DİŞLİ MALZEMESİNİN SEÇİMİ VE BOYUTLANDIRILMASI

İmal edilen kremayer düz dişlinin malzemesi, kolay işlenmesi sebebiyle polyamid türü plastik bir malzeme seçildi. Başlangıçta, modülü 6 mm, diş sayısı 7 ve basınç açısı 20° olan bir kremayer düz dişlinin boyutlandırılması yapıldı. Bu ölçülere göre, imal edilecek kremayer düz dişlinin taslağı hazırlandı. Dişli taslağının boyutları, dişlinin modülü ve diş sayısı  dikkate alınarak aşağıdaki formüllere göre hesaplandı.

Modül                           :  M                                             1

Adım(hatve)                  : T=M´p                               2

Diş üstü yüksekliği        : h₁=1´M=´M                 3

Diş dibi yüksekliği        :  h₂=1.167´M=M        4

Toplam diş yüksekliği   : h_z=h₁+h₂=M             5

Diş kalınlığı                  : S₀=         6

Dişler arası  boşluk       :                     7

 

 Şekil 1. İmalatı yapılan dişlinin boyutlandırılması ve taslak resmi.

Şekil 2’de görüldüğü gibi dişli taslağı, tezgah tablasına cıvata ve pabuçlarla uygun bir şekilde bağlanarak, 10^-3  hassasiyetinde bir komparatör ve 90° lik bir gönye ile dikliği ve paralelliği ayarlanmıştır. İmalat işlemi için Æ4 mm çapında HSS bir parmak freze çakısı kullanılmıştır.

 Şekil 2. İş parçasının CNC freze tezgahına bağlanması.

3. CNC İMALAT PROGRAMI İLE İŞ PARÇASININ HAZIRLANMASI VE UYGUN ÇAKI SEÇİMİ

Taslağı hazırlanan kramayer düz dişlinin evolvent profile sahip diş profilleri AUTO-CAD 2000 programı kullanılarak evolvent eğrisinin çizim kuralına göre, sağ ve sol evolvent yüzeylerinden birinin X ve Y koordinat noktaları ile evolvent profile sahip yüzeylerdeki ρ eğrilik yarıçapları tespit edilerek hazırlanmıştır. Sağ ve sol evolventler birbirlerine göre simetrik olduklarından her iki yüzeyin X, Y ve ρ eğrilik yarıçap değerleri mutlak değer olarak birbirine eşittir. Elde edilen bu değerlere göre tek dişin fanuk programlama dilinde CNC imalat programı hazırlandı. Daha sonra modülü 6 mm ve diş sayısı 7 olan bir kramayer dişlinin adımı hesaplanarak M98 ve M99 alt program kodlarına göre CNC imalat programı hazırlandı.

C programlama dili kullanılarak CAM kodlarının elde edilebilmesi için uygun parmak freze çakısının seçilmesine dikkat edilmelidir. Bu yüzden, Şekil 1 de görüldüğü gibi bir kramayer dişlinin temel boyutlarını hesaplanmasında kullanılan formüllerin dikkate alınması gerekir. Bu formüllere göre hesaplanancak olan kramayer dişlinin boyutlarına göre uygun parmak freze çakısı seçilmediği zaman, kramayer dişli hatalı olarak imal edilebilir. Bu yüzden parmak freze çakısı dişlinin diş dibi çapından küçük seçilmelidir.

Burada kramayer dişli imal edilirken, parmak freze çakısı diş yüzeyine paralel, ρ eğrilik yarıçapı kadar bir yörüngeyi takip etmektedir.

Herhangi bir kramayer dişlinin CAM kodlarının türetilebilmesi için C programlama dilinin grafik fonksiyonları kullanılarak hazırlanan C  programının akış şeması aşağıdaki gibidir.

Aşağıda akış şeması verilen C programı çalıştırıldığı zaman, program içerisinde açılan dosyaya CAM kodlarıda yazılmaktadır. Burada türetilecek olan CAM kodlarının yazdırılacağı, dosyanın adı, iş parçası üzerine açılacak olan diş sayısı (Z) ve hatvesi (T) girilmelidir.

DİKEY İŞLEME MERKEZLİ CNC FREZE TEZGAHLARINDA KRAMAYER DÜZ DİŞLİLERİN AÇILMASI

Bilgisayar Nümerik Kontrol (CNC) teknolojisindeki gelişmeler konvansiyonel üretim yöntemlerinde geniş olanaklar sağlamaktadır.  CNC freze tezgahları daha hassas işleme yeteneğine ve yüksek verimlilik alanlarına sahip olmaları nedeniyle klasik freze tezgahlarına göre daha kullanışlıdırlar. Bu çalışma, kramayer dişlilerin CNC freze tezgahlarında imalatı için amaçlandı. Bunun için kramayer dişlilerin temel büyüklüklerine göre bir C programı hazırlandı. Bu C programına göre belirli diş sayısında bir kramayer dişlinin  CAD modeli oluşturuldu ve CNC kodları elde edildi. CNC kodlarının doğruluğunu kontrol etmek için kramayer dişlinin DYNA 4m programında simülasyonu yapıldı. Daha sonra bu CNC programı dik işlem merkezli Fanuk 0-Mt freze tezgahına yüklenerek kramayer dişli imal edildi.

Bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak takım tezgahlarında da önemli değişmeler olmaktadır. İmalat mühendisliğinde, daha önceleri kullanılan konvansiyonel tezgahların yerini günümüzde CNC tezgahları almıştır. CNC tezgahları, konvansiyonel tezgahların eksen hareketlerinin ve diğer fonksiyonlarının bir bilgisayar tarafından kontrol edilmesi ile ortaya çıkmıştır. Bu kontrol işleminin yapılabilmesi için, bilgisayara hangi hareketlerin nasıl yapılacağının bildirilmesi gerekir. Bu da ancak belirli bir formatta yazılan ve parça programı olarak da bilinen bir program ile olabilir.  CAD/CAM sistemlerinde, programlama işlemi tamamen bilgisayar ortamında yapılmaktadır. Programı yapılacak parçaya ait boyut bilgileri CAD/CAM programı içerisinde oluşturulmakta, daha sonra bu bilgiler teknolojik veriler ile birleştirilerek kesici takımın takip etmesi gereken yollar hesaplanmaktadır. Kesici takım yolu denilen bu işlem sıralaması, herhangi bir CNC kontrol ünitesine, uygun kodlara dönüştürülerek aktarılmaktadır. Aynı zamanda

parça programı bilgisayarların grafik özelliklerinden yararlanılarak simülasyonu yapılarak, hatalar varsa önceden tespit edilerek giderilebilmektedir. Bu şekilde çok karmaşık parçaların tek tek parça programları yapılabilmektedir. C programlama dili kullanılarak, CNC torna tezgahlarında birden fazla bağlanıp sökülerek işlenmesi gereken dönel iş parçaları için işlem planlaması hazırlayabilen bir yöntem ve yöntem için geliştirilen bilgisayar programı tanıtılmıştır. CAD/CAM yazılımları tarafından üretilen ve kesici takım yolu adı verilen dosyayı sayısal denetim (SD) programına dönüştüren bir sistem geliştirilmiştir. Burada, paket programlardan elde edilen kesici takım verileri, fanuk kontrol ünitesine sahip dik işlem merkezli freze tezgahına uyumlu kodlara çeviren bir program, Turbo C++ dili kullanılarak geliştirilmiştir [1,2].

Bir helisel düz dişlinin tel erozyon tezgahında CAD-CAM-NC Entegrasyonu yardımıyla imalat programı yapılmıştır [3]. Genel CNC programı yardımıyla Konik Düz Dişli imalatında özel çakılar (Kremayer çakı.. vb) kullanılmadan piyasada ucuz ve bol miktarda bulunan  parmak freze çakıları ile imalat yapılabildiği, ayrıca Vargel tezgahlarında konik düz dişli açmak için Matterson aparatı kullanılarak düz dişli açılabildiği gibi, klasik freze tezgahlarında da, herhangi

bir özel çakıya ihtiyaç duyulmadan Matterson aparatı kullanılarak parmak freze çakısı ile düz konik dişlilerin açılabildiğini araştırmış, aynı çalışmada dik işlem merkezli CNC freze tezgahında Matterson aparatı kullanılarak konik düz dişlilerin imalatı için tamamen yeni bir freze çakısı tasarlanmış ve bu çakı ile konik dişlinin sağ ve sol evolvent profillerinin ayrı ayrı açılabilmesi için iki farklı CNC programı hazırlanarak, konik düz dişlilerin imalatı yapılmıştır.  Aynı çalışmanın  devamı olarak, yardımcı bir aparat kullanmadan DYNA MYTE 2900 CNC freze tezgahında konik düz dişlilerin açılması için makro programlı CNC imalat programı hazırlayarak konik düz dişlilerin imalatını yapmıştır [4]. CNC torna ve freze tezgahlarında dönel ve prizmatik iş parçalarını işlemek için parça programlarının otomatik üretimi ve kontrolü için iki sistemin geliştirilmesi ve kullanımı açıklanmıştır. Otomatik parça programı üretimi, ISO (G ve M) kodları kullanılarak yapılmıştır. Makalede sunulan her iki yöntem, bir kişisel bilgisayar üzerinde ve C programlama dili kullanılarak geliştirilmiştir [5].

Eliptik mil parçası şeklindeki parçaların, CNC freze tezgahlarında işlenme parametrelerinin araştırılmasına ve genel bir imalat programının hazırlanmasına yönelik bir çalışma yapılmıştır [6]. CNC tezgahlarının ülkemizde de giderek yaygınlaşması dikkate alınarak, kalıpçılık endüstrisinde ve akışkanlar mekaniğinde uygulama alanı bulan Arşimet spirali şeklindeki kanalların, dikey işleme merkezi CNC freze tezgahında işlenme durumlarının araştırılmasına ve genel bir imalat programının hazırlanmasına yönelik bir çalışma yapılmıştır [7]. Prizmatik parçalar için geliştirilen bir unsur tabanlı parametrik tasarım programında, üretim unsurlarının uygulanacağı parametrik parçaya ait yüzey ve kenar bilgileri çıkartılarak üretim unsurları tanımlanmıştır.

Bu uygulamada yüzey kenar fonksiyonları ve unsur tanımlamaları AutoLISP programlama dili kullanılarak yapılmıştır. Bu tip programların parça modellemede verimi artırdığı ve modelleme kolaylığı sağladığı görülmüştür [8]. Çeşitli profile sahip düzlem bir kamın lazer kesme ile üretimi için CAD/CAM aşamaları verilmiştir. Araştırmada seçilen kam profilinin, ToPs100 adlı tezgahın paket programında simülasyonu yapılmış ve hata olup olmadığı kontrol edilmiştir. Düzlemsel kamın , x ve y koordinatları, Pascal programlama dilinde hesaplanmış ve bu değerler, AutoLISP programında kullanılarak kamın AutoCAD’de çizimi gerçekleştirilmiştir [9]. Mkaro programlar kullanılarak düz dişlilerin CNC freze tezgahlarında imalatının yapılabileceği araştırılmıştır [10].

Bu çalışmada, herhangi bir kramayer dişlinin imalatı için C programlama dili kullanılarak genel CNC imalat programlarını veren bir program hazırlanmıştır. Bu C programında, kramayer dişlinin diş sayısı, hatvesi ve basınç açısı girilerek istenilen boyutlarda kramayer dişlinin imalatı için CNC imalat programı elde edilebilmektedir.

AZDIRMA YÖNTEMİ İLE DİŞLİ ÇARK AÇMA İŞLEMİNDE KESME KUVVETLERİNİN ÖLÇÜLMESİ İÇİN SİSTEM TASARIMI VE İMALATI

Günümüzde dişli çark açma için bir çok yöntem kullanılmakla birlikte, azdırma usulü en çok kullanılan yöntem olarak göze çarpmaktadır. Bu yöntemde, kesme kuvvetleri ve kesme parametreleri arasındaki ilişkilerinin
yorumlanmasıyla optimum kesme koşulları, maliyet ve işleme zamanına yönelik değerlendirmeler

torna

yapılabilecektir. Bu çalışmada, azdırma yöntemi ile dişli çark açma işlemi sırasında meydana gelen kesme
kuvvetlerini ölçebilmek için bir deney seti tasarlanmış ve imal edilmiştir. Sistemde, kuvvet ölçümü için
KISTLER 9272A 4 bileşenli (Fx, Fy, Fz, Mz) dinamometre, veri okuma kartı (KISTLER PCIM DAS 1602/16), çok kanallı bir amplifier, verilerin işlenmesi ve grafiklerin elde edilmesi için de KISTLER Dynoware yazılımı kullanılmıştır. Gerçek kesme şartlarında oluşabilecek durumlar dikkate alınarak deney seti oluşturulmuş ve yapılan kesme deneyi ile kesme kuvvetlerinin ölçülebildiği ortaya konmuştur.

SONUÇLAR

 Gerçek kesme şartlarında oluşabilecek durumlar dikkate alınarak deney seti oluşturulmuş ve kesme kuvvetlerinin ölçülebildiği ortaya konmuştur.  İmal edilen deney seti ile standart bir dinamometre hem kesici takımın hem de iş parçasının hareketli olduğu farklı bir tezgahta kullanılmıştır. Böylece geleneksel freze ve delme operasyonları için hazırlanmış olan dinamometreden azami ölçüde fayda sağlanabildiği görülmüştür.  Azdırma yöntemi ile dişli çark açmada elde edilecek kesme kuvvetlerinin, kesme hızı ve ilerleme gibi kesme parametreleri ile olan ilişkisinin belirlenmesi ile optimum esme koşulları, maliyet ve zaman kaybına yönelik değerlendirmeler yapılabilecektir.  Böylece; dişli imalat ektöründe yaygın olarak kullanılan azdırma freze takımlarınında kesici takım ömründen daha fazla ararlanılacak ve diğer talaşlı üretim operasyonlarında kullanılan kesicilere göre daha pahalı olan bu kesicilerin işletmelere olan maliyeti azalacaktır. Bu alanda sağlanan tasarruf ile imalat sektörüne ve ülke ekonomisine önemli katkılar sağlanacaktır.

DİŞ DİBİ GERİLMELERİNİN ANALİZİ İÇİN DÜZ DİŞLİ ÇARKLARIN SONLU ELEMAN MODELLENMESİ

Sonlu elemanlar metodu modellemede sağladığı kolaylıklar ile dişli çarkların gerilme analizinde yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu çalışmada, diş dibi gerilmesinin analizi için sonlu eleman modellenmesinde takip edilen adımlar açıklanmış, geliştirilen model analiz edilmiş ve diğer araştırmacıların modelleri ile karşılaştırılmıştır.
Geliştirilen model ile Tobe ve arkadaşlarının kullandığı modelle elde edilen neticelerle % 0.296 – 0.591 arasında değişen, Chabert ve arkadaşlarının kullandığı modelle elde edilen neticelerle % 0.611 – 2.951 arasında değişen farklar oluşmuştur. Tobe ve arkadaşlarının kullandığı eleman tipinden kaynaklanan fark kabul edilebilir miktardadır. Chabert ve arkadaşlarının kullandığı eleman tipinin formülasyonu ve sınır şartlarının çözüm bölgesine yakınlığı belirgin farklara neden olmuştur. Bu şekilde tek bir dişten oluşan model yerine, kök bölgesinin tamamen izole edildiği modellerin kullanılması yerinde olacaktır.

http://www.mmfdergi.gazi.edu.tr/2004_2/199-204.pdf