Hassas CNC İşleme Kılavuzu

1. Hassas CNC İşleme Nedir?

Hassas CNC (Bilgisayarlı Sayısal Kontrol) İşleme, önceden programlanmış bilgisayar yazılımının fabrika aletlerinin ve makinelerinin hareketini belirlediği bir imalat sürecidir. Bu otomasyon, olağanüstü doğruluk ve tekrarlanabilirlikle geleneksel işleme yöntemlerinin kapasitesini aşan şekilde karmaşık parçaların üretimine olanak tanır .

Standart ve hassas CNC işleme arasındaki temel fark, doğruluk seviyesindedir. Standart işleme genel bileşenler için yeterli olabilirken, hassas işleme genellikle ±0,1 ila 0,2 milimetre , özel makineler, optimize edilmiş kesme parametreleri ve bu kadar hassas standartlara ulaşmak için uzmanlık gerektiren işlemler . Bir mikronluk sapmanın bile kritik olabileceği otomotiv, tıp ve savunma gibi talepkar sektörlerde, özdeş bileşenlerin seri üretimi temel hedeftir.

Gerçek Dünya Vaka Çalışması: CAD Modelinden Uzay Bileşenine

Yakın zamanda bir üretici, yüksek performanslı uçak yapısal braketlerinin bir partisine ihtiyaç duydu. Başlangıçtaki prototipler, standart 3 eksenli CNC ile işlenmişti ve gerilme testlerinde 0,15 mm varyans gösterdi. Aşağıda adım adım açıklanan süreci uygulamak üzere 5 eksenli hassas CNC makinesine geçerek 0,02 mm tolerans sağladılar ve parça mukavemetinde %30'luk bir iyileşme elde ederek uçuşa uygunluk kalite kontrollerinin tamamını geçtiler.

2. Hassas CNC İşleme Sürecinin Adım Adım Uygulanışı

Yüksek hassasiyet elde etmek, titiz, çok aşamalı bir süreç gerektirir.

2.1 Tasarım ve CAD Modelleme

Sürecin başlangıcı, AutoCAD veya Solidworks gibi yazılımlarda oluşturulan detaylı bir 3D model ile başlar. Bu model, nihai parçanın tüm kritik boyutlarını, toleranslarını ve özelliklerini içerir. Bu aşamada Üretilebilirlik için tasarım (dfm) prensiplere uymak, tasarımı hassas imalat teknikleriyle uyumlu hâle getirmek ve imalatı imkânsız ya da aşırı maliyetli olan geometrilerden kaçınmak açısından hayati öneme sahiptir .

2.2 CAM ve CNC Programlama

Daha sonra CAD modeli Bilgisayar Destekli Üretim (CAM) yazılımı. CAM sistemi, modeli CNC makinesinin çalıştırabileceği talimatlar kümesine dönüştürür ve bu talimatlara G-kodu ve M-kodu denir. Bu aşamada, hataları en aza indirmek ve maksimum hassasiyet için malzeme kaldırma sürecini optimize etmek amacıyla takım yollarının simülasyonu yapılır. .

2.3 CNC Makine Kurulumu

Doğru kurulum kesinlikle vazgeçilmezdir. Bu süreç şunları içerir:

• Takım Ayarı: Doğru kesme takımlarını (freze uçları, matkaplar vb.) takım tutuculara veya Otomatik Takım Değiştiriciye (ATC) yerleştirme.

• İş parçası sabitleme: Ham malzemeyi (iş parçasını), mengene veya özel sabitleme aparatı kullanarak makine tezgahına sağlam bir şekilde bağlamak.
  Takım sehimleri veya hizalama hatası gibi yanlış kurulumlar, hassas parçalarda karşılaşılan yaygın kalite kusurlarının başlıca nedenlerindendir. .

2.4 İşleme Uygulaması ve Süreç İzleme

Bu, fiziksel işleme aşamasıdır. Operatör, mil hızı, ilerleme hızı ve kesme derinliği gibi parametreleri ayarlar. Bir titanyum havacılık braketi için parametreler şöyle olabilir:

• Döner hızı: 2400 devir/dakika

• İlerleme Hızı: diş başına 0,2 mm

• Kesme Derinliği: 0,5 mm (finiş geçişler için)
  Modern makineler genellikle takım aşınmasını ve parça boyutlarını gerçek zamanlı olarak izlemek için problara sahiptir ve böylece üretim süreci boyunca tutarlılığı korumak amacıyla ayarlamalar yapılmasına olanak tanır.

2.5 Son İşleme ve Bitirme

İşlemeden sonra parçalar genellikle son işlemden geçirilir. Bu işlem, çöpe çekme keskin kenarları kaldırmak ve bitişikleştirme yüzey kalitesini artırmak için öğütme son boyut hassasiyetine ulaşmak amacıyla teknikler içerir, buna karşılık elektrokaplama veya anodize korozyon direncini ve estetiği iyileştirebilir .

Tablo: Yaygın CNC Bitirme Süreçleri ve Etkileri

3. Hassas CNC Makine Tipleri ve Uygulamaları

Farklı hassasiyet görevleri, özel makineler gerektirir. Yüksek hassasiyetli imalatta kullanılan temel CNC makine türleri şunlardır:

• CNC Freze Makineleri: Dönen çok uçlu kesme takımlarını kullanarak sabit bir iş parçasından malzeme kaldırır. ±0.0025 mm'ye kadar dar toleranslarla karmaşık geometriler, kanallar ve boşaltmalar oluşturmak için idealdir. ±0.0025mm  5 eksenli freze makineleri, karmaşık havacılık ve tıbbi bileşenler için vazgeçilmezdir.

• CNC Torna ve İşleme Merkezleri: İş parçası dönerken tek uçlu bir kesme ucu doğrusal olarak hareket ederek malzeme kaldırır. Silindirler, miller ve konektörler gibi dönel simetrik parçalar üretmek için en temel yöntemdir. silindirler, miller ve konektörler  .

• CNC Elektroerozyon (EDM) Makineleri: Malzemeyi elektriksel kıvılcımlarla aşındıran temas olmayan bir süreçtir ve titanyum ve volfram gibi sert metaller için uygundur. Mekanik gerilimi minimuma indirir ve kalıp ve matkap gibi karmaşık şekiller için mükemmeldir. .

• CNC Hassas Taşlama Tezgahları: Bu makineler, parça bitirme işlemi olarak kullanılır ve parçanın son aşamasında çok düzgün yüzeyler ve dar toleranslar elde etmek için dönen bir aşındırıcı taş kullanır .

4. Hassas CNC Parçaları için Malzeme Seçimi

Malzeme seçimi, işleme stratejisi, takımlar ve nihai parça performansını etkileyen kritik bir faktördür.

Metaller ve Alaşımlar

• Alüminyum 6061, 7075: Mükemmel dayanım-ağırlık oranı, iyi işlenebilirlik. Havacılık ve otomotiv şasilerinde yaygın olarak kullanılır.

• Paslanmaz Çelik 304, 316: Yüksek korozyon direnci sunar. Tıbbi cihazlarda ve gıda işleme ekipmanlarında yaygındır.

• Titanyum (Ti-6Al-4V): Yüksek mukavemetli, hafif ve biyouyumludur ancak işlenmesi zordur. Havacılık ve tıbbi implantlarda vazgeçilmezdir .

• Inconel 718: Jet motorlarında ve yüksek sıcaklık uygulamalarında kullanılan, mükemmel ısı direncine sahip nikel bazlı süper alaşım.

Plastikler ve Polimerler

• PEEK (Polie eter eter keton): Yüksek termal ve kimyasal direnç, tıbbi ve havacılık alanlarında metal yerine sıklıkla kullanılır.

• Asetal (POM): Düşük sürtünme ve yüksek rijitlik, dişliler ve rulmanlar için idealdir.

• PTFE (Teflon): Mükemmel kimyasal direnç ve düşük sürtünme, sızdırmazlık elemanlarında ve yalıtım bileşenlerinde kullanılır. .

Tablo: Hassas CNC Malzeme Seçim Kılavuzu

5. Hassas İşleme Teknolojisinin Temel Sektörleri ve Uygulamaları

Hassas CNC parçalar, başarısızlık seçeneğinin olmadığı sektörlerde temel öneme sahiptir.

• Havacılık ve Uzay: Bileşenler şöyle örneklendirilebilir: türbin kanatları, yapısal braketler ve ısı kalkanları zorlu koşullar altında aşırı hassasiyet ve güvenilirlik gerektirir . Gerçek hayattan bir örnek olarak Inconel 718 türbin kanatlarının işlenmesi , 1300°C'nin üzerindeki sıcaklıklara ve merkezkaç kuvvetlerine dayanabilmesi için EDM ve 5 eksenli frezeleme ile gerekli soğutma kanalı geometrisi ve yüzey kalitesinin elde edilmesi gerekmektedir.

• Tıbbi: Tıbbi alanda hassasiyet, cerrahi aletler, ortopedik implantlar (diz, kalça) ve diş protezleri  . Örneğin, bir özel titanyum kranial implant genellikle hastanın tam CT tarama verilerine uyması için işlenir ve kemik büyümesini desteklemek üzere gözenekli bir yüzey yapısına sahip olacak şekilde işlenir.

• Otomotiv: Sektör, özel braketler, motor bileşenleri ve şanzıman parçaları  için hassas işleme kullanır. Yüksek performanslı motorlarda, mükemmel sızdırmazlığı sağlamak ve sürtünmeyi azaltmak için mikro düzeyde toleranslarla işlenmiş pistonlar bulunur ve bu da doğrudan beygir gücünü ve verimliliği artırır.

• Elektronik: Hassas CNC işleme, ısı yayıcılar, konnektörler ve kompakt muhafazalar üretir ve burada minyatürleştirme ile termal yönetim kritik öneme sahiptir .

6. Bir Hassas İşleme Hizmet Sağlayıcısı Nasıl Seçilir

Doğru üretim ortağını seçmek çok önemlidir. EEAT prensiplerine dayalı olarak dikkat edilmesi gereken temel faktörler şunlardır:

• Uzmanlık ve Deneyim: Sektörünüzde kanıtlanmış bir geçmişe sahip bir sağlayıcı arayın. Ürettiği vaka Çalışmaları veya Örnekler benzer parçaların referanslarını isteyin. Ekibinde sertifikalı mühendisler ve torna işçileri olmalıdır.

• Yetkinlik ve Güvenilirlik: Kontrol edin sertifikaları (örneğin, havacılık için ISO 9001, AS9100, tıbbi cihazlar için ISO 13485) . Bu, kalite yönetim sistemlerine olan bağlılıklarının bir göstergesidir. Müşteri yorumlarını ve değerlendirmelerini okuyun.

• Teknik Kapasite: Şu donanıma sahip olduklarından emin olun: doğru makineler (örneğin, 5 eksenli frezeler, İsviçre tipi torna makineleri) ve ölçüm ekipmanları (örneğin, CMM'ler) gereken toleransları doğrulamak için.

• İletişim ve Şeffaflık: Güvenilir bir ortak açık sağlar DFM Geri Bildirimi ve proje boyunca açık iletişimi sürdürür.