Bir CNC makinesini seçmek, özellik listesiyle değil, temsili iş parçalarıyla başlar. Bu kılavuz, parça geometrisi ve proses gereksinimlerini makine formatı, eksen hareket mesafesi, tabla kapasitesi, iş mili gücü, düşük hız torku ve hassasiyet ile ilişkilendirir. Kılavuzda konumlandırma, tekrarlanabilirlik, dairesel enterpolasyon, termal sapma, CNC kontrol seçenekleri, servo ve iş mili motorları, soğutma sıvısı ve talaş sistemleri, otomatik takım değiştiriciler, magazin kapasitesi, takım tutucular, ön ayarlayıcılar ve teknik destek konuları açıklanmaktadır. Sonuç olarak, hizmet ömrü boyunca kapasite, güvenilirlik, esneklik, yaşam döngüsü maliyeti ve üretim gereksinimlerini dengelemeye yönelik pratik bir çerçeve ortaya çıkmaktadır.
CNC makineleri çeşitli modellerde mevcuttur ve her biri belirli bir uygulama aralığında en iyi performansı gösterir. Bu nedenle, bir makine satın alırken atılması gereken ilk adım, makinenin işleyeceği tipik iş parçalarını ve işlemleri belirlemektir.
Şirketin modernizasyon veya üretim geliştirme planını kullanarak hangi işlemlerin CNC ekipmanına taşınacağını belirleyin, ardından aday parçaları sınıflandırmak için grup teknolojisini uygulayın. Parça boyutları ve toplam iş yükleri büyük farklılıklar gösterebileceğinden, pratik bir tipik iş parçaları kümesi oluşturulana kadar grupları daraltın.
Her makine formatının kendine özgü uygulama alanları vardır. Yatay işleme merkezleri, gövdeler, pompa gövdeleri, vana gövdeleri ve kabuklar için uygunken, dikey işleme merkezleri ise çoğunlukla tek taraftan işlenen kapaklar, plakalar, kabuklar ve düz kamlar için uygundur. Yatay merkezli bir parçanın dikey bir merkezde işlenmesi, verimliliği ve hassasiyeti düşüren fikstür ve referans noktası değişikliklerini gerektirebilir. Dikey merkezli bir parçanın yatay merkezde işlenmesi, sistem rijitliğini azaltan bir açılı plaka fikstürü gerektirebilir. Benzer boyutta bir yatay makine, 80% ila 100% daha pahalı olabilir ve işletme maliyeti de daha yüksek olabilir; ancak daha geniş işleme aralığı nedeniyle atölyelerde genellikle yaklaşık 60% ila 70% yatay merkez ve 30% ila 40% dikey merkez karışımı görülür.
Makine boyutunu belirleyen başlıca kriterler, kontrol edilen eksenlerin hareket aralıkları ve iş mili motorunun gücüdür.
X, Y ve Z eksenlerindeki hareket aralıkları, kullanılabilir işleme alanını belirler. İş parçası normalde bu alanın içine sığmalıdır. 450 × 450 × 450 mm boyutlarındaki bir gövde için, 500 × 500 mm'lik bir masaya sahip bir işleme merkezi, fikstür için yeterli alan sağlar. Bu masa boyutuna sahip bir makine genellikle 700 ila 800 mm X hareket mesafesi, 550 ila 700 mm Y hareket mesafesi ve 500 ila 600 mm Z hareket mesafesi sağlayabilir.
Gerekli işleme alanı aralık içinde kalması koşuluyla, bir parça zaman zaman bir eksen hareket mesafesinden daha büyük olabilir. Alıcı yine de tabla yükünü, takım değiştirme için gerekli boşluğu ve dönen iş parçası ile makine koruyucuları veya aksesuarları arasındaki çakışmayı doğrulamalıdır.
İş mili gücü, kesme kapasitesini ve dolaylı olarak kesme rijitliğini gösterir. Modern işleme merkezleri, güçlü, değişken hızlı AC veya DC motorlar kullanır; ancak hız azaldıkça motor çıkışı düştüğü için düşük hızda kullanılabilir tork sınırlı olabilir. Bu nedenle, büyük çaplı iş parçaları ve yoğun malzeme kaldırma işlemleri, özellikle delme işlemlerinde düşük hız torku kontrol edilmelidir. Yüksek hızlı, hafif hizmet tipi CNC torna tezgahları ile aynı nominal boyuttaki geleneksel torna tezgahları arasında iş mili gücü açısından birkaç kat fark olabilir. Seçim, iş parçası payı, gerekli metal kaldırma hızı, hedeflenen hassasiyet ve mevcut takımlar dikkate alınarak yapılmalıdır.
Eğer az sayıda özel parçanın üretimi üç doğrusal eksenle gerçekleştirilemiyorsa, A, B veya C döner eksenleri ya da U, V veya W yardımcı eksenleri gerekebilir; bu durumda özel bir makine siparişi verilmesi gerekebilir.
Tipik parçaların kritik özelliklerinden doğruluk sınıfını seçin. İşleme merkezleri genellikle standart ve hassas sınıflar olarak ikiye ayrılır.
Konumlandırma ve tekrarlanabilirlik, her eksendeki hareketli bileşenlerin hatalarını birleştirir. Tekrarlanabilirlik, bir eksenin hareket aralığı boyunca herhangi bir konuma tutarlı bir şekilde geri dönebileceğini göstermesi nedeniyle özellikle önemlidir. CNC kontrol sistemleri genellikle eğim hatası ve boşluk telafisi sağlar. Bu işlevler, sabit sistematik hataları düzeltebilir; ancak tahrik ölü bölgeleri, boşluklar, elastik deformasyon, değişen temas sertliği, masa yükü, hareket mesafesi veya konumlandırma hızının neden olduğu rastgele kayıpları tam olarak düzeltemez. Bu nedenle yüksek tekrarlanabilirlik, yine de sağlam bir mekanik tasarım ve ayarlamaya bağlıdır.
Dairesel enterpolasyon doğruluğu, servo takip performansı ile CNC enterpolasyonunu birlikte değerlendirir. Küçük veya orta boy bir makinede, genellikle çapı 200 ila 300 mm arasında olan standart bir silindirik test parçası, son işlem frezesi ile frezelenir ve yuvarlaklık ölçüm cihazında ölçülür. Maksimum ve minimum zarf daireleri arasındaki radyal fark, dairesel doğruluğu temsil eder.
Hareket aralığı boyunca meydana gelen bir dizi konumlandırma hatası, tam hareket aralığı konumlandırma hatası aralığını oluşturur ve konumlandırma doğruluğunu belirler.
Makinenin konumlandırma hassasiyeti, ilgili parça hassasiyetini tahmin etmek için kullanılabilir. Örneğin, tek bir eksen üzerindeki hareketle üretilen iki deliğin merkezler arası mesafe hassasiyeti, tek eksenli konumlandırma hassasiyetinin 1,5 ila 2 katı olabilir; ancak proses faktörleri de önemlidir. Standart bir işleme merkezi genellikle 8. sınıf parçaları seri olarak üretebilirken, hassas bir işleme merkezi ise 6. ila 7. sınıf parçaları üretebilir.
Çoğu standart CNC besleme tahriki, yarı kapalı döngü kontrolü kullanır ve bilyalı vidanın termal uzamasını doğrudan algılayamaz. Bilyalı vidanın doğrusal genleşme katsayısı yaklaşık 11,2 × 10-8/K; sürekli çalışma sırasında 1°C ila 2°C arasında bir yerel sıcaklık artışı, makine sıfır noktasını ve iş parçası koordinat sistemini kaydırabilir. İş parçası sıfır noktası, vidanın sabit ucundan yaklaşık 400 mm uzaklıkta ise, 2°C’lik bir artış yaklaşık 8,9 µm’lik bir sapmaya neden olabilir. Her iki ucundaki delikleri işlemek için gövdeyi 180° indeksleyen yatay bir merkezde bu durum, eşmerkezlilik hatasını iki katına çıkarabilir. Bilyalı vidanın ön gerilimi, termal hatayı azaltabilir ve tahrik sertliğini artırabilir, ancak maliyeti de yükseltir. Sadece makine hassasiyeti yeterli değildir; yetkin bir proses planı da gereklidir.
CNC, makineye ve uygulamaya uygun olmalıdır.
Kontrol sistemleri tornalama, frezeleme, delme, taşlama, delme ve diğer işlemler için yapılandırılmıştır. Makine tipine uygun versiyonu seçiniz.
Piyasada bulunan kontrol sistemleri, performans ve fiyat açısından büyük farklılıklar gösterir. Tarihsel bir örnek olarak, bir FANUC 15 kontrol sistemi 1 µm’lik komut artışıyla maksimum 240 m/dk kesme ilerlemesi sağlayabilirken, bir FANUC 0 kontrol sistemi 24 m/dk ilerleme sağlıyordu. Yalnızca 20 m/dk'ya ihtiyaç duyan genel bir makine, daha pahalı bir sistemden pek bir fayda göremez. Otomatik olarak en yeni veya en yüksek özellikli sistemi seçmek yerine, performans ve maliyeti birlikte değerlendirin.
Seçilen sistemde temel işlevler standart olarak bulunur; isteğe bağlı işlevler ise maliyeti artırır. Makinenin gerçek performans gereksinimlerine göre seçenekleri belirleyin. Aynı zamanda, ilk sipariş sırasında gerekli tüm işlevleri belirtin. Adım telafisi veya takım ofseti özelliklerinin ihmal edilmesi, devreye alma aşamasında düzeltilmesi imkansız veya maliyetli olabilir. Tesiste halihazırda kurulu olan aynı kontrol modelinin kullanılması da işletim, programlama ve bakım işlemlerini basitleştirir.
Yaygın olarak kullanılan besleme tahrik sistemleri arasında step motorlar, DC servo motorlar ve AC servo motorlar yer alır. Step motorlar ucuzdur ancak performansları sınırlıdır; örneğin, hızları yaklaşık 6 ila 8 m/dk civarındadır, minimum çözünürlükleri yaklaşık 0,01 mm’dir ve düşük hızlarda salınım eğilimi gösterirler; bu motorlar çoğunlukla ekonomik açık döngü sistemlerinde kullanılır. DC servolar yaygın olarak kullanılmaktadır ve AC servolara göre daha ucuzdur, ancak tepki süreleri daha uzundur ve fırçalar ile komütatörler arıza riskini artırır. Günümüzde AC servolar CNC uygulamalarında baskın konumdadır.
Servonun gücü, sönümleme ve atalet yüklerine bağlıdır. Aşağıdakileri kontrol edin:
Yük ataleti, rotor ataletinden düşük olduğunda çok az etki gösterir; ancak rotor ataletinin yaklaşık üç katı veya üzerinde bir atalet, tepkiyi ciddi şekilde bozabilir ve servo amplifikatörün normal şekilde regülasyon yapmasını engelleyebilir.
İş mili motoru seçimi, kesme gücü, metal kaldırma hızı ve maksimum düşük hız torku gereksinimlerini karşılamalı; hızlanma ve yavaşlama gücünü maksimum çıkış gücünün altında tutmalı; sık sık yapılan çalıştırma ve durdurma işlemleri sırasında ortalama gücü sürekli nominal çıkış gücünün altında tutmalı; ve sabit hızda kesme gücü ile hızlanma gücünün toplamının mevcut güç sınırları içinde kalmasını sağlamalıdır.
Hemen çalışmaya başlamak için gerekli olan uygun fiyatlı aksesuarları yapılandırın; mümkün olduğunda ise uyumlu cihazları makineler arasında paylaşın. Makine başında programlama üretim süresini tükettiği için, diyaloglu programlama ve dinamik grafikler gibi maliyetli kontrol işlevlerini, makine dışı programlama alternatifleriyle karşılaştırın. Otomatik ölçüm, dokunma probları ve takım aşınması veya kırılma algılama sistemleri, yenilikçilikten ziyade kanıtlanmış güvenilirlik kriterine göre seçilmelidir.
Soğutma, koruma ve talaş tahliyesi de özenle ele alınmalıdır; zira birçok çalışma hatası bu sistemlerden kaynaklanmaktadır. Çok nozullu soğutma sıvısı beslemesi ve sızdırmaz koruyucular, farklı boyutlardaki parçalar ve yüksek hızlı kesme işlemlerini basit borular ve kalkanlara göre daha iyi idare eder. Üretim hacmine uygun kapasite seçin. 38°C ile 40°C arasındaki ortam sıcaklıklarında, yarı iletkenlerin güvenilir çalışması için bir elektrik dolabı kliması gerekli olabilir.
Otomatik takım değiştirici (ATC), işleme merkezleri, tornalama merkezleri ve otomatik zımba değiştirme özelliğine sahip CNC zımba presleri için temel bir bileşendir. Makine yatırımının 30% ila 50%’sini oluşturabilir. Temel performans göstergeleri, takım değiştirme süresi ve arıza oranıdır. Saha deneyimlerine göre, işleme merkezlerindeki arızaların yarısından fazlası ATC'ye atfedilmektedir; bu nedenle, uygulamaya uygun en basit ve güvenilir tasarım genellikle en iyi seçenektir.
Magazin kapasiteleri 20'den az takımdan 40, 60 veya 100'e kadar değişirken, bir FMC merkezi deposu ise yaklaşık 1.000 takım barındırabilir. FMC veya FMS sistemine dahil edilmeyecek bağımsız bir işleme merkezi, maliyet, karmaşıklık, arıza oranı ve yönetim yükünü artıracağı için normalde gereksiz yere büyük bir magazine sahip olmamalıdır.
Takım sayısını, tipik bir parçanın tam bir kurulumunda gerekli olan takım sayısına ek olarak makul bir yedek payı da dikkate alarak belirleyin. Dikey bir merkez için genellikle yaklaşık 20 takım, yatay bir merkez için ise yaklaşık 40 takım yeterlidir. Karmaşık parçalar, ısıl işlem, referans noktası değişiklikleri veya kaba ve ince işleme aşamalarının ayrılması gibi durumlar göz önünde bulundurularak genellikle iki veya üç programa bölünebilir; bu sayede her programın takım sayısı 40’ın altında tutulabilir. Yıllık üretim hacmi birkaç bin parça olan durumlarda, özel çok kenarlı kombinasyon takımları ekonomik bir seçenek olabilir. 50'den fazla takım kullanan programlar, programlama, test etme, fikstür tasarımı ve revizyon işlemlerini de önemli ölçüde zorlaştırır.
Basit CNC torna tezgahları dört takım taşıyabilirken, karmaşık tornalama merkezleri düzinelerce sabit ve tahrikli takım taşıyabilir. Tahrikli takımlar pahalıdır ve yüksek verimlilik sağlamayabilir; bu nedenle, daha basit orta veya yüksek hacimli üretimden ziyade, karmaşık, çeşitli ve küçük partili işler için en uygun seçenektir.
Makineyi ve ATC’yi seçtikten sonra, standartlaştırılmış takım tutucuları ve kesici takımları seçin. İşleme merkezi sistemleri yüksek derecede standartlaştırılmıştır ve genellikle ISO gerekliliklerine uygundur. Takım tutucu, çok çeşitli kesici takımları iş miline, magazine ve taşıma mekanizmasına bağlar.
Şu üç noktayı göz önünde bulundurun:
Tek bir makinede iki farklı tutucu serisini bir arada kullanmak ekonomik değildir ve yönetimi zordur. Modüler takımlar başlangıçta daha pahalıdır, ancak bir sistem olarak satın alındığında daha fazla esneklik sağlar. Örneğin, geleneksel bir Ø60 delme çubuğunun fiyatı yaklaşık 120 ABD doları olabilirken, şaft, uzatma parçası ve kesme kafasından oluşan modüler bir tertibatın fiyatı 200 ABD dolarını aşabilir. Ancak 30 takımlık bir magazin için 30 adet modüler şaft, 50 ila 60 adet uzatma parçası ve 70 ila 80 adet kesme kafası, 100 adet tek parça montajın yerini alabilir ve bilgisayar yönetimini basitleştirebilir. Matkap mandren tutucuları gibi yeniden montaj gerektirmeden tekrar tekrar kullanılan basit takımlar, genellikle entegre üniteler halinde daha ekonomiktir.
Yılda birkaç bin ila on bin adet parça üretimi söz konusu olduğunda, standart bir tutucudan üç ila on kat daha pahalı olan bir kombinasyon takımı, üç ila beş takımı ikame edip birkaç işlemi tek bir işlemde birleştiriyorsa, yine de tercih edilebilir.
Mümkün olduğunca radyal ve eksenel takım ölçümleri makine dışında yapılmalıdır; böylece pahalı iş mili süresi kurulum için harcanmaz. Ön ayarlayıcılar optik, ızgara veya endüktif ölçüm sistemlerini kullanabilir. Bilgisayar kontrollü modeller, takım yönetim yazılımını tutucular üzerindeki kodlu taşıyıcılarla birleştirir.
CNC makinesiyle uyumlu iş mili konikliğine sahip bir torna takımı, işleme merkezi veya evrensel ön ayarlayıcı seçin; böylece ölçülen ofsetler doğrudan girilebilir. Ön ayarlayıcılar standart ve hassas sınıflarında mevcuttur; üst düzey modellerde ölçüm hassasiyeti 0,001 mm’ye yaklaşmaktadır. Bu statik hassasiyet, işlenmiş boyutun aynı olacağını garanti etmez. Delinen bir delik, kenar durumuna ve malzemeye bağlı olarak ön ayar değerinden 0,01 ila 0,02 mm daha küçük olabilir ve normal iş mili yükleme tekrarlanabilirliği de buna 0,005 ila 0,008 mm daha ekleyebilir. 0,01 mm civarındaki bir delik toleransı bile deneme kesimi ve makine üzerinde ayar yapılmasını gerektirebilir. Mümkün olduğu durumlarda, bir ön ayarlayıcı birden fazla makineye hizmet etmelidir.
İyi bir makine tek başına teknik ya da ekonomik başarıyı garanti etmez. Yeni kullanıcıların ayrıca eğitimli operatörlere, programcılara ve mekanik ile elektrik bakım personeline ihtiyacı vardır.
Makine üreticileri, tipik iş parçalarının proses analizi, fizibilite denemeleri, takım tasarımı, programlama, kurulum, devreye alma, deneme kesimi ve üretime geçiş gibi hizmetleri içeren satış öncesi ve sonrası destek hizmetlerini giderek daha fazla sunmaktadır. Bakım personeli, programcılar ve operatörlere yönelik eğitim ve uygulamalı öğretim özellikle önemlidir. CNC ekipmanını etkin bir şekilde kullanmak için personel yetkinliğine yatırım yapmak hayati önem taşımaktadır.
Çiziminizi, malzemenizi, tolerans hedefinizi veya uygulama sorunuzu paylaşın. Mühendislik ekibimiz işleme rotasını gözden geçirmeye ve pratik bir sonraki adım önermeye yardımcı olabilir.
İşleme Teknolojisi
Uçlu frezeler, malzeme, kesici kenar şekli, çap, uzunluk ve oluk sayısı bakımından farklılık gösterir ve her bir faktör, aletin performansını etkiler. Bu kılavuz...
Makaleyi Okuyunİşleme Teknolojisi
Esnek üretim sistemleri, CNC ekipmanlarını, otomatik taşıma, depolama, algılama ve hiyerarşik bilgisayar kontrolünü bir araya getirerek, değişken parça gruplarını verimli bir şekilde üretir. Bu kılavuz...
Makaleyi Okuyunİşleme Teknolojisi
Raybalama, hazırlanmış bir delikten ince bir tabaka kaldırarak çapı, geometriyi ve yüzey kalitesini iyileştirir. Bu kılavuzda, elde edilebilecek IT sınıfları açıklanmaktadır...
Makaleyi Okuyunİşleme Teknolojisi
CNC iç diş açma işlemi için bir kılavuz seçerken, sadece diş boyutunun uyumlu olması yeterli değildir. Pah uzunluğu, kesme davranışını ve programlanan derinliği belirlerken...
Makaleyi Okuyun
