Broşlama

İtme tarzı 5⁄16 inç (8 mm) kama yatağı broşu; sol uçtaki dişler daha büyük

Broşlama yöntemi ile açılmış bir yatak

Broşlama (tığ çekme), birbiri ardına sıralanmış dişlerden oluşan bir kesici takım ile yapılan talaş kaldırma işlemidir. Broşlama, doğrusal ve döner broşlama olmak üzere temelde ikiye ayrılır. Daha yaygın bir işlem olan doğrusal broşlamada broş, istenen geometriyi oluşturmak için yüzeye doğrusal hareket ettirilir. Broşlama tezgâhlarında kullanılan doğrusal broşlar genellikle "broş" olarak anılır. Döner broşlamada eksenel simetriyi sağlamak amacıyla broş döndürülür ve iş parçasına doğru preslenir. Döner broşlar genellikle torna tezgâhlarında kullanılır. Hem döner hem de doğrusal broşlamada kesme işlemi, broşun tek bir kez iş parçası içinden geçmesiyle gerçekleştirilir.

Broşlama yöntemi, hassas imalatın gerekli olduğu karmaşık geometrilerin oluşturulmasında kullanılır. Genel olarak bu yöntem, dairesel ya da dairesel olmayan deliklerin işlenmesinde, şaft dişi ve kama yatağı yapımında tercih edilir. Broşlamaya özgü iş parçaları genellikle küçük ve orta ölçekli dökümler, dövme parçalar, torna parçaları ve damgalama ürünleridir. Broşlar maliyetli olmalarına rağmen yüksek adetli üretim gerektiren durumlarda diğer imalat yöntemlerine göre avantaj sağlar.

Broş takımları görünüş olarak testereye benzer; ancak broşlarda diş yüksekliği kesici takım boyunca artar. Broşlar üç bölümden oluşur. Birinci bölüm iş parçasının kaba işlemesini sağlar. İkinci bölüm yarı mamulü oluşturur. Üçüncü bölüm ise yüzey kalitesini istenen ölçüye getirerek son şekli verir. Broşlama sırasında iş parçası sabit tutulur ve ilerleme tığ üzerinden sağlanır; bu nedenle broşlama işlemi, bazı kaynaklarda imalat yöntemleri içinde özel bir uygulama olarak değerlendirilir. İşlenen yüzeyin profili, kullanılan tığın profilinin karşılığıdır. Talaş boyu ve miktarı, diş yüksekliğindeki artış miktarı (RPT) ile belirlenir. Kullanılan tığ iş parçasına doğru hareket ettirilebileceği gibi, tığ sabit tutulurken iş parçası da tığa doğru hareket ettirilebilir. Tığ çekme işlemi karmaşık bir tezgâh hareketi ya da ileri düzey işçilik gerektirmez; çünkü üretim gereksinimleri büyük ölçüde tığ geometrisi ile sağlanır.

Tarihçe

Makara ve dişlilerin kama yatağı oluşturulmasında broşlama, 1850'li yılların başında imalatta ilk kez bir yöntem olarak kullanılmıştır. I. Dünya Savaşı'ndan sonra broşlama işlemi, silah namlularına yiv açmak amacıyla uygulanmıştır. Broş tezgâhları ve aşındırma ile şekil verme yöntemlerindeki gelişmeler sonucunda 1920'li ve 1930'lu yıllarda broşlama maliyetleri azaltılmış ve toleranslar daha tutarlı hâle getirilmiştir.

İmalat süreci

İmalat süreci uygulanacak olan broşlama yöntemine göre değişiklik gösterir. Yüzey broşlama çok kolaydır çünkü ya iş parçası sabit duran yüzey broşuna doğru hareket ettirilir ya da broş, sabit tutulan iş parçasına doğru hareket ettirilir.

İç broşlama yüzey broşlamaya göre daha karışık bir işlemdir. İmalat süreci, iş parçasının, özel olarak tasarlanmış bir tutma aparatına bağlanması ile başlar. Bu tarz tezgahlarda, broşu (tığı) gerektiğinde kaldırmak ya da çekmek amacı ile yükseltici ve çekici adı ile anılan iki önemli kısım vardır. Broş tezgahının yükselticisi (asansörü), tığı ilk aşamada tutucu aparatın üzerinde konumlandırır ve parça bağlandıktan sonra tığı bağlanan parçaya doğru hareket ettirir. Tığın bir kısmı parçanın içerisinden geçtikten sonra, broş makinesinin çekici olarak anılan kısmına ulaşır ve tığın ucu çekici tarafından yakalanır. Bu aşamadan sonra yükseltici tığı serbest bırakır ve çekici ise iş parçası boyunca tığı tamamen aşağıya çeker. Hareket tamamlandığında, ürün broş tezgahından alınır ve tığ tekrar ilk konumu olan yükselticiye döndürülür. Tığ genellikle doğrusal hareket ettirilir, fakat tığın döndürüldüğü durumlarda mevcuttur. Örneğin; şaftlara diş açılırken ya da tüfeklere yiv çekilirken tığ döndürülür.

Broş tezgahlarında kesme sıvıları kullanılır ve bunun temelde üç sebebi vardır.

1. İşlenecek olan parçayı ve tığı soğutmak
2. Kesme yüzeyinin yağlanmasını sağlamak
3. Talaşları, tığın dişlerinden arındırmak

Kesme sıvısı olarak, genelde, petrol bazlı kesme sıvıları tercih edilir. Fakat, daha iyi bir soğutma, çevreci bir yaklaşım ve daha yüksek iş güvenliğinin (yanmazlık gibi) zorunlu olduğu durumlarda su bazlı kesme sıvıları da kullanılabilir.

Tığ çekme ile üretilen bir ürün. Bu parçada broş profili yivlidir.

Broşlama, başlangıçta, kama yataklarını işlemek için geliştirilmiş olsa da, sonradan, yüksek hacimli iş parçalarında farklı yüzey ve şekilleri işlemek için de kullanılabileceği anlaşılmıştır. İmalatı yapılacak ürün, broşlama ile üretilecek ise, tasarım aşamasında standart bir tığın ölçüleri gözetilmeli ya da bu imalat için yeni bir tığ üretilmelidir. Az sayıda yapılacak olan üretimlerde, broşlama etkili bir yöntem değildir, çünkü üretim maliyetini ciddi miktarda arttırır. Yeni bir tığ üretmek 15-30 bin dolar arasında maliyet oluşturur.

Broşlama hızı, dakikada 20 ile 120 yüzey adımı (SFPM) arasında değişiklik gösterir. Bu hız, tek bir döngünün 5 ile 30 saniye arasında tamamlanmasını sağlar. Üretim aşamasında harcanan bu vaktin büyük kısmı, broş tezgahının dönüş vuruşu ve işlenen parçanın tezgahtan sökülüp yeni parçanın takılması ile geçer.

-

Tasarım

İç broşlamada kullanılan bir broş aşağıdaki resimde gösterilmiştir. Diğer broş tiplerinin de geometrileri, iç broşlamada kullanılan broşa benzerdir.

• P = adım
• RPT = diş başına yükseklik değişimi
• n_r = kaba işlemede kullanılan diş sayısı
• n_s = yarı - mamül üretiminde kullanılan diş sayısı
• n_f = yüzey tesfiyesinde kullanılan diş sayısı
• t_r = kaba işlemede kullanılan dişlerin RPT değeri
• t_s = yarı mamül işlemede kullanılan dişlerin RPT değeri
• t_f = yüzey tesfiyesinde kullanılan dişlerin RPT değeri
• L_s = mafsal uzunluğu
• L_RP = arka rehber uzunluğu
• D₁ = diş tepesi çapı
• D₂ = diş dibi çapı
• D = diş derinliği (0.4P)
• L = Alan (kesme sınırının arkasındaki) (0.25P)
• R = gırtlak yarı çapı (0.25P)
• α = kavrama açısı ya da meyil açısı
• γ = gevşetme açısı ya da boşluk açısı
• L_w = iş parçası uzunluğu (gösterilmemiştir)

• 
  Örnek: Çift - kesim yüzey broşlaması
• 
  Çift - kesim yüzey broşlamasının üstten görünümü
• 
  Çift - kesim yüzey broşlamasının yandan görünümü

Broşlama tezgahları

Broşlama tezgahları, önceden belirlenmiş bir hız ile broşu işlenecek parçaya doğru genellikle doğrusal bir hareketle iterler. Bu yüzden, broşlama (tığ çekme) tezgahları, diğer tezgahlara kıyasla, (göreceli olarak) daha basit yapıdadır. Broşlama tezgahlarının büyük kısmı hidroliktir, fakat bazı özel amaçlar için tasarlanmış tezgahlar mekanik yapıda olabilir. Broşlama tezgahları, tezgah hareketinin yatay ya da dikey olmasına göre birbirlerinden ayrılırlar. Tezgah seçimi, öncelikli olarak vuruş mesafesi üzerinden değerlendirilir. Dikey broşlama makinelerinin vuruş mesafesi genellikle 1.5 metrenin altındadır.