MASA ÜSTÜ 3 EKSEN CNC DÜZ DİŞLİ AÇMA

MASA ÜSTÜ 3 EKSEN CNC DÜZ DİŞLİ AÇMA TEZGAHI
TASARIMI ve PROTOTİP İMALATI
Salih DAĞLI– Önder GÜNGÖR
Prof. Dr. Kerim ÇETİNKAYA
Karabük Üniversitesi Tasarım ve Konstrüksiyon Öğretmenliği
ÖZET
Bu çalışmada tasarımı oluşturulmuş masaüstü 3 eksen CNC düz dişli
açma tezgahının imalatı gerçekleştirilmiştir.İmalatı tamamlanan bu cnc tezgahta
strafor ve ahşap malzemeler kullanılarak, CAD programı ile modellenmiş,CAM
programında takım yolları oluşturulmuş düz dişli açma işlemi
gerçekleştirilmiştir.İşlenecek ahşap ve strafor malzemeler tezgah aynasına
bağlanacak şekilde önceden işlenerek aynaya uygun bir şekilde bağlanmıştır.
İşlemi yapılacak düz dişlinin işleme kodları Mach3 arayüz programı ile tezgaha
aktarılarak işlem tamamlanmıştır.
Çalışmada elde edilen dişlinin yüzey prüzlülüğü,hesaplamada bulunan ölçülerle
olan tutarlılığı,işlemeye etki eden faktörler (ilerleme hızı, kesme hızı,ayna
dönme miktarı)gibi sonuçlara ulaşılmaya çalışılmıştır.
Anahtar Kelimeler:3 eksen,Cnc,Cad-Cam,Düz Dişli,Kesme ve İlerleme Hızı,G
Kodları
GİRİŞ
Bilgisayarlı Sayısal Kontrol(CNC- Computer Numerical Control), takım
tezgahlarının sayısal komutlarla bilgisayar yardımıyla kontrol edilme sidir.
NC tezgahlar, üzerine özel bir standarda göre delikler delinmiş
bantlar ile "otomatik" olarak işleme yaparlar. CNC makineler, üzerine monteli
bir bilgisayar aracılığı ile programlanarak "otomatik" olarak işle me yapan
makinelerdir . Yani CNC tezgahlarda,NC tezgahlardan farklı olarak bir bilgisayarlı
kontrol ünitesi [1]bulunur.
CNC makineleri kullanmak (programlamak) için G (hazırlık) kodları, M (yardımcı)
kodları kullanılır. Günümüzde CNC makinelerin daha verimli, daha hızlı ve
hatasız programlanabilmesi için CAD (bilgisayar destekli dizayn) ve CAM
(bilgisayar destekli üretim) programları kullanılmaktadır.
CNC tezgahlarda;
Yazılan parça programlarının kontrol ünitesinin belleğinde depolanabilir.
Bu programlar bellekten çağrılarak defalarca kullanılabilir.
Parça imalatına geçiş daha süratlidir.
İnsan faktörünün imalatta fazla etkili olmamasından dolayı seri ve hassas imalat
mümkündür.
Ayarlama, ölçü, kontrolü, manuel hareket vb. nedenlerle oluşan zaman kayıpları
ortadan kalkmıştır.
MATERYAL VE METOD
Üç eksenli CNC üretim aşamasına başlandığında öncelikle tasarımı
gerçekleştirilmiş daha sonrasında Cad ortamında modellenmiştir. SolidWorks
[2]ile modellenen tezgahın, imalat resimleri ve montaj resimleri ile montaj
antedi çıkartılmıştır. Hazırlanan bu resimlere göre parça üretimi amacıyla imalat
tablosu hesaplanmıştır. Makinenin üretimi için gerekli maliyet hesapları
yapılmıştır.
Tezgah gövdesi 400x350x18 boyutlarında suntadan yapılmıştır. Tezgah tablası
200x200x18 suntada n yapılmıştır. Tezgahın yan destek plakaları 2 adet
500x350x18 suntadan yapılmıştır.2 adet vidalı mil kullanılmıştır.Bu vidalı
millerin yataklanması iiçin uzun metrik somun kullanılmıştır.
İş mili ise 2 adet hazır yatakla yataklanmıştır.Kesici takım olarakl m=1.75 lik
modeül freze alınırak iş miline montajı gerçekleştirilmiştir.İş mili ise 220 V’luk
bir matkap yardımıyla çevirilmiştir.
Step motorlar 2 adet 0.7 A ,ana hareket step motoru ise 1.6 A ‘lik güce
sahiptir.Step motorlar M5x75 mm’lik vidayla gövdeye bağlantısı yapılmış ve
diğer parçaların birleştirme işlemleri gerçekleştirilerek cnc tezgahının montajı
tamamlanmıştır.
Montajı yapılan cnc tezgahın ilk önce kart ve step motorların bağlantıları
yapılarak bilgisayara bağlantısı yapılmıştır. Step motorlara hareket verebilmek
için bağlanılan elektronik devre kartının çalışabilmesi için 220 V-24 V luk güç
kaynağı kullanılmıştır.
Motorlar programa tanıtılmıştır.Mash 3 [3]programıyla cnc ye dişli açma
işlemini gerçekleştirmek için gerekli G kodları girilerek tezgaha bağlanan strafor
üzerine dişli açılma işlemi sağlanmıştır. Diş açma işlemi başarılı bir şekilde
tamamlanmıştır.Oluşturulan G kodlarının ve girilen ölçü değerlerin doğruluğu
saptanmıştır.
DENEYSEL ÇALIŞMA:
Öncelikle tezgahın bilgisayar ile bağlantısı gerçekleştirilmiştir.Daha sonra
Mach3 programında Mill modülü açılarak motorlar sisteme
tanıtılmıştır.Motorların gerekli ayarları yapılarak kontrol edilmiştir.Deney
numunesi olarak bir silinidirlik strafor malzeme ayna miline bağlanmıştır.
Daha sonra programdan parça sıfırı ayarlanarak G kodları sisteme eklenmiştir.
Daha sonra iş mili döndürülmüş ve diş açma işlemi gerçekleştirilmiştir.İşleme
sonucunda step motorların zorlanma miktarları,ısınma miktarları,iş milinin
esneme miktarı gibi bulgular incelenmiştir.
Deney parçasına açılan dişler incelenmiş ,G kodlarında girilen değerlere
uygunluğuna bakılmış ve sapma miktarı yüzde olarak hesaplanmıştır.[4]
BULGULAR
Gerçekleştirilen deneysel çalışmada elde edilen dişlinin diş dibi ve diş üstü
çapları kontrol edilmiştir.Yapılan kontroller sonucunda elde edilen parça
ölçülerinde %2 lik bir oynama olduğu gözlemlenmiştir.Z eksen motorunun hızı
%50 artırıldığında tezgahın esneme yapmasından dolayı bu oynamanın %5 lere
ulaştığı gözlemlenmiştir.
İş milinin hızı yükseltildiğinde ise milin esnemesinden dolayı dişli oluşumunun
tam istenilen boyutlarda olmadığı modül frezenin belirlenen derinliğe
ulaşılamadığı saptanmıştır.
Ayna dönme ekseni olan X eksen hızının dönme açısı 0.5 olması gerektiği
yapılan çalışma sonucunda saptanmıştır.
SONUÇLAR VE TARTIŞMA
Bu çalışmada 3 eksen CNC tezgahı ile düz dişli açma işlemi başarılı bir şekilde
gerçekleştirilmiştir.Düz dişliyi açmak için tezgahın gerekli elektrik ve kontrol
devre bağlantıları yapılmıştır.Düz dişlinin SolidWorkste modellenerek SolidCam
de G kodları uygun kesici takım seçilerek elde edilmiştir.
Tezgaha elde edilen bu G kodlarını aktarmak için Mach3 arayüz programı tercih
edilmiştir.
Strafor ve ahşap malzemeler gerekli kodlar ile sorunsuz bir şekilde
işlenmiştir.Yapılan bu işlemeler sonucunda tezgahta oluşan ve oluşabilecek
hatalar görülmüştür.
Tezgah eksenlerinin düzgün yataklanması ve motor güçlerinin tezgah ağırlığına
göre seçilmesi gerektiğinin farkına varılmıştır.
KAYNAKLAR
1-ASM Metals Handbooks, 1997, Ninth Edition, Volume 16, Machining, ASM
International, 595-627 p, USA.
2- http://solidworks.com.tr/
3- http://www.machsupport.com/
4-HASAR, N., TOKAT, A., ÇETİNKAYA, K., Masaüstü 4 Eksen CNC İle Silindirik Düz
Konik Dişli İşleme, Gediz Üniversitesi – Endüstri Mühendisliği Bölümü, 12.
Üretim Araştırmaları Sempozyumu – ÜAS 2012
TEŞEKKÜR
Yapılan çalışmada emeği bulunan;
Stoper Endüstriyel Ürünler’e ve tüm çalışanlarına
Çoşkun Makine’ye ve Ahmet ERCOŞKUN’a
Yrd.Doç.Dr.Gökhan SUR’a teşekkürler.