CNC makineleri nelerdir?

CNC Makinelerinin Tarihçesi
Traverse City, MI'daki Parsons Corporation'dan John T. Parsons (1913-2007), modern CNC makinesinin öncüsü olan sayısal kontrolün öncüsü olarak kabul edilir.John Parsons, çalışmaları nedeniyle 2. sanayi devriminin babası olarak adlandırıldı.Karmaşık helikopter kanatları üretmesi gerekiyordu ve üretimin geleceğinin makineleri bilgisayarlara bağlamak olduğunu kısa sürede fark etti.Günümüzde CNC ile üretilen parçalar hemen hemen her endüstride bulunabilmektedir.CNC makineleri sayesinde sanayileşmemiş bir dünyaya kıyasla daha ucuz ürünlere, daha güçlü ulusal savunmaya ve daha yüksek bir yaşam standardına sahibiz.Bu makalede CNC makinesinin kökenlerini, farklı CNC makineleri türlerini, CNC makine programlarını ve CNC makine atölyelerindeki yaygın uygulamaları inceleyeceğiz.

Makineler Bilgisayarla Buluşuyor
1946 yılında “bilgisayar” kelimesi delikli kartla çalışan hesaplama makinesi anlamına geliyordu.Parsons Corporation daha önce yalnızca bir pervane yapmış olmasına rağmen John Parsons, Sikorsky Helicopter'ı pervane montajı ve üretimi için son derece hassas şablonlar üretebileceklerine ikna etti.Helikopter rotor kanadı üzerindeki noktaları hesaplamak için delikli kart bilgisayar yöntemini icat etti.Daha sonra operatörlerin Cincinnati freze makinesinde tekerlekleri bu noktalara döndürmesini sağladı.Bu yeni sürecin adı için bir yarışma düzenledi ve “Sayısal Kontrol” veya NC'yi icat eden kişiye 50 dolar verdi.

1958 yılında bilgisayarı makineye bağlamak için patent başvurusunda bulundu.Patent başvurusu, başlattığı konsept üzerinde çalışan MIT'den üç ay önce geldi.MIT, orijinal ekipmanı ve Bay Parsons'ın lisans sahibini (Bendix), diğerlerinin yanı sıra IBM, Fujitusu ve GE'ye alt lisans vermek için kendi konseptlerini kullandı.NC konseptinin anlaşılması yavaştı.Bay Parsons'a göre fikri satan kişiler imalatçı değil, bilgisayar çalışanlarıydı.Ancak 1970'lerin başında ABD ordusu, NC bilgisayarların kullanımını, bunları inşa edip çok sayıda üreticiye kiralayarak yaygınlaştırdı.CNC kontrolörü bilgisayarla paralel olarak gelişti ve üretim süreçlerinde, özellikle de işlemede giderek daha fazla üretkenlik ve otomasyon sağladı.

CNC İşleme Nedir?
CNC makineleri dünya çapında hemen hemen her endüstriye yönelik parçalar üretmektedir.Plastikten, metalden, alüminyumdan, ahşaptan ve diğer birçok sert malzemeden şeyler yaratıyorlar.“CNC” kelimesi Bilgisayar Sayısal Kontrolü anlamına gelir, ancak bugün herkes buna CNC diyor.Peki bir CNC makinesini nasıl tanımlarsınız?Tüm otomatik hareket kontrol makinelerinin üç ana bileşeni vardır: bir komut işlevi, bir tahrik/hareket sistemi ve geri bildirim sistemi.CNC işleme, katı malzemeden farklı bir şekle sahip bir parça üretmek için bilgisayar destekli bir takım tezgahı kullanma işlemidir.

CNC, genellikle Bilgisayar Destekli Üretim (CAM) veya SolidWorks veya MasterCAM gibi Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) yazılımlarında yapılan dijital talimatlara dayanır.Yazılım, CNC makinesindeki kontrolörün okuyabileceği G kodunu yazar.Kontrolördeki bilgisayar programı tasarımı yorumlar ve iş parçasından istenen şekli kesmek için kesme takımlarını ve/veya iş parçasını birden fazla eksende hareket ettirir.Otomatik kesme işlemi, eski ekipmanlarda kollar ve dişlilerle yapılan takımların ve iş parçalarının manuel olarak hareket ettirilmesinden çok daha hızlı ve daha hassastır.Günümüzün CNC makineleri birden fazla alete sahiptir ve birçok türde kesim yapar.İşleme süreci sırasında makinenin otomatik olarak erişebildiği hareket düzlemlerinin (eksenler) sayısı ve takımların sayısı ve türleri, bir CNC'nin bir iş parçasını ne kadar karmaşık hale getirebileceğini belirler.

CNC Makinesi Nasıl Kullanılır?
CNC makinelerinin, CNC makinesinin gücünden tam olarak yararlanabilmesi için hem programlama hem de metal işleme konusunda beceriler kazanması gerekir.Teknik ticaret okulları ve çıraklık programları, metalin nasıl kesileceğine dair fikir edinmek için öğrencileri genellikle manuel torna tezgahlarına başlatır.Makinist üç boyutu da göz önünde bulundurabilmelidir.Günümüzde yazılım, karmaşık parçaların yapımını her zamankinden daha kolay hale getiriyor, çünkü parça şekli sanal olarak çizilebiliyor ve daha sonra bu parçaları yapmak için yazılım tarafından takım yolları önerilebiliyor.

CNC İşleme Sürecinde Yaygın Olarak Kullanılan Yazılım Türü
Bilgisayar Destekli Çizim (CAD)
CAD yazılımı çoğu CNC projesinin başlangıç ​​noktasıdır.Birçok farklı CAD yazılım paketi vardır ancak hepsi tasarım oluşturmak için kullanılır.Popüler CAD programları arasında AutoCAD, SolidWorks ve Rhino3D bulunur.Ayrıca bulut tabanlı CAD çözümleri de vardır ve bazıları CAM yetenekleri sunar veya CAM yazılımıyla diğerlerinden daha iyi entegre olur.

Bilgisayar Destekli Üretim (CAM)
CNC makineleri sıklıkla CAM yazılımı tarafından oluşturulan programları kullanır.CAM, kullanıcıların iş akışını organize etmek, takım yollarını ayarlamak ve makine herhangi bir gerçek kesim yapmadan önce kesme simülasyonlarını çalıştırmak için bir "iş ağacı" oluşturmasına olanak tanır.CAM programları genellikle CAD yazılımına eklenti olarak çalışır ve CNC takımlarına ve iş parçası hareketli parçalarına nereye gitmeleri gerektiğini söyleyen g-kodu üretir.CAM yazılımındaki sihirbazlar, bir CNC makinesini programlamayı her zamankinden daha kolay hale getirir.Popüler CAM yazılımları arasında Mastercam, Edgecam, OneCNC, HSMWorks ve Solidcam bulunur.Mastercam ve Edgecam, 2015 tarihli bir rapora göre üst düzey CAM pazar payının neredeyse %50'sini oluşturuyor.

Dağıtılmış Sayısal Kontrol Nedir?
Dağıtılmış Sayısal Kontrol (DNC) haline gelen Doğrudan Sayısal Kontrol
NC programlarını ve makine parametrelerini yönetmek için Doğrudan Sayısal Kontroller kullanıldı.Programların bir ağ üzerinden merkezi bir bilgisayardan makine kontrol birimleri (MCU) olarak bilinen yerleşik bilgisayarlara taşınmasına izin verdi.Başlangıçta "Doğrudan Sayısal Kontrol" olarak adlandırılan bu yöntem, kağıt bant ihtiyacını ortadan kaldırdı, ancak bilgisayar çöktüğünde tüm makineler de çöktü.

Dağıtılmış Sayısal Kontrol, CNC'ye bir program besleyerek birden fazla makinenin çalışmasını koordine etmek için bir bilgisayar ağı kullanır.CNC belleği programı tutar ve operatör programı toplayabilir, düzenleyebilir ve geri gönderebilir.

Modern DNC programları aşağıdakileri yapabilir:
● Düzenleme – Diğerleri düzenlenirken bir NC programını çalıştırabilir.
● Karşılaştır – Orijinal ve düzenlenmiş NC programlarını yan yana karşılaştırın ve düzenlemeleri görün.
● Yeniden Başlatma – Bir takım bozulduğunda program durdurulabilir ve kaldığı yerden yeniden başlatılabilir.
● İş takibi – Örneğin operatörler işlerin saatini ayarlayabilir ve kurulum ve çalışma süresini takip edebilir.
● Çizimleri görüntüleme – Aletlerin, fikstürlerin ve kaplama parçalarının fotoğraflarını ve CAD çizimlerini gösterin.
● Gelişmiş ekran arayüzleri – Tek dokunuşla işleme.
● Gelişmiş veritabanı yönetimi – Verileri kolayca alınabilecek şekilde düzenler ve korur.

İmalat Veri Toplama (MDC)
MDC yazılımı, DNC yazılımının tüm işlevlerini içerebilir, ayrıca ek veriler toplayabilir ve bunları genel ekipman verimliliği (OEE) açısından analiz edebilir.Genel Ekipman Etkinliği aşağıdakilere bağlıdır: Kalite – üretilen tüm ürünler arasında kalite standartlarını karşılayan ürünlerin sayısı Kullanılabilirlik – belirli ekipmanın çalıştığı veya parça ürettiği planlanan sürenin yüzdesi Performans – planlanan veya ideal çalışmaya kıyasla gerçek çalışma hızı ekipmanın oranı.

OEE = Kalite x Kullanılabilirlik x Performans
OEE, birçok makine atölyesi için önemli bir performans ölçütüdür (KPI).

Makine İzleme Çözümleri
Makine izleme yazılımı DNC veya MDC yazılımına yerleştirilebilir veya ayrı olarak satın alınabilir.Makine izleme çözümleriyle kurulum, çalışma süresi ve aksama süresi gibi makine verileri otomatik olarak toplanır ve işlerin nasıl yürüdüğüne dair hem geçmişe dönük hem de gerçek zamanlı anlayış sağlamak için neden kodları gibi insan verileriyle birleştirilir.Modern CNC makineleri 200'e kadar veri türü toplar ve makine izleme yazılımı bu verileri üretim katından en üst kata kadar herkes için faydalı hale getirebilir.Memex gibi şirketler, her türlü CNC makinesinden veri alan ve anlamlı çizelgeler ve grafikler halinde görüntülenebilecek standartlaştırılmış bir veritabanı formatına koyan yazılım (Tempus) sunmaktadır.ABD'de yaygınlık kazanan çoğu makine izleme çözümü tarafından kullanılan veri standardına MTConnect adı verilmektedir.Bugün birçok yeni CNC takım tezgahı bu formatta veri sağlayacak şekilde donatılmıştır.Eski makineler adaptörlerle hâlâ değerli bilgiler sağlayabilir.CNC makineleri için makine izleme son birkaç yılda yaygınlaştı ve yeni yazılım çözümleri her zaman geliştirilme aşamasındadır.

CNC Tezgahlarının Farklı Türleri Nelerdir?
Günümüzde sayısız farklı türde CNC makinesi bulunmaktadır.CNC makineleri, yukarıda açıklandığı gibi kontrolörde programlandığı şekilde malzemeyi kesen veya hareket ettiren takım tezgahlarıdır.Kesme türü plazma kesimden lazer kesime, frezelemeye, frezelemeye ve torna tezgahlarına kadar değişebilir.CNC makineleri montaj hattındaki parçaları bile alıp taşıyabilir.

Aşağıda temel CNC makineleri türleri verilmiştir:
Tornalar:Bu tip CNC iş parçasını döndürür ve kesici takımı iş parçasına doğru hareket ettirir.Temel bir torna tezgahı 2 eksenlidir, ancak mümkün olan kesme karmaşıklığını artırmak için çok daha fazla eksen eklenebilir.Malzeme bir mil üzerinde döner ve istenen şekli veren bir taşlama veya oyma aletine bastırılır.Tornalar küre, koni veya silindir gibi simetrik nesneler yapmak için kullanılır.Birçok CNC makinesi çok işlevlidir ve her türlü kesme işlemini birleştirir.

Yönlendiriciler:CNC yönlendiriciler genellikle ahşap, metal, levha ve plastikte büyük boyutları kesmek için kullanılır.Standart frezeler 3 eksen koordinatında çalıştığı için üç boyutlu kesim yapabilmektedir.Ancak prototip modeller ve karmaşık şekiller için 4,5 ve 6 eksenli makineler de satın alabilirsiniz.

Frezeleme:Manuel frezeleme makineleri, kesici takımı iş parçasına eklemlemek için el çarkları ve kurşun vidalar kullanır.Bir CNC frezesinde CNC, bunun yerine yüksek hassasiyetli vidalı milleri programlanan tam koordinatlara hareket ettirir.Frezeleme CNC makineleri çok çeşitli boyutlarda ve türlerde gelir ve birden fazla eksende çalışabilir.

Plazma Kesiciler:CNC plazma kesici, kesmek için güçlü bir lazer kullanır.Çoğu plazma kesici programlanmış şekilleri tabaka veya plakadan keser.

3 boyutlu yazıcı:Bir 3D yazıcı, istenen şekli oluşturmak için küçük malzeme parçalarının nereye yerleştirileceğini söylemek için programı kullanır.3D parçalar, katmanlar büyüdükçe sıvıyı veya gücü katılaştırmak için lazerle katman katman oluşturulur.

Alma ve Yerleştirme Makinesi:Bir CNC "alma ve yerleştirme" makinesi, bir CNC yönlendiriciye benzer şekilde çalışır, ancak makinede malzemeyi kesmek yerine, vakum kullanarak bileşenleri toplayan, bunları istenen konuma taşıyan ve yere koyan çok sayıda küçük ağızlık bulunur.Bunlar masalar, bilgisayar anakartları ve diğer elektrik aksamlarının (diğer şeylerin yanı sıra) yapımında kullanılır.

CNC Makineleri birçok şey yapabilir.Bugün bilgisayar teknolojisi neredeyse hayal edilebilecek makinelere takılabilir.CNC, istenen sonucu elde etmek amacıyla makine parçalarını hareket ettirmek için gereken insan arayüzünün yerini alır.Günümüzün CNC'leri, bir çelik blok gibi ham maddeyle başlayıp, hassas toleranslara ve şaşırtıcı tekrarlanabilirliğe sahip çok karmaşık bir parça üretme kapasitesine sahiptir.

Hepsini Bir Araya Getirmek: CNC Tezgah Atölyeleri Nasıl Parça Üretiyor?
Bir CNC'yi çalıştırmak hem bilgisayarı (kontrolör) hem de fiziksel bir kurulumu içerir.Tipik bir makine atölyesi süreci şuna benzer:

Bir tasarım mühendisi tasarımı CAD programında oluşturur ve bir CNC programcısına gönderir.Programcı, gerekli takımlara karar vermek ve CNC için NC programını oluşturmak için dosyayı CAM programında açar.NC programını CNC makinesine gönderir ve operatöre doğru takım kurulumunun bir listesini sağlar.Kurulum operatörü, takımları yönlendirildiği şekilde yükler ve ham maddeyi (veya iş parçasını) yükler.Daha sonra örnek parçaları çalıştırır ve CNC makinesinin spesifikasyona göre parçalar ürettiğini doğrulamak için bunları kalite güvence araçlarıyla ölçer.Tipik olarak kurulum operatörü, tüm boyutları doğrulayan ve kurulumu imzalayan kalite departmanına bir ilk ürün parçası sağlar.CNC makinesi veya ilgili makineler, istenen sayıda parçayı üretmeye yetecek kadar ham maddeyle yüklenir ve bir makine operatörü, makinenin çalışmaya devam etmesini ve spesifikasyonlara göre parçalar üretmesini sağlamak için hazır bulunur.ve hammaddesi var.İşe bağlı olarak, CNC makinelerini hiçbir operatör olmadan "ışıklar kapalı" şekilde çalıştırmak çoğu zaman mümkündür.Bitmiş parçalar otomatik olarak belirlenen alana taşınır.

Günümüzün üreticileri, yeterli zaman, kaynak ve hayal gücü verildiğinde neredeyse her süreci otomatikleştirebiliyor.Hammadde bir makineye girebilir ve tamamlanmış parçalar kullanıma hazır şekilde paketlenmiş olarak çıkabilir.Üreticiler işleri hızlı, doğru ve uygun maliyetli bir şekilde yapmak için çok çeşitli CNC makinelerine güveniyor.