CNC Tornalar ve İşleme Merkezleri Otomotiv, Havacılık ve Uzay, Tıp, Enerji, Nükleer ve diğer sanayi dallarında, komple makinelerin ve tesislerin fonksiyonel parçalarının üretiminde yaygın olarak kullanılır.

Üretilen parçalarda mikron mertebesinde ölçü hassasiyeti elde edilmesi, kalite güvence sistemlerine uygunluk, otomatik üretime yatkınlık, kısa işleme süreleri ve bunların sonucunda sağlanan ekonomi CNC Tornaların, Yatay veya Dik CNC İşleme Merkezlerinin endüstri ülkelerinde yaygın olarak kullanılmasına yol açmıştır.

Tüm Talaşlı İşleme Tezgahlarında, parçanın işlenmesi sırasında açığa çıkan ısının iş parçası, kesici takım ve tezgah üzerinde yaratacağı negatif tesirleri azaltmak, talaşları soğutmak ve tezgah dışına taşımak amacıyla kesme sıvıları kullanılır. Eğer kesme sıvısı kullanılmasaydı, kesici takım ömrü çok kısa olur, ısınan iş parçası ve tezgah gövdesi uzar ve parça ölçüleri tolerans dışına çıkardı. (Not: 100 santimetre uzunluğunda bir çelik veya dökme demir parçanın sıcaklığı 1 derece santigrat arttığında, boyu 12 mikron uzar).

Soğutma sıvısı genelde su ve ona katılan belirli özellikleri haiz madeni yağlardan oluşur. Yüksek performans gerektiren işler için madeni yağ yerine sentetik yağlar kullanılır. Soğutma sıvısı kullanılan yağ cinsine göre berrak (şeffaf) veya emülsiyon (opak) olabilir.

Soğutma sıvısı bir tank içinde depolanır. Buradan pompa yardımıyla emilerek kesme işleminin yapıldığı noktaya basınçla sevk edilir. CNC Torna ve İşleme merkezlerinde soğutma işlemi iki şekilde yapılır.

a) Takım dışından soğutma
b) Takım içinden soğutma

Takım Dışından Soğutma, bilinen en eski soğutma şeklidir. Bundan yirmi sene öncesine kadar atölyelerde kalfa matkapta çelik malzemeyi delerken çırağı bir kaba doldurduğu bor yağını delinen deliğe dökerek matkabı soğuturdu. Çırağın küçük bir ihmali HSS matkap ucunun yanarak maviden siyaha kadar renk değiştirmesine yol açar ve kalfa işi durdurarak "matkap ucunu zımpara taşında bilerdi; (bu sırada çırak ihmalinin kötü sonuçlarını bilfiil" tecrübeyle!! öğrenmiş olurdu).

Modern tezgahlarda bir pompa, tankta bulunan soğutma sıvısını emerek borular ve nozullar yardımıyla kesme işleminin yapıldığı yere fışkırtır. Genelde freze ve benzeri takımlarla yüzey işlenirken bu metot takımı ve parçayı yeterince soğutur. Keza tornada kesici ucun hemen üstünde bulunan nozul yeterli soğutmayı sağlar. Pompa basınçları 3 ila 35 BAR arasında ve debi 10 ila 40 litre / dakika arasında değişir.

Fışkırtılan soğutma sıvısı talaşları da uzaklaştırır ve talaş konveyörü yardımıyla talaşlar tezgah dışına çıkarılarak talaş kovasına dökülür.

Takım İçinden Soğutma metodu nispeten modern makineler ve kesici takımlar için geçerlidir.

Küçük çaplı deliklerin, kör deliklerin ve uzun deliklerin delinmesi, Takım İçinden Soğutma kullanılmasını zorunlu kılar. Çünkü bu durumlarda kesici takımın parçadan kesip ayırdığı "talaşın delinen delikten tahliyesi zor olur; talaşlar matkabı veya kılavuzu sıkıştırır ve kırılmasına" yol açar. Ayrıca bir matkap sıkışmasa bile kesici ucu sürtünme sebebiyle çok ısınır ve tahrip olur.

Matkap üreticileri içinde boydan boya delik (bir veya iki adet) bulunan sert metal veya takma uçlu matkaplar üretirler. Özellikle uzun delikleri delmek için tasarlanmış Namlu Matkaplarında Takım İçinden Soğutma kullanılması şarttır. Bu takımlarda 70 BAR basınca kadar soğutma sıvıları kullanılmaktadır.

Takım İçinden Soğutma metodunda basınçtan daha önemli olan unsur, soğutma sıvısının debisidir. Kesici takım üreticileri muhtelif takımlar için gereken basınç ve debi miktarlarını kataloglarında belirtirler. Aşağıda bir örnek verilmiştir.

İşletme sırasında, tavsiye edilen debi ve basıncın altına düşülürse kesme performansı düşer, takım ömrü azalır, iş parçası yüzey pürüzlülüğü artar ve parça toleransları genişler, konum toleransları sapar.

Modern Kalite Yönetim sistemleri ilk parçadan itibaren son parçaya kadar bir kafile içindeki tüm ürünün vasıflarının teknik resme uygunluğuna ilaveten, dalgalanmamasını şart koşar. (Bu şart, bilindiği gibi Cpk ve Cmk değerlerini hesaplamak suretiyle kontrol altında tutulur).

Takım içinden soğutma kullanılan bir operasyonda soğutma sıvısının geçtiği kanal ve borular tıkanırsa sıvı basıncı artar fakat debisi düşer, kesici ucun parçayı kestiği noktaya iletilen sıvı azalır ve soğutma yetersiz kalır.

Bir müşterimizin, tezgahında performans düşüklüğü ortaya çıktığı şeklindeki şikayeti üzerine giden Servis Mühendisi, kullanılan takımların içindeki kanalların talaş ile dolduğunu ve sıvı akımını kestiğini bulmuştur. Kanalları tıkayan talaşı temizlemek mümkün olmadığından problem ancak yeni takım kullanılarak çözülmüştür.

Fabrikalarda soğutma sıvısı ve filtreler daima ihmal edilir; "Soğutma sıvısı akıyorsa yeterli" görülür, ancak basınç ve debisi bilinmez, sıvı içindeki taşınan maddelerin önemi kavranmaz. Filtreye ödenen para fuzuli bulunur, birçok tezgahta filtre bulunmadığı veya yırtık olduğu müşahede edilmiştir.

Burada bir benzetme yapılabilir. Bir otomobil, kamyon veya iş makinesi veya diğer bir araç sahibi motorunun yağ filtresini belirli periyotlarla değiştirmezse motorun içindeki yatakların ve diğer hareketli elemanların ömrünün çok kısa olacağını bilir.

Keza hava filtresi zamanında değiştirilmez ise gözenekleri tıkanır ve yakıt sarfiyatı artar, motorun çekişi düşer. Hava filtresi yırtık ise yolun tozu silindirlere kadar ulaşır, yağla karışarak mükemmel bir aşındırıcı oluşturur ve kısa zamanda silindir ve segmanları aşındırır.

CNC Tezgahlarında filtrelemeye gereken önem verilmemesi de benzer sonuçlar doğurur.

Tüm metalik malzemelerde kesici takım talaş kaldırma sırasında malzemeden çeşitli büyüklüklerde parçalar koparır. Talaş boyutları tornada yumuşak çelik işlerken metrelere ulaşır; döküm malzemelerde mikronlar mertebesinde kırıntılar şeklinde çıkar.

İri talaşlar talaş kovasına gönderilirken, bilhassa küçük partiküller soğutma sıvısı ile tanka ve oradan pompa yardımıyla kesme noktasına taşınır.

Soğutma sıvısı talaş parçacıklarını taşıyarak geniş borulardan dar kanallara geçerken, kesit değişikliklerinin olduğu noktalarda dar kanala sığamayan parçacıklar deliği tıkar.

Ayrıca daha küçük boyutlu parçacıklar delik içine girer ve birbirini sıkıştırır, sıkışan parçacıkların üstüne diğerleri birikir ve kısa zamanda sıvının geçişi engellenir.

Sert metal matkapların içine delinmiş soğutma sıvısı kanallarının çapı yaklaşık 1 ila 2 mm'dir. Talaş partikülleri deliğe girerse onu kolaylıkla tıkayabilir. Bu mahzuru ortadan kaldırmanın en iyi çaresi soğutma suyunu pompadan önce filtreden geçirmek ve tanecikleri yakalayıp tutmaktır.

Küçük talaş kırıntıları aynı zamanda pompaların hareketli elemanlarını da aşındırır. Yüksek basınçlı pompalar genelde dişli tiptendir. Dişlerin arasına giren partiküller bunları aşındırarak zarar verir. Döküm parçalarda döküm kabuğunun sertliğinin 550 HB (Brinell Sertliği) kadar olabileceği ve döküm kumu veya maça kumu ihtiva ettiği de düşünülürse mekanik pompaların filtrelenmemiş soğutma sıvısından ne kadar zarar göreceği tahmin edilebilir.

Bütün bu anlatılanlar CNC tezgahların performansı ve ömrü üzerinde soğutma sıvısı filtrelenmesinin önemini ortaya koyar.

SOĞUTMA SIVISI FİLTRELERİ

Soğutma sıvısının operasyon noktasında koparılan talaşları sürükleyerek talaş konveyörüne taşıması sırasında iri talaşlar gravite (yerçekimi) yardımıyla soğutma sıvısından ayrılır.

İnce talaşlar, döküm kumu, üstüpü artıkları gibi küçük boyutlu maddeler sıvı akışı içinde taşınır. Soğutma sıvısının tanka döküldüğü noktada bulunan bez veya kağıt filtre katı partikülleri tutarak sadece temiz sıvının tanka gitmesine izin verir. Filtre cinsine göre zaman içinde dolar veya gözenekleri tıkanır,

Bez filtreler sökülerek yıkanır ve temizlenir; kağıt filtreler ise değiştirilir. Modern kağıt filtreler bir makaraya sarılmış olarak satılır. Makaradan açılan kağıt yatay olarak delikli sac üzerinde yayılır ve bir ucu boş makaraya tespit edilir. Zaman içerisinde kağıt filtre kirlendikçe kirli kısmı boş makaraya sarılır ve temiz yüzey soğutma sıvısını süzer.

Bez filtreler, yıkanarak tekrar kullanma özelliği sebebiyle daha hesaplıdır ve yaygın olarak kullanılır. Yırtılan veya süzme özelliğini kaybeden bez filtre torbaları değiştirilir.

Bez filtreler, yapısına göre 50 mikron, 10 mikron ve hatta 5 mikron boyutunda katı partikülleri süzebilir. Küçük boyutlu (örneğin masa tipi) tezgahlarda, kıymetli parçaların üretiminde, yüzey pürüzlülüğünün düşük olması gereken yerlerde 5 mikronluk filtrelerin kullanılması tavsiye edilmektedir. Keza uzun delik delme işlerinde (L/D > 8) dar gözenekli filtreler kullanılmalıdır.

Filtrelerin kullanımında gösterilecek ihmal, öncelikle kalitenin düşmesine, arızalar sebebiyle işin aksamasına ve daha sonra da mutlaka tezgah sahibi Şirketin bir gün yüksek tamir masraflarıyla karşılaşmasına yol açacaktır.

Aşağıdaki resim, İstanbul'da bulunan bir fabrikada uzun süre temizliği yapılmamış bir filtre tankından çıkan bir nevi mantar olan canlıyı gösteriyor. Denizanasına benzeyen bu mantardan kopan parçalar kesici takım deliklerini tıkamıştı. Tezgah soğutma sistemi tamamen boşaltılarak yıkandı ve arıza giderildi.

Uzun süre temizlenmemiş filtre tankından çıkan mantar canlısı (tezgah: yatay işleme merkezi)