İşleme verimliliğinde takım tutucular büyük bir öneme sahip

Yves HEITZ
Seco Tools Takım Sistemleri Kurumsal Ürün Müdürü

Hassas işleme takımları ile gelişmiş kesici takımlar bir araya geldiklerinde metal kesme konusunda üstün üretkenlik sağlarlar. Ancak, kesici takım ile tezgah fener mili arasındaki bağlantı olan takım tutucunun bu üretkenliğin tam olarak elde edilmesindeki payı oldukça kritiktir. Takım üreticileri, belli başlı işleme uygulamalarında en iyi performansı elde etmek için her biri özenle tasarlanmış geniş bir takım tutucu yelpazesine sahiptir. Dolayısıyla metal işleme atölyeleri, kendi operasyonlarına ve de ürettiği parçalara göre takım tutucu tercihlerini belirlemelidir. Ne yazıktır ki atölyeler; en gelişmiş makine teknolojilerine ve kesme takımlarına sahip olmaya çalışırken, kendi özel üretim ihtiyaçlarına en çok uyan takım tutucuları seçme, uygulama ya da bakım konusuna gereken önemi göstermiyorlar.

Tutucuların hepsi aynı değil
Takım tutma metotlarından hiçbiri bütün olası uygulamalar için uygun veya benzer değildir. Örneğin; yüksek hızlı finiş operasyonlarının yürütülmesi için tasarlanan bir takım tutucu, ham dökümün kaba işleme süreci için gereken rijitlik ve dayanıklılığa sahip olmayacaktır. Diğer taraftan kaba işlemeye yönelik üretilen bir tutucu ise, finiş operasyonlarındaki yüksek hızda akıcı bir çalışma için gereken balans niteliklerinden yoksun olacaktır. Ayrıca, kaba işleme tutucunun kaba tasarımı ve hantal gövdesi yüzünden ince veya derin bölümlere erişimi kısıtlı olabilir. Tok iş parçası malzemeleri, geliştirilmiş dayanıklılığa ve rijitliğe sahip takım tutucularının kullanılmasını gerektirir. Ek olarak; bir takım tutucunun titreşimi sönümleme ve de soğutma sıvısını iletme özelliği seçim sürecinde önemli bir kriterdir. Tüm olası uygulamalar için tek bir takım tutma yöntemi uygun olamamaktadır.

Uygun olmayan bir takım tutucunun kullanılması birçok soruna yol açabilir
Uygun olmayan bir takım tutucunun kullanılması; boyutsal hatalara ve ıskarta parçalara, tezgah fener millerinde aşırı aşınmaya, takım ömründe kısalmaya ve takım kırılmalarında artışa yol açabilir. Kritik olmayan işlerde fayda tabanlı fiyata sahip takım tutucular ile tatmin edici sonuçlar elde edilebilir. Fakat tekrarlanabilir hassasiyetin zorunlu olduğu, özellikle de pahalı bir iş parçasının ıskartaya çıkarılmasının parça kâr marjını düşürdüğü operasyonlarda, uygulama odaklı üstün kaliteli takım tutucularına yapılacak yatırım, bunun gibi beklenmedik kayıplara karşı düşük maliyetli sigorta sağlar.
Bir dizi uygulamada kullanılan uzun versiyonlu takım tutucuları, tezgah operatörleri için geçerli bir maliyet tasarruf stratejisidir. Ancak daima mümkün olan en kısa tutucunun kullanılması, rijitliği maksimuma çıkaracak ve yüzey kalitesini azaltan titreşimi minimize ederek takımın ömrünü uzatacaktır.
Takım tutucular, toplam üretim maliyetinin yüzde 2’sinden azını oluşturmaktadır. Bu maliyetin yarıya indirilmesi pek bir tasarruf sağlamazken; ıskartaya çıkan bir iş parçası veya kırılan bir takımın daha ciddi finansal etkileri olacaktır. Yüksek kaliteli takım ve tutucular, takım yatırımının hızlı bir şekilde geri dönüşü için metal kesme hızını artıracaktır. Özellikle de tutarlı metal işleme süreçlerinin büyük önem taşıdığı havacılık sektörüne ait iş parçaları üretimi gibi endüstrilerde çoğu üretici, kusurlu parça üretimini ve arıza teşhisinde kaybedilecek zamanı ve üretimin durmasını önlemek için her şeyden önce üstün kaliteli takımlara odaklanır. Havacılık sektörü üreticileri genellikle, yeni tutucu konseptlerinin üretim onayını vermeden önce kapsamlı incelemelerde bulunurlar.

Tutucu seçimini etkileyen iş parçası faktörleri
Takım tutucu seçimini etkileyen faktörler arasında her bir işteki parça malzemesinin işlenebilirliği ve nihai parçanın biçimi de yer almaktadır. Bu faktörler, belirli hatlara veya özelliklere ulaşmak için gereken takım tutucunun boyutlarını belirler. Yine de, operatör hatası olasılığını asgari seviyeye indirmek için takım tutucuların kullanımı mümkün olduğunca basit ve kolay olmalıdır.
Hangi takım tutma teknolojisinin kullanıldığına bakılmaksızın, bir tezgah takımının rijitlik, fener mili gücü ve hassas toleranslar sağlama özelliklerine göre hangi operasyonların uygulanabilir olduğuna karar verilir. Örneğin; yıpranmış bir tezgahta mikron ölçekli toleransların elde edilmeye çalışılması zaman kaybı olacaktır.
Bir tezgah takımının temel öğeleri kilit rol oynar. Doğrusal kızaklı hızlı bir tezgahta, yüksek hızlı uygulamalar için tasarlanmış olan tutucudan en fazla yarar sağlanır. Kutu tipli tezgahlar ise ağır işleme için destek sağlar. Çoklu işlem yapabilen tezgahlar hem tornalama, hem de frezeleme/delme operasyonlarının üstesinden gelebilen takım tutucularından tam olarak yararlanabilecektir.

Takım tutucu işleme stratejisine göre seçilmeli
Kullanılan işleme stratejisi aynı zamanda takım tutucu seçimini belirleyecektir. Örneğin atölyeler; hafif kesme derinlikli kesmeler dahil yüksek hızlı kesme (HSC) operasyonlarında üretkenliği maksimuma çıkaracak veya yeterli gücü olan, ancak hız kabiliyetli sınırlı tezgahlarda yüksek talaş kaldırma hızları elde etmeye odaklanmış yüksek performanslı kesme (HPC) durumlarında üretkenliği maksimuma çıkaracak takımları seçebilirler.
Tekrarlanabilir düşük salgı, sürekli bir takım temasına ve böylece titreşimi azaltmaya ve takım ömrünü maksimuma çıkarmaya yardımcı olur. Balans çok kritik bir konudur ve yüksek kaliteli bir takım tutucu G2,5-25000 rpm kalitesinde (1 g.mm) hassas bir şekilde balanslanmalıdır. İşleme atölyeleri, üretim ihtiyaçlarını karşılayacak uygun maliyetli sistemleri veya takım tutma sistemini belirlemek için kendi araştırmalarını yürütebilir ve takım tedarikçilerine danışabilir.

Her bir tutucunun girinti ve niş yeri mevcuttur
İster basit bir Weldon, isterse de pens, ısı ile büzülmeli, mekanik ya da hidrolik tip olsun; takım tutucular özel operasyonel gerekliliğinde de uyuşmalıdır. Örneğin; Weldon sap takımlarının basit parmak freze tutucuları rijit ve kullanımı kolaydır, yüksek tork iletimi sağlar ve güçlü dışarı doğru çekme etkisine karşı güçlü ve güvenli bir bağlama imkanı sunar. Bu tutucular, ağır kaba işlemeler için çok uygundur; ancak hassas ortak merkezli değillerdir. Kısacası bu tutucular, doğası gereği balanssız ve yüksek dönme hızları gerektiren uygulamalar için verimli olamamaktadır.
Pens tutucular ve değiştirilebilir pensler, yuvarlak tip takım tutucusu teknolojisinin en yaygın ürünleridir. Ekonomik ER türleri, çeşitli boyutlarda bulunabilir ve güvenilir hafif frezeleme ile delme operasyonlarında etkili kıstırma sunar. Yüksek hassasiyetli ER pens tutucular, düşük salgı (takım ucunda 5 µm’den az) ve yüksek hızlı operasyonlara göre balansı yapılan simetrik tasarım özelliğine sahiptir. Ağır işlemeler için takviyeli versiyonlar kullanılabilir. ER tutucuları, hızlı değişim yapılmasını kolaylaştırır ve bir dizi tutucu çapına uyum sağlayabilir.
Isı shrinkfit tutucuları; güçlü bağlama kuvveti, 3xD’de 3 µm ortak merkezlilik ve mükemmel balans özellikleri sunar. Küçük ve sade burun konfigürasyonları, zorlu parça özelliklerini iyi bir şekilde tutturabilir.
Takviyeli versiyonlar, orta ilâ ağır frezeleme yapabilir; ancak kıstırma kuvveti, takım sapı ve tutucusunun ID toleranslarına bağlıdır. Shrinkfit takımları, özel bir ısıtma ünitesi alınmasını gerektirir ve ısıtma/soğutma prosesi, penslerin basitçe değişimine kıyasla daha fazla kurulum süresine ihtiyaç duyar.
Mekanik frezeleme tutucuları, iğneli rulmanlar aracılığıyla güçlü kıstırma kuvveti ve yüksek radyal rijitlik sunar. Tasarımı, ağır frezelemeye ve hızlı takım değişimine olanak tanır fakat salgısı, pens sistemlerininkinden daha fazla olabilir. Mekanik tutucular genellikle diğer takım tutucularına kıyasla daha büyüktür. Bu da, tutucuyu bazı parçalara erişmekten alıkoyabilmektedir.

Hidrolik pens tutucular düşük salgı özelliğine sahiptir
Bağlama kuvveti oluşturmak için yağ basıncını kullanan hidrolik pens tutucular, mekanik tutuculardan daha az iç parçaya sahiptir. Bu sayede de, nispeten daha ince kesitlidirler. Hidrolik pens tutucular, düşük salgı özelliğine sahiptir ve yüksek fener mili hızlarında etkili raybalama, delme ve hafif frezeleme yapabilmelerine rağmen ağır radyal yüklerine karşı hassastır.
Bir tutucunun, kesici takımını sabitlemesi ne kadar önemli ise, tezgah takımı fener miline nasıl takıldığı da bir o kadar önemlidir. Takım tutucunun fener mili veya konik ucu, tork transfer kapasitesini ve takım merkezleme hassasiyetini belirler. Klasik BT, DIN ve CAT takım konikleri küçük tezgahlarda etkilidir; ancak yüksek hız kabiliyeti sınırlı olur. Tutucu konik kısmında ve yüzeyinde temas sağlayan versiyonlar, özellikle kullanım boyunun uzun olduğu durumlarda yüksek rijitlik ve hassasiyet sağlar. Daha fazla torku güvenle aktarmak için daha geniş konik kısım ölçüleri gerekir. Örneğin; bir HSK-E32 tutucusu, ağır işleme durumlarında HSK-A125A’nın yerini alamaz.

Konik kısım tipinin seçimi genellikle bölgesel tercihlere göre belirlenir
Tutucunun konik kısım tipinin seçimi genellikle bölgesel tercihlere göre belirlenir. HSK, 5 eksenli tezgahların popülaritesinin arttığı 1990’ların ortasında Almanya’da ortaya çıkmıştır. CAT konik kısımlar ağırlıklı olarak ABD’de kullanılırken, Asya’da özellikle konik/yüzey temasının olduğu versiyonlarda BT saplar yaygındır.
HSK, 5 eksenli işlemelerde oldukça yaygındır. PSC (poligonal bağlama sistemi: Capto) ve KM bağlantıları, genellikle çoklu işlem yapabilen tezgahlarda kullanılmıştır ve artık ISO standartlarına sahiptir. Hem KM, hem de Capto aynı zamanda modüler sistemlerdir. Uzatmaları veya ölçü düşürücüleri istifleyerek, farklı uzunluktaki özel takımların montajına olanak tanır. Çoklu işlem yapabilen tezgahların kullanımı artıkça; tek bir fikstürde parçaların tornalanmasını, frezelenmesini ve delinmesini mümkün kılan takım tutucu tiplerinin de popülerliği artmaktadır.
Etkileyici sonuçlar elde etmek için özel tutucuların ve penslerin yenilikçi bir şekilde kullanıldığı tescilli takım tutma sistemleri olmasının yanında, atölye sağlayacağı avantajları hesaba katmalıdır. Bu sistemler, genellikle büyük yatırım maliyetlerini ve tek bir tedarikçiden sınırlı takım seçeneğini beraberinde getirir.

Maliyet ve düşünülmesi gereken diğer konular
Hidrolik veya mekanik tip tutucunun temel maliyeti, pens veya shrinkfit tutucusuna kıyasla daha yüksek olmasına rağmen, shrinkfit ısıtma sisteminin maliyeti ve takım değiştirme için gerekli zaman gibi faktörler de söz konusudur. Pens tutuculu bir sistemde, penslerin basitçe değiştirilmesiyle farklı çapların kullanılabildiği sisteme kıyasla bir shrinkfit tutucusunun her bir takım çapına da uyması gerekmektedir.
Tezgah operatörleri ve takım bakım personelleri de, takım tutucu uygulamasının başarılı olmasında önemli bir rol oynar. Tezgah takımlarında ve diğer üretim ekipmanlarında olduğu gibi, sunduğu avantajları en üst düzeye çıkarmak ve potansiyelinin tamamını kullanmak için takım tutucularının da doğru bir şekilde kullanılması ve bakımının yapılması gerekmektedir. Örneğin; operatör takım sapını tutucunun içine tüm uzunluğu boyunca monte etmelidir. Çünkü, takım sapı tutucuya düzgün yerleşmezse işleme hassasiyetini bozacak titreşime ve hatta takımın çıkmasına yol açar. Takım montajına ilişkin teknik değerlere uyulması kritik öneme sahiptir. Operatörler, bir sapı sıkarken uygulayacağı torku artırmak için bir uzatma kolu kullanmamalıdır. Aksi takdirde, pens bükülür ve takımın yanlış hizalanmasına neden olur.
Takım bakımı da önemlidir; ancak genellikle göz ardı edilir. Operatörler, tutucuları kullanmadan önce daima temizlemeli ve aynı zamanda tezgah takım fener milini de incelemelidir. Tutucular, takımın konik kısmını koruyacak kapaklarla birlikte temiz ve kuru bir şekilde saklanmalıdır. Hidrolik pens tutucuların sıvı basıncı düzenli aralıklarla kontrol edilmelidir.

Sonuç
Tezgah atölyeleri, işleme sisteminde takım tutucularının öneminin farkına varmalı ve kendi tezgah takımlarına doğru takım tutucusunu nasıl düzgün bir şekilde eşleştireceğini, işleme stratejilerinin ve iş parçalarının üretkenliğini nasıl artıracağını ve maliyetleri nasıl azaltacağını öğrenmelidir. Aynı zamanda takım tutucu üreticileri, her biri operasyonel ihtiyaçları karşılamak üzere tasarlanmış daha kapsamlı tutucu seçenekleri sunar.
Bundan sonra yapılacak iyileştirmeler tutucu donanımının ötesinde olacaktır. Yazılım ve RFID etiketleri kullanılan takım yönetimi, veriye dayanan üretimin bir parçasıdır ve giderek daha yaygın hale gelmektedir. Takım tutucu teknolojisinde yapılan geliştirmelere, tutucu üzerindeki kuvvetlerin gerçek zamanlı olarak izlenmesine olanak veren sensöre sahip tutucular da dahildir. Elde edilen veriler, işleme parametrelerinin parça işlenirken operatör tarafından ve hatta tezgah kontrol ünitesi ile bağlantılı olan yapay zeka (AI) ile otomatik olarak ayarlanmasına olanak tanır. Bu ve bunun gibi diğer yeni teknolojiler, takım tutucularının işleme operasyonlarında sağladığı üretken katkıları daha da artıracaktır.