Günümüzün cnc takım tezgahları gelişen teknolojiye bağlı olarak yüksek kesme kabiliyeti ve devre sahip olmasından ötürü bu tür tezgahlarda kullanılacak olan kesici takımlarında bu tür özellikleri olması gerekmektedir. Bu bağlamda geleneksel takım tezgahlarında kullanılan kesici takımların, cnc takım tezgahlarında kullanılmaması gerekmektedir.

Bu yazımızda cnc takım tezgahları olarak cnc torna ve cnc freze gibi tezgahlarda tercih edilen kesici takımları özetleyeceğiz…

Takım Çeliği Kesici Takımlar:

Kullanım alanı sınırlı olan bu tür takımların içerisinde %0,5 ile %1,7 oranında karbon bulunması neticesinde dayanımları ve kaliteleri düşük olan kesici takımlardır. Kullanım olarak genelde genellikler sert olmayan malzeme işlemesinde tercih edilen bu tür takımlar yaklaşık 250 dereceye kadar dayanabilmektedir.

Yüksek Hız Çeliği Kesici Takımlar: (HSS – High Speed Steel):

Bu tür kesici takımların malzeme birleşimine baktığımızda %6 – %9 Molibden, %1,5 – %6 Krom, %15 ile %22 Volfram katkıları içeren takımlardır. Kalite ve dayanım açısından baktığımızda orta kalitede yer almakla birlikte yaklaşık 600 derece sıcaklığa dayanabilmektedirler. Bu tür takımların tercih edilme sebebi, körelen uç kısımları tekrar tekrar bilenerek kullanılabilmektedir. Bu özelliği sayesinde hem cnc işleme tezgahlarında hem de geleneksel işleme tezgahlarında çok büyük bir oranda kullanılmaktadır. Bu tür bir takımla işlenecek malzemelere baktığımızda döküm malzemeler, metal olmayan malzemeler ve orta sertlikte çelik malzemelerin işlenmesine uygundur. Cnc tezgahlardaki yüksek kesme devri gibi özellikler bu tür malzemelerin kullanımını azaltsada halen daha matkap, kılavuz, rayba, azdırma, broş gibi işlemlerde ve geleneksel tezgahlarda sıklıkla kullanılmaktadır.

Sert Maden Karbürler:

Karbür uçların tarihine baktığımızda 1930’lu yıllarda yüksek hız çelikleri ve stellit (karbon-kobalt) kesici takımlara göre daha yüksek kesme hızları ve sıcaklıklara dayanan karbür uçlar geliştirilmiştir. Karbür uçların elastikiyet modülü ve ısı geçirgenliğinin yüksek olması, genleşme miktarının düşüklüğü gibi özellikler, kalıp ve kesici imalatında en çok tercih edilen malzemeler olmasını sağlamıştır. Tungsten ve titanyum olmak üzere iki farklı türü bulunan sert maden karbürler, bu malzemelerin kobalt gibi bir bağlayıcı malzeme ile preslenme sonrası sinterlenerek imal edilmektedir. Kalite ve dayanım olarak oldukça yüksek olan bu kesici takımlar sert malzemelerin işlenmesinde kullanılmaktadır.

Titanyum Karbür:

Bağlayıcı element olarak nikel-molibden alaşımı kullanılarak üretilen titanyum karbür, tungsten karbüre göre aşınma dayanımı daha yüksek bir karbürdür. Daha yüksek kesme hızlarında malzeme olarak çelik ve dökme demirlerin işlenmesinde tercih edilmektedir.

Kaplanmış Kesici Takımlar:

1900’lü yılların ikinci yarısından sonra imalat sanayisininde kesici takımlar için yeni malzemeler denenmiş ve bu malzemelerin işleme sırasında aşınma, kimyasal reaksiyona girme gibi özellikleri, kesici takımların bu zorluklarla baş edebilmesi için kaplanma durumlarını geliştirmiştir. Kaplama malzemesi olarak titanyum, nitrür, titanyum karbür ve seramikler tercih edilmektedir. Kesici takım üzerine yapılan kaplamalar kalınlık olarak 5-10 mikron seviyelerinde olmaktadır. Buna ek olarak kesicilerin uç kısımlarında kırılmaların azaltılması ve dayanımın artması için honlama işlemi de yapılmaktadır.

Kesici takımlara yapılan kaplama işlemi sonrasında, yüksek sıcaklıklarda sertliği muhafaza, kimyasal olarak iç yapının korunması, düşük ısı geçisi, iç yapı olarak gözeneksiz veya çok az gözenekli bir yapı kazandırılmaktadır.

Kesici takımların kaplanmasında kullanılan titanyum nitrür, yüksek sertlik, düşük sürtünme katsayısı, yüksek sıcaklık dayanımı, kaplanan malzemeye iyi nüfuziyet ve matkap, yüksek hız çelikleri ve karbür kesicilere kaplandığında ise ekstradan da ömürlerinin artmasını sağlamaktadır. Titanyum nitrür kaplamalı kesici takımlarda dikkat edilmesi gereken bir durum ise bu takımların düşük kesme hızlarında kullanılmamasıdır, çünkü böyle bir durumda takımın ucunda biriken talaş sonucunda kaplamanın yanması söz konusu olabilmektedir, bu yüzden uygun kesme hızında ve soğutma sıvısı ile kesme işlemi gerçekleştirilmelidir.

Seramik Kesici Takımlar:

1950’li yıllarda yüksek saflıkta ve çok ince taneli alüminyum oksitten oluşan seramikler kesici takım imalatında da kullanılmaya başlanmıştır. Alüminyum oksit yüksek basınç altında soğuk bir şekilde preslenip, sonrasında ise yüksek sıcaklarda sinterlenerek beyaz renkli halini almıştır. Ayrıca titanyum karpit ve zirkonyum oksit ilave edilerek ısıl şoka dayanım özelliklere de kazandırılmıştır. Seramik kesiciler yüksek aşınma dayanımı ve yüksek sıcaklık dayanımı gibi özelliklere sahiptir.

Beyaz seramikler gibi siyah seramik kesici takımlar da imal edilmiştir. Bu tür takımların özellikleri %70 alüminyum oksit, %30 titanyum karbür içermektedir. Bu tür kesici takımlara seramik ve mermer kelimelerinin kısaltmaları olarak sermet ismi de denmektedir. Bu tür kesici takımlar sertleştirilmiş çelik, nikel esaslı alaşımlar ve dökme demir gibi malzemelerin kesikli talaş kaldırma işlemlerinde tercih edilmektedir.

Kübik Boron Nitrit Kesici Takımlar:

Doğada bilinen en sert malzeme elmas olarak bilinmektedir ve kübik boron nitrit ise sertlik olarak elmasa en yakın yapay malzeme olarak öne çıkmaktadır. 1960’lı yıllarda üretilen kübik boron nitrit, karbür gövdeye 0,5-1 mm kalınlığında kübik boron nitritin basınç altında sinterlenmesiyle elde edilir. Elmasın hızlı aşınmasına karşılık olarak yüksek hızlarda sert dökme demir ve sertleştirilmiş çeliğin işlenmesinde tercih edilmektedir.

Silikon Nitrür Tabanlı Kesiciler:

Silikon nitrür tabanlı kesici takımlar, alüminyum oksit ve titanyum karbürle birleştirilerek imal edilir. Modern üretim teknolojisinin gelişmesiyle birlikte geleneksel karbür kesici takımlar, yeni ve zor malzemelerin üretim ihtiyaçlarını karşılayamaz hale geldi. Silikon nitrür seramik kesme aletleri, yüksek sertlikleri, mukavemetleri, iyi kırılma toklukları, yüksek sıcaklıkta oksidasyon direnci ve sert kesme, yüksek hızlı kesme vb. özellikleri ile piyasanın ihtiyaçlarını karşılayabilmekte.

Silisyum nitrür seramik kesme aletlerinin avantajları

Karbür kesici aletlerle karşılaştırıldığında, silisyum nitrür seramik kesici aletlerin aşağıdaki hususlarda gösterilen bariz avantajları vardır.

• Silisyum nitrür seramik kesicinin HRA değeri genellikle 91-93’tür (HRA, yumuşak ve sert malzemelerin sertlik indeksini temsil etmek için kullanılır), bu nedenle iyi aşınma direncine sahiptir ve işlenmesi zor olan yüksek sert malzemeleri işlemek için kullanılabilir işleme sertliği HRC65’e (60HRA = 20HRC) kadar olan çeşitli sertleştirilmiş çelik ve sertleştirilmiş dökme demir gibi geleneksel aletlerle veya hiç işlenemez.
• Yüksek sertlikteki malzemelerin kaba ve finiş işlemesinin yanı sıra frezeleme, planlama ve aralıklı kesme gibi yüksek etkili işlemeler için kullanılabilir.
• Silisyum nitrür seramikten yapılmış kesici aletler, yüksek sert malzemeler için “öğütme için öğütme” işlevini gerçekleştirmek, işleme teknolojisini basitleştirmek ve işleme verimliliğini artırmak için zamandan, elektrikten ve makine sayısından tasarruf etmek için yüksek hızda kesilebilir. araçlar ve bitki alanı ve diğer etkiler.
• Silisyum nitrür seramik bıçağın kesim sırasında metalle daha az sürtünmesi vardır, bu da bıçağa yapışmayı zorlaştırır ve iş parçasının pürüzlülüğü düşüktür.
• Takımın dayanıklılığı, işleme sırasında takım değiştirme sayısını azaltan, iş parçasının homojenliğini sağlayan ve ayrıca küçük koniklik ve yüksek doğruluk sağlayan geleneksel takımlardan birkaç kat, hatta onlarca kat daha yüksektir.
• Kesici takım, tungsten, kobalt ve titanyum gibi birçok stratejik metal malzemeyi kurtarabilen, kabukta en bol bulunan silisyum elementini hammadde olarak tüketir.

Elmas Kesiciler:

En sert ve en iyi aşınma dayanımına sahip en doğal malzeme elmastır. Sert maden uçlara kıyasla iki kat fazla dayanıma sahip, sıcaklıkta çok az genleşmektedir. Bu özellikleri nedeniyle yüzey kalitesinin çok yüksek olduğu yerlerde tercih edilmektedir. Demir içerikli metallerin işlenmesinde yüksek sıcaklık durumlarında kimyasal reaksiyon nedeniyle elmasın grafit yapısına dönmesine neden olmaktadır.

Elmas Kesici Takımlar veya Polikristal Elmas (PCD) kesme aletleri, alüminyum, pirinç ve bakır, grafit ve ahşap, plastik ve karbon fiber takviyeli polimer (CFRP) gibi diğer malzemeleri kesmek için kullanılır.

Bu nedenle, PCD kesici takımlar temel olarak yüksek aşındırıcı direnç ve yüksek sertlik elde etmek için kullanılır.

Ayrıca PCD elmas takımlar , geleneksel kesicilere kıyasla kesici için daha uzun bir ömür sağlar. Bu araçlar da tasarımları tam ölçüm özelliklerine uyacak şekilde özelleştiriyor.