DERİN
DELİK DELME
1. DERİN DELİK DELME
1.1. Giriş;
Derin delik delme işlemi yağ endüstrisi,silah sanayi vb. bir çok alanda kullanılan bir işlemdir.Elde edilen parçaların işlevlerinin tam olarak yerine getirebilmesi için önceden belirlenen boyut,tolerans ve kaliteyi sağlaması gerekir.Bu istenen özellikleri yerine getiren parçaların imalinde de minimum enerjinin harcanması için bazı optimizasyonlar yapılmalıdır.
Bu gereksinimlerin karşılanması için de derin delik delme işlemi tanımlanacak,bu işlem için geliştirilmiş bazı takım ve sistemler incelenecek, delik delme esnasında ortaya çıkan koşullar belirlenmeye çalışılacak ve sonuçta en iyi çözüme en iyi yoldan ulaşmak için yeterli bilginin elde edilmesine çalışılacaktır.
1.2. Derin delik delme tanımı;
Derin delik delme uygun tasarlanmış torna, matkap, delik delme tezgahı ve freze tezgahında yapılacak uygun değişiklerle,yüksek basınçlı kesme sıvısı kullanılarak,namlu delme,namlu delik işleme,trepanlama yani alın kanalı açma ve diğer kendinden yataklamalı takımlarla yapılan delme işlemidir.Derin delik delme derinliğin çapa göre çok daha büyük olduğu işlemlerdir.Bu işlemlerde derinlik/delik çapı 5 ile 100 arasında değişebilmektedir.Pek çok uygulamada derin delik delme işlemi bu işlem için hazırlanmış özel tezgahlarda yapılmaktadır. Bu tezgahlarda delme işlemi ;
ü İş parçasının dönmesi,
ü Takımın dönmesi,
ü İş parçası ve takımın dönmesi ile gerçekleştirilebilir.
Gerek talaşın ve kesme ağzında oluşan sıcaklığın tahliyesi , gerekse matkap rijitliğinin azalması bakımından derin deliklerin işlenmesi daha zordur.Delik derinliği arttıkça yağlama, talaş kırma, soğutma, oluşan talaşın boşaltılması için daha modern takımlara ihtiyaç duyulur.Bu isteklerin sağlanması ise özel olarak geliştirilmiş derin delik delme sistemlerince sağlanmaktadır.
1.3. Derin delik delme yöntemleri
1.3.1. Dolu malzemeye delik delme;
Genellikle küçük çaplar için kullanılan bir yöntemdir.
1.3.2 Çevreden kesme;
Büyük çaplı deliklerin delinmesinde kullanılırlar.Dolu malzemeye delik delme işleminde harcanan güçten daha az güç harcar.
1.3.3 Delik genişletme;
Dövülmüş,dökülmüş, preslenmiş veya haddelenmiş parçaların işlenmesi esnasında daha iyi yüzey kalitesinin ve toleransların elde edilebilmesi amacıyla kullanılırlar.Tezgah gücünün yeterli olmadığı durumlarda baş vurulabilen bir yöntemdir. Ayrıca çekerek delik işleme de boruları işlemek için kullanılan bir genişletme yöntemidir.
Delme esnasında talaş kırma işlemi ve işlenen talaşın delikten boşaltılması işlenen yüzeye zarar vermemesi açısından işlemi çok önemlidir.Delik derinliği arttıkça bu işlem daha da zorlaşır.
Kesme sıvısının yada basınçlı havanın kullanılması, özellikle derin delik veya kör deliklerin tornalanmasında, gerek talaşların dışarıya atılmasında gerekse yüzey kalitesinde olumlu etkiler sağlar.
1.4. Kesme sıvısının kesme bölgesine gönderilmesi ve talaşın uzaklaştırılması;
ü Kesme sıvısı takımın içinden kesme bölgesine gönderilir.Talaşlar kesme bölgesinden takımın dışından , takım üzerindeki bir kanal yardımıyla uzaklaştırılırlar.Bu prensip daha çok namlu matkap sistemlerinde kullanılırlar.
ü Kesme sıvısı takımın dışından kesme bölgesine gönderilir.Oluşan talaş takımın içinden kesme bölgesinden uzaklaştırılır.
Bu prensipte kullanılan iki metot vardır;
1.4.1 Ejektör sistemi;
Ejektör sistemi kesme sıvısının iç ve dış borular arasından pompalandığı ikiz borulu bir sistemdir.Bu sistem her makineye adapte edilebilir, ancak daha çok NC ve CNC torna tezgahlarında tercih edilirler.Kesici takım ile işlenen parça arasında sıkılık gerektirmez.Ejektör delme verimli,kendi kendini temizleyen bir işlemdir.Sızdırmazlık ve basınç ayarlarına gerek yoktur.Ayrıca ejektör sisteminde iş parçası ile delme burcu arasına sızdırmazlık burcu konmasına gerek yoktur.Delme burcu iş parçasına mümkün olduğu kadar yakın yerleştirilmelidir.
Ejektör delme işleminde kesme sıvısı dolaşımı iç ve dış borulardan oluşan kapalı bir sistem tarafından sağlanır.Bu ise söz konusu tekniğin aralıklı delme işlemlerinde herhangi bir kesme sıvısı kaybı olmaksızın kullanılabilmesi demektir.
Ejektör delme , belli durumlarda delme burcu kullanılmadan da yapılabilir.Delme burcu yerine bir pilot delik delinir ve bu delik doğrusallık ve boyutsal toleranslar sağlanacak şekilde bu işlemi, izleyen ejektör delme işlemi için genişletilir.Pilot delik , delme kafasının uzunluğundan en az 5 mm daha uzun olmalıdır.Delik toleransları +0,05 mm ile +0,1 mm aralığında değişmelidir.Ejektör delme işlemi çapsal hassasiyetin önemli olmadığı durumlarda pilot deliğin genişletilmesi gerekmeksizin de uygulanabilir.Ancak bu durumda ejektör delme işlemi deliğim girişinden başlar.
Ejektör delme sistemi
1.4.1.1. Bazı ejektör sistemleri;
Valf gövdesi
ü Delik derinliği 549 mm
Kirmen
ü Delik derinliği 457 mm
Kısma valfı
ü Delik derinliği 410 mm
1.4.2. STS Sistemleri;
STS delme işleminde kesme sıvısı matkap ile delik cidarları arasına gönderilir.Kesme sıvısı talaşı takımdan ve matkap yuvasından uzaklaştırabilmek için yeterli basınca sahip olmalıdır.Uzun deliklerin işlenmesinde avantajlı bir yöntemdir.Talaş kırma problemlerinin olduğu durumlarda ejektör sistemine oranla daha çak tercih edilirler.STS sisteminde matkap içinden geçen kesme sıvısı yaklaşık iki kattır.Ejektör sistemine göre daha yüksek bir basınç elde edilir ve bu da daha iyi bir talaş kırma sağlar.
STS sistemi
1.4.2.1.Bazı STS Sistemleri;
Uçak pervanesi mili
ü Delik derinliği 14000 mm
Isı değiştiricisi levhası
ü Delik derinliği 610 mm
Kesme sıvısının kesme bölgesine dışarıdan gönderildiği sistemlerde (ejektör ve STS) minimu8m 0,006 mm’lik boşluğa sahip G6/h6 toleransı tavsiye edilmektedir.
Delme işlemi bir delme burcu ile başlar.Delme burcunun görevi matkabı parçaya temas ettiği andan destek elemanlarının delinen yüzeye temas ettiği ana dek yataklamak ve klavuzlamaktır.Delme burcunun tipi çeşitli delme sistemlerine göre farklılık gösterir.
Aşağıdaki şekilde delme burcu gösterilmektedir.
Delme burcu
1.5.Matkapla delik açma;
Matkapla delik delme, bir merkez etrafında dönen (genellikle tek noktalı), bir ya da daha fazla kesici ağız içeren aletle dolu bir parçaya dairesel delik veya silindir ya da tüp şeklinde oluk açmak için yapılan bir tornalama işlemidir. Bu işlem en az dört farklı tip uygulama için kullanılır: Yuvarlak disklerin, büyük ince deliklerin, dairesel olukların ve derin deliklerin oluşturulması. Bu kısımda bizim konumuz olması açısından derin delik delme incelenecektir.
Namlu matkapla delme işleminde iş parçasına delinen merkezleme deliğinin çapı matkap çapından küçük olmalıdır aksi taktirde delme burcu ile iş parçası arasındaki boşlukta sıkışan talaş takıma zarar verebilir.Merkezleme deliğinin çapının azaltılması mümkün değilse önceden delinmiş deliğe giren ve matkabı daha iyi klavuzlayan özel burçlar kullanılabilir.
Matkap ile iş parçası arasındaki merkezleme deliğin boyutsal hassasiyetini etkiler.Bu nedenle delme burcu ekseni ile parça ekseni arasındaki sapma 0,02 mm yi aşmamalıdır.Ayrıca herhangi bir eksen kaçıklığı olmasa bile çok büyük burçların kullanılması eksenel sapmalara neden olur.
Eksenden sapmalar
Matkabın döndüğü durumlarda eksenden kaçıklık deliğin konumu üzerinde etkili olurlar.Delik genişletme işleminde kesici kenarlar üzerinde dengesiz yüklemeler oluşur ve uzun, narin iş parçalarında radyal kuvvetler delik kalitesini bozan titreşimlere ve sehime yol açabilirler.
Matkaplama aynı zamanda, bir parçaya tornalamayla derin delik açma işleminde de sıklıkla kullanılan en pratik metottur. Derin delik matkaplama, basınçlı kesme sıvısı gerektirmesi ve otomatik kumandalı kesme sistemi ile çalışması yönünden, düz oluklu matkapla delme işlemine benzerdir; iki ana fark ise: (a) Matkaplama sadece büyük delikler için (2 inç çapından daha büyük) pratiktir; ve (b) Matkaplama tek parça gövde üretirken, oluklu matkapla delme, sadece rende talaşı şekli oluşmasına olanak verir.
2 inç veya daha büyük çaplı delik açma yöntemi olan matkaplama, yassı matkapla veya burma matkapla delme işlemlerinden fazla olarak, bağlantılı işlemleri ile beraber şu avantajları sunar;
1. Çapta ve düzgünlükte daha hassas tolerans
2. Daha derin deliklere tatbik edilebilme
3. Daha büyük talaş kaldırma miktarı
4. İşlemde, iş malzemesinin, gövdenin yüksek maliyeti, talaştan daha değerlidir.
1.5.1. Matkapla Derin Delik Delme Makinaları;
Derinliği, yaklaşık çapının beş katından küçük deliklerin işlenmesi için dikey matkap tezgahları genellikle yeterlidir. Bununla beraber deliğin derinliğinin çapının beş katını geçmesiyle, herhangi bir dikey ekipman sürekli kullanılamaz hale gelir. Buna ek olarak, takımın döndürüldüğü ve işin sabit tutulduğu durumda, derinliğin çapa oranı arttıkça ekipmanın sıhhati çok hızlı bir şekilde kaybolur. Bu sebepten derin deliklerin işlenmesi için tornalar, revolver tornalar veya yatay matkap makineleri tercih edilirler.
Bu makinelerin hepsinde takım sabit kalırken iş parçası dönmektedir. Diğer koşullar sabit olduğunda bu teknik daha iyi sıhhatle sonuçlanmaktadır.
Kullanılan makinenin tipi önemsenmeden makinenin rijit olması, sinter karbür takımla işlemek için 600 ft/dk’ ya kadar hızlara yeterli güçte ve değişebilen ilerleme kontrolüne sahip olması gerekir.
1.6. Derin Delik Delme İçin Takımlar;
Matkapla delik delme için kullanılan delme çubukları, oyuk tüplerdir. Bu şekilde olmaları, iş parçası göbeğinin; kesme sıvısının kesiciye doğru akmasına yeterli açıklıkla, çubuğun içine girmesine izin vermek veya sıvı ve talaşın kesiciden zorla uzaklaştırılmaları içindir. Çubuk genelde 52100 malzemeden veya çelikten yapılır. Cidar kalınlıkları, yaklaşık 5/16 inçten; çubuğun uzunluğuna ve burulmaya ait kuvvetlere karşı gerekli olan dirence göre, daha yüksek değerlere kadar sıralanır.
Delme kafaları silindir şeklindedir ve genellikle bir tek katı karbür veya karbür uçlu kesici kullanılır. Çok kesici kafalar, uygun talaş kaldırma etkilerine rağmen daha az bir genişlikle kullanılırlar çünkü delik hassasiyeti feda edilmeden (delik hassasiyetine önem verilerek) elde edilmiş dengeli kesme işinde poz (duruş) problemleri vardır.
Derin delik delme nispeten uzun derinlikler ile delik çapının bir kombinasyonu şeklinde de tanımlanabilir. Derin delik delme daha çok delik çapının 10 katı ile 150 katı arasında olduğu zaman tercih edilir.
Bu konuda Sandvik Coromant firması dünyanın önde gelen firmalarındandır.
Aşağıda derin delme de kullanılan bazı sistemler ve bu sistemlerin özellikleri verilmiştir.
ü Şekildeki takımın kartuşları değiştirilebilir , ayrıca çapı ayarlanabilir.
ü Küçük toleranslarda çalışabilir ve yüksek yüzey kalitesi elde edilebilir.
ü Çok uzun delik delme işlemlerinde eksenden sapmadan delme işlemini yerin getirebilir.
ü Bir çok metali iyi bir şekilde işleme özelliğine sahiptir.
ü Standart olarak bulunabilir.
ü Standart olarak 65 ile 130 mm arasında sınıflandırılırlar.
ü Delik çapının 18,4-30 mm arasında veya çok dar toleransların gerektirdiği yerlerde 30-65 mm arsında kullanılabilirler.
ü Az sayıdaki üretim için düşük yatırım maliyetleri vardır.
ü Standart programlama.
ü Daha çok delik çapının 29,5-65 mm arasında olduğu durumlarda tercih edilirler.
ü Düşük maliyetlidirler.
ü Geniş çalışma alanlarında tutarlı bir şekilde kullanılırlar.
ü Standart programlama.
ü En son teknoloji tasarlanmış ve üretilmişlerdir.
Derin delik delme işleminde takım ve kesme verilerinin seçiminden önce bazı parametreler tayin edilmelidir.İlk olarak belirlenmesi gereken husus delme işleminin niteliği yani deliğin derin mi yoksa kısa olduğuna karar vermektir.Bundan sonra belirlenmesi gereken hususlarşunlardır;
ü Deliğin çapı ve derinliği,
ü Gerekli toleranslar,
ü Uygun tezgah donanımı,
ü Üretim ekonomisi.
1.6.1. Tek kesici uçlu kafalar;
Kendinden kılavuzlu, desteklenmiş ve kesicinin arkasına yaklaşık 90 ve 180 olarak yerleştirilen aşınma tamponlarıyla (aşınma önleyici) yataklanmışlardır. Tek kesici uçlu kafa, klavuz bir çap kullanılarak ve üç tespit mandalı kumandalı olarak, delme çubuğunda denenebilir. Bu geçme dizaynıyla, kafa, çubuk vidalarına kilitlenir. Bazı kafalar, kafanın iç daire çevresinde Acme vidası tarafından çubuğa tespit edilirler fakat yüksek burulma kuvvetleri, diş tutukluğuna sebep olabilir. Kafanın dış çapında, kesme kenarının önünde; kesme sıvısının içeri alınması veya kesme sıvısı ve talaşların atılması için, bir kabartma vardır.
Kafalardan bir tipi genellikle çapı 4 ½ inçe kadar ve derinliği çapının 12 katından 15 katına kadar olan delikler içindir, kesme sıvısı akışını çubuğun iç çapından alır ve sıvıyı dış çaptan dışarı atar. Dış çaptan boşaltmalı kafalarla delinen delikler için tavsiye edilen maksimum derinlikler şu şekildedir:
2’ den 2 ½ inç çapa kadar ...............24’ den 30’ a kadar derinlik
2 9/16 ’ dan 3 ½ inç çapa kadar...........30’ dan 42’ ye kadar derinlik
3 9/16 ’ dan 4 ½ inç çapa kadar............42’ den 70’ e kadar derinlik
Çapı 4 9/16 inç ve daha büyük olan delikler için, maksimum derinlik sadece makina dizaynıyla sınırlanır.
Bu tip başlıklarla, talaşlar ve kesme sıvısı, başlığın dış çapında açılan uzunlamasına kanallar boyunca dışarı atılır. İş parçasının göbeği ile başlığın iç duvarları arasındaki açıklık kontrol edilmelidir böylece kesme sıvısının hacmi kısıtlanır. Sonuçta, orada; talaşları, kesme kenarından uzaklaştıran kuvvetlerin oluşturduğu, bir yüksek hız santrifüj işlemi vardır.
Mamul delik delme işleminde, sıvı giriş alanının 1 inç2 olacak şekilde bir donanım kurulur ve 7 inç çaplı başlıkta yaklaşık 50 psi basınç üretir. Bu şekildeki giriş bölgesi, başlık boyunca tam pompa akışına izin verir ve talaşların boşaltılması için yeterli hızı sağlar.
Giriş alanı sabit kalırken delik ölçüsü azalırsa basınç artar. Artan basınç, delik çapı azaldığı sürece veya derinlik arttığı sürece uygundur. Ne var ki, çapı 4 inçten daha az olan delikler için 1 inç 2 lik giriş bölgesi mümkün değildir; bu deliklerde, giriş alanı, başlığı zayıflatmaksızın elverişli hacmi sağlamak için mümkün olduğu kadar büyük yapılmalıdır.
Dış çaptan boşaltmalı başlığın dış çapı, talaşların başlıkla delik duvarları arasına kaçmasını önlemek için açılan deliğin çapından sadece 0,020 ila 0,025 inç kadardır. Bu, bitirme işleminin daha iyi olmasını sağlar ve kesme sıvısı ile talaşların çıkış yivi boyunca birikmesine engel olur.
1.7. Derin delik delme işleminde oluşan kesme kuvvetleri ve güç;
Derin delik delme işlemi birçok faktörden etkilenen bir işlemdir. Dolayısıyla bu işlemde oluşan tam olarak kuvvetlerin hesaplanması zordur.Bu nedenle elde edilen formüller yaklaşık sonuçlar vermektedir.
İlerleme kuvveti 
Oluşan moment
Derin delik delme işleminde verimli bir talaş kırmanın oluşabilmesi için nispeten yüksek ilerleme hızları kullanılır.Bu da tezgahın kullanılabilir gücünün yüksek olması anlamına gelir.
Derin delik delmede destek elemanlarının kullanımından kaynaklanan bir M torku meydana gelir.Bunun dışında diğer hesapları delik delme işlemininki ile aynıdır.
Bu durumda tezgahın kullanılabilir gücü;
......... şeklinde elde edilir.
Aşağıdaki resimlerde delik delme işlemlerinde kullanılan bazı takımlar ve derin delik delme işlemlerinde elde edilmiş bazı parçalar gösterilmektedir.
Yağ endüstrisinde kullanılmak için derin delik delme yöntemi ile imal edilmiş bir parça.
Aşağıdaki resimde derin delikler için kullanılan düz(kürek) delici kaması gösterilmektedir.
1.8.BTA derin delik delme;
Derin delik delme daha önceden de tanımı yapıldığı gibi 100 e kadar olan çap oranları uzunluğunda delikleri üretmede kullanılan bir metoddur.Bazı özel durumlarda daha yüksek oranlar bile elde edilebilir.BTA derin delik delme metodu 20 mm ve üzeri çaplı deliklerin üretimi için genellikle uygulanan tipik derin delik delme metotlarından biridir.Şekildeki resimde de iki asimetrik şekilde saptanmış düzenlenebilir uçlarla teçhiz edilen tipik bir BTA takımı gösterilmektedir.
BTA derin delik delme takımı
Takım silindirik delme kalıbından geçerek çalıştırılır.Delme kalıbının dışında bulunan yağ soğutanın yanı sıra delme kalıbının içinde kalan kırıntıları da kaldırmaya yardım eder.Bu yağ sisteme yağ sağlama aygıtı yoluyla sağlanır.BTA derin delik delme tekniği çap deliği duvarlarının yüksek yüzey kalitesiyle üstün bir tekniktir.
Aşağıdaki şekilde derin delik delme makinesi gösterilmektedir.
BTA derin delik delme makinesi
1.9.Bazı derin delik delme takımları;
RDS - RETRAC® - Ø 38 - 59.99 mm arası
RDZ - RETRAC® - Ø 60 - 204.99 mm arası
Uzun Boruların İşleminde, Tek İş Sahası İçerisinde Aynı Anda Kesme ve Ezme Operasyonu Yapabilme
Bu takımlar BTA bağlantı sistemli derin delik delme tezgahlarında rahatlıkla kullanılabilir. Kendinden itmesiz (makine beslemeli) olarak çalışır. Gereken soğutma ve yağlama sıvısı, delme borusu ile işlenen parçanın arasındaki boşluk sayesinde, soğutma maddesi püskürtme tertibatı (KÜZA) aracılığı ile sağlanmaktadır. Bu arada soğutma sıvısı 40 µm' dan küçük bir filtre ile temizlenmektedir. Eğer RETRAC sistemi kullanılacaksa, makinenin, bıçakların otomatik olarak geri çekilmesini sağlayan hidrolik kumandalı işletme sistemi ile donatılması gerekmektedir.
Avantajları :
ü En kaliteli boruyu imal eder ve bu boruları dünya pazarına sokulabilir.
ü Müthiş kısa işlem süresi ve kombine sistemli işleme sayesinde çok ekonomiktir.
ü Ezme başlığı ve bıçaklar hidrolik kumanda ile otomatik olarak geri çekilir, bu sayede yüzeye zarar vermez.
ü Takım, işlemi bitirdikten sonra çok hızlı bir şekilde geri çıkar.
1.10. Derin delik delme işleminde bazı tezgah özellikleri;
Derin delik delme işleminde talaş kırmanın iyi sağlanabilmesi için yüksek ilerleme hızlara tercih edilir.Bu da tezgah gücünün yüksek olmasını gerektirir.Düzenli bir talaş kırma işlemi yüksek ilerleme hızı gerektirdiği gibi ilerleme hızının da sabit olmasını gerektirir.
Derin delik delme işleminde elde edilmek istenen hassasiyet tezgahın rijid mil yataklarının da boşluksuz olmasıyla sağlanır.
Hassasiyetin sağlanması için gerekli bir şart da uygun filtre seçimidir.Filtre seçiminde dikkat edilmesi gereken hususlar istenen yüzey kalitesi ve pompa imalatçısının tavsiyeleridir.
Tezgahta bulundurulması gereken bir önemli husus da emniyet tertibatlarıdır.
İş parçası,takım ve delme burcu işlemeyi etkileyen radyal kuvveleri dengeleyecek şekilde düzenlenmelidir.İş parçalarının tespitinde hidrolik kilitleme sistemi tercih edilmelidir.Uzun parçaların işlenmesinde hem iş parçası hem de matkap mili için destek elemanları kullanılmalıdır.İnce cidarlı iş parçasının içersindeki deliğin deforme olmaması için özel dikkat gösterilmeli ve pens ile tespit tercih edilmelidir.
Delme işleminde deliğin doğrusallığının saptanmasının sorun olduğu durumlarda hem matkabın hem de iş parçasının döndüğü delik delme işlemi tercih edilmelidir.
Optimum şekilde talaş kırmanın sağlanabilmesi için kesme sıvısı basıncı ve debisi için verilen tavsiyelere uyulmalıdır.
