MakinaTek dergisi, Türkiye makina imalat sektörünün gelişimine ve büyümesine katkı sağlamayı ana misyonu olarak görmekte ve sektörün gelişen profilini sergilemeyi amaçlamaktadır.

Üretimde Çığır Açan Tasarım: CNC

Seri imalat, yeni fabrika sistemleri, iş gücü gereksinimini azaltmak gibi gereklilikle ortaya çıkan ve endüstrimizin en önemli yapı taşlarından biri olan CNC tezgahlar çeşitli aşamalardan geçerek günümüzdeki son halini almış durumda. Tarihi İkinci Dünya Savaşı’na kadar dayanan CNC’ler bilgisayar teknolojisine kavuşmasıyla, metal kesme işleminde yeni bir dönemin başlangıcı olmuş “Bilgisayar Destekli Nümerik Kontrol” olarak adlandırılılan CNC’ler, diğer sanayi kollarından sonra tarım makinaları sanayine sıçramış ve üreticileri bu tezgahlara yatırıma sevk etmiştir. Bu sayede tarım makinaları sanayisi Avrupa standartlarına yaklaşma eğilimi göstermiş ve imalatta seri, hatasız üretime başlanmıştır. Biz de bu yazımızda üretimde çığır açan tasarımlarda CNC tezgaların dünden bugüne gelişimini sizler için inceledik.

Tarihçesi

Amerika hava kuvvetlerinin ihtiyaçları doğrultusunda, kompleks uçak parçalarının üretimi için nümerik kontrol fikri olarak ortaya çıkmıştı. Bu tür parçalar o günün şartlarındaki imalat tezgahlarında üretilemiyordu.

Bu eksikliği gidermek için de 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 NC 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. Bilgisayar teknolojisindeki hızlı gelişmeler Nümerik Kontrollü sistemlerini de etkileyemeye başlamıştı. NC tezgahlarda daha ileri düzeyde geliştirilmiş olan entegre devre elemanları, ucuz ve güvenilir olan donanımlar kullanıldı. ROM (Read Only Memory) teknolojisinin kullanılmaya başlanılmasıyla da programların hafızada saklanmaları mümkün oldu. Bu gelişmelerin ışığında da CNC’nin yani “Computer Numerical Control” ortaya çıktı ve daha sonra torna, matkap gibi takım tezgahlarında yaygın olarak kullanılmaya başlandı.

CNC Nedir?

Bilgisayarlı Nümerik Kontrol’de amaç; takım tezgahlarının sayı, harf gibi sembollerden meydana gelen ve belirli bir mantığa göre kodlanmış komutlar yardımıyla işletilmesi ve tezgah kontrol ünitesinin (MCU) parça programını edebilmesidir. Bilgisayarlı Nümeik Kontrol de tezgah kontrol ünitesinin kompütürize edilmesi sonucu programların 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 bir kez yüklenmesi yeterli olur. Programların tezgaha transferleri delikli kağıt şeritler “Punched Tapes”, Manyetik Bantlar “Magnetic Tapes” gibi veri taşıyıcılar aracılığıyla gerçekleştirilir.

CNC Takım Tezgahları

Nümerik Kontrol (NC) metal ve diğer tür malzemelerin talaş kaldırmak suretiyle işlenmesinde kullanılan her türlü takım tezgahında yaygın olarak uygulananan tezgahlardan bazıları:

  • Torna tezgahı (Lathe Machine)
  • Freze tezgahı (Miling Machine)
  • Matkap tezgahı (Drilling Machine)
  • Delik Büyütme Tezgahı (Boring 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 de aşağıdaki gibidir;

  • 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 gibi 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)
  • 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 imalatına geçilmeden 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.

Endüstrideki Kullanım Alanları

CNC’nin en yaygın biçimde kullanıldığı alan talaşlı imalattır. Bugünkü CNC’nin doğmasına da bu alanda karşılaşılan problemler sebep olmuştu. 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 gibi takım tezgahlarına da uygulandı. Günümüzde imalatın yapıldığı hemen hemen her alanda CNC kullanılır.

CNC’nin kullanıldığı başlıca alanlar;

  • Talaşlı imalat
  • Fabrikasyon ve kaynakçılık
  • Pres ileri
  • Muayene ve kontrol
  • Montaj
  • Malzemelerin taşınması

Dijitalleşme ve Endüstri 4.0’ın etkileriyle gelişmeye devame den CNC tezgahlar, firmaların sunduğu yeni iş modelleri ve çözümleriyle endüstrinin tüm kollarının işlerini kolaylaştırmaya ve kendini geliştirmeye devam ediyor.

Kaynakça: mudinmakine.com, cncmakinatezgah.blogcu.com, aykutsaritas.com