18
RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ “Hasar servisi ve underwriterlar için mühendislik branşı risk ve hasar değerlendirmeleri” Sayı: 2014/4 Ekol Sigorta Ekspertiz Hizmetleri Limited Şirketi Kasım 2014 Risk ve Mühendislik Grubu Bülteni

RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

RİSK DEĞERLENDİRME

BÜLTENİ

“Hasar servisi ve underwriterlar için mühendislik branşı

risk ve hasar değerlendirmeleri”

Sayı: 2014/4

Ekol Sigorta Ekspertiz Hizmetleri Limited Şirketi

Kasım 2014 Risk ve Mühendislik Grubu Bülteni

Page 2: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

CNC NEDİR?

CNC TEZGAHLARININ TARİHÇESİ:

Nümerik kontrol fikri II. Dünya savaşının sonlarında A. B. D. hava kuvvetlerinin ihtiyacı olan kompleks

uçak parçalarının üretimi için ortaya atılmıştır. Çünkü bu tür parçaların o günkü mevcut imalat

tezgahları ile üretilmesi mümkün değildi. Bunun gerçekleştirilmesi için PARSONS CORPORATION ve

MIT (Massachusetts Instute of Tecnnology) ortak çalışmalara başladı. 1952 yılında ilk olarak bir

CINCINNATTI-HYDROTEL freze tezgahını Nümerik Kontrol ile teçhiz ederek bu alandaki ilk başarılı

çalışmayı gerçekleştirdiler. Bu tarihten itibaren pek çok takım tezgahı imalatçısı Nümerik Kontrollü

tezgah imalatına başladı. İlk önceleri CNC takım tezgahlarında vakumlu tüpler, elektrik röleleri,

komplike kontrol ara yüzleri kullanılıyordu. Ancak bunların sık sık tamirleri hatta yenilenmeleri

gerekiyordu. Daha sonraları NC takım tezgahlarında daha kullanışlı olan minyatür elektronik tüp ve

yekpare devreler kullanılmaya başlandı.

Bilgisayarlı Nümerik Kontrolde (Computer Numerical Control ) temel düşünce

takım tezgahlarının sayı, harf vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir

mantığa göre kodlanmış komutlar yardımıyla işletilmesidir. Tezgah kontrol

ünitesinin (MCU) parça programını kontrol edebilen sistemdir.

Bilgisayarlı Nümerik Kontrolde, tezgah kontrol ünitesinin kompütürize edilmesi

sonucu programların muhafaza edilebilmelerinin yanında parça üretiminin her

aşamasında programı durdurmak, programda gerekli olabilecek değişiklikleri

yapabilmek, programa kalınan yerden tekrar devam edip programı son şekliyle

hafızada saklamak mümkündür. Bu nedenle programın kontrol ünitesine bir kez

yüklenmesi yeterlidir. Programların tezgaha transferleri delikli kağıt şeritler

(Punched Tapes), Manyetik Bantlar (Magnetic Tapes) vb. veri taşıyıcılar

aracılığıyla gerçekleştirilir.

Page 3: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Bilgisayar teknolojisindeki hızlı gelişmeler Nümerik Kontrollü sistemleri de etkilemiştir. Artık

günümüzde NC tezgahlarda daha ileri düzeyde geliştirilmiş olan entegre devre elemanları, ucuz ve

güvenilir olan donanımlar kullanılmıştır. ROM (Read Only Memory) teknolojisinin kullanılmaya

başlanılmasıyla da programların hafızada saklanmaları mümkün oldu. Sonuç olarak bu sistemli

gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra

torna, matkap vb. takım tezgahlarında yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

CNC TAKIM TEZGAHLARI:

CNC'nin kullanıldığı başlıca alanlar;

Talaşlı imalat

Fabrikasyon ve kaynakçılık

Pres

Muayene ve kontrol

Montaj

Malzemelerin taşınması

1. CNC İŞLEME MERKEZLERİ:

Bu tür CNC tezgâhları noktasal hareket ( point to point) ve sürekli iz kontrolü ( CPC ) ile donatılmıştır.

Böyle kompleks ve çok sayıda operasyonlara sahip iş parçalarının imalatları bir bağlamada

gerçekleştirilir.

Prizmatik iş parçalarının bir bağlanışta 3 hatta 4 yüzeyi aynı anda işlenebilir. Alın frezeleme, delme

delik büyütme rayba ve kılavuz çekme, profil işleme, açılı delik delme vb. işlemleri yapılabilir.

Dik İşleme Tezgahı Hareket Yönleri

Page 4: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

2. CNC TORNA TEZGAHLARI:

Bu tür takım tezgahlarında pek çok profil tornalama işlemlerinin yapılabilmesi için doğrusal

interpolasyon (Linear Interpolation) ve eğrisel interpolasyon (Circular İnterpolation) işlem özelliği

yeterlidir. Ayrıca devir sayısı ve kesici değiştirme, ilerleme hızının belirlenmesi vb. fonksiyonlara

sahiptirler.

İşleme kapasiteleri daha geniş olan CNC torna tezgâhlarında eksen sayıları 3 ya da daha fazla olabilir.

Üçüncü eksen tezgâh taretinin eksen hareketi olabilir. Özellikle endüstriyel tip CNC torna

tezgahlarında (Industrial type CNC lathes) tezgahın yapısal direncini artırmak, daha hassas imalatı

gerçekleştirebilmek ve çıkan talaşları kesme bölgesinden uzaklaştırabilmek için yapısal ayrıntılarında

bazı dizayn değişiklikleri yapılmıştır.

CNC torna tezgâhlarında X, Z olmak üzere 2 temel eksen bulunmaktadır. Torna tezgâhlarında Y

ekseni yoktur. Eksenler X; Y olarak değil, X; Z olarak tanımlanmıştır. Z ekseni, iş parçasının (fener

milinin) eksenine paraleldir. Z ekseninde pozitif yani (+) yönde hareket, (+Z) torna aynasından yani iş

parçasından uzaklaşan yönde, negatif yani eksi (-) yönde hareket (-Z), iş parçasına yaklaşma

yönündedir. X ekseni de yine aynı şekilde pozitif (+) yönde iş parçasından, aynadan uzaklaşan

yöndedir. Negatif (-) eksi değerde ise değerden aynaya yaklaşan yöndedir.

Page 5: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Bu 2 temel eksene ek olarak CNC torna tezgâhlarında yardımcı doğrusal ve yardımcı dönel eksenler

de vardır. Bu eksenler ana eksenler (X, Z) eksenleri üzerinde yapılacak olan dönel ve doğrusal

hareketleri tanımlamak için kullanılmaktadır.

Yardımcı doğrusal eksenler U ve W harfleri ile tanımlanmaktadır. X ekseninin yardımcı doğrusal

hareket karşılığı U, Z ekseninin yardımcı doğrusal hareket karşılığı W’dir. Yardımcı dönel eksenler ise

A ve C olup bu harflerle tanımlanırlar. Z eksenindeki yardımcı dönel eksen karşılığı C’ dir. X

eksenindeki yardımcı dönel eksen karşılığı ise A’ dır.

CNC torna tezgâhlarında bu eksenler ek talaş kaldırma işlemleri için kullanılmaktadır. Örneğin CNC

torna aynasına bağlı bir iş parçasına matkap aparatı ile delik delmek veya parmak freze aparatı ile cep

ve kanal açmak ve kanal oluşturmak için kullanılmaktadır. Bu işlemler uygulanırken fener mili dönmez.

Ayrıca bu tür CNC torna tezgâhlarına C eksenli torna tezgâhı da denilmektedir. CNC torna tezgâhı

üzerinde yani iş parçası üzerinde basit frezeleme işlemleri de bu tezgâh üzerinde, bir işlemde

yapılabilmektedir.

Page 6: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

3. CNC FREZE TEZGÂHLARI:

CNC Freze tezgâhları operasyon yeteneklerinin çeşitliliği bakımından işleme merkezlerinden sonra en

çok işlem kabiliyetine sahip olan tezgâhlardır. Bu tür tezgâhlar en az 3 olmak üzere 4-5 ve daha fazla

eksende işlem yapabilme özelliklerine sahiptir. Bu tezgâhların bütün çeşitleri sürekli iz kontrol

(Continuous Paht Control) ile donatılmıştır. Otomatik kesici değiştirme (Automatic Tool Change)

kolaylıkları bir başka özellikleridir. Kesici telafisi (Tool Compensation) özellikle eğrisel frezeleme

işlemlerinde ve kalıpçılıkta büyük kolaylık sağlar.

İstenirse bazı freze tezgahlarında döner tabla kullanılarak 4. eksen ve fener milinin yatay eksen

etrafında sağa sola dönme hareketi ile 5. eksen hareketi elde edilebilir.

CNC Freze Tezgahları

Page 7: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

CNC freze tezgâhlarında 3 temel eksen bulunmaktadır. Bu eksenler X, Y, Z eksenleridir. Bu

eksenlerden X ve Y ekseni yatay konumda tezgâh tablasının eni ve boyunu, Z ekseni ise bunlara dik

onumda olup tezgâh kesici kafanın aşağı yukarı hareket ederek veya iş parçasına dalarak kesme,

delme yaptığı eksendir. Yine burada Z ekseni dalma, talaş kaldırma işlemini üstlenmektedir. Pozitif

yönde (+) iş parçasından uzaklaşır, negatif(-) yönde ise iş parçasına yaklaşır.

CNC tezgâh tablasında bulunan X, Y yönleri için CNC tezgâhının özelliği ve kesici kafa konum ve

biçimine göre (+) veya (-) değeri alabilmektedir. Yukarıdaki şekil’e göre X ekseninde pozitif (+) yöndeki

hareket kesicinin sağa hareketini, tersi yani negatif (-) yönündeki hareket ise sola hareketini

sağlamaktadır. Y ekseninde pozitif yöndeki hareket kesicinin tezgah gövdesine yaklaşmasını

sağlamaktadır.

Page 8: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

CNC freze tezgâhlarında ana eksenlere ek olarak yardımcı eksenler de bulunmaktadır. X ekseninin

yardımcı doğrusal ekseni karşılığı U, Y ekseninin yardımcı doğrusal hareketi V, Z ekseninin yardımcı

doğrusal hareketi W harfi ile ifade edilmektedir. CNC tezgâhlarındaki yardımcı dönel eksenlerin yani

eksende dönme hareketi yaptığını ifade eden karşılıkları ise şu şekildedir. X eksenindeki yardımcı

dönme hareketi A, Y eksenindeki yardımcı dönme hareketi B, Z eksenindeki yardımcı dönme hareketi

ise C harfi ile ifade edilmektedir.

CNC TEZGÂHLARINDA OLASI ARIZALAR VE SEBEPLERİ

Günümüzde insan iş gücü gereksinimi azaltmak ve seri imalat yöntemlerini geliştirmek amacıyla

fabrika ve imalathanelerde kullanılmak üzere CNC tezgahlar tasarlanmıştır. Bilgisayar teknolojisinin

gelişmesi sonucunda insan gücü ile çalışan tezgahlar üzerine bilgisayarlı kontrol sistemleri entegre

edilerek CNC ( Computer Numerical Controlled ) tezgahlar “Bilgisayar Destekli Nümerik Kontrol”

üretilmiştir. Kısa isimlendirmesi CNC’ dir.

Aşağıda bir Amerikan firması tarafından yapılan ve spindle hasar tiplerini ve oranlarını aynı zamanda

hasar oluştuğunda en çok etkilenen parçaların gösterildiği grafik yer almaktadır. Bindirme hasarlarının

oranı genel CNC hasarları içerisinde %60 lık bir yer tutmaktadır.

2010-2014 tarihleri arasında tarafımızdan incelenen hasarların %30 luk kısmı bindirme kaynaklıdır.

Ülkemizde çok rastlanan elektriksel arızaların aşağıdaki grafikte yer almamasının sebebi araştırmanın

Amerika kaynaklı olması ve ülke itibari ile elektrik kesintileri veya voltaj dalgalanmalarının felaket

anlarında ya da çok nadir olarak görülmesi olarak açıklanabilir.

Page 9: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

CNC takım tezgâhlarında bindirme haricinde en sık karşılaşılan arızalar şunlardır.

Yağlama Problemleri

Yorulmaya Bağlı HasarlarHidrolik ve pnömatik elemanlar

Kontrol devreleri

Kaçaklar

Diğer Sebepler

Elektriksel Hasarlar

CNC takım tezgahlarında en çok zarar gören parçalar:

Rulmanlar

Motor Enkoderleri

Tutucu Sensör

Motor Besleme

Hidrolik Silindirler

1) MEKANİK AKSAMA İLİŞKİN HASARLAR:

Makinenin rutin kullanımına bağlı olarak zamanla gelişmesi beklenen aşınma, yıpranma

ve deformasyonlar

Anlık bir dış etkene bağlı gelişen hasarlar

CNC tezgâhlarında spindle rulmanlarının bozulmasının nedenlerini aşağıdaki gibi sıralayabiliriz;

Daha ilk çalışma saatlerinde çok hızlı devir yükseltilerek rulman yağının merkez kaçtan

savrularak bilyaları yağsız bırakması

Sürekli rulmanların ısıtılmadan işe sokulması

Bindirme

Spindle kayışının aşırı gergin olması Rulman tüpünde konik rulmanları sıkan tork bileziğinin çok

sıkı ya da gevşek olması

Fener mili hidrolik pistonundaki salgısı

Balanslı parça bağlanmasıdır.

Page 10: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

2) ELEKTRİKSEL HASARLAR:

Makine üzerindeki elektronik ünitelerin, makinenin sık açılıp kapanması, güç kaynağına

bağlı olmaması, elektronik ünitelerle mekanik aksam arasındaki uyumsuzluk gibi etkenlere

bağlı olarak bir süreç içerisinde işlevini kaybetmesi

Anlık bir enerji değişimine bağlı gelişen hasarlar

3) YAZILIMSAL ARIZALAR:

Yazılımda herhangi bir sebeple meydana gelen ve parça değişimi yapılmaksızın

giderilemeyen arızalar sebebiyle yapılan onarımlar

CNC tezgâhlarını oluşturan farklı sistemler(elektronik-mekanik-hidrolik-pnömatik) nitelik ve sayısal

bakımdan birbirinden farklı arıza ve hasar türlerini inceleme konusu yapmaktadır.

Konu çok geniş olduğu için cnc tezgahının en önemli mekanik parçası olan spindle ve bu bölgede

karşılaşılan frekansı en yüksek hasar tipi olan bindirme hasarları bu bültende ele alınmıştır.

SPİNDLE ÜNİTESİ: CNC tezgâhlarında kesicinin dönme hareketini sağlayan parçasına fener mili

(spindle) denir. Spindle ünitesini motor, soğutma aksamı rulman ön gerilme cıvatası ve kesici takımın

bağlandığı fener milinden oluşur. Spindle, motordan aldığı dairesel harekete bağlı olarak, uç kısmında

bulunan kesici takımın işlenecek parça üzerine talaş kaldırmasını sağlar.

Page 11: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Bu yüzden kesme esnasında oluşan kuvvetler direk olarak spindle ı etkiler. Spindle a etkiyen tahmin

edilebilir kuvvetler tanjant kuvveti, besleme kuvveti, radyal kuvvetlerdir. Statik analizler neticesinde

spindle üzerinde oluşan gerilmeler ve deformasyonlar hesaplanabilir ve spindle rulman ömürleri

öngörülebilir. Normal kullanım şartlarında spindle ana gövdesi üzerine etkiyen gerilme yükleri spindle

mukavemet değerleri yanında görece çok küçük olduğundan ihmal edilebilir. Spindle ağır metal

malzeme ve demir parçalardan oluşan rijit bir sistemdir. Spindle gövdeleri genellikle 20MnCr5

malzemesinden imal edilirler.

Bilindiği üzere rulmanlar ömürlü malzeme yani

sarf malzemeleridir. Herhangi bir dış unsura

maruz kalmaksızın, ait olduğu

makinenin/cihazın normal çalışmasından

kaynaklanan vibrasyonlar, etkileşimler,

deformasyonlar vs. sonucu işlevinin

kaybedebilirler. Dolayısı ile ziraat makineleri,

takım tezgahları, asansörler, şanzımanlar, gemi

şaft yatakları vb. gibi bir çok alanda kullanılan

bu malzemelerin nominal ömrünü belirlemek

son derece önemlidir.

Spindle Ünitesi Hasarları:

Spindle ünitelerinde genellikle eğik bilyalı

yüksek hız rulmanları kullanılır(Genellikle 7000

serisi).Eğik bilyalı rulmanlarda bilyeler iç ve dış

bileziklere açısal temas halindedir. Bu tip

rulmanlar aksiyel ve radyal yüklerin beraber

etkidiği CNC uygulamalarında kullanılmaktadır.

Page 12: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Spindle parça işleme esnasında yüksek tork üretmekte ve iş miline farklı eksenlerden değişken

yüklere etki etmektedir. İşlenen parçanın toleransları ve yüzey kalitesinde belirleyici faktör spindle

ünitesinin rijitliğidir. Rijitliği ve balansı iyi ayarlanmayan ünitelerde salgı dolayısı ile yüzey toleransları

çok yüksek olmaktadır. Yüksek değerlerde salgının işleme parçalarının ömrünü üç katına kadar

azalttığı yapılan araştırmalar sonucunda saptanmıştır.

Spindle ünitesinin rijitliğinin sağlanmasında yataklama işleminin iyi hesaplanması hayati önem

taşımaktadır. Yataklama da kullanılan rulmanların aksiyal ve radyal yüklere dayanabilmesi için belirli

bir ön gerilme ile montajı yapılmalıdır. Rulmanların yataklamasında yüksek rijitlik arttırmak için genelde

birden çok rulmanın farklı düzenlerde montajı ile sağlanır.

Yataklama düzenleri ve uygulama alanları aşağıdaki tabloda genel hatları ile açıklanmıştır.

N Değeri

Arka Rulmanlar Ön Rulmanlarmm.min-

1

NoDizilim

Kullanım Alanı

1.2-2.51

0.8-1.6

3 0.8-1.4

4 0.6-1

Hafif Metaller in

İ ş lenmes inde

Ortalama Radyal

Yüklerde

Taş lama -Hassas Delme

7 0.3-0.6

Ağır Aks iyal

Yükler ve

Ortalama Radyal

Yüklerde

6 0.4-0.9

İ ş leme- Delik Delme

Tornalama -Delik Delme

Özellik leri

5 0.5-0.9Ortalama Aks iyal

YüklerDerin Delik Delme-İş leme

Ortalama Aks iyal

Yükler

Genel

Kullanımlarda

2Orta ağ ır lıktaki

Aks iyal yüklerdeDelme-Frezeleme

Hafif metaller in

iş lenmes inde

Orta Ağır lıktaki

Radyal Yüklerde

Taş lama-Hasas Taş lama-

Tornalama

Ortalama radyal

yüklerde

B ir çok b ilind ik

uygulamada

Delik içi İ ş leme-Frezeleme-

Tornalama

Page 13: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Ön gerilme kuvvetleri ve istenen rijitlik doğru hesaplanmadığı takdirde spindle ömrü dramatik oranda

düşecektir.

Spindle ünitelerinde en çok hasar gören parça rulmandır. Rulman ömürleri aşağıdaki yöntem ile

hesaplanabilir.

Bu örnekte SKF kataloğunda verilen değerler referans olarak

alınmıştır.

Sistemdeki mil çapı çapı d=40 mm olsun

Radyal Fr= 7000 N

Eksenel Yük Fa = 2470 N

Devir sayısı: 3000 rpm

Kullanılacak yağ: ISO VG 46

Sistemde radyal yükle beraber eksenel yük olduğu için oynak makaralı SKF 22208E kod numaralı

rulman seçilmiş olsun. İlgili katalog

sayfasından;

SKF 22208E

d= 40 mm,

D=80 mm

B= 23 mm.

Dinamik yük sayısı (C)= 89,700 N

Statik yük sayısı (C0) = 98,000 N

Yorulma yük limiti Pu=10,600N

e= 0.28

Y1= 2.4

Y2= 3.6

Oynak makaralı rulmanlarda kabul edilebilir eksenel yük Fap=3*B*d= 3*23*40 = 2760N

Fa < Fap olmalı. 2470 N < 2760 N aranan şart sağlanıyor.

Fa/Fr < e ise P= Fr+Y1*Fa

Fa/Fr > e ise P= 0,67*Fr+Y2*Fa

Fa/Fr=7000N/ 2470N = 0.35> e=0.28 => P=0.67* Fr + Y2* Fa

Page 14: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Burada P: Eşdeğer dinamik yatak yükü olup ömür hesabının ana parametresidir.

P=0.67* 7000+ 3.6*2470

P=13,582 N

L10= (C/P)3,33

L10= (89,700/13,582)3,33

L10=540 milyon devir

Burada L10 milyon devir cinsinden rulmanın kaç devir yapabileceğini gösteren parametredir.

Devir cinsinden hesaplanan ömrü saate çevirmek mümkün. Ancak bu durumda gözardı edilmemesi

gereken şey rulmanın sürekli aynı devir sayısında dönmesi ve dönmenin kesintisiz devam etmiş

olması durumunda elde edilen sonucun doğru sonuç olabileceğidir.

Rulman ömrünü saat cinsinden belirten parametre L10h olarak gösterilir.

L10h= (1.000.000* L10 )/ (60* N)

Seçtiğimiz rulmanın 3000 rpm de hiç durmadan döneceğini kabul edersek

L10h= (1.000.000* 540)/ (60* 3000) = 3.000 saat rulman dönebilme süresi.

Bu değer bu günkü rulmanlar için oldukça kısa bir ömre eş değerdir (3,000 saat=yaklaşık 4 ay).

Bu da işletmede kullanılan makinenin günde ortalama 8 saat çalıştığını kabul ettiğimizde ortalama 1 yıl

gibi bir süre sonunda rulmanın ömrünü tamamladığını göstermektedir. Fakat bu hesaplama yöntemi

tam olarak doğru sonuçları vermemektedir. Bunun sebebi rulmanın çalışması esnasında daha öncede

belirtildiği gibi birçok farklı kuvvetin devreye girmesidir

Spindle dizaynı esnasında yüklerin belirlenmesine oldukça fazla faktör etki etmektedir. Bu tür

hesaplamalar genellikle çeşitli mühendislik programlarının yardımı ile yapılır. Bu tür bir spindle dizayn

örneğinin basitleştirilmiş hesaplaması aşağıda gösterilmiştir.

Teorik analizler genellikle kesme kuvvetlerinin CNC spindle ı üzerinde oluşturduğu etkileri içeren

hesaplardan oluşurlar.

Page 15: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Aşağıda belirli kuvvetler altında bilgisayar analizleri ile yapılmış analiz sonuçları bulunmaktadır.

Fiziksel Özellikler Değerler

Spindle Metaryeli 20MnCr5

Max Kuvvet 682 MPa (N/mm2)

Eğilme Kuvveti 375 MPa (N/mm2)

Young Modülü 190x10^3 N/mm2

Poisson Oranı 0.27-0.3

Yoğunluk 8030 kg/m3

Rulman Tiği Teorik Yaklaşım C+ çözümlemesi % Hata

Ön Kısım Rulmanları (Saat olarak Ömür) 15,586.37 15,556.92 0.1889

Arka Kısım Rulmanları (Saat olarak ömür) 9198.7 9182.3 0.1782

Yukarıdaki analiz 7,5 kW lık CNC spindle motoru ve 4000 rpm devir için yapılmıştır.

Anlaşılacağı üzere, çalışma saatlerine (ömür) etki edecek birçok faktörün söz konusu olduğu

anlaşılmaktadır. Devir sayısı, sıcaklık faktörü, yataklarda meydana gelen sürtünme kuvvetleri gibi

değişkenler rulman ömürlerini doğrudan etkilemektedir. Özellikle yüksek devirlerde işlem yapan

makine rulmanlarında, makinenin mutad kullanımından kaynaklanan bu tarz etkiler rulman ömrünü

kısaltmaktadır.

Page 16: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Aşağıda benzer bir akademik çalışmada hesaplanan rulman ömrü tabloda verilmiştir.

Yukarıdaki hesaplamalar bilgisayar yardımı ile gerçekleştirilen hesaplamalardır. Genellikle çok yüksek

hızlarda ortalama rulman ömrü 5000-7000 saat arasında olmaktadır.

Ayrıca rulman tipinin de en az ömrü kadar önemli olduğu, örneğin yüksek dönme hızına sahip

makinelerde 12.000 devir ve üstü için seramik rulmanların kullanıldığı bilinmektedir. Seramik

rulmanlar, normal rulmanlara göre seramikten imal edilen bilyelerin 100Cr6 çelikten imal edilen

yuvarlanma yolları ile daha az etkileşime girdiğinden ses ve sürtünme bu rulmanlarda azalmakta hız

limitleri yaklaşık %60 oranında artmakta ve yüksek sıcaklıkta ve yüksek hızlı sistemlerde düşük

titreşimle üstün bir performans sergilemektedir.

Sonuç olarak;

CNC tezgâhlarının sigortalanması aşamasında, hangi makinenin hangi tip rulmana sahip olduğu son

derece önem kazanmaktadır. Dolayısı ile bu bilgilerin poliçe hazırlık aşamasında tespit edilip poliçede

belirtilmesi ve bilyalı - seramik tip rulman kullanılan tezgâhlar için teminat ve muafiyet

değerlendirmelerinin ayrı ayrı yapılması gerekmektedir.

Ayrıca birçok sigortalı ve ilginç bir şekilde yetkili servis tarafından bilinen, operatör kusuru veya

dikkatsizliği sonucu meydana gelen hasarların poliçe teminat kapsamına dahil edilmiş olması ve bu

sebepten dolayı meydana gelen çoğu hasarda rulman/spindle değişiminin gerekliliği göz önüne

alındığında, işlev kaybı ve rulman ömrünün dolması ile ortaya çıkan iş mili salgısında artış, işlenen

parçalardaki hassasiyet sorunları ile başlayan sürecin bindirme hasarları ile sonuçlanmış olması,

durumun suiistimale açık hale geldiğini göstermektedir.

Birim Değer

Toplam Aksiyal Rijitlik (N/µm) 372

Toplam Radyal Rijitlik (N/µm) 351

Devir Dev/dak 2695

Ömür Saat 5175

Yataklar Arası Mesafe (mm) 327

Page 17: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

Ayrıca daha öncesinde rulman değişim yapılmış tezgâhlar da ön gerilme kuvvetinin iyi

ayarlanamaması sonucu spindle rijitliği kaybetmekte salgı miktarı artmakta ve bir sonraki arıza daha

çabuk gerçekleşmektedir.

Seramik rulmanlarda bu toleransların ayarlanması çok daha zor olduğundan ülkemizde seramik

rulmanların tek başına değişimi sağlanamamakta ve spindle ın tamamen değiştirilmesi söz konusu

olmaktadır.

Bu bilgiler ışığında bilyalı tip rulman kullanılan tezgahlar için (Yaklaşık 12,000 d/d kapasite altı)

özellikle kullanılmış makinelerin sigortalanmasından önce makineye ait işlem saati ile iş milinin

gördüğü tüm revizyonların temini sonrasında poliçeleşmenin tamamlanması ve mutlak suretle operatör

kaynaklı da olsa iş milinin işlenecek parçaya, işleme tablasına çarptırılması ile ortaya çıkan, bindirme

olarak adlandırılan hasar türü muafiyeti ile diğer hasarlar muafiyetinin ayrılarak bindirme türü hasar

muafiyetinin kullanılmış ve bir hasar olmaksızın hiç revizyon görmemiş iş miline sahip makineler için

artırılmasının gerek tezgah için gereken bakım prosedürünün sağlanması gerekse operatör kaynaklı

hasarların azaltılması veya riskin hasara etkisinin en aza indirilmesi açısından fayda sağlayacağı

düşünülmektedir.

Tüm bunların dışında marka -yaş ve kapasite ayrımı gözetmeksizin tüm tezgâhlar için kullanılabilen

bindirme algılayıcı sensörlerin opsiyonel olarak tezgâha senkronize edilmesi mümkündür. Bu sistemler

herhangi bir çarpma ve bindirmeyi titreşimle algılayarak hareket halindeki iş miline ani durma komutu

vermesi ile hasar görmesini engellemek amacı ile geliştirilmiştir.

Poliçe yapılması öncesinde bu türden güvenlik sistemleri kullanımının bir ön şart olarak bildirilmesinin

bu ve bunun gibi hasar türlerini en aza indireceği kesindir.

Bu aşamada koruyucu sensör ve sistem maliyetlerinin katlanılabilir oluşu önemli bir faktördür.

Araştırmalarda yazılımı ile birlikte yaklaşık 5,000 € seviyelerinde olduğu gözlemlenmiş, bu maliyetin

özellikle seri imalat yapan, yüksek devirli tezgâhlar kullanan işletmeler için katlanılabilir bir maliyet

olduğu, aksi halde gerçekleşen bindirme hasarları etkilerinin hem onarım maliyetleri hem de onarım

süreleri dikkate alındığında bu maliyetten çok daha büyük olacağı gözlemlenmektedir.

Özetle kullanılmış makinelerde gerek koruma önlemlerinin ön şart olarak poliçelere eklenmesinde

gerekse muafiyetlerin düzenlenmesinde tezgâh tip- yaş ve çalışma saati en etken faktörler olarak ele

alınmalıdır.

Page 18: RİSK DEĞERLENDİRME BÜLTENİ - ekolekspertiz.com · gelişmeler CNC' nin (Computer Numerical Control) doğmasına öncülük etmiştir. CNC daha sonra torna, matkap vb. takım

EKOL EKSPERTİZ MÜHENDİSLİK GRUBU

Ayşe Nazlıer Efetürk Eksper – Mühendislik / Yangın / Kredi Finans

Ayça Şener Eksper – Mühendislik / Kimya Yüksek Mühendisi

Hüseyin Kaycı Eksper – Mühendislik / Tarım Makinaları Mühendisi

Ali Ömer Yıldır Risk ve Hasar Yönetmeni – Uzman /Otomotiv Öğretmeni

Erdim Dalkılıç Risk ve Hasar Yönetmeni – Uzman / Makine Mühendisi

Zühre Tamer Risk ve Hasar Yönetmeni – Hasar Uzmanı

Efe Eroğlu Risk ve Hasar Yönetmeni – Uzman/Makine Mühendisi

İlhan İrfan Adıgüzel Risk ve Hasar Yönetmeni–Uzman/Rafineri ve Petrokimya Tek.

***Bu bülten, konuyla ilgili çeşitli kaynaklardan derlenen bilgiler ile hasar ve risk alanındaki

tecrübelerimiz çerçevesinde hazırlanmış olup, kendi görüşlerimizi içermektedir.