hamzadurmus34

3 EKSENLİ MASAÜSTÜ CNC ÇİZİCİ

ÖZET:

Bu çalışmada 3 eksenli masaüstü CNC çizici tezgahı yapılarak koyu renkli keçeli kalem kullanarak A4 kağıdına U şeklinde geometrik şekiller yaptırılarak çalışma esnasında kalemin çizme hassasiyetine incelenmesi , CNC kartındaki, adım motorları , ve dirençlerde ki ısınmalara bakılmıştır. Bu çıkan sonuçlara göre tezgahın hassasiyetini arttırmak için adım motorlarının devir sayılarını değiştirilerek U şeklindeki geometrik şeklinin istenilen düzgünlük de olması sağlanmıştır.

1 ) GİRİŞ:

Bilgisayarlı Sayısal Kontrol (CNC - Computer Numerical Control), takım tezgahlarının sayısal komutlarla ve bilgisayar yardımıyla kontrol edilmesidir. Bilgisayarlı Nümerik Kontrol ise (Computer Numerical Control) temel düşünce takım tezgahlarının sayı, harf vb. sembollerden meydana gelen ve belirli bir mantığa göre kodlanmış komutlar yardımıyla işletilmesi ve tezgah kontrol ünitesinin (MCU) parça programını edebilen sistemdir.

[1-5] Bu çalışmada, eğitim kurumlarının atölye ve laboratuarlarında okul olanaklarıyla imal edilebilecek ve eğitim amaçlı kullanılabilecek, küçük ve orta ölçekli işletmelerde firma bünyesinde kendi olanaklarıyla imal edilebilecek ve ticari amaçlı kullanılabilecek düşük maliyetli masaüstü CNC freze tezgahının tasarımı ve imalatı amaçlanmıştır. Bu projenin en önemli avantajı maliyetinin düşük olması ve kolay imal edilebilir bir mekanik sisteme sahip olmasıdır. Bu çalışma yapılacak benzer çalışmalara örnek olabilecek niteliktedir. [6] Benzer çalışmada kullanılan klasik vidalı miller bağlantı elemanı olarak üretilmiş Makine elemanlarıdır. Inox vidalı miller ile klasik vidalı millere göre daha hassas ilerleme hareketleri gerçekleştirilir. Kızaklama elemanı olarak kullanılan indiksiyonlu millerin seçiminde paslanma dirençleri ve yüksek hassasiyete sahip olmaları etkili olmuştur.. indiksiyonlu miller üzerinde stabil ilerleme hareketi elde edebilmek için alüminyum gövdeli linear rulmanlar tercih edilmiştir.

Aşağıdaki şekil a da görülen resim solidworks 2011 de modellenmiş CNC tezgahı ve şekil b de görülen resim ise montajlanmış 3 eksenli CNC çizici tezgahıdır

2) MATERYAL ve METOD:

3 Eksenli CNC Projesi üretim aşamasında CAD ortamında modellenmiştir. SOLİDWORKS 2011 Programında modellenen 3 eksenli CNC makinesi imalat resimleri çıkarılmıştır. İmalat resimleri doğrultusunda marangoz atölyesinde gövde, tabla , hareketli başlık parçaları kesim ve delik işlemleri yapılıp parçalar montaj haline getirilmiştir. 3 Eksenli CNC kart , 3 adet step motor , 6 linear rulmanlar , 3 adet M6 somun ve M6 çapında vidalı mil tedarikçi firmalardan alınıp yukardaki şekilde görüldüğü gibi montaj edilmiştir. CNC çizici projesi için kullanılan parçalar gövde 460X300X110 ebatlarında mdf tahtadan, tabla 470X290X20 suntadan yapılmıştır. Gövdenin X Ekseni üzerinde ki hareketini sağlamak için alüminyum kızaklar, bu kızakların hareketini sağlamak için M6X45 mm vidalı mil ve M6 Somun kullanılmıştır.Vidalı milin yataklanmasında 2 adet TS 6207 serili linear rulmanlar kullanılmıştır. Y ekseninin hareketini sağlamak için M6X39.5 mm vidalı mil ve M6 Somun kullanıldı.Vidalı mile bağlı adım motorundan alınan hareket vidalı milin yataklanmış somunun içinden geçerek somunun sabit olduğundan hareketi bağlı olduğu hareketli başlığa vererek Y Eksenine hareket verilmiştir. Z ekseninin hareketini sağlamak için M6X25 mm vidalı mil ve M6 Somun kullanıldı. Vidalı milin yataklanmasında 2 adet TS 6207 serili linear rulmanlar kullanılmıştır. Z eksenini aşağı yukarı hareketini vidalı milin yataklanmış ucuna bağlı adım motorundan alıp kendi eksenine dönmeye başlayıp hareketli başlık gövdesine yataklanmış somuna hareketi verip, somunun da gövdeye hareketi vermesiyle hareketli başlığın aşağı-yukarı hareketi sağlanmış olur. Montajı yapılmış cnc çizici tezgahının kart, adım motorları ve soğutucu dirençlerinin elektrik bağlantıları ve bilgisayar bağlantıları yapılmıştır. Mesh 2 programıyla CNC tezgahına istenilen U şeklindeki geometrik şeklini çizdirmek için önceden hazırlanmış G kodları girilerek A4 kağıdına koyu renkli keçeli kalem kullanarak şekil çizdirirlmiştir. Adım motorlarına hareket verebilmek için bağlanılan elektronik kartın çalışabilmesi için 22 V luk güç kaynağı kullanılmıştır

3) DENEYSEL ÇALIŞMA:

Üç eksenli masaüstü CNC çizici çalıştırıldıktan sonra sistem üzerinde deney yapılmıştır.A4 Kağıt üzerine U şeklinde çizilen şekillerin gerçek ölçüleri ile karşılaştırılması ve CNC tezgahının hassasiyetinin ölçülmesidir. Diğer deney ise CNC çizinin U şeklindeki şekilleri çizerken step motorların sıcaklıklarının karşılaştırılmasıdır. Sıcaklığın ölçülmesinde termometre kullanılmıştır. Sıcaklıklar üç dakikalık periyot halinde 2 farklı uygulamada ölçülmüştür. Elde edilen bu veriler aşağıdaki tabloda görülmektedir.

4) BULGULAR:

Yapılan deneyde U şeklindeki çizilen şekillerin boyutları istenen boyutlar ile karşılaştırılmıştır. Bu karşılaştırma sonucunda boylarının 50 mm aralıklarının 50mm olması istenen 2 şeklin CNC çizici tarafından kağıda 48 mm boyunda, 47.5mm aralıklı olarak çizildiği görülmüştür. Bu durumda dolayı değerlerin istenilen değere daha yakın olması için ayarlar yapılmıştır.Keçeli kalem kullanıldığından dolayı çizgi kalınlığının istenilen kalınlıktan fazla olduğu gözlemlenmiştir.

Diğer deneyde ise U şeklindeki şekiller CNC tezgahı tarafından çizilirken step motorlarında ki sıcaklık değerler ölçülmüştür. Elde edilen değerlere göre tezgahın 2. şekli çizerken motorlarda oluşan sıcaklığın daha fazla olduğu görülmüştür.

5) SONUÇLAR VE TARTIŞMA:

CNC tezgahı adım motorları ,kart ve dirençlerde oluşan sıcaklık değişimleri kullanılan termometre yardımıyla ölçülmüş ve bu ölçüm sonrasında adım motorları ve cnc kartda oluşan sıcaklık değişimleri 15 ila 20 derece arasında değiştiği test edilmiştir.

Tezgah üzerine bağlanan A4 Kağıdına koyu renkli kalem kullanılarak U şeklindeki geometrik şekiller A4 kağıdını kaplayacak 10 adet A4 kağıdına minumum 15 dakika aralıkla yapılmış ve şekiller arasındaki çizgi pürüzlülükleri karşılaştırılmıştır.Şekiller arasında çizgi pürüzlülüğünün tezgahın fazla çalışmasından dolayı arttığı gözlemlenmiştir.

KAYNAKLAR :

[1] Büyükşahin,U., “3 Eksenli CNC Tezgah Tasarımı ve Uygulaması”

Yüksek Lisans Tezi, Yıldız Teknik Üniv. Fen Bilimleri Enstitüsü, 2005.

[2] Kutlu,M.,“Üç Eksenli Masa Tipi CNC Freze Tezgahı Tasarımı ve

İmalatı” Yüksek Lisans Tezi, Afyonkarahisar Kocatepe Üniv. Fen

Bilimleri Enstitüsü, 2006.

[3] Kaygısız,H.,“Eğitim Amaçlı Masaüstü Üç Eksenli CNC Freze Tasarımı

ve Prototipi ” Yüksek Lisans Tezi, Karabük Üniv. Fen Bilimleri

Enstitüsü, 2010.

[4] Gordon,S., Hillery,M., “Development Of A High-Speed CNC Cutting

Machine Using Linear Motors” Journal of Materials Processing

Technology 166 321-329, 2005

[5] Tseng,A., Kolluri S.P, Radhakrishnan,P., “A CNC Machining System

For Education” Journal of Manufacturing Systems 8(3) 207-210,1989

TEŞEKKÜR:

Makalemde emeği geçen herkese teşekkürü borç bilirim…