MASA ÜSTÜ KÖPRÜ TİPİ CNC FREZE TEZGAHI TASARIM ve

MASA ÜSTÜ KÖPRÜ TİPİ
CNC FREZE TEZGAHI TASARIM ve İMALATI
Tuğba AKÇAY a, Merve YILDIZ b, Prof.Dr. Kerim ÇETİNKAYA c,*
a K.Ü.Teknik Eğitim Fakültesi, Karabük, Türkiye, [email protected]
b K.Ü.Teknik Eğitim Fakültesi,Karabük,Türkiye, [email protected]
c* K.Ü.Teknik Eğitim Fakültesi, Karabük,Türkiye, [email protected]
Karabük
ÖZET
Günümüzde, sanayide gittikçe artan sayıda kullanılan CNC tezgâhları, üretime esneklik, parça başına
düşük maliyet, istenilen tolerans ve kalitede parça üretimi gibi konularda büyük kolaylıklar
sağlamaktadır. İmalatın ana hedefi, en kısa zamanda, en az üretim maliyeti (ham madde, elektrik,
işçilik giderleri vb.) ile tüketicinin beklediği kalitede üretimi gerçekleştirmektir. CNC takım
tezgâhlarının tamamının sağladığı en önemli ve birincil fayda, otomasyona imkân tanımasıdır. CNC
tezgâhların kullanılması suretiyle iş parçalarının imalatı esnasında operatörün müdahalesi en aza
indirilmekte veya tamamı ile ortadan kaldırılmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Masaüstü CNC Freze Tezgahı, Bilgisayar Destekli İmalat, Makine Tasarımı,
GİRİŞ
Makine imalatçılığında günümüz teknolojisi baş döndürücü bir hızla ilerlemektedir. Gelişen
teknolojiye yetişebilmek ve ona ayak uydurmak zorundayız. Piyasayla rekabet edebilmemizin tek şartı
budur. Onlarca yıl önce, üniversal tezgâhlarda saatlerce uğraşarak ürettiğimiz bir makine parçasını
artık bilgisayar destekli takım tezgâhları sayesinde dakikalara sığdırabilmekteyiz. CNC freze tezgâhları
günümüzde en çok kullanılan takım tezgâhlarıdır. Hassasiyet, ekonomiklik, güvenilirlik ve zaman
bakımında üstünlükleri çok fazladır. Makine üretimi içerisinde talaşlı imalat büyük paya sahiptir,
makinelerin parçalarında kullanılan hassas ölçüler ve sert metaller ve bunların sağlanabilmesi ve
işlenebilmesi için talaşlı imalat yöntemleri gereklidir. Talaşlı imalat dediğimizde ise torna, freze ve
matkap tezgahları ilk akla gelmektedir. Bunların içinden freze tezgahları 3 eksende hareket ederek
tornadan farklı olarak dairesel olmayan işlemleri ve parçalarıda işleyebilmektedir. Çoğu CNC takım
tezgâhları parça işlemesi esnasında dışarıdan bir müdahale olmadan çalışabilmekte, böylece
operatörün, yapacağı diğer işler için zaman bulmasına imkân tanınmaktadır. Bu, CNC tezgâh sahibine,
operatör hatalarının azaltılması, insan hatasından kaynaklanan kayıpların en aza indirilmesi, işleme
zamanının önceden ve tam olarak tespit edilebilmesi gibi faydalar sağlar. Makine program kontrolü
altında çalışıyor olacağından konvansiyonel (geleneksel) takım tezgâhında aynı parçaları imal eden bir
usta ile kıyaslandığında CNC operatörün temel işleme tecrübesi ile ilgili olan beceri seviyesi oldukça
azaltılmaktadır. Freze tezgahlarında bilgisayar işlemcileri kullanılarak sonradan geliştirilen CNC
(Computer Numerik Control) freze tezgahları ise çok yüksek hassasiyette işlem
MATERYAL ve METOD:
Bir ürünün fiziksel tasarımının yapılması kadar malzemelerinin seçilmesi de çok önemlidir. Aşağıda
tasarımı yapılmış olan CNC freze tezgahının hafif olmasını sağlamak üzere 20x40x430mm ölçülerinde
2 adet sigma profil kullanılmıştır. CNC’nin gövdesini ve köprü kısmını oluşturan sac malzemeler lazer
kesimle üretilmiştir. X ekseni için iki adet kızak görevi görmek üzere Ø12x430mm düz mil
kullanılmıştır.Tasarımı yapılan Cnc frezede hareketi sağlamak için vidalı mil olarak M12 gijon
kullanılmıştır.Vidalı millerin motor ile bağlantısı ise yapılan kaplinler ile sağlanmıştır. Ayrıca kestamit
malzeme ile vidalı millerin üzerindeki yataklar ve kızak millerin üzerindeki yataklar
yapılmıştır.Makinenin kontrol kısmında entegreli sürücü kart kullanılmıştır.Tahrik sistemi olarak 3
adet 1.5A 1,8Deg Step motor kullanılmıştır.Şebeke gerilimini karta uygun hale getirmek için 24V 250A
güç kaynağı kullanılmıştır.
Cnc Frezeye yön verebilmek için kontrol yazılımı olarak MACH3 programı kullanılmıştır.Mach3
programı paralel porta çıkış verebilen 6 eksene kadar CNC’lerin kontrol edilmesine imkan tanıyan, dxf
ve image import’una sahip her türlü CNC kodlarını tanıyabilen kullanışlı bir CNC kontrol programıdır.
DENEYSEL ÇALIŞMALAR
Yapılan testlerde Mach3 programı kullanılarak kendi oluşturduğumuz kodlar ile kağıt üzerine “Türk
Bayrağı” harfi işlenmiştir. Deneysel çalışmalarda kendi yazdığımız kodları not defteri olarak kaydedip
daha sonra bu kodları Mach3 programına aktararak bu kodları önce simülasyon ile işledikten sonra
tezgaha elektrik vererek tezgahın verdiğimiz şekili işlemesiyle devam ettik.
Tezgahta ilk çalışacağı zaman alıştırma yapılması gerekir. Çünkü yeni parçaların üzerindeki imalat
pürüzleri, parçaların çalışma uyumluluğu, yağlama ve genleşme gibi unsurlar, hassasiyetin doğruluk
değerinde sapmalara yol açmaktadır. Bu sapmaları saptamak üzere yapılan deneylerde 3 mm kalem
kesici takım ağzına bağlanarak X ve Y eksenlerinde kağıt üzerine çizgiler çizilmiştir. Hassasiyet
hesaplamalarda 0,17 çıkmasına karşın yapılan deneyin sonucunda ölçümlerde 0,3 mm sapma ortaya
çıkmıştır.
BULGULAR ve TARTIŞMA
Sonuç olarak tasarlanan ve imalatı yapılan masaüstü cnc freze tezgahında elde ettiğimiz doğruluk payı
ve hassasiyet %75 civarında dır. 160mm olarak çizdiğimiz çizgiler 120mm olarak ölçülmüştür. Bu
ölçülerin boyutlarındaki farkın ise vidalı milimizin çapı ve adımı ile direkt bağlantılı olduğu
düşünülmektedir. Ayrıca Mach3 programında motor tuning ayarlarında verdiğimiz motor adım ve hız
ayarları da çizimimizdeki ölçüleri etkilemektedir. Eksen paralelliği, millerin yataklanması, ortam
koşulları ve yüzey pürüzlülük değerlerinden dolayı oluşan hatalar hesaplanmıştır. Bu hatalar malzeme
cinsi, montaj şekli vb. unsurların yeniden düzenlenmesi veya yeniden seçilmesi gibi kararlarla
giderilebilir.
SONUÇLAR
Bu çalışmada 3 eksen Köprü Tipi CNC Freze' nin prototip imalatı ve mekanik kontrolleri yapılmıştır. Bu
sistemin cevap olduğu soru “3 eksen Köprü Tipi CNC Freze tezgahı nedir ve ne şekilde oluşturulur”
olarak değerlendirebiliriz. Bu tezgah, işleme kapasitesi olarak robotik olarak istenilen ölçeğe uygun
proje resimleri çizebilir. Çok uygun maliyetle oluşturulabilir olup, kolayca taşınabilir olması, hafif
imalatta ve gündelik işlerdeki uygunluğu da göz önüne alındığında oldukça uygun bir tezgahtır.
Tezgahın oluşturulması oldukça ucuz ve zevklidir.
TEŞEKKÜRLER
Bu çalışmada bugüne kadar bilgilerini ve desteklerini esirgemeyen SEYHAN AMBALAJ MAKİNA
SAN.LTD.ŞTİ. sahibi Gül SEYHAN’ a sonsuz teşekkürlerimizi bir borç biliriz.
KAYNAKLAR
1)Büyükşahin, U. (2006), “3 Eksenli CNC Tezgah Tasarımı ve Uygulaması”, Yıldız Teknik Üniversitesi
Yüksek Lisans Tezi
2) A. Serkan UYANIK, İrfan ŞİMŞEK, İ.Nahit AYTAN, Mustafa ONAT, Hasan ERDAL (2009), Marmara
Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Elektronik Bilgisayar Eğitimi Bölümü, “3 EKSENLİ YÜZEY İŞLEME
TEZGÂHININ BİLGİSAYAR İLE KONTROLÜ”
3)K. Kabaş, K. Çetinkaya, (2011), “Masaüstü CNC dik işleme tezgahı tasarımı ve soğutma sıvısı
uygulaması”, Karabük Üniversitesi Yüksek Lisans bitirme tezi
Özdeveci, M. (2001), “Eğitim Tipi CNC Frezesinin Tasarımı Ve İmalatı”, Marmara Üniversitesi Yüksek
Lisans Tezi
4)Kaygısız,H.,“Eğitim Amaçlı Masaüstü Üç Eksenli CNC Freze Tasarımı ve Prototipi ” Yüksek Lisans
Tezi, Karabük Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, 2010.
Kutlu,M.,“Üç Eksenli Masa Tipi CNC Freze Tezgahı Tasarımı ve İmalatı” Yüksek Lisans Tezi,
Afyonkarahisar Kocatepe Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, 2006.