NX CNC işleme teknolojisinin boşlukların kaba işleme aşamasında uygulanmasına dayanan bu makale, yeni tanıtılan "Uyarlanabilir Frezeleme" ve klasik "Boşluk Frezeleme" stratejilerini analiz eder ve karşılaştırır. Bu yöntemleri tipik parçaların üretim süreciyle birleştirerek, kaba işleme yöntemlerini optimize etmek, fazla malzemenin çoğunu hızla çıkarmak ve işleme verimliliğini artırmak için programlama avantajlarından kapsamlı bir şekilde yararlanılır.
CNC programlama, CNC işlemede temel görevdir. İşleme aşamalarının belirlenmesi ve uygun yöntemlerin seçilmesi, programlama öncesi süreç planlamasında kritik adımlardır. Farklı işleme ortamları ve değişen malzeme toleransları, özel işleme stratejileri gerektirir. Bu çalışma, NX 12.0.2'nin "Uyarlanabilir Frezeleme" ve klasik "Boşluk Frezeleme" stratejilerinin farklı kaba işleme yaklaşımlarına odaklanmaktadır. Temsili bir parçanın üretimindeki uygulamaları incelenerek, kesme işlemi üzerindeki belirgin etkilerini özetlemek için takım yolları ve işleme verimlilikleri karşılaştırılır.
2. İşleme Stratejileri
2.1 Boşluk Frezeleme
"Boşluk Frezeleme", parça konturunu şekillendirmek için malzemeyi sabit bir takım eksenine dik katmanlardan kaldırarak kaba işlemeyi başarır. NX serisinde aşağıdaki özelliklere sahip klasik bir kaba işleme modülüdür:
- Karmaşık 3D yüzeylere ve birden fazla adaya veya kalıp bileşenine sahip parçalar için boşluklu frezeleme, hızlı bir şekilde birincil ve ikincil kaba işleme gerçekleştirerek hızlı malzeme kaldırmada önemli bir rol oynayabilir.
- Tipik olarak, parça konturlarını veya çevre sınırlarını takip eden belirli bir çap (değiştirilebilir) parmak freze kullanılır. Kesilen katman derinliği ve yatay aralık ayarlanarak, malzeme "küçük kesim derinliği, büyük adım" şeklinde kaldırılır. Yani, radyal kesim (ae) büyüktür, eksenel kesim (ap) küçüktür ve ortalama talaş kalınlığı (hm) düzgün değildir.
2.2 Uyarlanabilir Frezeleme
Yeni tanıtılan NX 12.0.2 "Uyarlanabilir Frezeleme" komutu, yüksek hızlı kaba işleme ve ağır kesme için tasarlanmıştır. Aşağıdaki ana özelliklere sahip uyarlanabilir bir takım yolu stratejisi kullanarak malzemeyi sabit bir eksene dik katmanlardan kaldırır:
- Yan duvar malzeme payında önemli farklılıklar gösteren parçalar, derin düz duvar adaları ve düz tabanlı boşluklar için daha uygundur ve yan duvarlar boyunca katman katman kaba işleme gerçekleştirir.
- Tipik olarak, malzemeye bağlı olarak uygun boyutta bir parmak freze seçilir. "Küçük adımlama, büyük kesme derinliği" yaklaşımı kullanılarak, tutarlı bir takım besleme yönü ve geleneksel tırmanarak frezeleme korunurken malzeme çıkarılır. Yani, radyal kesim (ae) küçüktür, eksenel kesim (ap) büyüktür ve ortalama talaş kalınlığı (hm) sabit kalır.
Böylece, her iki stratejinin de uygulanabilir olduğu parçalar için, her biri temelde farklı işleme felsefelerini yansıtan kaba işleme için iki farklı CNC programı oluşturulabilir. Uyarlanabilir Frezeleme, kesme derinliğini ve verimliliğini artırmak için kesme kenarı boyunca takım etkileşimini en üst düzeye çıkarırken, Boşluklu Frezeleme takım çapının bir yüzdesine dayanır. Uyarlanabilir Frezeleme ile getirilen üretim verimliliği iyileştirmesini değerlendirmek için karşılaştırmalı bir işleme örneği sunulmaktadır.
3. Uygulama Örneği
3.1 Parça Özellikleri
Şekil 1, bir havacılık düzeneği için bir tür destek bileşenini göstermektedir (yarı saydam alanlar boşluğu gösterir). Malzeme: 7075 alüminyum alaşımı, yüzey pürüzlülüğü gereksinimleri Ra = 3.2 μm ve yerel yüzey pürüzlülüğü Ra = 1.6 μm. Parçanın minimum sınırlayıcı boyutları 100 mm × 94.828 mm × 70 mm'dir ve φ120 mm × 76 mm silindirik boşluklardan işlenmiştir. İlk deneme partisi 30 simetrik parçadan oluşuyordu.
Şekil 1. Destek Parçası
7075 alüminyum alaşımı güçlü, sünek ve mekanik olarak güvenilirdir, bu da onu havacılık bileşenlerinde yaygın hale getirir. NX 12.0 simülasyonları, işlenmemiş ve bitmiş parça arasındaki hacim oranının yaklaşık 7:1 olduğunu ve kaba işlemenin toplam kesme süresinin çoğunu tükettiğini göstermektedir. Kaba işleme alanları önemli kesme derinliklerine ve genişliklerine sahiptir, bu da onları hem Uyarlanabilir Frezeleme hem de Boşluklu Frezeleme için uygun hale getirir.
3.2 İşleme Planı
Üretim, fikstürleri değiştirmeden birden fazla işleme izin veren bir Aumate GS1000/5-T beş eksenli dikey işleme merkezi kullanır. Makine küçük bir portal yapısına, beşik tipi tablaya, doğrusal X, Y, Z eksenlerine, döner A ve C eksenlerine, 18.000 rpm maksimum iş mili hızına ve 40 kW tahrik gücüne sahiptir.
Kaba işleme için 40 mm'lik bir sıkıştırma uzunluğuna sahip bir ER32 pens (JT40) tarafından tutulan üç oluklu, alüminyum alaşımlı düz uçlu freze (16 mm çap, 95 mm toplam uzunluk, 40 mm kesme uzunluğu, 40° helis açısı) ≤ kullanılır. Parça, kendinden merkezlemeli bir ayna kullanılarak sıkıştırılır ve her biri üç aşamaya ayrılan iki adımda işlenir: kaba işleme → ikincil kaba işleme (yerel köşe temizleme) → ince talaş işleme ve delik işleme.
3.3 İşleme Süreci
1 Adım:Ana gövdenin, dairesel boşlukların ve çeşitli deliklerin işlenmesi, maksimum derinlik 57 mm.
Boşluklu Frezeleme kaba işleme takım yolu (Şekil 2), öncelikle radyal büyük adım ve küçük eksenel kesme derinliği ile takım ucunu kullanır. Takım yolu kapsamı, uzun yollar, çoklu eksenel katmanlar ve sık geri çekilme ile geniştir.
Şekil 2. Boşluklu Frezeleme Takım Yolu Analizi
a) Takım yolu b) 3D simülasyon
Uyarlanabilir Frezeleme kaba işleme takım yolu (Şekil 3), küçük bir radyal adım ve büyük eksenel kesme derinliğine sahip yan kesme kenarlarını kullanır. Kesme derinliği, esas olarak yan kenarlar boyunca sürekli tırmanma frezelemesi kullanılarak takım çapının kabaca iki katına ulaşabilir. Daha az eksenel katmana ihtiyaç duyulur, bu da işleme stabilitesini, takım ömrünü ve yüksek hız kapasitesini artırır.
Şekil 3. Uyarlanabilir Frezeleme Takım Yolu Analizi
a) Takım yolu b) 3D simülasyon
2 Adım:Parça ters çevrilmiş, üst patronları, eğimleri, boşlukları ve delikleri işleme, maksimum kaba işleme derinliği 20 mm. Takım yolu karşılaştırması (Şekil 4) şunları gösterir:
Şekil 4. İki kaba işleme modülünün takım yolu karşılaştırması
a) Boşluk Frezeleme b) Uyarlanabilir Frezeleme
Analiz, katmanlar arasındaki konik eğimleri gösterir. Kavite Frezeleme, düzgün yarı finiş payı elde etmek için parça konturlarını takip ederek yukarıdan aşağıya katman kesmeye devam eder. Uyarlanabilir Frezeleme, "aşağıdan yukarıya" kesmeye olanak tanır, küçük derinlik değişiklikleriyle katmanlar arasına takım yolları ekler, kalan malzemeyi minimum, homojen bir dağılıma indirir ve stabil yarı ince talaş işleme için faydalıdır. Strateji, doğrudan alt yüzeyleri ve ardından eğimleri işleyerek daha temiz, daha verimli bir yol sağlar.
4. Kapsamlı Etkiler
4.1 Deneysel Sonuçlar
Her iki strateji için kesme parametreleri ve işleme süreleri Tablo 1'de özetlenmiştir.
İşleme Parametreleri Tablosu
| İş Mili Hızı | İlerleme Hızı | Adım 1: Kesme | Basamak Kesme | |||
|---|---|---|---|---|---|---|
| İşleme Stratejisi | Freze Bıçağı Özellikleri | nf (d/dak) | vf (mm/dak) | Kesme Adımı Parametreleri | Zaman/dk | Zaman/dk |
| ET (Türkçe) | $m (bir,) | «İbm, GIA (a) = | ||||
| ARI Nom | Ms | 3500 | Takım Düz Yarıçapının %85'i | = | . | |
| : Topuk on m, TK | HH (a,) + TERCÜMAN %100, | |||||
| Uyarlanabilir Frezeleme (mm) | ae | 5000 | fer (a,): TERRI IIB |
Tablo 1. Kesme Parametreleri ve Süresi
Optimize edilmiş kaba işleme parametreleri, makine gücü kısıtlamalarına uyarken maksimum üretkenliği hedefler. Uyarlanabilir Frezeleme ve Boşluk Frezeleme, felsefi farklılıklar nedeniyle farklılık gösterir.
Talaş kaldırma oranı (Qmax) Q = apaevf / 1000 ile hesaplanır. Burada, Boşluklu Frezeleme Qmax = 47,6 cm³/dak, Uyarlamalı Frezeleme Qmax = 153,6 cm³/dak—Uyarlamalı Frezeleme, kaldırma hızının yaklaşık üç katına ulaşır. 2 adım için toplam kaba işleme süresi: Boşluklu Frezeleme 33 dk, Uyarlanabilir Frezeleme 11 dk, parça başına 22 dk tasarruf. Takım aşınma analizi, Boşluklu Frezeleme takımlarının 30 parçadan sonra uç matlaşması sergilediğini, Uyarlanabilir Frezeleme takımlarının ise geliştirilmiş stabilite nedeniyle keskin kaldığını gösterir.
4.2 Karşılaştırmalı Analiz
Şekil 5. İşlenmiş Parça
a) İşleme sırasında b) İşlemden sonra
Boşluk Frezeleme:
- Küçük eksenel kesim ve büyük radyal kesim, tekrarlanan uç aşınmasına neden olur. Talaşlar sınırlı ısıyı emerek yüksek uç sıcaklığına ve daha hızlı aşınmaya neden olur.
- Değişken talaş kalınlığı ve büyük radyal kavrama, yüksek hızlı kesim için uygun olmayan eşit olmayan malzeme kaldırma, yüksek kesme kuvvetleri ve dengesiz işleme üretir.
Uyarlanabilir Frezeleme:
- Büyük eksenel kesim ve küçük radyal kesim, takım kenarı kullanımını en üst düzeye çıkarır, uç aşınmasını azaltır ve kesme kuvvetlerini eşit olarak dağıtır. İnce, uzun talaşlar ısının %90'ından fazlasını taşıyarak düşük sıcaklıkları korur ve parça deformasyonunu azaltır.
- Sabit talaş kalınlığı ve tutarlı besleme yönü, küçük kavrama açıları ve düzgün malzeme kaldırma ile pürüzsüz, kontrollü katman katman tırmanma frezeleme ile sonuçlanır. Artan stabilite ve daha yüksek talaş kaldırma oranı ile yüksek hızlı kesim mümkündür.
Özetle, NX 12.0.2'nin kaba işlemedeki Uyarlanabilir Frezeleme stratejisi hem stabiliteyi hem de üretim verimliliğini artırır.
Kavite Frezeleme, düz olmayan duvarlara veya düz/kavisli boşluk tabanlarına sahip parçaların kaba talaş işlemesinin yanı sıra sığ duvarların bitirilmesi için yaygın olarak kullanılır. Uyarlanabilir Frezeleme, büyük yanak payı varyasyonları, derin düz duvar adaları ve düz tabanlı boşluklara sahip parçalar için daha uygundur.
NX 12.0 Boşluklu Frezeleme kapsamlı olsa da, NX 12.0.2 Uyarlanabilir Frezeleme, belirli koşullar altında kaba işleme için ek, optimize edilmiş seçenekler sunarak hem güvenilirliği hem de verimliliği artırır. Uyarlanabilir Frezelemenin doğru seçimi, önemli ölçüde daha yüksek üretkenlik sağlayabilir ve bu da onu çeşitli havacılık bileşenlerinin CNC işlemesinde son derece uygulanabilir hale getirir.
