3 Eksenli Cnc Tezgah Tasarimi Ve Uygulamasi 3 Axises Cnc Machine Design and Manufacturing

8/3/2019 3 Eksenli Cnc Tezgah Tasarimi Ve Uygulamasi 3 Axises Cnc Machine Design and Manufacturing

1/168

YILDIZ TEKNK NVERSTES

FEN BLMLER ENSTTS

3 EKSENL CNC TEZGAH TASARIMI ve UYGULAMASI

Makine Mhendisi Utku BYKAHN

FBE Makine Mhendislii Anabilim Dal Konstrksiyon Programnda

Hazrlanan

YKSEK LSANS TEZ

Tez Danman : Do. Dr. Ferhat DKMEN

STANBUL, 2005


2/168

ii

NDEKLER

Sayfa

SMGE LSTES ......................................................................................................................vii

KISALTMA LSTES ............................................................................................................... ix

EKL LSTES ........................................................................................................................xi

ZELGE LSTES .................................................................................................................xiii

NSZ....................................................................................................................................xiv

ZET........................................................................................................................................ xv

ABSTRACT ............................................................................................................................xvi

1. GR....................................................................................................................... 1

2. OTOMASYON ve CNC HAKKINDA GENEL BLGLER..................................2

2.1 CNC Tezgahlarnn Tarihesi ..................................................................................62.2 CNC Nedir ............................................................................................................... 62.3 CNC Takm Tezgahlar............................................................................................72.4 CNC Takm Tezgahlarnn Avantajlar ................................................................... 92.5 CNC Takm Tezgahlarnn Dezavantajlar ............................................................102.6 CNC Seim Kriterleri ............................................................................................ 10

2.6.1 htiyaca uygunluk ..................................................................................................102.6.2 Hassasiyet deerlerinin uzun yllar boyunca salanmas ......................................102.6.3 Kullanma kolayl ................................................................................................ 112.6.4 Proses kontrolu ve izlenilebilirlik.......................................................................... 122.6.5 Yaplan ilerin kontrol (sperkontrol) .................................................................132.6.6 Tezgahn gvenirlii .............................................................................................. 132.6.7 Geri deme sresi ..................................................................................................142.6.8 Eitim, servis ve yedek para temininde sreklilik............................................... 142.7 Konstrksiyon zellikleri......................................................................................152.7.1 Alminyum............................................................................................................162.7.2 Alminyumun genel zellikleri .............................................................................162.7.3 Kullanm alanlar ...................................................................................................182.7.4 Profillerin montajna ilikin birtakm bilgiler........................................................ 222.7.5 Rijitlik .................................................................................................................... 262.7.6 CNC otomasyonu ..................................................................................................27

3. GVDE KONSTRKSYONU ve ANALZ .....................................................30

3.1 CNCnin Konstrksiyonuna Genel Bak..............................................................303.2 Tezgahn Konstrksiyon Hesaplar........................................................................313.2.1 Tezgahn sehim hesaplar ve analizleri.................................................................. 333.3 Balant Paralarnn Analizi................................................................................. 40

3.4 Yan balant Parasnn Analizleri ........................................................................ 443.5 n Tayc - Balant Parasnn Analizleri .........................................................48


3/168

iii

4. X EKSEN HESAPLARI ....................................................................................52

4.1 Tezgah zerine Binen Kesme Kuvvetlerinin Bulunmas ve GerekliKesme Gc........................................................................................................... 53

4.1.1 Hafif ilemede tezgah zerine binen kesme kuvveti ............................................. 534.1.1.1 Kesme hz ve ilerleme .......................................................................................... 544.1.1.2 Tala boyutlar .......................................................................................................554.1.1.3 Kesme kuvvetleri...................................................................................................554.1.2 Orta arlkta ilemede tezgah zerine binen kesme kuvveti ................................564.1.2.1 Kesme hz ve ilerleme .......................................................................................... 574.1.2.2 Tala boyutlar .......................................................................................................574.1.2.3 Kesme kuvvetleri...................................................................................................584.1.3 Ar ilemede tezgah zerine binen kesme kuvveti .............................................. 594.1.3.1 Kesme hz ve ilerleme .......................................................................................... 594.1.3.2 Tala boyutlar .......................................................................................................604.1.3.3 Kesme kuvvetleri...................................................................................................60

4.1.4 Kesme gc ...........................................................................................................614.2 Vidal Milin Hesaplar ........................................................................................... 624.2.1 Hedeflenen vidal mil mr...................................................................................624.2.2 Vidal milin adm uzunluu ...................................................................................624.2.3 Ortalama yk .........................................................................................................634.2.4 Ortalama devir says ............................................................................................. 634.2.5 Gerekli olan minimum dinamik yk kapasitesi .....................................................644.2.6 Gerekli olan minimum statik yk kapasitesi .........................................................644.2.7 Vidal mil ve somunun seimi ...............................................................................644.2.8 Tahmini vidal mil mr........................................................................................ 664.2.9 Gerekli vida uzunluu............................................................................................ 66

4.2.10 Vidal milin yataklar aras mesafesi ...................................................................... 674.2.11 zin verilen maksimum devir says....................................................................... 674.2.12 Vidal miller zerine gelen ykler ......................................................................... 684.2.12.1 Hzlanma srasnda.................................................................................................684.2.12.2 Yavalama srasnda .............................................................................................. 694.2.13 Vidal millerin rijitlik kontrol ..............................................................................694.3 Ray ve Araba Hesaplar .........................................................................................704.3.1 G ( yer ekimi ) kuvvetinin bulunmas..................................................................724.3.2 Fz kuvvetinin bulunmas .......................................................................................724.3.3 Fy kuvvetinin bulunmas .......................................................................................734.3.4 vmelenme kuvvetinin bulunmas ......................................................................... 73

4.3.5 Kesme kuvvetinin bulunmas ................................................................................744.3.6 Srtnme kuvvetinin bulunmas............................................................................744.3.7 Ftoplam kuvvetinin bulunmas .................................................................................754.3.8 Ftoplam araba kuvvetininbulunmas...........................................................................754.3.9 Mkesme momentinin................................................................................................754.3.10 Mivmelenme momentinin bulunmas......................................................................... 754.3.11 My momentinin bulunmas ...................................................................................764.3.12 MOLT moment toplamlarnn bulunmas .............................................................764.3.13 MOLTA moment toplamlarnn bulunmas .............................................................774.3.14 MOQT moment toplamlarnn bulunmas.............................................................774.3.15 MOQTAmoment toplamlarnn bulunmas..............................................................774.3.16 Arabalarn gvenlik kontrol.................................................................................774.3.17 Arabalarn tahmini mr........................................................................................ 79


4/168

iv

4.3.18 Arabalarn rijitlik kontrolleri .................................................................................804.4 Motor Hesaplar .....................................................................................................81

5. Y EKSEN HESAPLARI ....................................................................................83

5.1 Vidal Milin Hesaplar ........................................................................................... 84

5.1.1 Hedeflenen vidal mil mr...................................................................................845.1.2 Vidal milin adm uzunluu ...................................................................................845.1.3 Ortalama yk .........................................................................................................855.1.4 Ortalama devir says ............................................................................................. 855.1.5 Gerekli olan minimum dinamik yk kapasitesi .....................................................865.1.6 Gerekli olan minimum statik yk kapasitesi .........................................................865.1.7 Vidal mil ve somunun seimi ...............................................................................865.1.8 Tahmini vidal mil mr........................................................................................ 875.1.9 Gerekli vida uzunluu............................................................................................ 885.1.10 Vidal milin yataklar aras mesafesi ...................................................................... 885.1.11 zin verilen maksimum devir says....................................................................... 895.1.12 Vidal mil zerine gelen ykler .............................................................................905.1.12.1 Hzlanma srasnda.................................................................................................905.1.12.2 Yavalama srasnda .............................................................................................. 905.1.13 Vidal milin rijitlik kontrol ..................................................................................905.2 Ray ve Araba Hesaplar .........................................................................................925.2.1 G ( yer ekimi ) kuvvetinin bulunmas..................................................................945.2.2 Fz kuvvetinin bulunmas .......................................................................................945.2.3 vmelenme kuvvetinin bulunmas ........................................................................ 955.2.4 Fx kuvvetinin bulunmas ........................................................................................965.2.5 Kesme kuvvetinin bulunmas ................................................................................96

5.2.6 Srtnme kuvvetinin bulunmas............................................................................965.2.7 Ftoplam kuvvetinin bulunmas .................................................................................975.2.8 Ftoplam araba kuvvetinin bulunmas.......................................................................... 975.2.9 Mkesme momentinin bulunmas..............................................................................975.2.10 Mx momentinin bulunmas ...................................................................................985.2.11 MOQT moment toplamlarnn bulunmas.............................................................985.2.12 MOQTA moment toplamlarnn bulunmas ............................................................985.2.13 Arabalarn gvenlik kontrol.................................................................................995.2.14 Arabalarn tahmini mr...................................................................................... 1015.2.15 Arabalarn rijitlik kontrolleri ...............................................................................1025.3 Motor Hesaplar ...................................................................................................103

6. Z EKSEN HESAPLARI...................................................................................105

6.1 Vidal Milin Hesaplar ......................................................................................... 1066.1.1 Hedeflenen vidal mil mr.................................................................................1066.1.2 Vidal milin adm uzunluu .................................................................................1066.1.3 Ortalama yk .......................................................................................................1076.1.4 Ortalama devir says ........................................................................................... 1076.1.5 Gerekli olan minimum dinamik yk kapasitesi ................................................... 1086.1.6 Gerekli olan minimum statik yk kapasitesi .......................................................1086.1.7 Vidal mil ve somunun seimi .............................................................................1086.1.8 Tahmini vidal mil mr...................................................................................... 1106.1.9 Gerekli vida uzunluu.......................................................................................... 1106.1.10 Vidal milin yataklar aras mesafesi .................................................................... 111


5/168

v

6.1.11 zin verilen maksimum devir says..................................................................... 1116.1.12 Vidal miller zerine gelen ykler ....................................................................... 1126.1.12.1 Yukar karken hzlanma, aa inerken yavalama srasnda ...........................1126.1.12.2 Yukar karken yavalama, aa inerken hzlanma srasnda ........................... 1136.1.13 Vidal millerin rijitlik kontrol ............................................................................ 113

6.2 Ray ve Araba Hesaplar .......................................................................................1146.2.1 G ( yer ekimi ) kuvvetinin bulunmas................................................................1166.2.2 Fivmelenme kuvvetinin bulunmas .......................................................................... 1176.2.3 Fy kuvvetinin bulunmas .....................................................................................1176.2.4 Fx kuvvetinin bulunmas .....................................................................................1186.2.5 Kesme kuvvetinin bulunmas ..............................................................................1186.2.6 Srtnme kuvvetinin bulunmas.......................................................................... 1186.2.7 Ftoplam kuvvetinin bulunmas ...............................................................................1196.2.8 Ftoplam araba kuvvetinin bulunmas........................................................................ 1196.2.9 Mkesme momentinin bulunmas............................................................................ 1196.2.10 Mivmelenme momentinin bulunmas....................................................................... 120

6.2.11 My momentinin bulunmas .................................................................................1206.2.12 Mx momentinin bulunmas .................................................................................1206.2.13 MG momentinin bulunmas ................................................................................1216.2.14 MOLT moment toplamlarnn bulunmas ...........................................................1216.2.15 MOLTA moment toplamlarnn bulunmas ..........................................................1226.2.16 MOQT moment toplamlarnn bulunmas...........................................................1226.2.17 MOQTA moment toplamlarnn bulunmas ..........................................................1226.2.18 Arabalarn gvenlik kontrol............................................................................... 1226.2.19 Arabalarn tahmini mr...................................................................................... 1246.2.20 Arabalarn rijitlik kontrolleri ...............................................................................1256.3 Motor Hesaplar ...................................................................................................126

7. MALYET DKM ........................................................................................ 128

7.1 Alminyum Gvde .............................................................................................. 1287.2 Hassas yataklar ve vidal miller........................................................................... 1287.3 Otomasyon........................................................................................................... 1297.4 letilen paralar...................................................................................................1307.5 TOPLAM TUTAR...............................................................................................130

8. SONULAR........................................................................................................ 131

KAYNAKLAR.......................................................................................................................132

EKLER .............................................................................................................................133

Ek 1 Delta marka servo motor ve srcs teknik bilgileri.........................................134Ek 2 Adlink marka PCI-8164 model hareket kart teknik bilgileri.............................. 135Ek 3 Igus marka hareketli kablo kanal teknik bilgileri ............................................... 136Ek 4 Yan tayc plaka sol d ller ......................................................................... 137Ek 5 Yan tayc plaka sol delikler..............................................................................138Ek 6 Yan tayc plaka sa d ller ........................................................................ 139Ek 7 Yan tayc plaka sa delikler.............................................................................140Ek 8 Yan tayc plaka sa alt balant paras........................................................... 141

Ek 9 Yan tayc plaka sol alt balant paras............................................................ 142Ek 10 Tezgah montaj resmi............................................................................................ 143Ek 11 Z ( Takm di says ) - Sehim deeri deiimi ................................................. 144


6/168

vi

Ek 12 D ( Takm ap ) - Sehim deeri deiimi......................................................... 145Ek 13 Sz ( Di bana den ilerleme ) - Sehim deeri deiimi ................................146Ek 14 B ( Yana kayma ) veya a ( Paso derinlii ) - Sehim deeri deiimi.............147Ek 15 V ( Kesme hz ) - Sehim deeri deiimi......................................................... 148Ek 16 CNC Fotoraflar ................................................................................................. 149

Ek 17 CNC Fotoraflar ................................................................................................. 150Ek 18 CNC Fotoraflar ................................................................................................. 151

ZGEM............................................................................................................................152


7/168

vii

SMGE LSTES

a vme

ap Kesme derinlii

As Ortalama tala kesitia1 Olaslk deeri

b Tala genilii

B Yana kayma deeri

C Statik yk kapasitesi deeri

Ca Gerekli olan minimum dinamik yk kapasitesi

Coa Gerekli olan minimum statik yk kapasitesi

D Takm ap

dr Vidann di dibi ap

E Alminyumun elastiklik modl

f Maksimum sehim deeri

F Eksenel yk, Uygulanlan kuvvet

Fbileke Bileke kuvvet

Fe Ortalama Yk

FH Hzlanma srasnda vidal mil zerine gelen ykler

Fivmelenme Hzlanma srasnda uygulanmas gereken kuvvet

Fkesme Kesme ilemi iin gerekli olan kuvvet

Fmax Maksimum Yk

Fmin Minimum Yk

FPL ngerilme

Fs CNCye karlk gelen ortalama kesme kuvveti

Fsz Bir die karlk gelen ortalama kesme kuvveti

fs Emniyet katsays

Fsrtnme Srtnme kuvveti

Ftoplam Toplam kuvvet

Ftoplam araba Araba bana den kuvvet miktar

Fx X Ynndeki kuvvet

Fy Y Ynndeki kuvvet

Fz Z Ynndeki kuvvet

fw Emniyet katsaysf ki ucu da sabit mafsal ile tutturulmu yataklama iin ngrlen katsay


8/168

viii

g Yerekimi ivmesi

G Vidal milin hareket ettirdii toplam obje arl

hm Talan ortalama kalnl

k Alttan mafsallanm sabitlemeler iin verilen katsay

Ki diren

Lh Hedeflenen mr

Ls Serbest uzunluk

Lt Tahmini vidal mil mr

Lv Vidal milin uzunluu

l Vidal milin adm uzunluu

MG Arln oluturduu moment

Mivmelenme vmelenme kuvvetinin oluturduu moment

Mkesme Kesme kuvvetinin oluturduu moment

MOLT Araba eksenindeki toplam moment

MOLTA Araba eksenindeki herbir araba bana den toplam moment

MOQT Araba eksenindeki toplam moment

MOQTA Araba eksenindeki herbir araba bana den toplam moment

Mx Fx kuvvetinin oluturduu moment

My Fy kuvvetinin oluturduu moment

n Devir says

nm Ortalama devir says

nmaks zin verilen maksimum devir says

P Gerekli g

Ps Kesme iin gerekli olan g

q Bilyal yataklar iin verilen katalog deeri katsay

Sz Bir die karlk gelen ilerleme miktarV Bota hareket hz

Vmax(x) X ynndeki maksimum hz

Vmax(y) Y ynndeki maksimum hz

Z Takm di says

ivme

max(x) X ynndeki maksimum ivme

max(y) Y ynndeki maksimum ivmemax(z) Y ynndeki maksimum ivme


9/168

ix

t Hzlanma/yavalama zaman

Kaymal yataklarn srtnme katsays

Verim

1 Pozitif yndeki verim

Pi says

Malzeme younluu

1 Kavramaya giri as

2 Kavramadan k as

Yerletirme as


10/168

x

KISALTMA LSTES

CAD Computer Aided Design (Bilgisayar destekli tasarm)

CAM Computer Aided Manufactoring (Bilgisayar destekli imalat)

CNC Computer Numerical Control (Bilgisayar numerik kontrol)

HSS High Speed Steel (Yksek hz elii)

LME London Metal Exchange (Londra Metal Borsas)

MCU Machine Control Unit (Tezgah kontrol nitesi)

MIT Massachusetts Instute of Tecnnology (Massachusetts Teknoloji Enstits)

NC Numerical Control (Nmerik kontrol)

ROM Read Only Memory (Salt okunur bellek)


11/168

xi

EKL LSTES

Sayfa

ekil 2.1 Bir toz deterjan tesisinin otomasyon emas ve temsili resmi ............................2ekil 2.2 Bantl konveyr sistemi ......................................................................................3ekil 2.3 Newcomenin atmosferik buhar makinesi ..........................................................3ekil 2.4 Otomasyon ilem emas.....................................................................................4ekil 2.5 Bir hiroelektrik santralinin kumanda odas.........................................................4ekil 2.6 Bir CNC ileme merkezi .....................................................................................4ekil 2.7 CNC ileme merkezinin kesici takmlarn olduu kafas ...................................5ekil 2.8 CNC ileme merkezinin gvdesi ....................................................................... 5ekil 2.9 leme merkezinin kontrol nitesi......................................................................5ekil 2.10 NC takm tezgahlar ............................................................................................ 7ekil 2.11 Kesici taret ve magazinler...................................................................................8ekil 2.12.a Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gereken noktalar ........................ 22

ekil 2.12.b Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gereken noktalar ........................ 22ekil 2.12.c Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gereken noktalar ........................ 22ekil 2.12.d Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gereken noktalar ........................ 23ekil 2.12.e Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gereken noktalar ........................ 23ekil 2.12.f Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gereken noktalar ........................ 23ekil 2.13 Lineer kzaklarla kullanlan bilyal araba .........................................................26ekil 2.14 Vidal mil ile somun arasndaki bilyalarn resmi.............................................. 26ekil 2.15 Vidal milin kesit grnts.............................................................................. 26ekil 2.16 Vidal milin yataklarndan bir rnek................................................................. 27ekil 3.1 CNCnin konstrksiyonu ve eksenlerin ynleri................................................30ekil 3.2 Analizlerde kullanlan alminyum 6063 malzemesi zellikleri. ......................32

ekil 3.3 Tezgah kontrksiyonu ve kirilerin numaralar. ............................................... 32ekil 3.4 Tezgah konstrksiyonu zerine 20000 Nluk yayl yk..................................33ekil 3.5 Noktasal yk uygulandndaki sehim parametreleri .......................................33ekil 3.6 Yayl yk.......................................................................................................... 34ekil 3.7 3 Nolu kiri analiz resmi ...................................................................................35ekil 3.8 Kiri analiz resmi ............................................................................................. 35ekil 3.9 Kiri deforme olmu analiz resmi..................................................................... 35ekil 3.10 Kiri analizinde ykler ve gerilme miktar .......................................................36ekil 3.11 Kiri analizinde ykler ve sehim miktar ..........................................................36ekil 3.12 6 Nolu kiri analiz resmi ...................................................................................37ekil 3.13 Maksimum gerilme noktalar............................................................................38

ekil 3.14 Yayl yk ve gerilme dalm ......................................................................... 38ekil 3.15 Yayl yk ve bklme emniyeti.......................................................................39ekil 3.16 Gerilme dalm ............................................................................................... 40ekil 3.17 Ke balant paras analiz parametreleri .......................................................40ekil 3.18 Ke balant paras gerilme analizi sonucu...................................................41ekil 3.19 Ke balant paras gerilme blgelerinin farkl alardan grn. ............42ekil 3.20 Ke balant paras gerilme blgelerinin farkl alardan grn. ............42ekil 3.21 kinci tip ke balant paras ......................................................................... 42ekil 3.22 kinci tip ke balant parasnn montaj ekilleri ..........................................43ekil 3.23 Kullanlan balant elemannn tayabilecei yk kapasitesi .......................... 43ekil 3.24 Yan balant parasnn konstrksiyondaki yeri...............................................44ekil 3.25 Yan balant parasnn gerilme analizi sonucu ............................................... 45ekil 3.26 Yan balant parasnn gerilme analizinin farkl bir adan gsterimi. ...........45


12/168

xii

ekil 3.27 Yan balant parasnn gerilme analizinin farkl bir adan gsterimi. ...........46ekil 3.28 Yan balant parasnn gerilmelerinin maksimum olduu noktalarn yakndan

gsterimi. ..........................................................................................................46ekil 3.29 Kullanlan Yan balant parasnn gerilme analizinin sonucundaki sehim

deeri.................................................................................................................47

ekil 3.30 n tayc balant parasnn konstrksiyondaki yeri .................................48ekil 3.31 n tayc - balant parasnn gerilme analiz sonucu ...................................49ekil 3.32 n tayc - balant parasnn gerilme analiz sonucu. ..................................49ekil 3.33 n tayc - balant parasnn gerilme analiz sonucu farkl bir adan

grlmektedir....................................................................................................50ekil 3.34 n tayc - balant parasnn gerilme analiz sonucunda maksimum

gerilmenin olduu noktalar gsterilmektedir................................................... 50ekil 3.35 n tayc - balant parasnn gerilme analizinin sonucundaki sehim deeri51ekil 4.1 X ekseninin konstrksiyonu ve elemanlar.......................................................52ekil 4.2 Frezelemede tala boyutlar ..............................................................................54ekil 4.3 Vidal mil ..........................................................................................................67

ekil 4.4 X ekseninde bulunan 4 adet BMA-30 bilyal arabann konumu.......................70ekil 4.5 X eksenine etki eden kuvvetler ......................................................................... 71ekil 4.6 X ekseninde bulunan 1 nolu BMA-30 bilyal arabaya etki eden kuvvet ve

momentler .........................................................................................................72ekil 5.1 Y ekseninin konstrksiyonu ve elemanlar.......................................................83ekil 5.2 Vidal mil ..........................................................................................................88ekil 5.3 Y ekseninde bulunan 4 adet BMA-20 bilyal arabann konumu.......................92ekil 5.4 Y eksenine etki eden kuvvetler ......................................................................... 93ekil 5.5 Y ekseninde bulunan 1 nolu BMA-20 bilyal arabaya etki eden kuvvet ve

momentler .........................................................................................................94ekil 6.1 Z ekseninin konstrksiyonu ve elemanlar ..................................................... 105ekil 6.2 Vidal mil ........................................................................................................111ekil 6.3 Z ekseninde bulunan 4 adet BMA-20 bilyal arabann konumu..................... 114ekil 6.4 Z eksenine etki eden kuvvetler ....................................................................... 115ekil 6.5 Z ekseninde bulunan 1 nolu BMA-20 bilyal arabaya etki eden kuvvetler ... 116


13/168

xiii

ZELGE LSTES

Sayfa

izelge 2.1 Alminyum zelliklerine ve malzeme ekline bal olarak ana sektrlerde

kullanm ...........................................................................................................18izelge 2.2 Uluslararas alminyum standartlar .................................................................19izelge 2.3 AA 6063 Alamnn genel zellikleri ..............................................................24izelge 2.4 Ektrksiyon profillerin genel zellikleri...........................................................25izelge 3.1 Kullanlan balant elemannn tayabilecei yk kapasitesi .......................... 43izelge 4.1 Sert metal plaketli freze balklar iin kesme hzlar ve ilerleme deerleri.....53izelge 4.2 Basitletirilmi yntemle ksnin deeri ...........................................................55izelge 4.3 CNC tahmini alma oranlar izelgesi ...........................................................62izelge 4.4 Vidal mil zellikleri izelgesi.......................................................................... 65izelge 4.5 zin verilen maksimum hzn yatak cinsi ve mesafesine gre deiimi............68izelge 4.6 Kuvvet ve momentlerin izelge 4.5 teki karlklar....................................... 78

izelge 4.7 Bilyal arabalarn zellikleri izelgesi ..............................................................79izelge 4.8 Olaslk izelgesi............................................................................................... 79izelge 4.9 Arabalarn farkl ykler altndaki deformasyonlar ..........................................80izelge 4.10 Servo motor zellikleri izelgesi ...................................................................... 82izelge 5.1 CNC tahmini alma oranlar izelgesi ...........................................................84izelge 5.2 Vidal mil zellikleri izelgesi.......................................................................... 87izelge 5.3 zin verilen maksimum hzn yatak cinsi ve mesafesine gre deiimi............89izelge 5.4 Kuvvet ve momentlerin izelge 5.5 teki karlklar..................................... 100izelge 5.5 Bilyal arabalarn zellikleri izelgesi ............................................................100izelge 5.6 Olaslk izelgesi............................................................................................. 101izelge 5.7 Arabalarn farkl ykler altndaki deformasyonlar ........................................102

izelge 5.8 Servo motor zellikleri izelgesi .................................................................... 104izelge 6.1 CNC tahmini alma oranlar izelgesi .........................................................109izelge 6.3 zin verilen maksimum hzn yatak cinsi ve mesafesine gre deiimi..........112izelge 6.4 Kuvvet ve momentlerin izelge 6.5 teki karlklar..................................... 124izelge 6.5 Bilyal arabalarn zellikleri ........................................................................... 124izelge 6.6 Olaslk izelgesi............................................................................................. 124izelge 6.7 Arabalarn farkl ykler altndaki deformasyonlar ........................................125izelge 6.8 Servo motor zellikleri izelgesi .................................................................... 127


14/168

xiv

NSZ

3 Eksenli CNC tezgah tasarm ve uygulamas isimli tezimde; bir CNC ileme merkezinin

tasarm iin gerekli olduunu dndm bilgiler, bir CNC freze tezgahnn tasarm iingerekli olan hesaplar, izimler ve tasarlanan CNCnin maliyetini sundum.

Umarm bu proje CNC tasarm konusunda almak isteyen arkadalara yardmc bir kaynakolabilir.

Bu projenin hazrlanmasnda emei geen;

Tez hocam Do. Dr. Ferhat Dikmene, Dr. Seyyid Ganiye, eim Glene, annem, babam veabime sonsuz teekkrlerimi sunarm.

Aralk 2005

Utku Bykahin

Makine Mhendisi


15/168

xv

ZET

Bu almada, eksenli CNC freze tezgah, onu oluturan para ve malzemeler hakkndabilgi verilmitir.

CNC seim kriterlerine deinilmitir.

Yeni bir CNC freze tezgah tasarlanmtr.

Gvdenin konstrksiyonu boyutlu izilmi, Visual Nastran program kullanlarak gerilmeve sehim analizleri yaplm, ayrca saysal hesaplamalarla desteklenmitir.

Her 3 eksen iin de gerekli olan vidal millerin modelleri saptanm, tezgaha bir alma sresihedeflenmi ve vidal mil ile arabalarn bu sreyi salayp salayamadklar kontrol edilmi,saladklar grlmtr.

Tezgahn zerine binen tm kuvvet ve momentler tespit edilip, tm eksen elemanlar iinetkileri kontrol edilmitir. Her eleman zerine binen yklerden yola klarak elemanlarnrijitlikleri hesaplanmtr.

Her eksen iin gerekli olan servo motor gleri hesaplanmtr. Motorlarn seimi yaplmtr.

Gvenilir bir tasarma ulalnca makine imal edilmitir. Makine baaryla altrlmtr.

Makinenin imalat srasnda karlalan maliyetler verilmitir.

Anahtar kelimeler: CNC, CNC Freze, CNC Hesaplar, CNC Maliyet.


16/168

xvi

ABSTRACT

In this study, the information about CNC milling machine, its parts and its materials aregiven.

The points of choosing a CNC is told.

A new, 3 axis CNC milling machine is designed.

Construction of the body is driven and the analyses are made with the program named VisualNastran. Also the mathematical calculations are given.

The ballscrews an the linear carriage systems ( rail and the carriages ) for all 3 axises arebeing selected.

A working life length for the machine is objected and compared with the components lifedurations. It is seen that the components lives will cover the machines estimated workingperiod.

All forces and moments acting on all axises, are determined. By finding out the effects ofthese forces and moments on the components, the rigidity of ballscrews, joint parts, rails andcarriages are calculated.

The power of the motors needed for all 3 axises are calculated. Motors are selected.

The CNC milling machine is manufactured after reaching a reliable design. And the machineis put on work successfully.

The costs of manufactoring the machine is given.

Keywords: CNC, CNC Milling Machine, CNC Calculations, CNC costs.


17/168

1

1. GRTarih boyunca, teknolojiyi takip eden, teknolojiye yatrm yapp, teknolojiyi ilerleten devletler

gelimi, dierleri ise srekli tketici olmaktan kurtulamam ve zamanla ekonomik

bamszlklarn kaybetmilerdir.

Bilgisayarlarn akl almaz bir hzda gelimelerinin sonucunda tasarmlar ok hzl deimekte,

otomobil gibi ok komplike olan makineler bile her an yeni tasarmlaryla piyasaya

kmaktadrlar. Bu hzlandrlm tasarm sreci, imalat da bu hza ayak uydurmaya zorlam

ve CNC makineleri de yaygnlamaya balamtr. Tamamen bilgisayar kontroll olarak

alan CNCler tasarlanan bir parann birka saat iinde prototipini elinizde tutuyor

olabilmenizi salar ki, bu tasarmn gelitirilebilmesi ve test edilebilmesi iin inanlmaz bir

fayda salamaktadr. Tabii ki seri retimdeki bir parann hassas ve hzl retilmesinisalamas da dier ok byk bir faydasdr.

Bu tezin hazrlanmasndaki ama, biraz geriden takip ettiimiz teknolojiyi yakalamakta ufack

bir adm atabilmek, bu konuda almak isteyen arkadalara bir n fikir, bir yol gsterici

olabilmektir.

Tez kapsamnda, otomasyon ve CNClerin tarihesi, CNC seim kriterleri, rnek bir CNC

tasarm, hesaplar ve rnek CNC iin maliyet dkm yer almaktadr.

Bu tez kapsamnda tasarlanan CNC imal edilmitir ve baaryla almaktadr.


18/168

2

2. OTOMASYON ve CNC HAKKINDA GENEL BLGLERnsan mdahalesiyle gerekletirilen ilerde, bu mdahalenin yerini ksmen ya da btnyle

makinelerin almasna otomasyon denir. Otomasyon, otomatikletirme olarak da bilinir. Baka

biimde; gerekletirilmesi olanaksz olan ilemlerin makineler tarafndan yerinegetirilmesine otomasyon denir.

Otomasyon kavram makinelemeden nitelike farkldr; makineleme, insan gcnn yerini

makinelerin almas, otomasyon ise makinelerin zdenetimli bir sistem halinde

btnletirilmesidir. Otomasyon, uygulanld alanlarn hepsinde kkl dnmler yaratm,

gnlk yaamn hemen her alann derinden etkilemi ve sanayi toplumlarnn yaamnda yeni

bir r amtr. (AnaBritannica, 17: 243)

ekil 2.1 Bir toz deterjan tesisinin otomasyon emas ve temsili resmi ( Safmak, 2001 )

nsanlar ok eskilerde balayarak, baz zor ilemleri mekanik aygtlarn yardmyla

gerekletirilmesinin yollarn aramlardr. 2000lerden kalma makara, vin ve baka

kaldrma makinelerinin kalntlar bulunmutur. Ama gerek makinelemenin yaygnlaarak,

farkl makinelerden oluan sistemlerin ortaya kmas 18. yzyldaki Sanayi Devrimi srasndagerekleti. Tfek gibi, sklp taklabilen paralarda oluan rnler reten fabrikalarn

kurulmas, iblmnn ve uzmanlamann derinlemesine ve ayn iinin hep ayn basit ii

yapt retim dzeninin domasna yol at. nce buhar makinelerinin ve ardndan da

elektrik motorlarnn gelitirilmesiyle de bu tekil ilerin makinelerce gerekletirilmesine

geildi. (AnaBritannica, 17: 243)


19/168

3

ekil 2.2 Bantl konveyr sistemi ( Safmak, 2001 )

retim zinciri sisteminin (bant sistemi) uygulamaya konmas da otomasyona ynelik nemli

bir adm oldu. Geni lekli bir biimde ilk olarak ABDde Chicagodaki et paketleme

irketlerinde kullanlmaya balayan retim sisteminde rn, iin deiik aamalarn yerinegetirecek olan iilerin nne bir bantn zerinde tanyordu. Otomatik tama ve iletim

sistemleri ise 2. Dnya Sava srasnda gelitirildi. Bu sistemler tayc hatlarla birbirine

balanan makine gruplarnda oluuyordu; bunlarda i paras bir makine grubunda ilendikten

sonra, tayc hattn yardmyla teki gruba iletiliyor, bylece retim sreci insan mdahalesi

olmadan srp gidiyordu. (AnaBritannica, 17: 243-244)

ekil 2.3 Newcomenin atmosferik buhar makinesi ( Tez, 2005 )

Makinelemeden nitelike farkl gerek otomasyon ise, geribesleme sistemlerinin

gelitirilmesiyle ortaya kt; nitekim bu iki kavram bugn birbirinden bu sistemin varlyla

ayrt edilir. Geribesleme, bir makinenin kendi kendini dzenleme yeteneini ifade eder.

Geribesleme yeteneiyle donatlm bir makine kendi retim srecini kendisi denetler, rn

yklenmi talimatlar uyarnca inceliyerek verili standart kmelerine gre kyaslar ve ilemibuna gre gerekletirir. (AnaBritannica, 17: 244)


20/168

4

ekil 2.4 Otomasyon ilem emas (Byk Larousse, 17: 8962)

ekil 2.5 Bir hiroelektrik santralinin kumanda odas (Byk Larousse, 17: 8962)

ekil 2.6 Bir CNC ileme merkezi

ekil 2.6da bir CNC ileme merkezi grlmektedir. Bu CNC ile bilgisayar ortamnda

tasarm (Computer Aided Design), yaplan parann imalat (Computer AidedManufactoring) yaplmaktadr. Daha sade bir dille anlatacak olursak; bilgisayarda izim


21/168

5

programlar araclyla izilen bir parann retimi tam otomatik olarak yaplmaktadr.

ekil 2.7 CNC ileme merkezinin kesici takmlarn olduu kafas

Bu CNCnin kafas birden ok kesici takm bir seferde tutabilecek ekilde yaplmtr. Bu

sayede ayn para zerindeki ilemler srasnda makinenin durdurlup kesici takmnn

deitirlmesine gerek kalmamaktadr.

ekil 2.8 CNC ileme merkezinin gvdesi ekil 2.9 leme merkezinin kontrol nitesi


22/168

6

2.1 CNC Tezgahlarnn Tarihesi ( * )Nmerik kontrol fikri II. Dnya savann sonlarnda ABD hava kuvvetlerinin ihtiyac olan

kompleks uak paralarnn retimi iin ortaya atlmtr. nk bu tr paralarn o gnk

mevcut imalat tezgahlar ile retilmesi mmkn deildi. Bunun gerekletirilmesi iinPARSONS CORPORATION ve MIT (Massachusetts Instute of Tecnnology) ortak

almalara balad. 1952 ylnda ilk olarak bir CINCINNATTI-HYDROTEL freze tezgahn

Nmerik Kontrol ile tehiz ederek bu alandaki ilk baarl almay gerekletirdiler. Bu

tarihten itibaren pek ok takm tezgah imalats Nmerik Kontroll tezgah imalatna balad.

lk nceleri NC takm tezgahlarnda vakumlu tpler, elektrik rleleri, komplike kontrol ara

yzleri kullanlyordu. Ancak bunlarn sk sk tamirleri hatta yenilenmeleri gerekiyordu. Daha

sonralar NC takm tezgahlarnda daha kullanl olan minyatr elektronik tp ve yekpare

devreler kullanlmaya baland. Bilgisayar teknolojisindeki hzl gelimeler Nmerik

Kontroll sistemleri de etkilemitir. Artk gnmzde NC tezgahlarda daha ileri dzeyde

gelitirilmi olan entegre devre elemanlar, ucuz ve gvenilir olan donanmlar kullanlmtr.

ROM (Read Only Memory) teknolojisinin kullanlmaya balanlmasyla da programlarn

hafzada saklanmalar mmkn oldu. Sonu olarak bu sistemli gelimeler CNC nin

(Computer Numerical Control) domasna nclk etmitir. CNC daha sonra torna, matkap

vb. takm tezgahlarnda yaygn olarak kullanlmaya baland.

2.2 CNC Nedir?Bilgisayarl Nmerik Kontrol de (Computer Numerical Control ) temel dnce takm

tezgahlarnn say, harf vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir manta gre kodlanm

komutlar yardmyla iletilmesi ve tezgah kontrol nitesinin (MCU) para programyla

kontrol edilebilmesidir.

Bilgisayarl Nmerik Kontrol de tezgah kontrol nitesinin komptrize edilmesi sonucu

programlarn muhafaza edilebilmelerinin yannda para retiminin her aamasnda program

durdurma, programda gerekli olabilecek deiiklikleri yapabilme, programa kalnan yerden

tekrar devam edebilme ve program son ekliyle hafzada saklamak mmkndr. Bu nedenle

programn kontrol nitesine bir kez yklenmesi yeterlidir.

* ( Blm 2.1 2.5 ) Dinel, M, ( 1999 ) CNC Takm Tezgahlar , Tekirda


23/168

7

2.3 CNC Takm TezgahlarCNC takm tezgahlarndan nce NC takm tezgahlar zetlenilip, CNC tezgahlar

anlatlacaktr. Nmerik Kontrol (NC) metal ve dier tr malzemelerin tala kaldrmak

suretiyle ilenmesinde kullanlan her trl takm tezgahnda yaygn olarak uygulanmaktadr.Bu tezgahlardan bazlar unlardr:

Torna tezgah (lathe Machine) Freze tezgah(Miling Machine) Matkap tezgah (Drilling Machine) Borlama Tezgah (Boring Machine) Talama Tezgah (Grinding Machine)Btn NC takm tezgahlarnn kendilerine zg kapasite, operasyon yetenekleri ve bir takm

karakteristik zellikleri vardr. Bu nedenle tezgahn sahip olmad hibir ileme zellii o

tezgaha yaptrlamaz.

ekil 2.10 NC takm tezgahlar

NC takm tezgahlarnda hafza bulunmadndan bu tr tezgahlarda blok verileri sra ile

okunur ve ileme konulur. Bir i parasnn imalat esnasnda tezgahn kontrol nitesi

(Machine Control Unit) bir bloktaki btn verileri okur ve tezgahta gereken ilem

operasyonlarn yerine getirir. Operasyonlar tamamlandktan sonra bir sonraki bloka geirilir.

Bu ilem srasyla program sonuna kadar devam eder.

Para programlar standard kat erit zerindeki yer ve diziliekillerine gre farkl nmerik

(saysal) ve alfa nmerik (alfa saysal) deer ve anlamlar vardr.

CNC takm tezgahlarnn fiziksel tasarm ve konstrksiyonlar NC tezgahlarn ayndr. Ancak

NC takm tezgahlarnda yaplmalar pratikte mmkn ve ekonomik olmayan bir dizi

fonksiyonel zellikler bu tr tezgahlara ilave edilmitir.


24/168

8

Bu zellikler unlardr;

Tezgaha yklenmi olan para programlar, kontrol nitesi hafzasnda saklanabilir,buradan arlarak defalarca iletilir.

Tezgah kontrol nitesini besleyen zel bir g kayna mevcuttur. Tezgahn enerjisi kesilsebile program vb. veriler muhafaza edilir.

Para program zerinde yaplmas dnlen deiiklikler istenildii anda ve kolaylklayaplr. Deitirilmi olan program son ekliyle hem iletilir hem de hafzada saklanr.

Baz rutin operasyonlar program ierisinde dngler (Cycles) eklinde tanmlanr vegerekli yerlerde kullanlr. (Delik delme, delik bytme, dikdrtgen cep frezeleme,

kademeli ve konik tornalama, radys tornalama vb. )

Bir i paras zerinde dngler dndaki tekrarlanmas gereken operasyonlarnprogramlama (ana program (Main Program)) ierisinde birkez yazlr ve Alt Program (Sub

Program) adyla isimlendirilirler. Ana programn uygulanmas srasnda bu alt programlar

gerekli yerlerde arlarak ilem tamamlanr. Buna rnek olarak ADANA yazsnn

programn verebiliriz. Burada A harfi iin bir alt program yazlr. Ancak bu program farkl

X mesafesinde sadece koordinat tanmlamalar yaplmak suretiyle uygulanr. Bylece

normal program %40 daha ksaltlm olur.

Bir parann program yazldnda normal olarak belirli tr ve aptaki kesicilere ilenir.

Programlama esnasnda kesici apnn dikkate alnarak baz belirli lsel kaydrmalarn

yaplmas gerekir. Halbuki kesici telafisi (Cutter Compensation) kolayl ile bu

kaydrmalar CNC kontrol nitesi (CNC Control Unit) tarafndan programn iletimi

esnasnda yaplr. Kullanlan kesici krldnda ve ayn apta baka bir kesici

bulunamad durumlarda farkl aptaki kesici ile programa kalnan yerden devam

edebilme kolayl salar. Kontrol nitesi yeni kesicinin apna gre gerekli lsel

kaydrmalar yapar.

ekil 2.11 Kesici taret ve magazinler


25/168

9

Bilgisayar sayesinde konum deitirmeler, devir says ve ilerlemelerde optimum deerlereular. Bunun sonucu olarak CNC takm tezgahlarnda ideal alma koullar salanm

olur. Aln tornalama ileminde i parasnn ap srekli olarak deitiinden buna bal

olarak devir saysnn da deimesi gerekir (Constant Surface Speed). Sonu olarak elde

edilen yzey kalitesi ve hassasiyet konvansiyel tezgahlara (Conventional Machines)

kyaslanmayacak derecede iyidir.

CNC kontrol nitesinde bilgisayar kullanm sonucu dier pek ok bilgisayar vesistemleriyle iletiim kurabilme avantajna sahiptir.

Para imalatnageilmeden nce grnt nitesi (Visual Display Unit) yardmyla grafikolarak para programnn benzetimi mmkndr.

Kesici aletlerin deitirilmeleri her hangi bir manuel mdahale olmakszn yaplr. Bununiin dnerli taretler (Rotery Turrets) yada paletli kesici magazinleri kullanlr.

2.4 CNC Takm Tezgahlarnn Avantajlar Konvansiyonel tezgahlarda kullanlan baz balama kalp, mastar vb. elemanlarla

kyasland zaman tezgahn ayarlama zaman ok ksadr.

Ayarlama, l, kontrol, manuel hareket vb. nedenlerle oluan zaman kayplar ortadankalkmtr.

nsan faktrnn imalatta fazla etkili olmamasndan dolay seri ve hassas imalatmmkndr.

Kalifiye operatr ihtiyacna gerek yoktur. Tezgah operasyonlar yksek bir hassasiyete sahiptir. Tezgahn alma temposu her zaman yksek ve ayndr. Her trl sarfiyat (elektrik, emek, malzeme vb.) asgariye indirgenmitir. malatta operatrden kaynaklanacak her trl kiisel hatalar ortadan kalkmtr. Kalp, mastar, ablon vb. pahal elemanlardan faydalanlmad iin sistem daha ucuzdur. Depolamada daha az yere gerek vardr. Para imalatna gei daha sratlidir. Para zerinde yaplacak deiiklikler sadece programn ilgili blmnde ve tamam

deitirilmeden seri olarak yaplr. Bu nedenle CNC takm tezgahlaryla yaplan imalat

byk bir esneklie sahiptir.


26/168

10

2.5 CNC Takm Tezgahlarnn DezavantajlarHer sistemde olduu gibi CNC tezgah ve sistemlerinin avantajlar yannda baz dezavantajlar

mevcuttur. Bunlar unlardr;

Detayl bir imalat plan gereklidir. Pahal bir yatrm gerektirir. Tezgahn saat creti yksektir. Konvensiyonel tezgahlara kyaslandnda daha titiz kullanm ve bakm isterler. Kesme hzlar yksektir ve kaliteli kesicilerin kullanlmas gerekir. Peryodik bakmlar uzman ve yetkili kiiler tarafndan dzenli olarak yaplmaldr.

2.6 CNC Seim Kriterleri ( * )leme Merkezleri zellikleri sebebiyle nem arzederler. Bu ok marifetli, yksek kapasiteli,

uzun mrl ve sonuta pahal tezgahlarn seimi itina ile yaplmal, hibir zellii ansa

braklmamaldr. leme Merkezi Seim Kriterleri satc asndan deil de letmeci

asndan bakldnda aadaki snflara ayrlarak incelenebilir.

2.6.1 htiyaca uygunlukGerekli talal ileme boyutlar, i mili devri, motor gc ve torku, tablann tayabilecei

arlk (aparat + para arl), magazine konulan takm adedi, gereken azami takm ap ve

uzunluu, konum hassasiyeti ve tekrarlanabilirlik hassasiyeti i paras resminde gsterilen

istekleri karlamaldr.

lenecek malzeme cinsi, ya veya kuru kesme artlar, evre scakl, elektrik akmnn

stabilitesi gibi d faktrler tezgah performansn etkiledii iin balangta bunlara gre

tedbir alnr.

Kullanlacak kesici takm ve ularn zellikleri tezgah zellikleri ile rtmelidir.

2.6.2 Hassasiyet deerlerinin uzun yllar boyunca salanmasTezgah satn alndnda imalat tarafndan yaplan hassasiyet testi deerlerini gsteren

onayl test sertifikas ile birlikte gelir. Tezgah kurulduktan sonra ayn testler tekrarlandnda

bu sertifikada garanti edilen hassaslk deerlerine uygun sonular elde edilmelidir.

* ( Blm 2.6 ) Erer, H, ( 2002 ) CNC ileme merkezleri tezgahlarnn seim kriterleri ,stanbul


27/168

11

te yandan imalatnn nerdii bakm programna uyulmaz ise hassasiyetin srekli elde

edilmesi beklenmemelidir.

CNC tezgahlarn konvansiyonel tezgahlara nisbetle fevkalade ykl altrld bir

hakikattir. Zira CNC tezgah pahal bir yatrmdr ve yatrmn makul bir srede geri dnmesibakmndan 2 veya 3 vardiya altrlmas gerekir. leme srelerini ksaltmak iin yksek

kesme hzlar ve ar tala pasolar kullanlr.Bylece tezgah gvdesinin, yataklarn, bilyal

vidal millerin, ana motorun, imili yapsnn ve genelde tm dier mekanik aksamn byk

zorlamalara dayanmas, ayrca mikronlar mertebesindeki balang hassasiyetini uzun yllar

ilk gnk seviyesinde muhafaza etmesi beklenir.

Tezgah seilirken edinim bedelinden daha nemli olan husus, onun ilk gnk hassasiyetini

uzun yllar muhafaza etmesidir. Zira ucuz bir tezgah bir yl sonra hassas ileri yapamayacakduruma geliyorsa, sadece kaba ilemeleri yapabiliyorsa aslnda ok pahal bir tezgahdr.

Buna kar daha pahal fakat hassasiyetini rnein on veya onbe yl muhafaza eden, arza

sebebiyle durmayan, yedek paras daima ve abucak temin edilebilen bir tezgah ok iyi bir

yatrmdr.

2.6.3 Kullanma kolaylAina olmayan kiiler iin leme Merkezi karmak ve iletilmesi zor bir tezgah olarakalglanabilir. Aslnda tezgahn karmak bir yapya sahip olduu dorudur. Farkl disiplinlerin

meyvalar (mekanik, elektrik, elektronik, pnmatik, hidrolik elemanlar, bilgisayar donanm

ve nihayet yazlm) bir araya getirilerek belli bir harmoni iinde altrlmaktadr. Ancak

grntdeki bu karmaklk tezgahn kullanlmasn zorlatrmaz, aksine kolaylatrr.

Modern CNC tezgahlar operatre yol gsteren, programlama faaliyetlerini basite indirgeyen

yazlmlarla techiz edilmilerdir. Burada amalanan az tecrbeli (dolaysyla temini kolay ve

ucuz) operatrlerin, ksa zamanda ve tezgahn durmasna gerek olmadan para ilemeprogramn yapmas, ekranda simle etmesi, uygun ise tezgaha ham paray ykleyerek

ilemesidir.

Bunu yapabilen programlar aslnda fevkalade sofistike yazlmlar olup, tezgah bilgisayarnda

kullanlan ipler de bu yazlmlara uygun ve zel olarak retilmitir.

Tezgahn programlamada kullanlan diyalog programlarndan birisine ve ayrca ekranda

simulasyon kabiliyetine sahip olmas arttr.

Tezgah zerinde yaplan programlarn diskete alnarak saklanmas iin Floppy disket


28/168

12

srcs ve Ofis Bilgisayar balants iin RS 232-C portu bulunmas istenir.

Tezgah bilgisayar ofislerde kullanlan bilgisayarlara hi benzemez. Yal ve kirli ortamlar, su

ve nem, sarsnt ve titreim, manyetik alan gibi d etkenler tezgah bilgisayarn normal

fonksiyonlarn icra etmekten alkoymamaldr.

Birok CNC tezgahnn yaknnda kaynak yapldnda ve hatta cep telefonuyla

konuulduunda tezgah bilgisayar elektromanyetik alan (transient signal) sebebiyle yanl

komut vermekte ve tezgah kendiliinden bindirmekte ve i durmaktadr. Hatta frtnal

havalarda akan imekler ve den yldrmlar dahi tezgahn program d sama sapan

hareketler yapmasna yol aabilir. (bu konuda aktel bir rnek cep telefonlarnn ehirleraras

otobslerin ve st seviye otomobillerin ABS fren devrelerinde ortaya kard bozulmalardr)

in kts ne operatr ne de tezgahn sahibi tezgahn neden bindirdiini zemez. Sonuykl tamir bakm giderleri ve yedek para masraflarnn yannda iin uzunca bir sre

durmasdr.

Bunun tek aresi tezgah kumanda devrelerinde elektriksel, manyetik veya elektromanyetik

alanlarn tesirini sfrlayacak koruyucu tertibatlarn kullanlm olmasdr. Bu tedbirlerin

tezgah imalats tarafndan tasarlanmas, alnmas ve uygulanmas arzalarn pek ounun

ortaya kmadan nlenmesini ve rantabl bir tezgah iletmesini salar. Her birinin patenti

alnm olan bu tedbirler pek oktur ve bir rnek olarak tezgah kumanda devrelerinde fiber

optik kablolama kullanlmas gsterilebilir. Fiber optik sistem modle edilmi kzltesi nla

altndan elektrik ve elektromanyetik alanlardan etkilenmez.

2.6.4 Proses kontrolu ve izlenilebilirlikModern endstriyel yntemler kalitenin retim srasnda yaratlmasn emreder. Kalite

Kontrolu mefhumu terkedilmitir. Yeni kural Kalite Gvencedir. CNC leme Merkezi tam bu

kavram salayacak zelliklere sahiptir. Tezgah bilgisayar programcnn (veya CAM

yazlmnn) girdii veriyi ileyerek iparasnn teknik resimde gsterilen zelliklere uygun

olmasn salar, kontrol eder, dzeltir. Bu ilemleri ilk paradan itibaren devaml tekrarlar.

Kalite gvence iin gereken girdileri hazrlar ve istenen bilgisayara gnderir.

Bu anlatlandan kan sonu, leme Merkezi denilen makinann grevinin sadece iparasn

ilemek olmayp onun kalite gvence mefhumuna uygun olmasnn garanti altna alnmasdr.

te bu nokta, CNC tezgahlarn dier tezgahlardan ayran ve stn klan zelliktir.

rnein aralarda kullanlan ve emniyet paras olarak snflandrlan baz paralarn retimsrasnda vaki ileme artlarnn kaytlarnn on yl veya daha uzun sreyle muhafaza edilmesi


29/168

13

kanun gereidir. Bu gereksinim CNC leme Merkezi kullanldnda kendiliinden

karlanr.

2.6.5 Yaplan ilerin kontrol (sperkontrol)Gerek tezgahn bota geen zamanlar gerekse operatrn vardiya sresinde ne kadar zaman

boyunca alt tezgah bilgisayarnn hafzasna kaydedilir ve istendiinde arlarak

ekranda grlr veya printerde bastrlr. rnein dn veya evvelki gn, tezgahn imilinin

ka saat dnd, ka adet para iledii, ka dakika cereyan kesildii, operatrn tezgahn

bandan ka dakika ayrld, tezgahn hammadde yokluu sebebiyle ka dakika atl durduu,

ka dakika takm lme ve ayarlanmasna sarfedildii, ka dakika bakm yapld ve buna

benzer bir ok bilgiyi tezgah bilgisayarndan renmek, diske kaydetmek veya RS232 den

kabloyla ofis bilgisayarna tamak mmkn ve fevkalade faydaldr.

Bilgiler yazl olduundan atlye sorumlusu, operatrn ie ge balamas veya erken

brakmas veyahut belirlenen performans salamamas durumunda derhal gereken tedbirleri

alacaktr.

2.6.6 Tezgahn gvenirliiletmeci iin bir sipariin zamannda yetimesine btn birimlerin aba harcad bir srada

retim tezgahnn arzalanmas kadar can skc bir olay yoktur. Gnmzde tam zamanndaretim (Just in time) ihtiyalar sebebiyle tezgah gvenirlii nem srasnda yukarlara

trmanmtr. Eer tezgahnz arzal ise ve bir aydan bu yana para bekliyorsa iinizi

kaybetmeniz olasdr. Yedek para stoklamak bir zm olabilir ama byk mali kaynak

gerektirir.

Tezgah reticileri hatasz tasarm ve kaliteli retim ile yeterli derecede gvenli tezgah

retebilirler. Buna gemi yllarn tecrbelerini ve dnyann eitli blgelerinde ok farkl i

sahalarnda alan mterilerden toplanan bilgileri ekleyerek mkemmele yakn tezgahlar

karrlar.

Patentlerle korunan innovasyonlar gelimenin srekliliini salar. yi incelenmi mteri

talepleri teknolojik bilginin kaynadr. Firma ii srekli eitimler bilgiyi tezgah reticisine

balayarak innovasyonlar destekler.

Bu sebeplerden dolay leme Merkezi seiminde retici firmann kimlii ve referanslar

fevkalade ne kar.

Mekatronik kelimesi, mekanik ve elektronik aksamn birbiri iin en uygun tarzda tasarlanm


30/168

14

ve yaplm olmasn ierir. Baz tezgah imalatlar motorlar, enkoderleri, elektrik kumanda

ve enerji panolarn piyasadan satn alarak kendi yaptklar mekanik sistemlere ilave ederler.

Byle tezgahlarda bir arza ortaya ktnda mekanik imalats ile elektronik imalats ve

elektrikli aletlerin imalats suu birbirine atarlar, fakat bu arada tezgah sahibinin ii durur.

Bu sebeple tezgah seiminde mekanik aksamn, elektrikli aksamn, elektronik aksamn,

bilgisayarn ve hatta bilgisayar yazlmnn bir tek imalat tarafndan birbiri iin tasarlanm

ve retilmi olmas, servisinin ve yedek paralarn tek elden temin edilebilmesi, tezgahn

sahibi ve ondan para kazanan kimse iin inanlmaz derecede nemlidir, ancak maalesef bu

durum insann bana gelmeden deeri anlalmaz.

2.6.7 Geri deme sresiBir CNC leme Merkezi mterinin mali prensiplerine gre makul bir srede kendini geri

dyor ise satn alnr.

Tezgahn takm deitirme, program yazma ve deitirme, lme gibi prodktif olmayan

zamanlarnn minimumda kalmas istenir, aksi takdirde geri deme sresi artar ve rantabilite

azalr.

Tezgah bilgisayar ve bilgisayara yklenmi yazlm yukarda anlatlan hususlar hataya yol

amayacak tarzda gerekletirmelidir. Ayrca program yapmnda operatre yol gstermeli,birok programlar hazrda tutmal ve operatre sunmaldr. Bilgisayar tezgah operasyonlarn

srekli denetlemeli, istenmeyen durumlarda tezgah durdurmal ve bir uyar alarm ile nerede

uygunsuzluk olduunu operatre bildirmelidir.

Tezgahn arzasz almas geri deme sresini ksaltr.

Kaliteli ve bakml bir tezgah i deiiklii veya baka sebeple satldnda yksek bir fiyata

elden karlabilir. Oysa ki ucuz tezgahn ikinci el sat bedeli zarara yol aar.

2.6.8 Eitim, servis ve yedek para temininde sreklilikHer tezgah hatal program, yanl takm seimi, operatr hatas, dalgnlk, eksik eitim ve

benzeri sebepler dolaysyla arza yapabilir. nemli olan tezgah en ksa zamanda standard

alr konumuna geri getirmektir.

Tezgah bilgisayar eitli olumsuz durumlar nceden nleyecek baz zelliklere sahiptir.

rnein imili azami devri 5000 devir/dakika ise programc 6000 devirlik bir program

hazrlasa tezgah buna itaat etmez ve alarm verir, niin ilem yapmadn da ekranda bildirir.


31/168

15

Btn bu durumlarda tezgah almadnda iletmecinin yardmna koacak tek kurtarc, o

tezgahn mmessillik irketinde bulunan servis mhendisidir.

Servis 24 saat / 7 gn esas zerine kurulmu olmal ve gerekli yedek paray ya kendi

deposundan karmal ya da en ksa zamanda d lkeden getirmelidir.

En ucuz, en marifetli ve en kaliteli tezgah alm olsak bile servisi yoksa veya mteri

memnuniyetini salayacak seviyeden uzak ise, o tezgah iletmesi pahal bir tezgahdr.

Satlan tezgahn mterinin atlyesine kurulmas, iletmeye alnmas, operatrlere ve

programclara eitim verilmesi, iparas programnn yaplarak para ilenmesi ve kalite

grubu tarafndan kabul edilmesinin salanmas, gerekli yedek para stokunun yllar boyunca

temin edilmesi, olabilecek arzalarn makul bir srede onarlmas, zaman ierisinde mteri

tarafndan ihtiya duyulan teknik destein salanmas, mteri asndan olmazsa olmaz

konulardr.

2.7 Konstrksiyon zellikleriBir CNC konstrksiyonundan beklenen zellikler; yksek mukavemet, yksek rijitlik, hafiflik

ve dinamik kararllktr.

Yksek mukavemeti salayabilmek iin konstrksiyonda seilen malzeme ve geometri ok

byk nem tamaktadr. Bu proje dahilinde tasarlanan CNCde yksek maliyetine ramen

zel sertletilmi, ektrzyon alminyum profil kullanlmaktadr. Alminyum seilmesindeki

ana etmen hafif olmasdr. Hafif olan hareketli paralar yksek hzlarda dahi dk atalet

momentlerine sahiptirler. Bu da ivmelenmeler srasnda titreime yol almasn

engelleyecektir. Hafif malzemenin neden olduu dezavantaj ise ana gvdenin arlnn

dk olmas sebebiyle meydana gelebilecek sarsntlardr. Bunu da CNCyi alaca alanda

yere sabitleyerek engellemi oluruz.

Alminyum ektrzyon yntemiyle retildii iin kullanlan her profil, ilenilmi gibi dzgn

bir geometriye sahiptir.

Alminyum gvdenin bir dier avantaj ie modler bir yapya sahip olmasdr. Yani yeni

projeler kapsamnda makineye yaplacak olan modifiyelere aktr. allacak olan sektre

gre ar paralarn ilenmesi oran artmaya baladnda gvdeye yeni kolon ve kiriler

eklemek birka saat iinde mmkn olacaktr. Bu da i yapan bir makinenin uzun sreler

yatmamas anlamna gelmektedir.


32/168

16

2.7.1 Alminyum ( * )Alminyum cevherleri, yerkabuunun yaklak %7,5'unu oluturur ve alminyum, oksijen ile

silisyumdan sonra en sk rastlanan elementtir. Alminyum ieren cevherlerden, metalik

alminyum kazanm (izabesi = ekstrakt) karmak ve maliyetli bir prosestir. Bunun nedeni,alminyum doada yalnzca oksit ve oksit karmlar formunda bulunmas ve cevherlerin

alminyumlu oksitlerden daha kolay indirgenen dier bir takm oksitleri de iermesinden

dolay, dorudan cevherin indirgenmesi ile elde edilen alminyumun teknik adan

kullanlmayacak kadar katkl olmasdr.

Alminyum en gen metaldir. Endstriyel anlamda ilk retimi 1886 ylnda elektroliz

ynteminin kullanlmaya balamas ile gereklemitir. Alminyumu cevherindeki oksit

formundaki bileiklerinden ilk ayran ve elde eden kii, 1870 ylnda Sir Humprey Davy

olmutur. Daha sonra Hans Chritian Oersted , Frederick Whler ve Henry Sainte-Claire

alminyum kazanmna yenilikler getirmilerdir. Alminyum endstriyel retimi ise, 1886

ylnda Charles Martin Hall ve Paul T. Herault'un birbirlerinden habersiz olarak bulduklar

elektroliz yntemi ile balamtr. Bu nedenle 1886 yl alminyum endstrisinin balang

yl olarak kabul edilir. 1886 ylnda Werner Von Siemens'in dinamoyu kefi ve K.J. Bayer'in

boksitten almina eldesini salayan Bayer Prosesi'ni bulmas ile endstriyel alminyum

retimi kolaylam ve bu gen metal demir-elikten sonra en ok kullanlan metal olmutur.

2.7.2 Alminyumun genel zellikleri Hafiflik : Demirin zgl arl 7.87 gr/cm bakrn zgl arl 8.93 gr/cm ve inkonun

zgl arl 7.14 gr/cm iken alminyumun zgl arl 2.69gr./cm'dr.

Mekanik dayanm : Alamlandrlarak deiik mekanik dayanm deerlerine ulamakolankldr.

Dayanm / arlk oran : Yksek mekanik dayanmna karn hafif olmas, bata uzay veuak endstrisi olmak zere bir ok endstri kolunda tercih edilmesine neden olur.

Korozyon dayanm : Yzeyinde oluan oksit filmi nedeni ile korozyon dayanmyksektir.

Isl letkenlik : Maliyet ve arlk deerleri ile birlikte ele alndnda dier metallerdendaha yksek sl iletkenlik deerine sahiptir.

* ( Blm 2.7.1 2.7.3 ) Kpr Metal (2005) , stanbul


33/168


34/168

18

2.7.3 Kullanm alanlarizelge 2.1 Alminyum zelliklerine ve malzeme ekline bal olarak ana sektrlerde

kullanm ( Kpr Metal, 2005 )lgili Temel zellikler Malzeme ekli

Ana

Sektrler

zgl

Arlk

Elektriksel

ve Isl

letkenlik

Koroz

yon

Dayan

m

Gr

nm

Mekanik

DayanmDkm

Lev

ha

nce

Fol

yo

Eks

trz

yon

TelDv

me

Ulam *** - ** ** **

- -

-

naat ** - *** *** * - - - -

Ambalaj ** * *** *** - - - -

Elektrik

Mhendislii* *** ** - * -

MakineMhendislii

** - ** - ** -

Tketim

Malzemeleri** ** ** ** *

Kimyasallar * * *** - * - - - -

*** Zorunlu ** nemli * Yararl Yaygn Genel Kullanlabilir

Alminyumun maliyeti ile birlikte dier zellikleri dikkate alndnda, kullanld sektrler

ve kullanm gerekeleri izelge 2.1de genel anlam ile verilmitir. Alminyum kullanmnn

en yaygn olduu sektrlerden biri olan ulam sektrnde en temel yarar dk zgl

arlndan dolay hafiflii ile birlikte grnm, korozyon dayanm ve makanik dayanm

zellikleridir. naat sektrnde ise korozyon dayanm ve grnm ile birlikte dk zgl

arlk ve ksmen mekanik dayanm zellikleri nem tar. Ambalaj sektrnde ise antitoksik

oluu ile birlikte grnm ve korozyon dayanm ksmen de sl ve elektriksel iletkenlii


35/168

19

tercih nedenlerindendir.

Elektrik ve mekanik mhendislii uygulamalarnda da alminyumun yaygn kullanm vardr.

Elektrik mhendislii uygulamalarnda elektriksel ve sl iletkenlik yannda bata korozyon

dayanm olmak zere mekanik dayanm ve dk zgl arlk; makine mhendisliiuygulamalarnda ise mekanik dayanm, korozyon dayanm ve dk zgl arlk zellikleri

geni kullanm alanlar yaratr. Yukarda sralanan temel zellikler tketim malzemeleri

retimi ve dier sektrlerde de alminyum kullanmn olanakl klar.

izelge 2.2 Uluslararas alminyum standartlar ( Kpr Metal, 2005 )

ULUSLARARASI ALMNYUM STANDARTLARI

ETBANK AA U.K.BS

ISO RUS DIN WerkstoffFRANSAAFNOR

TALYAUNI

SVE SVRE

ETAL 5 1050A 1B Al99,5 A5 Al99,5 3,0255 A5 450714-

4007Al99,5

ETAL 7 1070 - - A7 Al99,7 3,0275 - 4508 - -

- 1080A 1A Al99,8 - Al99,8 3,128 A8 450914-

4004-

ETAL 0 1200 1C Al99,0 A0 Al99 3,0205 A4 3567-6614-

4010

Al99,0

- 1350 1E Al99,5 -- E-Al 3,0257 A5L -E-

AL99,5-

ETAL 20 2011 FC1 AlCu6BPb - AlCuBiPB 3,1655A-

U5PbBi6362

14-

4355AlCu6BiPb

ETAL 21 2014 H15 AlCu4SMg - AlCuSiMn 3,1255 A-U4SG 358114-

4338ALCu4SMn

ETAL 22 2017 - - AMr6 AlCuMg1 - A-M4G 3579 - -

- 2117 - - - AlCu2,5Mg0,5 - - - - -

ETAL 24 2024 - AlCu4Mg1 1163 AlCuMg2 3,1355 A-U4G1 - - AlCu4MG1,5

- 2218 - - - AlCuMgNi2 - - - - -

ETAL 30 3003 - AlMn1Cu A31M AlMnCu 3,0517 A-M1 3568 - AlMn

- 3103 N3 - - AlMn1 3,0515 - 778014-

4054AlMn

- 3105 - - - - - - - - -


36/168


37/168

21

120

ETAL140 A413,2 LM6 AlSi12 - AlSi12 230 AS13 4514 - -

- A413,1 LM2 AlSi12CuFe - AlSi12CuFe 231 AS12U 5079 - -

ETAL

141413 LM20 AlSi12Fe - GD-AlSi12 - AS12 - - -

ETAL

145- LM13 - - - - AS12UN -- -- --

ETAL

150- - GAlS12Cu - - - - 5076 - -

ETAL160 B380,1 LM24 AlSi8Cu3Fe - AlSi8Cu3 226 AS9U3 5075 - -

ETAL

171 A360,2 - AlSi10Mg - AlSi10Mg 239 AS10G 3051 - -

ETAL

175F332 LM26 - - - - - - - -

ETAL

180- LM2 - - - - - - - -

ETAL

220- L91 AlCu4Si - AlCu4,5 - - - - -

ETAL

221- LM11 AlCu4Ti - AlCu4Ti - A-U5GT - - -

- 308,1 LM21 AlSi5Cu3 - - 225 - 7369/4 - -


38/168

22

2.7.4 Profillerin montajna ilikin birtakm bilgiler

ekil 2.12.a, ekil 2.12.b, ekil 2.12.c Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gerekennoktalar ( MiniTec , 2004 )


39/168

23

ekil 2.12.d, ekil 2.12.e, ekil 2.12.f Profillerin montaj srasnda dikkat edilmesi gereken

noktalar ( MiniTec , 2004 )


40/168

24

izelge 2.3 AA 6063 Alamnn genel zellikleri ( Arion, 2005 )


41/168

25

izelge 2.4 Ektrksiyon profillerin genel zellikleri ( Arion, 2005 )


42/168

26

2.7.5 RijitlikRijitlik, paralar arasndaki boluklarn minimum olmasna ve profillerin sehiminin ok az

olmasna baldr. Boluklar minimumda tutmak iin yataklar kzaklar, ve vida mekanizmas

bilyal kullanlmtr. Bu sistemlerde kuvvet iletiminin olmas gereken yerlerdeki boluklarbilya ile doldurulmu olup kuvvet iletimi bilyalar zerinden salanmaktadr. Profillerdeki

sehimi minimumda tutmak iin ise konstrksiyonda kolonlar aras mesafeler mmkn

olduunca kk tutulmutur. Balant elemanlarnn geometrisi de konstrksiyona destek

verecek ekilde seilmitir.

ekil 2.13 Lineer kzaklarla kullanlan bilyal araba ( Schneeberger , 2004 )

ekil 2.14 Vidal mil ile somun arasndaki bilyalarn resmi ( Comtop , 2004 )

ekil 2.15 Vidal milin kesit grnts. ( Comtop , 2004 )

Yzeye yakn ksmnn indksiyonla sertletirildii aka gzlemlenebilmektedir.


43/168

27

ekil 2.16 Vidal milin yataklarndan bir rnek ( Comtop , 2004 )

2.7.6 CNC otomasyonuCNCnin otomasyonunu servo motorlar ( Ek 1 ) ve hareket kontrol kart ( Ek 2 ) ile

yaplacaktr. Her eksende bir adet AC servo motor, servo motor srcs, enkoder ve

kablolar ve tabii ki g kayna vardr. Her eksen iin de bu konfigrasyon

tekrarlanmaktadr.

Bir CNC freze ile ileme otomasyonunda u admlar takip edilmektedir:

Solid Works, Autocad, Catia, vs.. gibi boyutlu izim programlarndan birinde para 3boyutlu olarak izilmektedir.

izim dosyas Mastercam, Alphacam, Catia, vs.. gibi bir kod retici programa aktarlpgerekli ayarlamalarn yaplmas suretiyle ( Takm atamak, hzlar belirlemek, ileme

yntemini semek vs.. gibi ) NC kodlar oluturulmaktadr.

Her CNCnin kendine zg yazlm ile NC kodlar hareket bilgisine evrilmektedir. ( Buproje kapsamnda gerekletirilen CNCnin program zel olarak bu CNC iin C++

program ile yazlmtr. ( 16000 satr boyutundadr.))

Hareket bilgisi, satr satr hareket kontrol kartna gelmektedir ve burada gerekliinterpolasyon hesaplar yaplmak suretiyle servo motorun anlayaca dil olan darbe

bilgisine evrilmektedir.

Darbe bilgileri toplu olarak eksenlere datc arabirime gelmektedir ve buradan her ekseniin ayrlm ktan ilgili eksene gnderilmektedir.


44/168

28

Her eksen darbe bilgisi o eksenin servo motor srcsne gelmektedir ve burada darbelereevrilmektedir.

Her eksen servo motor srcsnde oluturulan darbeler kendi ekseninin servo motorunagnderilmektedir.

Her servo motorun hareketini kendi zerindeki bir enkoder izlemektedir ve ilgili servomotor srcsne geri bildirimde bulunmaktadr. ( Eer gnderilen emir ile

gerekletirilen haraket arasnda en ufak bir fark var ise servo motor srcs bu fark

kapatmak iin gerekli darbeleri otomatik olarak oluturmaktadr. )

Hareket tam olarak tamamland zaman, tamamland bilgisi programa gnderilmektedir .Bu bilgi gelmeden program bir sonraki satra gememektedir.

NC kodu tamamlanncaya kadar her satr iin bu ilemler tekrarlanmaktadr.

CNCde, kendisi de eksenler ile beraber hareket eden 2 adet motor vardr. Bu motorlarn

kablolar esnek ve ayn zamanda kablolar d etkilerden koruyabilecek bir kablo kanal ile

tanmaktadr. ( Ek 3 )


45/168

29

GVDE ANALZ


46/168

30

3. GVDE KONSTRKSYONU ve ANALZ3.1 CNCnin Konstrksiyonuna Genel Bak

ekil 3.1 CNCnin konstrksiyonu ve eksenlerin ynleri

CNCnin gvdesinde ana konstrksiyon aluminyum profillerden oluturulacaktr. Tezgah

ksm konstrksiyonu ana tayc olarak grev yapaca iin kafes yapsnda oluturulmutur.

Konstrksiyonda zayf noktalar brakmamak ve maksimum ykler altndaki sehim deerlerini

minimumda tutabilmek iin kolon mesafeleri mmkn olduunca dk tutulmutur. Bylece

kirilerdeki yatak mesafeleri de optimum dzeyde olmutur.Eksenlerin hareketli balant noktalarnda profiller zayf kalaca iin yine alminyumdan


47/168

31

destek ve tayc paralar tasarlanmtr. Bu paralar CNCde veya frezede iletilmitir.

3.2 Tezgahn Konstrksiyon HesaplarTezgahn maksimum ileme boyutlar X, Y ve Z eksenlerinde srasyla: 750 mm, 350 mm,

275 mmdir. Tabla boyutlar ise X * Y ; 1320 mm * 560 mm dir. Bu boyutlar gz nne

alndnda tezgaha balanlabilecek maksimum para boyutunun 1320 mm * 560 mm * 275

mm olduu grlr. Bu boyutlardaki eliin arl ( eliin younluu : 7850 kg/ m3 ):

G = ( ( 1320 * 560 * 275 ) * 7850 ) / 109 = 1595,8 kgdr. Bu da 15638.8 N dur. ( = 1595,8

* 9,8 ) Bu kuvvet tm tezgaha yayl yk olarak etki edecei halde analizlerde sanki tek bir

kirie yayl olarak yk binecekmi gibi ve 20000 N olarak hesap yaplacaktr.

Bir dier tezgaha yksek kuvvetlerin etki edecei durum ise tezgahn maksimum hzdaalrken tablaya bindirmesi durumudur. Bu durumda noktasal ykler devreye girerler ki bu

tip ykler ok tehlikelidirler. Analizlerde Z ekseninin maksimum hzda ( z ) ynnde

ilerlerken tablaya bindirmesi durumu esas alnmtr. Bu durumda Z ekseninin momentumu,

Gz * Vz olacaktr. ( = 45 * 0,25 = 11,25 kg * m / s ) Z ekseninin momentumu bu hzda tablaya

arpt anda ok yksek bir itme kuvveti oluturacaktr. ( Fitme = F * t [ kg * m / s] )

arpma zaman t yi 0,002 s alrsak: F = 5625 N ( F = ( Gz * Vz ) / t ) olur. Bu kuvvete Z

ekseninin arlndan dolay olan kuvveti de eklersek: 5625 + 441 = 6066 N olur. Analizlersrasnda arpma sresi ile ilgili tartmalara yol amamak iin kiri zerine 10000 N luk

noktasal kuvvet uygulanlacaktr.

Tezgahn konstrksiyon hesaplar iin konstrksiyonu Solid Works isimli programda 3

boyutlu olarak modellenmi, daha sonra izimler Visual Nastran isimli programa aktarlarak

gerilme, sehim, - gerekli olan paralarda da bklme analizleri yaplmtr. Analizler iin

malzeme olarak AA 6063 malzemesi tanmlanmtr.


48/168

32

ekil 3.2 Analizlerde kullanlan alminyum 6063 malzemesi zellikleri.

ekil 3.3 Tezgah kontrksiyonu ve kirilerin numaralar.


49/168

33

ekil 3.4 Tezgah konstrksiyonu zerine 20000 Nluk yayl yk uyguland zaman gvenlkkatsaysnn en dk olduu yerler. ( Katsaynn dk olduu yerler krmzyla

gsterilmektedir.)

Gvenlik katsays analizinde konstrksiyonun zerine tamamen yayl olmak artyla

20000 N uygulanmtr. Konstrksiyonun en dk gvenlik katsaysna 3 ve 4 nolu

kirilerin sahip olduu grlmektedir. Analizlerde 3 nolu kiri kullanlacaktr.

3.2.1 Tezgahn sehim hesaplar ve analizleri

ekil 3.5 Noktasal yk uygulandndaki sehim parametreleri

f = ( F * L3 ) / ( E * I * k * 104 ) [ mm ] ( Maksimum sehim deeri ) ( 3.1 )

F = 10000 N ( Uygulanlan kuvvet )


50/168

34

Ls = 640 mm ( Serbest uzunluk )

I = 174 cm4 ( Profilin kesit geometrisinin atalet deeri ) ( izelge 2.4 )

E = 70000 N / mm ( Alminyumun elastiklik modl )

k = 48 ( Alttan mafsallanm sabitlemeler iin verilen katsay )

f = ( 10000 * 6403 ) / ( 70000 * 174 * 48 * 104 ) [ mm ]

f = 0,448 mm

3 Nolu kiriin tam ortasna noktasal 10000 N luk kuvvet uyguladmz zaman olan sehim

miktardr.

3 Nolu kirie 20000 Nluk bir kuvveti yayl yk olarak uygularsak:

ekil 3.6 Yayl yk


51/168

35

ekil 3.7 3 Nolu kiri analiz resmi

ekil 3.8 Kiri analiz resmi ekil 3.9 Kiri deforme olmu analiz resmi

Maksimum kiri uzunluuna sahip olan kirilerden biri olan 3 Nolu kiri zerine 20000 Nluk

yayl yk uyguland zamanki gerilme resimleri. ( Deformasyon grnts 204 kat

bytlmtr.)


52/168

36

ekil 3.10 Kiri analizinde ykler ve gerilme miktar

Maksimum kiri uzunluuna sahip olan kiri zerine 20000 Nluk yayl yk uyguland

zaman tablodan okunaca gibi maksimum gerilme deeri 95,8 N / mm2 olmaktadr. Bu da

AA 6063 malzemesi iin snr gerilme deeri olan 214 N / mm2 den dk olduu iin

PARAEMNYETLdir.

ekil 3.11 Kiri analizinde ykler ve sehim miktar


53/168

37

Maksimum kiri uzunluuna sahip olan kiri zerine 20000 Nluk yayl yk uyguland

zaman tablodan okunaca gibi maksimum sehim 0,102 mmolmaktadr.

ekil 3.12 6 Nolu kiri analiz resmi

f = ( F * L3 ) / ( E * I * k * 104 ) [ mm ] ( Maksimum sehim deeri ) ( 3.2 )

F = 10000 N ( Uygulanlan kuvvet )

Ls = 428 mm ( Serbest uzunluk )

I = 174 cm4 ( Profilin kesit geometrisinin atalet deeri ) ( izelge 2.4 )

E = 70000 N / mm ( Alminyumun elastiklik modl )

k = 48 ( Alttan mafsallanm sabitlemeler iin verilen katsay )

f = ( 10000 * 4283 ) / ( 70000 * 174 * 48 * 104 ) [ mm ]

f = 0,134 mm

6 Nolu kiri uzunluunun tam ortasna noktasal 10000 N luk kuvvet uyguladmz zaman

olan sehim miktardr.


54/168

38

6 Nolu kiri zerine 20000 Nluk yayl yk uygularsak;

ekil 3.13 Maksimum gerilme noktalar

ekil 3.14 Yayl yk ve gerilme dalm

ekildeki gibi 6 Nolu kiri zerine 20000 Nluk yayl yk uyguland zaman tablodan


55/168

39

okunaca gibi maksimum gerilme deeri 191 N / mm2 olmaktadr. Bu da AA 6063

malzemesi iin snr gerilme deeri olan 214 N / mm2 den dk olduu iin PARA

EMNYETLdir.

ekil 3.15 Yayl yk ve bklme emniyeti

3 Nolu kirii tamakta olan kolonun zerine 20000 Nluk yayl yk uygulanlmtr. Yaplan

bklme analizinde, para bklme asndan 8,71 kat emniyetli olduu grlmtr.

PARAEMNYETLdir.


56/168

40

ekil 3.16 Gerilme dalm

3 Nolu kiri zerine 20000 Nluk yayl yk uyguland zaman tablodan okunaca gibi

maksimum gerilme deeri 125 N / mm2 olmaktadr. Bu da AA 6063 malzemesi iin snr

gerilme deeri olan 214 N / mm2

den dk olduu iin PARAEMNYETLdir.

3.3 Balant Paralarnn Analizi

ekil 3.17 Ke balant paras analiz parametreleri


57/168

41

Profilleri birbirine balamak amacyla ekilde grlmekte olan yine Alminyum 6063

malzemesinden yaplm olan 90 ke balant paras bulunmaktadr. Analizlerde baz alnan

3 nolu kirii sisteme sabitlemek iin 6 adet ke balant paras kullanlmtr. 3 nolu kirizerine 20000 Nluk kuvvet uyguland zaman her bir balant paras zerine ( 20000 / 6 = )

3333,3 Nluk yk binmektedir. Balant parasnn analizinde bu parann zerine 3500 Nluk

bir kuvvet etki ettirilecektir. Ke balant paras delik merkezlerinden civata ile

sabitlenmitir.

ekil 3.18 Ke balant paras gerilme analizi sonucu

Ke balant parasnn zerine 3500 Nluk yayl yk uyguland zaman tablodan

okunaca gibi maksimum gerilme deeri 186 N / mm2 olmaktadr. Bu da AA 6063

malzemesi iin snr gerilme deeri olan 214 N / mm2 den dk olduu iin PARA

EMNYETLdir.


58/168

42

ekil 3.19 Ke balant paras gerilme blgelerinin farkl alardan grn.

ekil 3.20 Ke balant paras ger

Date post:	06-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	erhan-torun
View:	277 times
Download:	1 times

3 Eksenli Cnc Tezgah Tasarimi Ve Uygulamasi 3 Axises Cnc Machine Design and Manufacturing

Documents