Belin-Team.Tr.Gg

Computer Numerical Control

tezgah tasarimi

TEZGAH TASARIMI

1.Tekrarlanabilirlik

Geleneksel takım tezgahlarının kalitesi çok farklıdır. Çünkü farklı pazar taleplerini karşılayacak değişik fiyatlarda imal edilirler.Genelde daha pahalı olan tezgahlardan daha kaliteli iş şüretimi beklenir. Fakat çok pahalı bir konvansiyonel tezgahın her zaman çok kaliteli bir iş üretimi garanti değildir. Bunlarda başarının anahtarı operatörün yeteneğine bağlıdır. Bunun tersine, çok ucuz bir tezgah iyi bir operatörün elinde kaliteli iş yapma kapasitesine sahip olabilmektedir.

Kalifiye işçiler tezgahlarını tanımak ve onların eksikliklerine göre önlemler almak durumundadırlar. Örneğin bir iş parçasının üretimi sırasında kalifiye bir işçi kılavuz vidanın boşluğu, kızak sürtünmesi ve güç yetersizliği gibi durumları giderebilir. İş parçasının işlenmesine başlanmadan önce, bu parametrelerle ilgili doğruların bulunmasına kadar, işler oldukça yavaş ilerleyebilir.

Önceden belirlenmiş bir programa göre hareket eden bir nümerik kontrollü takım tezgahında, parça işleme sırasında şartların değiştirilmesi oldukça sınırlıdır ve değişiklik yapmakda uygun değildir. Mümkün olduğunca şartlar programlama sırasında doğru olarak belirlenmelidir.

Kızak hareketleri özellikle önemlidir. Bunlar çok hassas bir şekilde belirlenmelidir. Binlerce iş parçasını etkileyebilecek bu hassasiyet, tüm işleme programı boyunca devam etmelidir. İşte bir tezgahın sürekli olarak doğru kızak hareketleri yapma yeteneğine "tekrarlanabilirlik" denmektedir.

Tekrarlanabilirliğin tan tanımı ise şöyleidr; " programlanmış herhangi bir hedef konumuna tatbik edilen bir dizi harekette, sağlanan en uzun ve en kısa konumlar arasında oluşan maksimum fark."

Tekrarlanabilirlik, tatbik edilen bir dizi hareketin ortalaması olarak belirtilir. Tekrarlanabilirlik için tipik bir değer ± 0.008 mm olabilir. Bu, hareketlerin çoğunun bu değerler içinde olması gerektiğini gösterir.

Tekrarlanabilirlik, bir tezgahın tasarımında göz önünde bulundurulan aşağıdaki özelliklere bağlı olarak değişmektedir:

  • Yeterli mukavemet
  • Rijitlik
  • Minumum titreşim
  • Boyutsal denge
  • Kızak hareketlerinin hassas kontrolü

Birçok geleneksel tezgah "modifiye" olarak isimlendirilen nümerik kontrol sistemine dönüştürülmüştür veya dönüştürülmektedir. Bu tip tezgahlarda genellikle yüksek standartta bir tekrarlanabilirlik elde etmek mümkün değildir.

2. Statik ve Dinamik Yükleme

Bir takım tezgahının fonksiyonunun basit bir analizi, aşağıdaki yüklenmelere maruz kaldıklarını göstermektedir.

  • Statik
  • Dinamik

Statik yükleme, tezgahın veya tezgahın o parçasının hareket halinde olmaması durumunda, kuvvetlerin yapıya yaptıkları etkiyi tanımlayan bir terim olmaktadır. Örneğin, kütlesinden dolayı bir freze taezgahının tablası, tezgah ayağı üzerine statik bir yük tatbik eder.

Eğer tablanın ağırlık ekseni, tezgah ayağının ekseninden kaydırılırsa, statik yük desteksiz uçta tablanın hafifçe aşağıya eğilmesine sebep olabilir. Ağır bir iş parçası bu problemi dahada güçleştirebilir.

Dinamik yükleme ise, hareket halinde bir yapı üzerine kuvvetlerin etki etmesi durumunda kullanılan bir terimdir. Kesicinin iş parçası içine ilerlemesi durumunda, freze tezgahının iş mili üzerine uygulanan radyal kuvvet, dinamik yüklemeye bir örnektir. Bu durumda tezgah mili eğilme gösterebilir. Bu eğilmenin çok küçük olması bile iş parçasının boyutsal hassasiyetini etkiler. Bu nedenle, tezgah gövdeleri ve alt montaj grupları bu gibi durumlara karşı dayanıklı olacak şekilde tasarlanmış olmalıdırlar.

2. Ana Gövde

Uzun yıllardır, takım tezgahı gövdesi için en uygun malzemenin dökme demir olduğu düşünülmekteydi. Dökme demir gerçektende yeterli bir rijitliğe ve titreşim alma kabiliyetine sahiptir. Ek olarak, karmaşık şekillerin imali diğer yöntemlerden çok döküm ile daha kolay yapılabilmektedir. Dökme demir hala oldukça yaygın olrak kullanılmasına rağmen, onun en uygun malzeme olma konumu, son zamanlarda çelik ve beton tarafından zorlanmaktadır.

Döküm malzeme kullanıldığında, gövdeler genellikle tek parça halinde, kuşaklarla desteklenmiş ve ısıl işlemli olarak imal edilirler.

Çok büyük tezgahlar için, çelik gövdeler artan bir oranda tercih edilmektedir. Çelik plakalar, aynı kalınlıktaki bir döküm gövdeye göre yaklaşık iki kat daha dayanıklıdır. Dolayısıyla çelik gövde kullanıldığında, aynı dayanıklılığı sağlamak için, döküm gövdeye göre ağırlığı önemli ölçüde azaltmak mümkün olmaktadır. Çelik gövdelerin rijitliğinin kullanımda oldukça yeterli olduğu belirtilmektedir. Buna rağmen tezgah gövdesi olarak çelik kullanımının iki önemli sakıncası vardır. Bunlardan birincisi, karmaşık gövde şekillerinin zor yapılması, ikincisi ise çeliğin titreşim iletkenliğinin iyi olmasıdır.

3. Tezgah milleri

Tezgah mili çok önemli bir tasarım özelliği taşır. Tezgah miillerinin ihtimalleri bulunur.Eğilmeye neden olan radyal kuvvetlere ek olarak, bir tezgah mili komplesi ekseni boyunca etki eden eksenel kuvvetlerede maruz kalmaktadır. Bu nedenle, tezgah mili komplesi kuvvetleri karşılayabilecek şekilde tasarlanmalıdır. Yeterli olmayan destek yalnızca boyutsal hatalara değil, aynı zamanda kötü yüzey kalitesi ve çiziklere sebep olur.

Dikey işleme merkezlerinin milleri ise, yine bu tip tezgahların bir özelliği olarak milin aşağı ve yukarı hareketi nedeniyle problemler çıkarabilmektedir. Kolayca anlaşılacağı gibi, bir iş mili ne kadar uzun olursa, eğilme riskide o kadar artar. Bu nedenle bazı yapımcı firmalar, hareketli tezgah mili kavramından vazgeçerek, tüm başlık komplesinin aşağı yukarı hareket ettiği sisteme geçmişlerdir.

Dikey işleme merkezlerinin bir diğer sakıncası da, yeterli çalışma sahası sağlamak için tezgah mili başlığının gövdeden ileriye çıkamsı(overhang) zorunluluğudur. Bu ileri çıkma uzunluğu minimum tutulmalıdır.

Tezgah milinin eğilmesine neden olan kuvvetler aynı zamanda, tüm milin yuva komplesinin de burkulmasına sebep olabilmektedir. Mil yuva komplesinin burkulma ihtimali, tezgah mili komplesinin ve üzerinde kaydığı kızak yolunun ikili yapıda olmasıyla azaltılmaktadır.

Tezgah mili tahriki için doğru akım(DC) ve alternatif akım (AC) motorları kullanılmaktadır. Bu motorlar mile ya doğrudan ya da bir dişli mekanizması veya kayış-kasnak mekanizmasıyla irtibatlanır. Bir çok tezgah dişli tahrike göre daha sessiz çalışması ve daha az vibrasyon üretmesi nedeniyle son kademede bir kayış-kasnak tahrikine sahiptir.

Modern tezgahların çoğunda doğru akım motorları kullanılmaktadır. Bu motorlarda voltaj girişi değiştirilerek, istendiği gibi farklı devir sayıları elde edilebilmekte ve sabit bir kesme hızı sağlanabilmektedir.

4. Sonsuz Vidalar

Konvansiyonel tezgahlarda kullanılan trapez kesitli sonsuz vidaların nümerik kontrollü tezgahlarda kullanılması yeterli bulunmamaıştır. Trapez kesitli sonsuz vidanın hareketi, iki diş arasındaki diş boşluğu ve orada açıklık olmasına bağlıdır.

Aynı zamanda vidanın diş yüzeyleri arasındaki sürtünme, harekete karşı çok yüksek direncin olduğunu göstermektedir.

Bazı eğitim amaçlı ucuz tezgahlar dışında kalan tüm nümerik kontrollü tezgahlar, sürtünme direncini azaltmak için kayma hareketini yuvarlama hareketine çeviren "devirdaimli bilyalı vida" lar ile donatılmışlardır. Somun görevi yapan bu bilyalar dişin içinde ve dışında dolaşır. Diş şekli, gotik kavis şeklindedir.Bilyalar karşılıklı nokta teması sağlayarak, boşluğu tamamen ortadan kaldırır.

Devirdaimli bilyalı vida (içten dönüşlü )

Devirdaimli bilyalı vidaların, trapez vidalara göre avantajları şunlardır:

    • Ömürleri daha uzundur,
    • Aşınmaları azdır,
    • Sürtünme direnci düşüktür,
    • Azalan sürtünme nedeniyle daha az güç gereği,
    • Daha yüksek enlemesine hızların kullanılabilirliği,
    • Yapışma, kayma etkisi göstermemesi,
    • Tezgah ömrü boyunca konumunu koruma hassasiyeti.

Kılavuz vidalar genellikle kızağın burkulmasını ve böylece hareket veriminin azalışını önlemek için büyük çaplı ve merkezi olarak yerleştirilmişlerdir.

5. Tezgah Kızakları

tezgah kızaklarının hareketi düzgün ve uyumlu olmalıdır. Harekete karşı gösterdikleri sürtünme direnci minumum olmalıdır. Buna ek olarak, boyutsal yanlışlara sebep olan aşınmada minumum tutulmalıdır.

Nümerik kontrollü tezgahların kızaklarının çoğu düz yatak yüzeylerine sahiptir. Bu yüzeyler sertleştirilmiş ve teflon (PTFE) ile kaplanmıştır. Bu yüzey çok düşük sürtünme katsayısındadır ve yağ tutacak şekilde hafifçe gözenekli bir yapıya sahiptir. Düz yüzeylerin yük taşıma özellikleri, diğer tip kızaklarla karşılaştırıldığında mükemmeldir.

Sürtünme direncini azaltmak, dolayısıyla daha az güç harcamak için, kayma hareketi sağlayan düz yataklar yerine, bazen dönme hareketi sağlayan bilyalı yada masuralı yataklar kullanılır.

Bilyalı burç

Yatay yüzeyleri, basınçlı hava ve yağ ile ayrılan hidrostatik yataklarda çok yaygın olmamakla birlikta kullanılmaktadır. Kızakların otomatik cebri yağlaması yaygındır ve dışsal korunma teleskobik ya da akordeon şekilli kapaklarla sağlanmaktadır.

6. Kızak Tahrikleri

Kızak hareketi elektrik ve hidrolik güç kullanılarak sağlanmaktadır. Halen kullanılan çoğu etkili ve duyarlı hidrolik sistemler olmasına rağmen, en yaygın kullanılan güç kaynağı elektrik motorlarıdır. Genelde iki çeşit doğru akım motoru kullanılmaktadır:

    • Adım motorları,
    • Geleneksel motorlar.

Adım motorları, elektrik darbeleriyle enerjilendiğinde ardışık adımlarla dönecek şekilde tasarlanmış, özel tip motorlardır. Tipik bir adım, 0.01 mm lik bir kızak hareketi sağlar. Bu tip motorlar, tezgahların ilk örneklerinde kullanılmıştır. Şu anda ise, geleneksel tip motorların kullanımı bu motorların yerini önemli ölçüde almıştır. Üzerlerinde yapılan geniş araştırmalar sonunda geliştirilmiş tasarımları ve kontrol sistemlerindeki ilerlemelere bağlı olarak, adım motorlara nazaran çok daha duyarlı ve kontrol edilebilir hale gelmişlerdir.

Bir DC motorunun hızı istenildiği gibi değiştirilebilir ve çoğu hız aralığında sabit bir moment elde edilebilir. Bunun anlamı, göreli olrak daha küçük motorların kullanılabileceği ve tezgah kılavuz vidasına doğrudan bağlandıklarında burkulma problemi olmayan bir tahrik sağlanacağıdır. Bu motorlarda tezgah milinin aşırı hareketini tamamen önleyecek şekilde bir fren sistemi vardır.

AC motorlarıyla ilgili önemli araştırmalar yürütülmektedir. Şu anda aynı gücü sağlayan bir AC motoru, DC motorundan daha büyük ve pahalıdır. Ama AC motorlarının daha az bakım gerektirme özelliği bir tercih sebebi olabilir.

7. Konumsal Geri Besleme

Kapalı-döngü kızak hareketi sistemi, kaliteli bir nümerik kontrollü tezgahın önemli bir özelliğidir. Bu özellik; "talimat-hareket-bilgi-kontrol"şeklinde özetlenebilir. Burada çok kritik olan geri-besleme bilgisi transduser ler yardımıyla elde edilir.

Transduser, kısaca bilgiyi algılayan ve ileten bir alet olarak tanımlanabilri. Bilgi bir form'da algılanır ve daha sonra algılayıcının kabul edeceği bir başka formda gönderilir.

Nümerik kontrollü tezgahlarda çeşitli transduser'ler, farklı başarı oranlarıyla kullanılmaktadır.

Döner Tip Senkro Transduser

Bir döner tip senkro, "açısal yer değiştirmeleri" voltaj olrak gönderir. Fiziksel olrak bu transduser, kılavuz vidanın bir ucuna tespit edilmiş 150 ila 300 mm uzunluğunda ve yaklaşık 25 ila 100 mm çapında bir alettir. Göreceli olarak küçük olan bu alet içinde, bir dizi elektrik sargısı vardır. "Rotor" olarak isimlendirilen bu sargılardan birisi kılavuz vida ile birlikte döner. Kılavuz vidaların etrafında ise "stator" olarak isimlendirilen fakat dönmeyen bir dizi interkonnekte sargı bulunmaktadır. Stator sargıları parça programı aracılığıyla algılanan ve istenen kızak hareketiyle ilgili bilgilere göre tezgah kontrol ünitesi tarafından belirlenmiş voltaj seviyelerinde elektriksel bir güçle yüklenir. Servo motor kılavuz vidayı döndürdüğünde, motordaki voltaj indüklenir. Bu voltaj stator sargılarına göre, sonsuz vidanın açısal konumuna bağlı olarak değişir. İndüke voltajla ilgili bilgiler, kılavuz vidanın yaptığı parça devrini ve tüm devir sayısınınsayan kontrol ünitesine geri beslenir. Böylelikle, gerçekleşen hareketin, orjinal talimata uyup uymadığı kontrol edilir.

Optik Izgara Transduseri:

Bir optik ızgara transduseri, doğrusal hareketi bir dizi darbe şeklinde voltaj sinyalleri olarak gönderir.

8. Boyutsal Stabiliteyi Etkileyen Sıcaklık Değişimleri

Yapımcılar, tezgahları belli bir sıcaklıkta doğru eksenlenme gösterecek şekilde tasarlar. Tezgah için belli bir ısınma süresi belirtilir, bazende ışıklı uyarıcılar kontrol sistemine eklenir. Belirtilen sıcaklıklardan sapma, tezgah gövdesinin çarpılmasına ve burkulmasına, dolayısıyla yapılan işin hassasiyetininde önemli ölçüde azalmasına sebep olabilir.

Bir tezgahın tasarımında göz önünde bulundurulması gereken ısı kaynakları aşağıdaki gbi verilebilir:

    • Motor, yatak ve kızaklardaki sürtünmeye bağlı ısı,
    • Talaş kaldırma işlemine bağlı olarak ortaya çıkan ısı,
    • Birikmiş talaşlardan ortaya çıkan ısı,
    • Çevresel ısı.

Sürtünmeye bağlı olarak ısı ya giderilir ya da etkisi değişik şekillerde azaltılır. Bu amaçla bazen ana tahrik motoru tezgah gövdesinin dışına yerleştirilir( bu aynı zamanda titreşimin azalmasına da yardımcı olur) ve tezgah miline tahrik, son kademede kayış-kasnak sistemiyle aktarılır.

Tezgah gövdesine yerleştirilen motorlar, üzerlerine monte edilen fanlar yardımıyla ısıyı dağıtma özelliğine sahiptir. Bazıları basınçlı hava akımı yardımıyla soğutulur. Tezgah milleri ise ya hava yada yağ soğutmalı olabilir.Kızak hareketlerinden oluşan ısı ,sürtünmesiz bir kayma hareketinin sağlanmasıyla hemen hemen ortadan kaldırılabilr.

Talaş kaldırma sırasında oluşan ısı, doğru işleme şartlarının sağlanmasıyla en aza indirilebilir. Doğru işlem şartları, işlenecek malzemeye uygun boyutta takımların seçilmesi, uygun kesme hızı ve ilerleme hızlarının uygulanmasıyla sağlanır.

Talaş birikiminden kaynaklanan ısı, özellikle tezgahlar emniyet açısından koruyucularla kapatıldığında önemli bir problem haline gelmektedir. Bu konuda en uygun çözüm, talaşların tezgahtan uzaklatırılmasıdır.

 

Bu web sitesi ücretsiz olarak Bedava-Sitem.com ile oluşturulmuştur. Siz de kendi web sitenizi kurmak ister misiniz?
Ücretsiz kaydol