CIVATA VE VİDA DİŞİ İMALATINDA KULLANILAN OVALAMA YÖNTEMİ
Ovalama ; yuvarlak iş parçasını kalıplar arasında döndürerek, soğuk olarak cıvata ve vida dişi açma yöntemidir. Sadece diş açma değil, aynı zamanda tırtıl yapma ve hassas yüzey parlatılması için de kullanılır. (Bak Şekil 1) Bu yöntemle ISO, SI, SIM, BSW, ACME, TRAP, UN, UNJ, UNC, UNJF, UNJEF, ROND, BA, ART, v.s gibi standartlarda, kademeli miller, elektrik fittingleri, kompresör saplamaları, başsız vidalar, kriko tipi hareket vidaları, kanatlı ısı eşanjörlerinin tüpleri, betonarme çubuk uç parçaları gibi pek çok değişik parçalar ovalanırlar. Ovalanacak parça akmaya zorlanır, malzeme kaybolmaz, sadece şekil değiştirir. Bu işlem esas itibariyle ya düz kalıplar arasında ya da silindirik kalıplarla yapılır. Ancak detaylı incelendiğinde bu iki yöntemden doğan daha farklı yöntemlerin de bulunduğu görülür
Şekil 1. Ovalama yöntemiyle yapılan işlemler (1).
1. DÜZ KALIPLARLA YAPILAN OVALAMA :
Bu ovalama yönteminde iki düz kalıp birbirine göre paralel hareket eder. İki tipi vardır. Birincisinde kalıplardan birisi sabit diğeri hareketlidir. İkincisinde kalıpların ikisi de birbirine çapraz şekilde hareket eder. (Bak Şekil 2)
Ovalanacak parça besleme aparatı ile kalıplar arası boşluğa ittirilir. Çapraz ve paralel çalışan kalıpların ileri-geri hareketi ile vida formu iş parçası üzerinde oluşur. Ovalama esnasında iş parçasının eksenel hareketi yoktur. Kalıp yüzeyleri arasındaki mesafe önemlidir. Kalıplar çeşitli genişliklerde yapılır. Maksimum kalıp kapasitesinin müsaade ettiği uzunluklara kadar ovalama yapılır. Bu uzunluk öyle olmalı ki, iş parçasının son dönüşünden önce küçük pürüzlülüklerin giderilmiş olması gerekir. Çoklu kalıp kullanılarak aynı parça üzerinde vida dişi, dairesel yiv ve tırtıl gibi birbirinden tamamen farklı şekiller ovalanabilir. Düz kalıplarla üretim hızı, ürünün boyu ile ters orantılıdır. Şöyle ki küçük makinelerin kapasiteleri saatte 10000 - 36000 ürün iken, makine boyutu büyüdükçe kapasite saatte 3000 – 12000 ürüne inmektedir. Çok daha büyük olan makinelerde 900- 3000 ürüne kadar iner. (Bak Şekil 3)
Düz ovalama kalıpları, malzeme sertliği HRC 32 den daha sert olan iş parçalarını ovalayamazlar. Çok nadir olarak HRC 52 olan çelikler ovalansa da bu her zaman olmaz
2. SİLİNDİRİK KALIPLARLA YAPILAN OVALAMA
Bu yöntemde iş parçası, silindirik kalıplar arasında döner. Kalıplar iş parçası merkezine doğru ikili veya üçlü olacak şekilde radyal olarak hareket eder. İş parçasını besleme tipine göre radyal içten beslemeli ve doğrudan beslemeli olmak üzere iki çeşidi vardır (Bak Şekil 4). İçten beslemeli ovalama işleminde,iş parçası daha başlangıçta kalıplar arasına önceden rahatça girer,sonra kalıplar iş parçası merkezine doğru eksenel hareket ederek işlem gerçekleşir
Doğrudan beslemeli ovalama tipinde ise, iş parçası kalıplar arasına konik bir açı ile girer, kalıpların sonuna doğru ovalama işlemi tamamlanmış olur
2.1 Radyal içten beslemeli silindirik kalıpla ovalama :
Bu yöntemde ovalama işlemi esnasında kalıpların minimum miktarda eksenel bir hareketi söz konusudur. Bu hareket içten beslemeli ovalama ile doğrudan beslemeli ovalama tekniğini birbirinden ayırtır. Eksensel hareket miktarı, standart numunelerin ovalanmasında sorun yaratmazken, kör tıpa veya derin diş formu açılması istenen özel cıvata ve vida dişi açılmalarında sorun olabilir. (Bak Şekil 5)
Şekil 5. İki ve üç kalıplı içten beslemeli silindirik ovalama
Şekilden de görüldüğü gibi ovalama öncesi silindirik kalıplar arasına giren iş parçası, eksenel hareketle iş parçası merkezine doğru itilerek vida dişi formu açılmaktadır. Ovalama esnasında kalıpların iş parçası üzerine verdikleri helisel iz, kalıbın birisinde başlayıp diğerinde uyumlu olacak şekilde devam etmelidir .(Bak Şekil 6)
İkili kalıp kullanan makinelerde, kalıplardan birisi veya her ikisi de radyal çalışabilir (Bak Şekil 7). Eğer kalıplardan birisi radyal çalışmıyorsa, o zaman iş parçası kalıbın baskı yaptığı anda radyal olarak hareket etmek zorunda kalır. Eğer iki kalıp birden eşit olarak radyal hareket ederse, iş parçası yerinde kalır. Üç kalıplı makinelerde ise, her üç kalıp ta eşit şekilde radyal hareket ederse, iş parçasının pozisyonu ovalama esnasında değişmez. Üç kalıplı makinelerin bir, bazen de iki kalıbı sabit olabilir. O zaman iş parçasının radyal hareket edip etmemesine, bu sabit kalıp izin verir.
İki kalıplı makineler, ovalanacak iş parçası kalıpların merkezi ile aynı merkez de olsun diye bir desteğe ihtiyaç duyarlar. Şekil 5 de görülen destek, manuel (el ile ayarlanabilen) olarak yüklenen ve kısa boylu parçaların ovalanmasında kullanılabilir. Daha büyük parçaların ovalanmasında ilave desteğe ihtiyaç duyarlar. Bazen de pek çok ovalama prosesinde, destek; ya bir tüpün içi, veya bir kovanın içi olabilir. Üçlü kalıp kullanan makinelerde, kalıplar iş parçasının yerleştirilmesine yardımcı olurlar. Bazen yaylı bir tutma sistemi, destek aparatı olarak kullanılır.
Genel olarak aynı boyutta bir iş parçası ovalanırken iki kalıpla çalışan makineler, üç kalıpla çalışan makinelerden daha büyük çaplı kalıplar kullanırlar.(Bak Şekil 7). 
Şekil 7. İki kalıpla ve üç kalıpla çalışan ovalama makineleri
İki kalıplı makinelerde ovalanacak iş parçasının minimum çapı 1,3 mm, maksimum çapı 152 mm ve boyu 305 mm olan iş parçaları ovalanırken, üç kalıplı makinelerde ise minimum çap 6,5 mm, maksimum çap 51 mm ve boyu 130 mm olan iş parçaları ovalanabilir(4,5,6). Kalıpların iş parçası üzerine doğru bastırılma etkisi ayarlanabildiğinden HRC 32 den daha sert olan iş parçaları da ovalanabilmektedir. Bu olayın kalıp ömrünü düşürdüğü unutulmamalıdır.
Radyal içten beslemeli ovalama, torna tezgahlarında veya otomatik çubuk makinelerinde özel ekipmanlarla da yapılır. (Bak Şekil 8 ve 9) Şekil 8 de görülen tekli kalıp kullanan ekipman, bir kayıcı yardımı ile iş parçasına doğru hareket ettirilerek basınç uygulanır. Kalıp ve iş parçası birlikte döner, böylece kalıbın diş formu iş parçasına nakşedilir. Kayıcının hareketi kontrollü olduğundan, vida dişi son ölçüsü verildikten sonra kalıp geri çekilir. Çiftli kalıp kullanıldığında, dirsekli bir düzenekle her iki kalıp iş parçasına değer, birlikte dönmeye başlarlar, istenen diş derinliği sağlandıktan sonra kalıplar hızla geri çekilir(11).
Şekil 8.Tek ve çift kalıplı radyal ekipmanlar (attachments)
Silindirik kalıba sahip içten beslemeli makinelerin üretim kapasiteleri, metodun tipine ve iş parçasını besleme ekipmanına göre değişir. El ile besleme ünitesine sahip makinelerde, saatte 1500 parçanın üzerinde kapasiteler pek aşılmamalıdır. Otomatik beslemeye sahip makinelerde ise saatte 3600 parça ovalanabilir
2.2 Doğrudan beslemeli silindirik kalıpla ovalama :
Bu tip ovalama da iş parçası, kalıp içersinde eksenel olarak hareket eder. Öyle ki, girişte kalıplar açılı olarak dizayn edildiklerinden, iş parçası ileri doğru beslenirken tam diş derinliği çapına ulaşırlar. Böylece cıvata vida dişi ovalaması tamam olur.(Bak Şekil 4)
Bu yöntemin düşey ve üçlü kalıp kullanan makinelerinin bazısı kısa iş parçası uzunluklarını besleyebilirken, bazıları da uzun iş parçalarını besler. Bu durumda iş parçası çapında sınırlama olur. İki kalıpla çalışan makineler ise, ovalanacak parçanın hem çapını hem de uzunluğunu sınırlar
Şekil 9. Uç besleme kafaları için kalıplar ve (attachment)leri
Doğrudan beslemeli ovalama işlemi, standart uç ve besleme kafaları kullanarak da yapılmaktadır (Bak şekil 9). Bu takdirde 230 mm lik çapa kadar miller ve cıvatalar ovalanabilir. 16 mm çapında bir cıvata ovalanırken, besleme hızı 300 dev / dak. standart bir hız sayılır.
Genel olarak tüm vida formları, yuvarlak, sonsuz, ACME vidaları, kör tapa vida formları, doğrudan beslemeli ovalama yöntemi ile ovalanabilirler
3.TEĞETSEL OVALAMA
Bu ovalama yöntemi, içten beslemeli silindirik ovalamaya benzerdir. Tek farkı, bilindiği gibi içten beslemeli yöntemin iki’li kalıplarla ovalamada kalıplardan biri sabit diğeri ovalanacak parçaya aynı eksende ve basınçla hareket ettirilir. 3’lü kalıplarla ovalamada ise her üç kalıp ovalanacak parçaya doğru 120° açı ile basınçla hareket ettirilir.Teğetsel ovalamada ise, iki silindirik kalıp iş parçası (ovalanacak parça) eksenine paralel olacak tarzda beslenerek ovalama yapılır. Kalıplar düz eksenel hareket yaparlar. Bu işlem; torna tezgahı veya otomatik çubuk işleyen makinelerin aynalarında yapılır. (Bak şekil 10) Kalıplar tekli veya çiftli olarak monte edilmişlerdir. Kalıplar temasta oldukları motorlarla döndürülürler. Değişik boyutta olanları vardır
Şekil 10. Teğetsel beslemeli ovalamanın çalışma prensibi (9,10)
Teğetsel beslenen kalıplarla, radyal beslenen kalıplar aynı kapasitedirler. Teğetsel kalıpların bazen 3’lü olanları da vardır. Önemli olan teğetsel beslemedir. Bu durumda ovalanacak parçanın boyut kontrol ve ayarı üçlü kalıp içinde yapılır.
İkili teğetsel kalıpla ovalama sırasında kalıp yatakları arasında radyal hareket oluşmaz, ovalama basınçları da radyal içten beslemeli ovalamanınkinden daha büyüktür. Ovalama işlemi kalıp mili hızlarında yapıldığından, hız değişimleri gerekmez. İkili teğetsel ovalama yöntemi, ikili radyal beslemeli ovalama yönteminden daha yüksek eğme yükleri oluştururlar.
İkili teğetsel kalıplarla ovalama işlemi, makinesinin ekipman boyutları ve kapasiteleri ile sınırlıdır. Yüksek vida eğim açıları ve derinlik formları istendiğinde, kalıpların eksenel hareketleri sebebiyle sıkıntılı ve zahmetli olabilir. Bu durum; daha tasarım aşamasında tedbir alınarak üstesinden gelinebilinir(11).
Tekli kalıpla teğetsel ovalama, ovalanacak parçayı eğme kapasitesine sahip enine yükler doğurur. Bu sebeple bu işlem, nonferrous (demir olmayan alaşımlar) veya yumuşak çelik gibi malzemelerde torna aynasına yakın kısa mesafeleri ovalayamaz. O zaman radyal beslemeli tekli destek merdaneleri kullanılabilinir
4 . PLANET TİPİ (YARI-KÜRESEL KALIPLA) OVALAMA
Planet tipi ovalamanın prensibi şekil 11’de görülmektedir. Sabit bir eksen etrafında dönen bir kalıp, bu dönel kalıbın hemen dışında yarı-küresel bir diğer kalıp vardır. Ovalanacak parça veya parçalar, yarı-küresel kalıbın başlangıç kısmı ucundan iki kalıp arasına verilir. İş parçası her iki kalıba da temas edecektir. Ovalanacak parça yarı-küresel kalıbın tüm dokunma yüzeyini dolaşıncaya kadar döner, sonuçta ovalama sahasının dışına düşer.
Yarı-küresel kalıbın baş tarafı ovalama için çok iş yapar, bitiş ucu daha az iş yapacak şekildedir. Ovalanacak parça, yarı-küresel kalıbın yarısından biraz daha fazlasında tamamen vida açılacak hale gelir. Ovalanacak parçanın sertliği ve boyutu kalıbın son kısmının ölçülerinin değiştirilmesine neden olabilir
Şekil 11. Planet ovalama tipinin çalışma prensibi
Planet tipi makinelerin her biri değişik ovalama kapasitesine sahip boyutlarda yapılırlar. Makinelerin yapılmasında: ovalanacak parçanın çapı, sertliği ve çekilecek vidanın uzunluğu, makinelerin kapasitesi üzerinde etkili olan en önemli parametrelerdir.
Planet tipi makineler genellikle 3 ila 8 parçayı besleyebilirler. Genel sayı 5 parçadır. Ovalanacak parça, yarı-küresel kalıbın başlangıcında dönel ve yarı-küresel kalıp arasına girerken uyumlu olmak zorundadır. Bu ayar; bir dişli veya kam sistemi ile yapılır. Dönel kalıp üzerinde her bir vida başlangıcı için uyum noktaları vardır. Tüm dönel kalıp üzerinde bu sayı (10) ila (100) arasında değişir.
Planet tipi makinelerin kalıp eğim açıları, radyal içten beslemeli ve düzlemsel kalıpların açılarına benzerdir. Bu nedenle eksenel hareket miktarı da minimum değerdedir. Planet tipi makinelerin kalıp çapları 102 mm ile 356 mm arasında değişir. En sık kullanılan makine kalıp çapları 178 mm olanlarıdır. Yarı-küresel kalıbın radyüsü ise dönel kalıbın yarıçapına, ovalanacak parçanın dişdibi çapı toplamına eşit veya birazcık daha büyük olacak şekilde hesaplanır. Kalıp genişliği, kısa uzunlukta vidalar ovalanacağı zaman daha dar olabilir. Düz makine vidaları için kalıplar ters çalıştırılabilirler. Yarı-küresel kalıbın maksimum yarıçapı , boşluk ile sınırlıdır. Dönel kalıbın yüzeyi, yarı-küresel kalıbın yüzeyinden daha uzun olduğundan daha uzun ömre sahiptir.
Saç metal vidaları gibi sivri uçlu vidaların ovalanması, hem planet tipi kalıplarla hem de düz kalıplarla yapılır. Her iki kalıp tipi birbirine çok benzemektedir. Yarı-küresel kalıp uzunluğu, düz kalıbın uzunluğuna eşittir. Planet ovalama tipinin dönel kalıbının daire çevresi , 5 yarı-küresel kalıp uzunluğuna eşittir. Böylece kalıbın her dönüşünde en az (5) parça ovalanabilir demektir
Planet ovalama makinelerinin üretim hızı diğer yöntemlerden çok daha yüksektir. Küçük parçaların ovalanmasında , 3000 (parça/dak) lık üretim hızı yakalanır. Üretim hızında pratik limit; ovalama hızından ziyade, sistemdeki parça besleme kabiliyetine bağlıdır. Özellikle besleme yapılması zor parçalar ovalanacağı zaman bu hız düşer.
Planet tipi makine kalıplarının fiyatı, kalıbın boyutu ile orantılıdır. Diğer yöntemlerin parça basma kalıp fiyatları ile yarışır
5. SÜREKLİ OVALAMA
Sürekli ovalama yöntemi, silindirik kalıp kullanan makinelere uyumlu yüksek üretim kapasitesine sahip bir ovalama çeşididir. Bu yöntem iki kam tipi yarı-küresel kalıp kullanır. Bu kalıpların merkez mesafeleri ovalanacak parçanın “pitch” (bölüm) çapını sağlayacak uzaklıkta bırakılmıştır. Ovalanacak parçalar, bir oluktan veya bir hazneden beslenir. Yarı-küresel kalıp sayısına bağlı olarak, bir, iki veya üç iş parçası, kalıbın her dönüsünde ovalanarak dışarı alınır. İkili silindirik kalıp kullanan makinelerle sürekli ovalama, en yüksek üretim hızı sağlar. Farklı çaplar, farklı bölüm çapları ve farlı toleranslara sahip vidalar, tek bir paso ile ovalanabilirler. Bu yöntemle ovalanacak parçanın bir ucuna vida, tırtıl diğer ucuna dişli-yiv şeklinde şekil verilebilinir. Çift uçlu saplamaya vida açılacağı zaman 2’li kam tipi kalıplar kullanılır. Bu kalıplar, saplama boyutuna bağlı olarak sabit mesafelerdedir. Saplama çapı aynı olduğu zaman, her iki uç birlikte ovalanabilir (11).
(19 mm)’den küçük çaplı saplamalar, yarı-küresel kalıplarla iki uçtaki farklı “pitch”(bölüm) çaplarını ovalamak için kullanılabilirler
6. İÇTEN DİŞLİLERİN OVALANMASI
Bu yöntem; boru kaplinlerindeki iç vidalar, ısı eşanjör tüplerinin iç yüzeylerindeki helisel yüzgeç tipi vidaların ovalanmasında kullanılır. (Şekil 10 a,b) de gösterildiği gibi ovalanacak boru parçası içine bir mandrel sokulur. Mandrel, dönel bir kalıp başlığına monte edilmiştir. Dış kısmında ise 1, 2, 3 veya 4 tane olabilen ve iş parçasını sıkıştırma anında desteklik yapan kalıp vardır. İş parçası ile mandrel birlikte dönerken, dış kalıplar sabit kalıp basıncı uygular. Mandrel eksenel tarzda hareket ettirilerek iş parçasının içine doğru beslenir. Böylece iç kısma diş açılıp iş bittikten sonra mandrel geri çekilerek işlem tamamlanmış olur
Şekil 12. İçten dişlilerin a) mandrel kullanarak b) kalıp kullanarak ovalanması
İçten dişli ovalama işleminde iş parçaları (Al), pirinç, düşük “C” lu çelik gibi yüksek süneklilik gösteren malzemelerden seçilmelidir. Kalınlıkları, diş açmaya yetecek kalınlıkta olmalıdır. Bu yöntemde minimum eksenel hareket uygulanarak hem tek ağızlı hem de çok ağızlı vida açılabilinir
Ovalama, esas itibariyle düz ve silindirik kalıplarla yapılır. Düz kalıplar birbirine göre paralel şekilde hareket ederler. Kalıplardan biri sabit,diğeri hareketli veya her ikisi de hareketli olacak şekilde çalışanı vardır. Silindirik kalıplarla yapılan ovalamada, iş parçasının beslemesine göre, içten veya arasından – doğrudan sürülmesine göre iki çeşit ovalama yapılır. Her iki metodun başlıklarına yerleştirilen uç’larla CNC, torna veya diğer tezgahlarda ovalama işlemleri yapılmaktadır. Bu iki yöntemin dışında planet tipi-yarı küresel kalıplarla,teğetsel hareket eden kalıplarla, sürekli bir işlem olarak veya içten dişlilerin ovalanması gerçekleştirilmektedir
