CNC NEDİR? Bilgisayarlı Nümerik Kontrol de (Computer Numerical Control ) temel düşünce takım tezgahlarının sayı, harf vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir mantığa göre kodlanmış komutlar yardımıyla işletilmesi ve tezgah kontrol ünitesinin (MCU) parça programını edebilen sistemdir. Bilgisayarlı Nümeik Kontrol de tezgah kontrol ünitesinin kompütürize edilmesi sonucu proğramların muhafaza edilebilmelerinin yanında parça üretiminin her aşamasında programı durdurma, proğramda gerekli olabilecek değişiklikleri yapabilme, proğrama kalınan yerden tekrar devam edebilmeve proğramı son şekliyle hafızada saklamak mümkündür. Bu nedenle proğramın kontrol ünitesine birkez yüklenmesi yeterlidir. Proğramların tezgaha transferleri delikli kağıt şeritler (Punched Tapes) , Manyetik Bantlar (Magnetic Tapes) vb. veri taşıyıcılar aracılığıyla gerçekleştirilir. CNC TAKIM TEZGAHLARI: CNC takım tezgahların dan önce NC takım tezgahlarına özetleyip CNC tezgahlarını anlatmaya geçeceği Nümerik Kontrol (NC) metal ve diğer tür malzemelerin talaş kaldırmak suretiyle işlenmesinde kullanılan her türlü takım tezgahında yaygın olarak uygulanmaktadır. Bu tezgahlardan bazıları şunlardır: · Torna tezgahı (Lathe Machine) · Freze tezgahı(Miling Machine) · Matkap tezgahı (Drilling Machine) · Delik Büyütme Tezgahı (Borıng Machıne) · Taşlama Tezgahı (Grinding Machine) Bütün NC takım tezgahlarının kendilerine özgü kapasite, operasyon yetenekleri ve bir takım karakteristik özellikleri vardır. Bu nedenle tezgahın sahip olmadığı hiçbir işleme özelliği o tezgaha yaptırılamaz. NC takım tezgahlarında hafıza bulunmadığından bu tür tezgahlarda blok verileri sıra ile okunur ve işleme konulur. Bir iş parçasının imalatı esnasında tezgahın kontrol ünitesi (Machine Control Unit) bir bloktaki bütün verileri okur ve tezgahta gereken işlem operasyonlarını yerine getirir. Operasyonlar tamamlandıktan sonra bir sonraki bloka geçirilir. Bu işlem sırasıyla program sonuna kadar devam eder. Parça programları standart kağıt şerit üzerindeki yer ve diziliş şekillerine göre farklı nümerik (sayısal) ve alfa nümerik (alfa sayısal) değer ve anlamları vardır. CNC takım tezgahlarının fiziksel tasarım ve konstrüksiyonların NC tezgahların aynıdır. Ancak NC takım tezgahlarında yapılmaları pratikte mümkün ve ekonomik olmayan bir dizi fonksiyonel özellikler bu tür tezgahlara ilave edilmiştir. Bu özellikler şunlardır; Tezgaha yüklenmiş olan parça programları kontrol ünitesi hafızasında saklanabilir, buradan çağrılarak defalarca işletilir. Tezgah kontrol ünitesini besleyen özel bir güç kaynağı mevcuttur. Tezgahın enerjisi kesilse bile program vb. veriler muhafaza edilir. Parça programı üzerinde yapılması düşünülen değişiklikler istenildiği anda ve kolaylıkla yapılır. Değiştirilmiş olan program son şekliyle hem işletilir hem de hafızada saklanır. Bazı rutin operasyonlar program içerisinde döngüler (Cycles) şeklinde tanımlanır ve gerekli yerlerde kullanılır. (Delik delme, delik büyütme, dikdörtgen cep frezeleme, kademeli ve konik tornalama, radyüs tornalama vb. ) Bir iş parçası üzerinde döngüler dışındaki tekrarlanması gereken operasyonların programlama ana program (Main Program) içerisinde birkez yazılır ve Alt Program (Sub Program) adıyla isimlendirilirler. Ana programın uygulanması sırasında bu alt programlar gerekli yerlerde çağrılarak işlem tamamlanır. Buna örnek olarak ADANA yazısının programını verebiliriz. Burada A harfi için bir alt program yazılır. Ancak bu program farklı X mesafesinde sadece koordinat tanımlamaları yapılmak suretiyle uygulanır. Böylece normal program %40 daha kısaltılmış olur. Bir parçanın programı yazıldığında normal olarak belirli tür ve çaptaki kesicilere işlenir. Programlama esnasında kesici çapının dikkate alınarak bazı belirli ölçüsel kaydırmaların yapılması gerekir. Halbuki kesici telafisi (Cutter Compensation) kolaylığı ile bu kaydırmalar CNC kontrol ünitesi (CNC Control Unit) tarafından programın işletimi esnasında yapılır. Kullanılan kesici kırıldığında ve aynı çapta başka bir kesici bulunamadığı durumlarda farklı çaptaki kesici ile programa kalınan yerden devam edebilme kolaylığı sağlar. Kontrol ünitesi yeni kesicinin çapına göre gerekli ölçüsel kaydırmaları yapar. Bilgisayar sayesinde konum değiştirmeler, devir sayısı ve ilerlemelerde optimum değerlere ulaşır. Bunun sonucu olarak CNC takım tezgahlarında ideal çalışma koşulları sağlanmış olur. Alın tornalama işleminde iş parçasının çapı sürekli olarak değiştiğinden buna bağlı olarak devir sayısının da değişmesi gerekir (Constant Surface Speed). Sonuç olarak elde edilen yüzey kalitesi ve hassasiyet konvansiyel tezgahlara (Conventional Machines) kıyaslanmayacak derecede iyidir. CNC kontrol ünitesinde bilgisayar kullanımı sonucu diğer pek çok bilgisayar ve sistemleriyle iletişim kurabilme avantajına sahiptir. Parça imalatınageçilmeden önce görüntü ünitesi (Visual Display Unit) yardımıyla grafik olarak parça programının benzetimi mümkündür. Kesici aletlerin değiştirilmeleri her hangi bir manuel müdahale olmaksızın yapılır. Bunun için dönerli taretler (Rotery Turrets) yada paletli kesici magazinleri kullanılır. CNC TAKIM TEZGAHLARININ AVANTAJLARI: Konvansiyonel tezgahlarda kullanılan bazı bağlama kalıp, mastar vb. elemanlarla kıyaslandığı zaman tezgahın ayarlama zamanı çok kısadır · Ayarlama, ölçü, kontrolü, manuel hareket vb. nedenlerle oluşan zaman kayıpları ortadan kalkmıştır · İnsan faktörünün imalatta fazla etkili olmamasından dolayı seri ve hassas imalat mümkündür · Kalifiye insan ihtiyacına gerek yoktur · Tezgah operasyonları yüksek bir hassasiyete sahiptir · Tezgahın çalışma temposu her zaman yüksek ve aynıdır · Her türlü sarfiyat (elektrik, emek, malzeme vb.) asgariye indirgenmiştir · İmalatta operatörden kaynaklanacak her türlü kişisel hatalar ortadan kalkmıştır · Kalıp, mastar, şablon vb. pahalı elemanlardan faydalanılmadığı için sistem daha ucuzdur · Depolamada daha az yere gerek vardır · Parça imalatına geçiş daha süratlidir Parça üzerinde yapılacak değişiklikler sadece programın ilgili bölümünde ve tamamı değiştirilmeden seri olarak yapılır. Bu nedenle CNC takım tezgahlarıyla yapılan imalat büyük bir esnekliğe sahiptir CNC TAKIM TEZGAHLARININ DEZAVANTAJLARI: Her sistemde olduğu gibi CNC tezgah ve sistemlerinin avantajları yanında bazı dezavantajları mevcuttur. Bunlar şunlardır; · Detaylı bir imalat planı gereklidir. · Pahalı bir yatırımı gerektirir. · Tezgahın saat ücreti yüksektir. · Konvensiyonel tezgahlara kıyaslandığında daha titiz kullanım ve bakım isterler. · Kesme hızları yüksek ve kaliteli kesicilerin kullanılması gerekir. Peryodik bakımları uzman ve yetkili kişiler tarafından düzenli olarak yapılmalıdır. CNC’NİN ENDÜSTİRİDEKİ KULLANIM ALANLARI: Günümüzde endüstrinin talaşlı imalat adını verdiğimiz bölümü CNC’ nin en yaygın biçimde kullanıldığı alandır. Bugünkü CNC’nin doğmasına da bu alanda karşılaşılan problemlerin sebep olduğu yukarıda açıklanmıştı. Üç eksenli bir freze tezgahı ilk kez 1952 yılında çalıştırıldığında bu tezgah o günkü bazı imalat problemlerinin çözümünü sağladığı için çok mükemmeldi. Freze tezgahlarına uygulanan bu sistemler daha sonra torna, taşlama vb. takım tezgahlarına da uygulandı. Günümüzde imalatın yapıldığı hemen hemen her alanda CNC kullanılmaktadır. CNC’nin kullanıldığı başlıca alanlar; · Talaşlı imalat · Fabrikasyon ve kaynakçılık · Pres ileri · Muayene ve kontrol · Montaj · Malzemelerin taşınması CNC TAKIM TEZGAHLARI: A- CNC TORNA TEZGAHLARI: Nümerik kontrollü torna tezgahlarda genelde X ve Z ekseni olmak üzere iki temel eksen vardır. 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 tezgahlarında eksen sayıları 3 yada daha fazla olabilir. Üçüncü eksen tezgah 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 Freze tezgahları operasyon yeteneklerinin çeşitliliği bakımından işleme merkezlerinden sonra en çok işlem kabiliyetine sahip olan tezgahlardır. (Şekil B-2) Bu tür tezgahlar en az 3 olmak üzere 4-5 ve daha fazla eksende işlem yapabilme özelliklerine sahiptir. Bu tezgahların 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. Üç boyutlu (3 Dimension) iş parçalarının ideal profil ve optimum özellikte işlenmeleri başarıyla gerçekleştirilir. Kullanılan kesiciler, uçları radyuslu ve yüksek kesme hızına sahip sert maden ve titanyum kaplı uçlardır. B- CNC MATKAP TEZGAHLARI: CNC matkap tezgahları işlem fonksiyonları bakımından konvansiyonel türlerinden çok farklı değildir. Başlı başına CNC matkap tezgahı olarak değil küçük kapasiteli düşey işleme merkezi olarak tasarlanırlar. Tezgah tablasının hareketleri X ve Y eksenleri, kesicinin hareketi ise Z ekseni doğrultusundadır. Bu tür tezgahlarda pek çok olasılıklar söz konusudur. (Tabla sabit kesicinin bağlandığı başlık koordinat eksenlerinde hareket edebilir. Birden fazla tezgah mili ve tablası bulunabilir.) Özellikle basit frezeleme, delme ve delik büyütme işlemlerinde çok kullanışlıdırlar. DİĞER TÜR CNC TAKIM TEZGAHLARI: Yüksek verim ve hassasiyetinden dolayı CNC günümüzde her türlü imalat sisteminde yaygın olarak kullanılmaktadır. Otomatik kesici değiştirme özellikleriyle de otomasyonda büyük ölçüde kolaylık ve zaman tasarrufu sağlar. Günümüzde CNC ‘nin kullanıldığı tezgah çeşitleri yalnızca yukarıda bahsedilenler değildir. Ancak bunlar en yaygın olarak kullanılanlardır. Bunların dışında CNC ‘nin kullanıldığı tezgah türleri: · Üç boyutlu ölçme ve kontrol tezgahları · Alet bileme tezgahları · Testere tezgahları · Montaj sistemleri · Erozyon tezgahları · Kaplama tezgahları · Malzeme taşıma sistemleri · Lazer kesme tezgahları · Boru bükme makinaları · Sıvama tezgahları · Alevle kesme makinaları Not: STFA Anadolu Teknik Lisesi Makine Bölümünde CNC tezgahı olarak MAHO 532 markalı tezgah kullanılmakta ve hizmet içi eğitimlerle öğretmenlere yaz dönemlerinde kurslar düzenlenmektedir. Konu ile ilgili paylaşmak istediğiniz doküman ve program örnekleriniz için şimdiden teşekkürler. 1980 ‘lerde bilgisayarın NC (Numerical Control) kontrol üniteleri (entegre devreler) yerine kullanılmaya başlaması ile CNC (Computer Numerical Control) sistemleri daha kullanışlı bir hale gelmiş ve doğru parça üretimini sağlamıştır. Grafik ekranda tasarlanmak istenilen parçanın analitik modeli oluşturulup gerekli manipulasyonlar yapıldıktan sonra, değişik şekillerde üretimi yapılabilmektedir. Bu şekilde ürün tasarımında kısa geliştirme zamanları ve düşük maliyetler elde etmek mümkün olabilmektedir. Bunun yanında bilgisayar ortamında analiz ve simulasyon imkanları kullanılarak daha doğru ve güvenilir tasarımlar yapılabilmektedir. Bilgisayar sistemlerinin imalatta ,primitifler kullanılarak nesneler yaratma, tanımlama, analiz ve tasarımın optimizasyonu gibi işlerde kullanılması CAD (Computer Aided Design) olarak adlandırılır. Bu sistemler yazılım ve donanım kısımlarından oluşur. Yazılım olarak, parçaların gerilme-uzama analizinin yapılabildiği programlar, mekanizmaların dinamik cevapları, ısı transferi hesapları ve NC parça programlama gibi modüller olabilir. CAM (Computer Aided Manufacturing), bilgisayar sistemlerinin planlama, yönetme ve bir imalat işleminin kontrolünün direk veya endirek bilgisayar arayüzeyi kullanılarak yapılması gibi işlemler için imalatta kullanılmaktadır. CAD/CAM sisemleri imalatta, tasarım, analiz, işlem planlama, parça programlama, program doğrulama, parça işleme, ve muayene gibi fonksiyonları etkin ve doğru bir şekilde yerine getirebilmektedir. Bu çalışmada bilgisayarın kullanıldığı imalat metodlarından en önemlileri incelendi. İmalat ile CAD/CAM sistemlerinin entegrasyonunun nasıl yapılabileceği ve imalatın, uygulanan metoda göre hangi aşamasında ve ne şekilde kullanılabileceği araştırıldı. CAD/CAM fonksiyonlarının ilgili imalat metoduna uygulanmasının hangi aşamalarda yapılabildiği incelendi. İncelenen imalat metodları ; plastik enjeksiyon, dövme, ekstrüzyon, sac şekillendirme ve hızlı prototip imalatı. Bu uygulama alanlarında CAD/CAM sistemleri, karmaşık parçaların kolay bir şekilde tasarlanması, analizin yapılabilmesi ve doğru bir şekilde kalıp imalatının yapılabilmesini sağlamaktadır. NC ve CNC Sistemlerinin Temelleri Sayısal Kontrol (Numerical Control-NC) II. Dünya savaşı sırasında, karmaşık ve daha doğru parça üretiminin sağlanabilmesi artan ihtiyaca cevap verebilmek için metal kesme endüstrisi hızla gelişmiştir. 1952 yılında ilk olarak üç eksenli bir makina (Cincinnati Hydrotel Milling Machine) geliştirildi. Dijital kontrollü bu tezgah ve teknolojisi NC olarak adlandırıldı. İlk gözlenen avanlajları, karmaşık parçaların daha doğru imali ve kısa üretim zamanları idi NC Gelişimi İlk NC kontrolörü için 1950 ‘lerde vakum tüpler kullanıldı. Bunlar oldukça büyük parçalardı. 1960 ‘larda dijital kontrollü transistörler kullanıldı. Üçüncü gelişme olarak da NC kontrolörü olarak entegre devre çipleri (chip) kullanılmaya başlanıldı. Bunlar, daha az pahalı, güvenilir ve küçük elemanlardı. En önemli gelişme, kontrol üniteleri yerine bilgisayarın kullanılması oldu (1970 ‘lerde). Böylelikle CNC (Computer Numerical Control) ve DNC (Direct Numerical Control) sistemleri ortaya çıktı. CNC, DNC CNC, basit NC fonksiyonlarını sağlayabilen ve bir karar veren bilgisayar sistemi bulunduran tek makinalardan oluşan sistemdir. DNC, bazı işleme sistemleri tek bir bilgisayardan kontrol edilir. CNC çok daha yaygın hale gelmiştir. Çünkü, Esnek olması ve daha ucuz yatırımlar gerektirmesi. Uygulama alanları; işleme, kaynak ve laser ışını ile kesmedir. Donanım Servoamplifier ’lar, transducer ‘ler, devreler ve arayüzey yazılımlarından oluşur. CNC Sistem Yazılımları Parça Programı Servis Programı Kontrol Programı Parça Programı: Genel olarak parça geometrisi ve teknolojik bilgileri içerir. Parçanın geometrisini yani takım yolunu ve kesme şartlarını tanımlar. Dönme hızı, ilerleme hızı, kesme hızı ve soğutma sıvılarını ve takım seçimlerini kapsar. Servis Programı : Kontrol , düzeltme ve parça programını düzeltme gibi işlemleri yapıldığı ortamdır. Kontrol Programı : Parça programını giriş bilgileri olarak alıp bunları sinyal halinde hareket elemanlarına iletme işini yapar. CNC kontrolleri özellikle 1980 ‘lerde daha güçlü ve kullanımı kolay bir hale gelmiştir. Test ve simulasyon gibi modüllerin eklenmesi ile daha güvenli işlem yapabilme olanağı sağlanmıştır. Modern makina konrolleri yerel ağlarla (Local Area Network-LAN) diğer sistemler ile bilgi alış-verişi yapabilmektedir. Bu şekilde esnek imalatlar sistemlerin gelişmesi kolaylaşmıştır. NC sistemleri, tornalama, frezeleme, delme, taşlama, delik genişletme ve EDM makinalarında başarı ile uygulanmaktadır. Genel olarak kullanım alanları üç ana grupta toplanabilir. İşleme Merkezi : Birkaç iş aynı tezgahta yapılabilmektedir. Freze, delme ve delik genişletme gibi… Tornalama Merkezi : Otomatik takım değiştirme sistemini de kapsayan tornalam işlemlerinin yapıldığı tezgah… Diğer NC makinalar : kaynak makinaları, çizim makinaları, muayene sistemleri, EDM, Laserle kesme gibi…. NC ‘nin Temelleri Tipik bir NC ve CNC sistemi parça programına ihtiyaç duyar. Bu program bloklar halinde düzenlenir. Her blok sayısal bilgi içerir. Bu bilgiler parça geometrisi ve teknolojik bilgileri içerir. Klasik işleme ile NC sistemi karşılaştırıldığında; Kasik yöntemde, bir oparatör parçayı istenilen şekilde işler. Kesme işlemi oparatörün görmesi ve karar vermesi ile gerçekleştirilir. NC sistemde tecrübeli bir oparatöre ihtiyaç yoktur. Yalnızca işlemlerin monitörden izlenmesi gereklidir. Bunun yanında parçanın tezgaha bağlanması ve alınması gereklidir. Parça programı manuel olarak veya bilgisayar destekli bir dilde (Automatically Programmed Tool Language-APT) yapılabilir. NC ve CNC makinalarda her eksen hareketi ayrı bir tahrik devresi ile kontrol edilir. Tahrik için bir DC motor, hidrolik aktuatör veya step motor kullanılabilir. Bunların seçimi istenilen güce göre değişir. Her hareket ekseninin ayrı bir kontrol çevrimi vardır. CNC sistemlerde iki tür kontrol devresi vardır. Kapalı kontrol devresinde mevcut pozisyon ile istenilen pozisyon karşılaştırılıp aradaki hata 0 (sıfır)‘a getirmeye çalışır. Bu negatif bir geribesleme türüdür. Kontrol ünitesinden çıkan sinyaller, bir komparatör yardımıyla motora verilir; motor ve iletim sistemi kızakla birlikte harekete geçer. Sezgi elemanı sürekli olarak kızağın gerçek konumunu ölçer ve komparatöre geri gönderir, burada gerçek değer ile istenilen konum karşılaştırılır. Farka göre motor yavaşlatılır ve ya hızlandırılır. Açık kontrol devresinde motora verilen sinyaller, motora ve buna bağlı olan ilerleme sistemini harekete geçirir ve kızak istenilen konuma gelir. Burada hareketi kontrol eden bir sezgi elemanı yoktur. Kızağın tam olarak istenilen konuma gelmesi bu sistemde ancak step motor ile mümkündür NC Sistemlerinin Avantajları NC sisteminde insan faktörü azaltılarak hatalar minumum seviyeye indirilebilir. Bu sistemde bir oparatör bir kaç makineye bakabilir. Klasik metotda bir adımdan diğer adıma geçerken bir duraklama yaşanır. Çünkü oparatör kesmenin doğru olup olmadığını anlamak için ölçüm yapmak zorundadır. Oparatörün yorulması ile üretim hızı düşer. NC sistemde böyle bir problem yoktur. Çünkü doğruluk her zaman numerik kontrolle sağlanır. NC sisteminde yüksek doğrulukta parça üretilebilir. Karmaşık parçalar kolay ve doğru bir şekilde üretilebilir. Tam bir esneklik Yüksek doğruluk Karmaşık parçaların imali Kısa üretim zamanı Yüksek verimlilik Programlama Elle manuel olarak yapılan G-kodu çıkarma APT gibi programlama dilleri Grafik etkileşime dayanan CAM Modele dayanan sayısal (digitizing) tekniği Diyalog sistemi gibi yöntemler Manuel veya APT kullanılarak yapılabilir. Programlama işlemi şu an kullanılan CAD/CAM sistemlerinde otomatik olarak gerçekleştirilir. APT dili (Automatically Programmed Tools) : Bir NC program elde etmek için bilgisayar dilinde yazılan ve bilgisayar tarafından işlenen talaş kaldırma işleminin bir ifadesidir. APT dili günümüzde kullanılan CAD/CAM sistemlerinin temelini oluşturmaktadır. APT programı esasen CLDATA (CL=cutter location) denilen ve takım yolunu belirten genel bir çözüm verir. Bu çözüm postprosesör denilen bir işlemle, çeşitli kontrol sistemlerine sahip CNC tezgahlarına uygulanır. APT programlama dili şu kısımlardan oluşur. Program komutları Geometrik komutlar Teknolojik komutlar Takım hareket komutları Matematiksel komutlar Yardımcı komutlar Postprosesör komutları 600 kelimeden fazla kelime içerir. Bunlar kullanılarak parça tanımlanır. Bazıları şunlardır; POINT, PLANE, CIRCLE, CYLINDER, ELLIPS, HYPERB, CONE ve SPHERE… Program satırları genel olarak komut kelimesi ve konum bilgilerini içerirler. APT dilinde programlamanın üç dezavantajı vardır. Programcı APT dilinin yapısını ve komutlarını öğrenmek zorundadır. Programcı mühendislik çizimlerini okuyabilmek ve parça geometrisini APT dili için tanımlamak zorundadır. Programcı programladığı takım yolunu kafasında canlandırmalıdır. Sistem Yapısı – Kontrol Tipleri CNC sistemleri PTP (Point to Point) ve CP (Continuous Path/Contouring Systems) olarak ikiye ayrılabilir. Tipik bir PTP sistemi CNC delme makinasında görülebilir. Delme operasyonunda, makinanın tablası delinecek nokta tam olarak takımın altına gelene kadar hareket eder ve sonra delik delinir. Takım sayısal olarak tanımlanan noktaya hareket eder durur. Adım bittiğin noktaya haraket eder. CP ve CNC makinalarda, eksen hareketi gerçekleştirilirken takım işleme devam eder (frezede olduğu gibi..). Tüm eksenlerin hareketi eş zamanlı ve farklı hızlarda hareket edebilir. Adaptif Kontrol (Adaptive Control-AC) Bazı CNC tezgahların donatıldığı AC sistemi; tezgahı belirli bir parametreye göre optimum şekilde çalıştırır. Ek bir kontrol sistemi olan AC sınırlayıcı ve optimal olmak üzere iki gruba ayrılır. Sınırlayıcı adaptive kontrol (AC Constrain –ACC) sisteminde, talaş kaldırma işlemini etkileyen bir faktör, belirlenen bir değerde sabit tutulmakta aynı anda diğer faktörler sınırlanmaktadır. Sabit tutulan faktör: kesme kuvveti, motor gücü, yüzey kalitesi vb. olabilir. Bu değer sistem için reserans değerdir. Optimal Adaptif Kontrol (ACO) sisteminde maksimum verimlilik veya minumum işleme maliyeti gibi faktörere bağlı olarak belirlenen optimum kesme hızı, optimum takım ömrü veya aşınması gibi bir kriter tayin edilir ve tezgahın çalışması bu kitere göre gerçekleştirilir. Metal kesme işlemleri için AC sistemi CNC ‘nin mantıksal bir uzantısıdır. CNC sistemlerinde takım ve iş parçası arasındaki mesafe kontrol edilir. Parça programcısı kesme hızı ve ilerleme hızını belirlemek zorundadır. Bu kesme parametrelerinin tanımlanması tecrübenin yanında iş parçası, takım malzemesi, makina özellikleri, soğutma etkileri gibi faktörlerin bilinmesine bağlıdır. Kesme parametrelerinin seçimi direk olarak ekonomiklik faktörünü, ürünün boyutsal doğruluğunu, yüzey düzgünlüğünü, takım aşınma oranını ve takımın kırılmasını etkiler. AC ‘da bu üretim ve ürün kalitesine bağlı faktörlerin işleme sırasında iyileştirilebilir. Bu işlem değişkenlerinin gerçek zamanlı olarak ölçülerek kontrol edilir 2. CAD/CAM Sisteminin Fonksiyonları CAD/CAM teknolojisi tasarım ve imaltın daha büyük entegrasyonu yönünde gelişmektedir. CAD, bilgisayar sistemlerinin primitifler kullanarak nesneler yaratma, tanımlama, analiz ve tasarımın optimizasyonu gibi işlerde kullanılmasıdır. Bu sistemeler yazılım ve donanım kısımlarından oluşur. Yazılım olarak, parçaların gerilme-uzama analizinin yapılabildiği programlar, mekanizmaların dinamik cevapları, ısı transferi hesapları ve NC parça programlama gibi örnekleri verilebilir. CAM, bilgisayar sistemlerinin planlama, yönetme ve bir imalat işleminin kontrolünün direk veya endirek bilgisayar arayüzeyi kullanılarak yapılması gibi işlemlerde kullanılmasıdır. Tasarım : Analiz Çizim İşlem Planlama Parça Programlama Program Doğrulama Parça İşleme Muayene Tasarımcı kafasındaki fikirleri bir grafik ekranına yansıtabilir. Eş parçaların uygunluğu görülebilir. Parametrik tasarım gerçekleştirilebilir (Örneğin AutoLISP). Değişken parametreler girilerek istenilen tasarım parametrik olarak elde edilebilir. Analiz olanakları : Üç boyutlu model küçük parçalara bölünüp sonlu elemanlar yöntemine (Finite Element Method -FEM) göre analizi yapılabilir. FEM ile gerçek işlemede ortaya çıkan sıcaklık ve gerilme gibi faktörlerin simulasyonu gerşekleştirilebilir. Bunda amaç, daha kısa geliştirme süreleri ve düşük maliyettir. FEM ile ürün veya model üzerinde yapılması gerekli denemeler bilgisayar ortamına kaydırılmış olur. Bu maliyeti düşüren bir etkendir. Kütle özellikleri : Otomatik olarak çevre uzunlukları, alan, ağırlık merkezi ve istenilen bir kesit için kütle atalet momentleri elde edilebilir. Sonlu Elemanlar Yöntemi (FEM) : FEM ile mekanik bileşen ve yapıların lineer statik, dinamik, ısı transferi ve potansiyel akış davranışları modellenip analiz edilebilir. FEM aynı zamanda fiziksel ve matematk problemleri de temsil eder ve belli yaklaşımlar dahilinde fakat kabül edilebilir çözümler sağlayan numerik metodlar kullanılır. FEM temel olarak üç safhadan oluşur. 1. Ön işlem : Model geometrisinin geliştirilmesi, fiziksel özellikler ve malzeme özelliklerinin belirlenmesi, yükler ve sınır şartlarının tanımlanması ve modelin kontrol edilmesi 2. Çözüm : Lineer statik, lineer dinamik, ısı transferi ve potansiyel akış analizinin yapıldığı kısım 3. Son işlem : Gerilim ve hasarın görülebildiği ve maksimum müsaade edilebilir hasar, malzeme statik ve yorulma mukavemetleri gibi sonuçların kritik değerlerle karşılaştırılabildiği safhadır. Karmaşık parçalara bile uygulanabilir. Kullanım tecrübe gerektirmez. FEM sistemi şekillendirme uzmanlarının terminolojisine sahiptir. Şekillendirmede malzeme akışını izleyebilmek için uygulanır. Parça üzerindeki gerilme ve genleşmelerin dağılımı hesaplanabilir. Malzeme akış hızları ve sıcaklık dağılımı elde edilebilir. Simulasyon ile daha sonradan çıkabilecek hatalara göre takım tasarımının yapılabilmesi. Plastik genleşmenin dağılımı ile bölgesel sertliklerin hesaplanabilmesi. Üretilen parçaya göre optimizasyon stratejisi geliştirilebilir. Çok kademeli işlemlerde kademe optimizasyonu yapılabilir. Çizim : Tasarlanan parça primitifler kullanılarak grafik ekranda oluşturulabilir. İşlem Planlama (Computer Aided Process Planning -CAPP) : Her parça ailesi için standart bir işlem planı yapılır. Bu plan bilgisayarda saklanır. Daha sonraki aynı aileye ait yeni parçalar için bu plan kullanılır. Bazı yeni parçalar için düzeltme gerekebilir. Bu parçanın standartdan farklı olması durumunda yapılır. Parça Programlama : Parça geometrisi tanımlanarak bir veri tabanı oluşturulur. Parça programı otomatik olarak oluşturulur. Program Doğrulama :CNC tezgah sahiplerinin NC programlarının hazırlanmasından sonra üretime geçmeden önce daima zihinlerinde bir soru işareti kalır. “NC program gerçekten istenildiği gibi çalışacak mı?” Bu sorunun cevabını alamk için genelde yapılan işlem, deneme kesimi yapmaktır. Bu işlem şirket için yüksek maliyetlidir ve büyük zaman kaybıdır. Kesim zamanı, kesim maliyeti ve herhangi bir hatada hatanın giderilmesi kalıp üreicilerine masrafı çok fazladır. Bu deneme kesimine son verecek en iyi çözüm yapılmış NC programın bir simülasyonunun izlenmesidir. Çıkarılan parça programının işleme sokulmadan önce simulasyonunun izlenmesi yararlıdır. Muhtemel büyük hatalar bu şekilde önlenebilir. Parçanın grafik gösterimi tel kafes, katı model veya gölgelendirilmiş imaj şeklinde olabilir. Genelde takım yolu simulasyonunda parçanın tel kafes gösterimi kullanılır. Parça İşleme : CAD/CAM sistemleri oparatör için açıklamalar yönünden destekler. Bu bilgiler işleme ayarlarını (ilerleme ve hızlar) içerir. İleri bazı sistemlerde bu işlem grafik formatta yapılır. Muayene : Karmaşık yüzeylere sahip parçaların muayenesinde kullanılır. Takımın aşınması geri beslemeli bir kontrol devresi ile gözlenebilir. İşlemede CAD/CAM Kullanılmasının Yararları Parçanın istenilen açıda grafik ekranda görülebilmesi. İstenilen boyutun çabukça elde edilmesi Analiz yapabilme imkanı Anlaşılabilir çizimlerin oluşturulabilmesi. Perspektif ve diğer görünümlerin kolay elde edilebilmesi. Farklı renklerin kullanılabilmesi NC parça programının yapılabilmesi Parça doğruluğun arttırılması Otomotiv Sektöründe CAD/CAM Uygulaması Otomobil üreticileri bilgisayar tabanlı sistemleri kullanarak ürün kalitesini arttırmak ve kısa geliştirme zamanları elde etmeyi umarlar. Ürün Geliştirme Sistemleri : Tasarım işi öncelikle fikir oluşturma (conseptualization) ile başlar ve ürün planlama ile devam eder. Bir otomobil temel üç bölümden meydana gelir. Bunlar; Motor bölümü, arka bagaj ve yolcu bölümü. Gövde resimleri model oluşturmada (prototip) kullanılır. Bu prototipler test edilir ve test sonuçları geribeslemeli olarak parça resimlerinde gerekli değişikliklere kadar gider. Genelde TEST aşamasının daha düşük maliyette ve kısa zamanda yapılabilmesi için ANALİTİK MODEL üzerinde yapılacak ANALİZ ve SİMULASYON işlemleri daha büyük önem taşır. Enjeksiyon Kalıbı Tasarımında CAD/CAM Uygulaması Seri üretimi yapılacak bir termoplastik malzemenin kalıbı çok önemlidir. Ve tasarımının doğru olması gerekmektedir. CAD/CAM entegrasyonu ile bu işlem daha kolay ve ucuz bir şekilde yapılabilmektedir. Bütün işler üretilecek parçanın CAD resminin oluşturulması ile başlar. Değişik katı model oluşturma ve yüzey modelleme işlemleri ile parça tasarımı kolaylıkla yapılabilir. Parça tasarlandıktan sonra üretimi için kalıp tasarımına geçmek gerekir. Ancak bu plastik enjeksiyon üretiminin başarılı olup olamayacağının başan bilinmesinde yarar vardır. Aksi halde imal edilecek pahalı kalıplar ve seçilecek plastik malzeme başarısız kalabilir. Bu nedenle parça tasarımı sonrası imalatın bir benzetimini (simulasyonunu) yapmak gerekebilecektir. Bu tür çalışmalar için geliştirilmişözel programlar vardır (C-Mold, MoldFlow). Programın kullanılması için parçanın üzerine bir ağ geçirmek (meshing) gerekir. Aynı şekilde ve önceki şekillerde plastik malzemenin kalıp boşluğuna enjekte edileceği ve kullanıcı tarfından seçilen yer ise belirlenmiştir. Şimdi sıra plastik enjeksiyon işleminin benzetimine gelmiştir. Burada kalıp boluğuna zamana bağlı olarak erimiş plastik malzemenin nasıl dolduğunu görmemiz yararlı olacaktır. Benzetim çalışması ile kalıbın tamamen doldurulup doldurulamayacağı kontrol edilmiş olur. Bunun yanında kalıp dolduğunda parça üzerindeki sıcaklık dağılımını da görebilmeleri yaralı olmaktadır. İmalat hızının yüksek olması parçanın kısa zamanda kalıptan çıkarılması gibi faktörler bunu gerektirir. Plastik enjeksiyon işleminde sıvı ve sıcak olan plastiğin kalıp boşluğunun her tarafını doldurması istenir. Yani parçanın tam olarak elde edilemesi gerekir. Bunun için enjeksiyon basıncının iyi ayarlanması gerekir. Kalıp tasarımcılarının bu nedenle basınıç dağılımını da incemeleri gerekebilir. Bunuda programdan elde edebilirler. Tasarımcı tüm bu bilgileri kullanarak homojen bir dağılım sağlayabilir. Gerekli hallerde enjeksiyon noktası birden fazla verilebilir, kalıbı soğutma/ısıtma yöntemleri düzenlenebilir, yolluklar uygun şekilde tasarlanabilir. Dövme ve Sıcak Ekstrüzyonda CAD/CAM Uygulamaları Klasik dövme kalıbı tasarımında deneysel çalışmalar, tecrübe gibi faktörler öne çıkar. Son gelişmelerle bilgisayar destekli metodlar kullanılarak dövme yükü ve gerilmenin tahmini, ön şekillendirilmiş kalıpların tasarımı, kalıpların CNC tezgahlarda imali gibi konularda etkinlik sağlanmıştır. Tasarım ve ekstrüzyon kalıplarının imalat maliyetlerini düşürmek için bilgisayar destekli sistemler geçilmiştir. Elde edilmek istenilen noktalar şunlardır: Kalıp tasarımı işlemini bilimsel temellere oturtmak yüksek verimlilik, optimum malzeme dayanımı ve maksimum verimlilik için optimum kalıp tasarımı, imalat aşamasının kısaltılması ve NC işleme teknikleri ile kalıp maliyetini düşürmek.. CNC TEZGAHLARINA AİT FİLMELER (SL FİRMASINA AİT MÜKEMMEL BİR YAZILIM) CNC VİDEO GÖRÜNTÜLERİ 1 CNC VİDEO GÖRÜNTÜLERİ 2 CNC VİDEO GÖRÜNTÜLERİ 3 AŞAĞIDAKİ DEĞİŞİK CNC PROGRAMLARINI PC NİZE İNDİREREK CNC TEZGAHARIN İŞLEYİŞLERİ HAKKINDA BİLGİ SAHİBİ OLABİLİR CNC PROGRAMI YAZABİLİRSİNİZ. CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ 1 CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ2 CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ3 CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ4 CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ5 CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ6 CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ7 CNC EĞİTİM TEKNİKLERİ8 MAHO 532 DERS NOTLARI İÇİN MAKİNA BÖLÜM ŞEFİ ÖMER ALTUNTAŞ'A TEŞEKKÜRLER.... 1. NC, CNC VE DNC TAKIM TEZGAHLARI NC-Takım Tezgahlarının Tanımı ve Önemi NC’nin anlamı nümerik kontroldür. Bu demek oluyor ki bir NC tezgahı “sayılarla” (Numerik) yönetilir veya kumanda edilir. Program kumandası böylelikle ne şablon, ne eğri cetveli ne de kontak pimleriyle yapılır. Tüm gerekli bilgiler kumandaya sayılar ve harfler biçiminde girilir. Bu amaçla iş parçasının tüm işlemleri önceden planlanmış ve adımlara ayrılmış olmalıdır. İşlem sırası (Programın hazırlanması) NC-Tezgahlarında makine üzerinde değil, iş hazırlamada uygun bir programlama yerinde yapılır Bitmiş NC programlama makineye bir delikli şerit biçiminde yüklenir. Bir NC- Tezgahının özelliği, delikli şerit okuyucusu olmasıdır. Bunun vasıtasıyla veri girişi cümle veya adım şeklinde gerçekleşir. Bunun anlamı delikli şerit okuyucu bir işlem adımı (Program Cümlesi) için tesis edilmiş kumanda tarafından işlenerek sonuç olarak anahtarlama ve iş hareketine dönüştürülür. Her işlem adımından sonra bir sonraki program cümlesi okunur ve işlenir. Bu işlem kumandanın, delikli şeritte program sonu bilgisini okuyana dek devam eder. Bir sonraki parça üretilmeden önce okuyucudaki delikli şerit ya geri sarılmalıdır, yada sonsuz delikli şeritlerle program başına getirilmelidir. Bir program değişikliği gerektiğinde NC tezgahlarında delikli şeridin yeniden zımbalanması gerekir. Bu işlem doğrudan makine üzerinde değil, harici bir programlama yerinde yapılır. A- NC Tezgahlarında İş Adımları Önceden planlanır ve yazılır. Harf ve sayılarla kodlanır. Kumandaya girilir. Bağımsız olarak tezgah tarafından uygulanır. NC Kumandalı Tezgahların Avantajları Üretimin otomatik olmasıyla; Ürün daha ucuza üretilir. Değişmeyen işlem kalitesi elde edilir. Daha kısa süreli üretim olur, Geliştirme imkanları vardır ,(Örn. otomatik takım değiştirme). Çok zor profilli hatlar rahat işlenir, Bir kez hazırlanmış programlar hafızalanabilir. NC-Tezgahların geliştirilmesi sonucunda CNC-Tezgahları (1970‘ lerin başında ) ortaya çıkmıştır. CNC; Computerized Numerical Controll cümlesinin kısaltılmasıdır. Bu tezgahlar NC tezgahların aksine girilen verilerle hesaplamalar yapıp , makineyi kumanda eden bir serbest programlanabilir mikro bilgisayarla donatılmıştır. Böylelikle CNC-Tezgahında üretim farklı bir teknik olmayıp, sadece farklı bir program kumandasıdır. Bu da mikro bilgisayarın ve işletim software‘ in ortak çalışmasıyla gerçekleşir. (Kumanda= Hardware + software ) Bir CNC-Tezgahının dış özellikleri program görüntüsü için ekran ve program girişi veya değişikliği için klavyedir. Diğer bir tipik özellik program belleğidir. Bu birden fazla CNC programı için elverişlidir. İlk işlem gerçekleşmeden önce tüm program girilir. Bir çok CNC - Kumandalarında program adımları girişi diyalog şeklinde gerçekleşir. Bu esnada kumanda programlayıcıdan bir program adımı için gerekli verilerin girilmesini ister. Çoğu zaman CNC -Tezgahında işlemden önce program kontrolü için ekranda programın grafik simülasyon imkanı da sunulmuştur. Yüksek esneklik nedeniyle karmaşık parçalarda adet sayısı fazla ise CNC - Freze tezgahının kullanılması ekonomik olmaktadır. 2. CNC- FREZE TEZGAHLARINDA KOORDİNAT SİSTEMLERİ Bir CNC- Tezgahında bir iş parçasını işleyebilmek için işlem yönleri bir koordinat sistemine oturtulur (yerleştirilir). 2.1. Dik Açılı Koordinat Sistemi Dik açılı koordinat sistemi yardımıyla bir cismin her noktası X, Y, Z eksenlerinin sayısal değerleri bildirilmek suretiyle kesin belirlenebilir . X, Y, Z eksenlerinin yönü resimde belirtilmemişse eksenler DIN 406 T3’e göre A, B ve C ile tanımlanır. Gerektiğinde seçilen takım tezgahının eksenlerine göre işlem yapılabilir. Takım tezgahlarında koordinat eksenleri ve hareket yönleri normlaştırılmıştır. Koordinat eksenlerinin yönü takım tezgahının ana hareket eksenlerine eşittir. Kolaylık için sağ el kuralı uygulanabilir. Parmaklar X, Y, Z eksenlerinin pozitif yönlerini gösterir . Ders notlarında üç eksenli koordinat sistemleri ile çalışılacaktır. Üç eksenli koordinat sistemlerinde X, Y ve Z eksenleri vardır. DİKKAT: Çevremizdeki firmalardaki CNC- Freze tezgahları dikkate alınarak, dikey eksen Y olarak programlar yazılmış ve örnekler buna göre verilmiş 5.1. Program Yapısı Geometrik bilgiler takım hareketlerinin türünü kapsar; örneğin hızlı ilerleme, bir doğru veya yay üzerinde hareket etme. Teknolojik bilgiler; örneğin, ilerleme ve kesme hızı ya da devir sayısı hakkında bilgi verir. Anahtarlama fonksiyonları arasında; örneğin ana milinin dönüş yönü, kullanılan takımla takım değiştirme, soğutma sıvısı açık, kapalı ve program sonu yer alır. MAHO Freze ve Delme Tezgahı CNC- freze konuları anlatılırken, yazılacak program MAHO- 532 tezgahına göre olacaktır. Bu nedenle: Tezgahın Temel Yapısal Özellikleri Üç adet kumandalı doğrusal hareket ekseni vardır. Bu üç eksenden ikisinin hareketi tabla ile X ve Y ekseni ve birinin hareketi, iş mili ile sağlanmaktadır (Z-Ekseni).Her hareket ekseni ayrı ayrı, kademesiz bir doğru akım motoru ve boşluksuz bilyalı milden oluşmaktadır. Her eksen, gerçek pozisyonu tespit edip denetleyen ve ekranda görüntüleyen bir yol ölçme sistemiyle donatılmıştır. Yol ölçümünün çalışmasının ön koşulu, makine ve kumanda çalıştırıldıktan sonra ilk işlem olarak referans noktasına yaklaşmaktır; bu nokta, çalışma alanının kenarındadır. Microprossessor, ekran ve klavyeli kumanda, her ekseni ayrı ayrı kumanda edebilir. Böylece yörünge kontrolü mümkün olmaktadır. Ana tahrik, 6,5 kwatt güç üreten, mil devir sayısı n max = 5000 dk -1 olan bir doğru akım motorudur. CNC- 532 Kumanda CNC’nin anlamı = Computerized Numerical Control = sayılarla hesaplayıcı bilgisayar destekli kumandadır. 532’nin anlamı = 5 eksen kumanda edilebilir. 3 eksen aynı zamanda interpolasyon yapılabilir. 2 uyum kumandası ve numerik kumanda birleştirilmiştir. Kumanda Tipi Bu makine Yörünge Kontrol ile donatılmıştır; yani üç eksen aynı anda hareket ettirilebilir. İlerleme hızlarını hesaplamak suretiyle, istenilen her yörünge elde edilebilir. Sadece en gerekli yörünge noktaları programlanır, aradaki noktalar, kumanda tarafından hesaplanır. 5.2. Cümle Yapısı Cümle münferit kelimelerden oluşur (Örneğin G00 , X30, S1000), bu arada kelime bir adres harfi (Örneğin F) ve bir rakam dizisinden (Örneğin 1000) ibarettir. Bir cümle, birden fazla kelimeden oluşabilir ve uzunluğu değişebilir. Sıralama, programlama dilinde belirlenmiştir. Yukarıdaki şekilde klasik bir freze tezgahı ile CNC tezgahının kıyaslanması yapılmıştır.Alttaki resimde yine klasik bir tezgaha göre CNC tezgahının avantajları sunulmaya çalışılmıştır. Yukarıda örnek bir parça tasarımı yapılmıştır. Okulumuzda MAHO 532 tezgahı olduğundan dolayı bu tezgaha ait işlenmiş örnek parça simülasyonları ve G kodlamaları bu sayfada linkler halinde sunulmaya devam edecektir.