Frezeleme Tekniğinin Derinlemesine Analizi: Türleri, Geometrileri ve Uygulamaları

Frezeleme, CNC makinelerde yaygın olarak kullanılan ve çok yönlü bir işlemdir. Freze bıçağı, tezgah miline sabitlenmiş ve dönen bir kesici takımdır ki, bu da iş parçasının ya da takımın yatay/yanal hareketiyle kesme işlemini gerçekleştirir. Geniş bir ürün yelpazesiyle karşılaşılır; bu ürünler arasında parmak freze, yüzey frezesi, kanal açma frezesi, profil frezesi, tornavida freze ve özel geometrili frezeler yer alır. En çok kullanılanlardan birisi parmak frezesidir (end mill), çünkü profiller oluşturma, kanal açma, daldırma ve cep boşaltma gibi birçok işlemi tek başına gerçekleştirebilir. Freze uçlarının seçiminde geometri, kaplama, sayıda kesici kenar ve helis açısı gibi faktörler kritik öneme sahiptir.

Kesici Geometrileri

Freze uçlarının kesici geometrileri, yüzey kalitesi, talaş kaldırma kapasitesi ve takım ömrünü doğrudan etkiler. Ana olarak pozitif, negatif ve düz kesim olmak üzere üç geometri tipi vardır. Pozitif geometriye sahip frezeler, daha düşük kesme kuvvetleri ve iyi talaş tahliyesi sağlayarak yüksek yüzey kalitesi sunar, ancak kenar dayanımı düşüktür. Negatif geometri ise tam tersidir; yüksek kenar dayanımı sağlar ancak yüzey kalitesi daha kötüdür. Düz kesim geometrisi ise tüm malzemelerde kullanılabilir ve özellikle üç ağızlı versiyonları MDF gibi malzemelerde yüksek yüzey kalitesi sağlar. Özellikle kontraplak, ahşap ve kaplamalı MDF gibi malzemelerde hem üst hem de alt yüzeyde kaliteli işleme sağlamak için negatif-pozitif kombinasyonlu frezeler tercih edilir. Helis açısı da önemlidir; 30° ile 55° arasında değişen açılar, talaş akışını kontrol altında tutarak yüzey kalitesini artırır.

Uygulama Alanları

Frezeleme uygulamaları oldukça çeşitlidir. Düz frezeler (End Mill / Slot Mill), kanal açma, cep boşaltma ve genel profil çıkarma işlemlerinde kullanılır. Köşe radyuslu frezeler, sert malzemelerde titreşimi azaltarak takım ömrünü uzatır. Profil frezeler, standart frezelerin sağlayamadığı özel geometrilerin oluşturulması için üretilir. Konik uç frezeler ise havacılık, otomotiv ve kalıpçılık gibi sektörlerde derin boşluk işleme ve 3B profilleme gibi yüksek hassasiyet gerektiren operasyonlarda kullanılır; bunlar ucuna doğru çapı daralan özel bir geometriye sahiptir. Slot matkaplar ise merkezden delme (daldırma) yapabilen, dolayısıyla yuva açmada çok etkili olan 2 kanallı frezelere verilen addır.

Özel Frezeleme Teknolojileri

• High Feed Frezeler: Büyük talaş kaldırma oranları gerektiğinde tercih edilirler. Çok az diş sayısı (genellikle 2) ve büyük değişken mesafe ile çalışırlar, böylece parça ile kısa süre temas ederek soğutmayı kolaylaştırırlar.
• Chatter Free Frezeler: Titreşimi azaltmak amacıyla özel geometrilerle üretilmiş frezelerdir. Bu, yüzey kalitesini iyileştirir ve takım ömrünü uzatır.
• Konik Frezeler: 1° ile 7° arasında değişen konik açıları sayesinde, standart frezelere göre %20-30 daha fazla hassasiyet sağlar. Bu da %30-50'ye varan takım ömrü artışı ve %25'e kadar talaş kaldırma hızı artışı anlamına gelir.
• Kalıpçı Frezeler: Bu frezeler, AISI P20S gibi ön sertleştirilmiş çeliklerin işlenmesi gibi hassas operasyonlarda kullanılır. Mastercut marka örneklerde silindirik, oval ve küre şeklinde çeşitli geometriler bulunur. Taegutec'in Moldino serisi, kalıp işlemede titreşim azaltıcı özel heliks açılı frezelerdir.

Doğru Freze Seçimi

Freze seçimi yapılırken dikkate alınması gereken çok sayıda faktör vardır. İşlenecek malzeme, tezgah gücü, istenen tolerans ve yüzey pürüzlülüğü, talaş kaldırma hacmi ve maliyet bütçesi başta gelir. Örneğin, döküm ve imalat çeliklerinde ekonomik bir işlem için 30° helis açılı, 0.6 mikron tane boyutlu, TiN veya TiAlN kaplı frezeler önerilirken, kalıpçılık gibi hassas uygulamalarda bu parametreler değişir. Doğru freze seçimi, üretim süresini kısaltır, yüzey kalitesini artırır ve takım ömrünü uzatır. Bu yüzden, üreticiler ve kullanıcılar her zaman yeni geometriler ve kaplamalar geliştirmeye devam etmektedirler.