Broşlama üzerine temel düşünceler

Broşlama bir talaşlı işleme yöntemidir. Broşlama takımları biribirini takibeden dişler içerir ve bu dişler bir önceki dişe göre belli miktarda paso artımı içerir. Malzeme, iş parçası ile takımın çoğunlukla biribirine göre doğrusal hareketi sonucu, dişlerin işparçası ile teması sonucunda talaşlı olarak kaldırılır. Talaşın kalınlığı paso miktarına bağlıdır. Helisel broşlamada broş takımının doğrusal hareketi yanında, dairesel hareketi de sözkonusudur.

Broşlama işlemi, broşlanan parçaların yüzey ve ölçü kalitesi, broş takımının ve bağlama elemanlarının özelliklerine bağlıdır. Torna ve planya işlerinde olduğu gibi beslemeye gerek duyulmaz. Takım veya işparçası hareket ettirilir. Bu hareket yatay veya dikey olabilir.

Dahili veya harici broşlama arasındaki fark delik veya dış yüzey işleme durumuna göre ayırdedilir. Dahili broşlamada broş takımı bir profil vermek üzere bir deliğe itilir veya delikten çekilir. Harici broşlamada ise yataklanmış broş takımları işparçasını işlerler. Dahili broşlama tornalama, taşlama, delme işlemlerinin yerini alabilirken, harici broşlama planyalama, taşlamanın yerini alabilir.

ULAŞILABİLECEK NETİCELER

1.) YÜZEY KALİTESİ

Broşlama işleminde elde edilebilecek yüzey kalitesi bir çok faktöre bağlıdır. İşlenecek malzeme ve iç yapısı ve kompozisyonu, işleme hızı, kullanılan soğutma sıvısı broş takımının mevcut durumu ve tasarımı, hep kaliteyi etkileyen etkenlerdir.

Çelik malzemelerin broşlanmasında, eğer, profil broşlamada olduğu gibi, broş takımının yan kesme köşesiyle yüzeyler işlenirse, 6-25 mikronluk yüzey kalitesi (Rt), sürekli işlemde, elde edilebilir. Daha iyi yüzey kalitesi bazı özel durumlarda elde edilebilir ki mesela dişlerin ana kesme köşeleriyle parlatma yapılabilir.  Çeliklerle karşılaştırıldığında, hafif metal ve değişik bronz alaşımlarını işlerken, istikrarlı bir yüzey kalitesi elde edilebilir. Yüzey kalitesi körelmeyle orantılı olarak düşer ki bunun sınır noktası broşun değiştirilme anını belirler.

2.)TOLERANSLAR

Diğer talaşlı işleme metodlarında olduğu gibi, sürekli imalatta düşük işleme toleransları ancak ek yatırımla mümkün olabilir. İş parçasının form ve malzeme yapısı, ayrıca takım ve takım tutucularının işleme toleransları ve genel makine ayarları broşlama hassasiyetini etkileyen ana faktörlerdir. Yenme arttıkça ölçülerdeki değişimlerde dolayısıyla artar. Fakat bu etki dahili broşlamada daha azdır. Buna mukabil, harici broşlamada iş parçasına göre takımın yerindeki her değişim broşlama hassasiyetini etkiler. Böylece takımın yataklanması ve boşluksuz montajı kalite açısından çok önemlidir.

DAHİLİ BROŞLAMA

İş parçasının yeterince rijid bağlandığını ve malzemenin broşlamaya direnmediğini varsayarsak, ISA 7 yüzey kalitesi ulaşılabilecek bir hedeftir. Diş profillerinin işlenmesinde, DIN dişli dişi toleranslarının 8 yüzey kalitesi elde edilebilecek bir hedeftir. Broş hatve hataları çapa göre 6-16 mikron arasında değişir. Dahili broşların broşlama esnasında oynaması kaçınılmaz olduğundan, küçük hatalar giderilemez. Yüksek eşmerkezlilik hassasiyeti istenen parçalar, broşlanmış profilden bağlanarak, broşlama ertesi talaşlı işlenmelidir. Diş profillerinin broşlandığı işparçaları, eğer broş alternatif son işleme dişine sahipse, iç çaptan sabitlenerek son talaşlı işlemesi yapılabilir (profil dişi ve iç çap işleyen broş dişleri biribirinden farklı ise).

HARİCİ BROŞLAMA

Dahili broşlama ile karşılaştırıldığında, harici broşlama imalat hassasiyeti yönünden daha fazla parametreye bağlıdır. Takım hassasiyeti ve takım tutucularının bağlama elemanları hassasiyeti yanında, makine ve kavrama elemanları, sonucu çok etkiler. İmalat toleranslarından dolayı olan sabit hataların yanında, toleranslarda büyüme gözlenir. Bu daha çok broşlamayı etkileyen parçaların oynamasıyla ve ayrıca tezgah ve iş parçasının rijitliğiyle ilgilidir.

Hâricî broşlamada, bir iş parçasına birden fazla profil işlenme durumunda, broşlanmış profilin form toleransı (ölçü hassasiyeti) ile işparçasının referans eksenine göre profilin pozisyon toleransı arasındaki ayrım iyi yapılmalıdır. Form toleransı tezgâha, takıma ve bağlama elemanlarına ve aynı zamanda iş parçası, iş parçasının çoğu kısmının pozisyon toleransına bağlıdır. Ham parçanın hassasiyeti ve bağlama uygunluğu pozisyon  hassasiyetini etkiler. Normal şartlar altında, ISA7 or ISA 9 yüzey hassasiyeti sürekli işlemlerde sağlanabilir. 0.03-0.05 mm ölçü hassasiyetinde daha iyisi beklenmemelidir. Posizyon toleransı 0.03 ilâ 0.2 mm arasında, iş parçasının durumuna göre, değişir.

3.)TAKIM ÖMRÜ

Takım ömrü sayısız faktöre bağlıdır. “Broşlamada Hatalar”, “Broşlama Yönteminin Teorisi” ve “Broşlamada Soğutma Sıvısı” bölümlerinde etki eden etkenler detaylı bir şekilde incelenmiştir. Takım ömrü konusunda daha detaylı bilgi “Broşlama Takımlarının Bakımı” bölümünde bulunabilir.

Normal şartlar altında, yani hatasız takım, kolay işlenebilen malzeme ve uygun yağlama düşünüldüğünde, bakım yapılmadan, 80-250 m broş ömrü elde edilebilir.

4.)KÂRLILIK

Verimli üretimin temel noktaları:

  • Ürün kalitesi artımı ve iadelerin azaltılması
  • İşlem zamanlarının düşürülmesi, yani verim artımı ve ürüne bağlı olarak maliyetlerin düşürülmesi
  • İşçilerin zihnî ve bedenî durumlarının mükemmelliği

Ürün kalitesi, temel olarak, ölçü ve yüzey hassasiyetine bağlıdır. Yüksek kalite broş tezgâhları, broş takımları ve dahilî ve haricî bağlama elemanları kullanılması dar bir aralıkta hassasiyetlerin eldesini garantiler. Takım yenmesinin az olması sebebiyle, karlılığın ölçütü olan çok parçanın işlenme durumunda bile, iyi sonuç elde edilir. Broşlanmış  parçaların boyutsal hassasiyeti, uygun tezgah ve ekipmanlarla desteklenmiş ise, broş tezgahındaki kullanıcıya pek bağlı değildir ve dolayısıyla iade oranları düşüktür. Fakat, burada iş parçalarının tasarım ve teknolojik yönden broşlama işlemine uygunluğu kabul edilmektedir. Sadece yeni ayarları yapılan bir tezgahta iadelerin çokluğundan söz edilebilir.

Yüzey hassasiyeti, benzer işlemlere göre, broşlamada oldukça yüksektir. Talaş kaldırma ile çalışan diğer yöntemlerde daha yüksek kalitede parçalar ancak işleme zamanı artırılarak elde edilebilir.

Kesme kapasitesi, diğer işlemlerle karşılaştırıldığında, broşlamada, düşük hızlarda bile yüksektir ve bunun sebebi diş başına talaşın fazlalığı ve aynı anda bir çok dişin iş görüyor olmasıdır. Kaba ve ince talaş kaldırma işlemi, eğer kaldırılacak talaş miktarı çok fazla ve dolayısıyla birden fazla broşlama gerekmiyorsa, aynı işlem içinde halledilir. Müteakip işleme operasyonları bir çok halde gereksizdir.

5.)BROŞ İŞLEMİNDE ORTAYA ÇIKAN KUVVETLER

Talaşlı işlemler esnasında, tezgah, takım ve işparçası, malzemeden kesme işlemiyle parça koparıldığından kuvvetlere maruz kalır. Broş işlemi sırasında, kesme kuvvetlerinin bir kısmı broş tığı ve sürücüsü, bir kısmı da tezgâh gövdesi ve iş tablası tarafından karşılanır. Harici broşlamada çekme kuvveti ve yanal kuvvetler, bağlama elemanlarının seçiminde temel alınır.

Sonuç kuvveti (gerekli kuvvet), ki broş dişinde oluşur, iki komponente ayrılır. Tezgahın çekme kuvvetinden kaynaklanan kesme kuvveti Fs hareket yönündedir ve FD yanal kuvvet buna dik oluşur, Şekil 14. Bu dahilî broşlamada işparçası tarafından taşınır ki işparçası da takımıda çepeçevre sarmaktadır. Haricî broşlamada işparçası ve takım, ikiside bağlama elemanları ve tezgah tarafından desteklenmektedir.

Broşlama tezgahının çekme kuvveti, broş hareketi boyunca, dişler, diş sayısı kadar işparçasıyla temas edip ayrıldıkça değişir. Çekme kuvvetindeki bu değişimler kesme kesitine, kesme kuvvetine ve hatveye yani dişler arasındaki mesafeye ve broşun uzunluğuna bağlıdır. Çekme kuvveti, eğim açılı dişler kullanıldığı takdirde, daha muntazam olmaktadır. Aynı zamanda, iş parçası ve takım üzerindeki yanal kuvvetler artmaktadır. İmalât sırasında çekme kuvvetindeki artış takımın körelmesinin bir ölçüsüdür.

Başka imalât işlemlerinden bilindiği üzere, kesme hızındaki artış imalât sırasındaki kuvvet bileşenlerinin şiddetini etkiler. Farklı ısıl işlem şartları için oluşan kuvvetlerin kesin değerleri değişmektedir ki malzemenin kopma mukavemetine ve talaşın oluşma şekline bağlıdır. Yumuşak tavlanmış çelik, meselâ, en düşük kopma mukavemetine sahiptir, ama talaş oluşumu azamî değerlerde ve temas yüzeyi, bK, en yüksek değerlerdedir. Dolayısıyla bu malzeme en yüksek imalât kuvvetlerini doğurur.

6.)TALAŞ OLUŞUMU

Oluşan talaşın daha sıklıkla kontrol ve gözlemi, tabiidir ki yüksek hız çeliklerinin kalite gelişimi, karbürlü takımların kullanımı ve broşlama hızının artışıyla daha zorlaşmıştır.

Bazı şartlar altında, broşlama sırasında oluşan talaş iş parçasına, takıma ve biribirini takibeden işlemlere zarar verebilir. Meselâ, talaş boşluğunda sıkışma olduğunda ve soğutma sıvısı tarafında bu atılamadığı takdirde bu olay meydana gelebilir. Oluşan talaşın formu, diğer etkenler arasında, broşlanan malzemenin kopma mukavetiyle ve kompozisyonuyla yakından alâkalıdır. Genel olarak, talaş artan kopma mukavemeti ile daha sıkı bir şekilde kendi içine sarılır.

Şekil 18 de çeliğin broşlanması esnasında talaş oluşumu görülmektedir. Normalize edilmiş ve ısıl işlemden geçmiş çeliklerde oluşan spiraller ölçü olarak ve özellikle yükselen kesme hızıyla artmaktadır. Fakat talaş 50 m/dak ya kadar iyi formunu korumaktadır. Yumuşak tavlanmış malzemeler, özellikle yüksek kesme hızlarında, sıkışma eğilimindedirler.

Bu sıkışma eğilimli talaşın yumuşak tavlanmış çeliklerin broşlanması esnasında oluşumu durumunda, diş boşluğunun şeklinin iyi düşünülmesi gerekmektedir. Meselâ, dış broşlama takımlarında, talaş formu talaş kırıcısı yoluyla geliştirilebilir. Bunun uygulanamayacağı başka durumlarda, çare, kesme açısının büyük taşlanmasında ve talaş boşluğunun diş hatvesi artırılarak büyütülmesinde aranmalıdır.

BROŞLAMAYI ETKİLEYEN ETKENLER

Boş işleminin sonuçlarının değerlendirilmesinde şu etkenler öne çıkmaktadır:

  • İşparçasının yüzey kalitesi
  • İşparçasının form ve ölçü hassasiyeti
  • Takım köşelerinin keskinleştirilmesi bakımı
  • Gerekli güç
  • Talaş oluşumu

BROŞ TIĞLARI

Broşlar bir evvelki dişe göre takibeden dişin biraz yükseltildiği çok dişli takımlardır. Broş tığı kaba işleme, yarı bitirme ve bitirme bölümlerinden oluşur. Bu bölümlerden bir broş tığı üzerinde birden fazla olabilir. Yarı bitirme kısmı profil broşlamada yoktur  ki genelde profil dişin yanal kesme yüzeyleri tarafından oluşturulur. Bütün broş tığları bitirme  kısmına sahiptir.

Broş tığı üzerindeki dişlerin düzenlenmesi ve tezgâh programı basamaklar halinde izah edilir. Prensipte iki ana tip vardır: derin basamaklama ve yan basamaklama. Diğer bütün tipler bu ikisinin bileşimi ve geliştirilmiş halidir. Tek basamaklama ve grup basamaklama arasındaki ayrım yapılmalıdır. Ayrıca ilgili yüzeyler ana veya yan kesme yüzeyleri tarafından işlenecekse burada da ayrıma gidilmelidir. Tezgah diagramları oluşturulurken, başlangıç dişin yükseldiği yönden olmalıdır.

Avantajlar;

Yüksek yüzey kalitesi sağlar.

Kesme hızı yüksektir.

Karmaşık profillerin yapılmasını sağlar.

Kolay ve ucuz işçilil sağlar.

İşlenen parçalar özdeş olur.

Kullanma Yerleri :
-Broş tığları endüstride
-Otomotiv endüstrisinde
-Uçak ve uzay endüstrisinde
-El takımları imalinde
-Özellikle frezeleme ile yapılan parçalarda
-Beyaz eşya üretiminde
-Silah parçaları üretiminde
-Kilit üretiminde
-Elektrik motor üretiminde