_m=2(V_mA* V_mR) / ( V_mA+ V_mR )

şeklinde ifade edilir.

Kulis kolunun uzunluğu l ile srokun uzunluğu L arasında
cos β= L/2 l

ve α ile β arasında
α^º=180^º- βº

bağıntısı vardır.

Hidrolik tertibatlı planya tezgahlarında ileri ve geri hareketlerinin hızı sırasıyla

ve işleme hareketinin ortalama hızı

V_mA=10 Q_A/A_A (m/dak) ;

V_mR= 10 Q_R/A_R (m/dak)

bağıntıları ile hesaplanır. Burada; Q_A (l/dak)- ileri harekette silindire verilen yağ miktarı, Q_R (l/dak)-geri harekette silindire verilen yağ miktarı, A_A (cm²)-ileri harekette pistonun çalışma yüzeyi, A_R (cm²)-geri harekette pistonun çalışma yüzeyidir.

Planyalamada, kesme hızı olarak kesme hızı V= V_mA alınır. Çeşitli parça ve takım malzemeleri, standart ömür T=120 dak için, kesme hızlarının değerleri s ilerleme verilir.

Ortalama hız değerleri bilinirse,
V_m=2(V_mA* V_mR) / ( V_mA+ V_mR )

bağıntısı ile işleme hızı (V_m) hesaplanarak takımın, dakikada yaptığı çift strok sayısı
n_L= V_m 1000/(2L)

olarak belirlenir. Mekanik tertibatlı planyalarda n_L=n ‘dir; n-muylusunun dönme sayısıdır (d/dak).

TALAŞ KESİTİ VE BOYUTLARI

Tornalamada olduğu gibi planyalamada da talaş kesiti

A_s = a*s= b*h

bağıntısı ile hesaplanır. Burada da talaş derinliği (a) ve ilerleme (s) ile kaldırılacak olan talaş genişliği (b) ve kalınlığı (h) arasında

h = s*sin n ; b = a/ sin n

bağıntıları mevcuttur. Burada ilerleme s, çift strok (cs)’ a göre (mm/cs) şeklinde ifade edilir. Mekenik tertibatlı tezgahlarda; 1 cs muylunun bir tam dönmesine eşit olduğuna göre (1 cs = 1 dev/dak), ilerleme (s) ile ilerleme hızı (u) (mm/dak) arasında

s = u/ n (mm/cs)

bağıntısı yazılabilir.

KESME KUVVETİ

Planyalama sırasında meydana gelen talaş kaldırma kuvvetinin, F_s (kesme kuvveti), F_v (ilerleme kuvveti), F_r (radyal kuvvet) bileşenleri vardır.

F_s = k_s*A_s

özgül kesme kuvveti

k_s = 1,1k_su* h^{-2 *}k_γ

veya

k_s = 1,1k_sh * k_γ

bağıntıları ile tayin edilir.

Burada:

k_{S 11} : Birim özgül kesme kuvveti

h: Talaş kalınlığı

z: Verilen malzeme sabitesi

k_sh:Verilen h’ye bağlı temel özgül kesme kuvveti

k_γ :Talaş açısına bağlı ve

k_γ= (C – 1,5 γ^º)/100

bağıntısı ile bulunan düzeltme faktörüdür. Çelik için C = 109, dökme demir için de C =103 olarak alınır.

1,1: Planyalama işleminin özelliğini göz önüne alan bir faktördür.

KESME GÜCÜ VE TALAŞ GÜCÜ

Kesme gücü

P_s = F_s*V / 60*1000 (kw)

ve tezgahın gücü

P_m = P_s/ n_m = F_s*V / 60*1000*n_m (kw)

bağıntıları ile tayin edilir.

Burada:

F_s : N olarak kesme kuvveti

V : (m/dak) olarak kesme hızı (V=V_mA)

n_m : Kinematik sistemin verimi

Mekanik tertibatlı planyalarda n_m = 0,6……0,7 olarak alınabilir. F_s-daN olarak alınırsa yukarıdaki bağıntılar

P_s = F_s*V / 60*1000 (kw) ; P_m = F_s*V / 60*1000*n_m (kw)

şeklinde yazılır.

ESAS İŞLEME ZAMANI

Planyalamada işleme stroku (çift strok) parçanın l uzunluğuna, ilerleme s ise parçanın b genişliğine göre yapılır. Parçaya giriş (l_a) ve çıkış (l_u) payları dikkate alırsa, takım stroku

L = l_a + l +l_u

olarak ifade edilir. Genellikle l_a=10 mm, l_u = 5 mm olarak alınması tavsiye edilir.

Aynı şekilde parçanın b genişliğine göre giriş ve çıkış payları b₁ ile gösterilirse genişliğe göre takımın katettiği yol

B = b₁ + b + b₁

dır. Genellikle b₁ = 4 mm olarak alınabilir.

Bu durumda, planyalamada esas işleme zamanı,

t_h = B *i /s * n_L

dikkate alınırsa

t_h = 2 B *L_i / V_m * s * 1000

bağıntısı ile hesaplanabilir. Burada:

i: Paso sayısı olup, kaldırılacak toplam talaş kalınlığı a_top ‘ a göre

i = a_top / a

bağıntısı ile belirlenir.

PLANYALAMADA İŞLEMLER

Planyalamada uzunlukları 800 mm’ ye kadar olan parçalar işlenir.

Yüzeyler, kaldırılacak tabaka kalınlığı ve yüzey kalitesine göre; bir kaba ve bir ince paso(normal işlem); bir ya da birçok kaba paso, bir ve bir de çok ince paso(yüksek yüzey kalitesi); bir kaba paso da işlenebilir. Bu son durum önemsiz veya daha sonra taşlanacak yüzeylere uygulanır. Döküm veya dövme yoluyla elde edilen ve yüzeylerinde h₀ kalınlığında sert bir tabaka bulunan parçalarda kaba pasoda a> h₀; genel olarak kaba pasoda a>= 3 mm, s>= 0,5 mm/ cs; ince pasoda a<= 1 mm, s ≈ 0,2 m mm/ cs; çok ince pasoda a>=R₂ (R₂ yüzey pürüzlüğü) alınabilir. Bu şekilde düz ve eğik yüzeylerin yanı sıra kanallar, oluklar, ayırma kanalları ve eğrisel yüzeyler açılabilir.

Planyalamada IT7, IT8 işleme kaliteleri elde edilebilir.