BĐLGĐSAYAR KONTROLLU CNC SĐSTEMĐ PC CONTROLLED CNC SYSTEM

Transkript

1 BĐLGĐSAYAR KONTROLLU CNC SĐSTEMĐ PC CONTROLLED CNC SYSTEM L. Özlem KARACA, Taner AKKAN, Tolga OLCAY, Hakan ÇELĐK, Recep Can BAŞKURT, Đsmail YALÇINER, Mehmet BAYSARI Dokuz Eylül Üniversitesi Đzmir Meslek Yüksekokulu Mekatronik Programı, ĐZMĐR ÖZET Günümüzde bilgisayarlı nümerik kontrollü makineler özellikle mekanik sistemlerin yapımında gerekli dişli ve vida gibi elemanların üretiminde kullanılmaktadırlar. Bu sistemler aynı zamanda elektronik kart üretiminde ve delinmesinde de kullanılmaktadır. Bu çalışmada basit bir üç eksenli CNC makine modelinin tasarımı yapılmış ve uygulanmıştır. Mekanik sistem alüminyum profil ve CNC ile işlenmiş metal parçalardan oluşmaktadır. Eksenlerin hareketlendirilmesi adım motorları ve 1/2.5 oranında kasnakların güç aktarımı ile sağlanmıştır. Step motorlar MC433 PWM kartı ile sürülmüştür. Bilgisayar programı olarak Mach3 CNC kontrol yazılımı kullanılmıştır. Mekatronik sistemin testi bir kalemin kâğıt üzerine istenilen bir şekli çizmesi ile tamamlanmıştır. Sistemimiz ileride özellikle elektronik baskı devre üretiminde kullanılabilecektir. Anahtar Kelimeler: Bilgisayarlı nümerik kontrol, CNC, Adım motoru ABSTRACT Nowadays, computer numeric controlled machines especially used in the manufacturing of the parts like gears and screws for mechanical systems. These systems also can be used in electronic printed circuit boards production and drilling the holes. In this study, a basic three axes CNC machine model is designed and applied. The mechanical system consists of aluminum profile and CNC processed metal parts. Motion of axes is done by step motors and pulleys with 1/2.5 ratio. Step motors are driven by MC433 PWM card. Mach3 CNC control software is used as computer programming. Drawing on a paper with pen is selected as a mechatronics system test. This syetm can be used especially electronic printed circuit manufacturing in the future. Keywords: Computer Numeric Control, CNC, Step Motor 1. GĐRĐŞ Hassas bilgisayar kontrollü nümerik işleme tezgâhları makine parçalarının üretiminde önemli yer tutmaktadır. Bu tezgâhlar üç eksenli Kartezyen koordinatlarda tablasına sabitlenmiş parçaları genelde matkap uçları gibi işleme aletleri ile şekillendirmektedir. Aynı tezgâhlar özellikle baskı devre yapımında iletim hatlarının olmadığı bakır şeritleri kazıma yöntemini kullanmaktadır. Bir işleme ucu değişikliği ile aynı kartlardaki eleman delikleri de yapılabilmektedir. Bu çalışmada bu tür bilgisayar kontrollü amatör bir tezgâhın yapılması amaçlanmıştır [1,3]. Tezgâhın adım motoru [4] kontrolcülerine ek olarak bilgisayar yazılımına önemli bir iş düşmektedir. Bu yazılım standart programlama kodlarını okumalı ve motor sürücü kartına başarı ile aktarmalıdır. Sistemin mekaniği de sağlam ve hassas bir şekilde programlama komutlarını uygulayabilmelidir. Mach3 [5] yazılımı burada kullanım kolaylığı ve rahatlığı açısından seçilmiştir. Bilgisayarlı nümerik kontrol sisteminin diyagramı Şekil 1 de gösterilmektedir. 1

2 Şekil 1. Sistem diyagramı Makinemizin mekatroniği bilgisayar destekli olacak şekilde standart haberleşme protokolleri kullanılarak yapılmıştır. Bilgisayar destekli tasarım programında çizilen model, takım yolu oluşturma programları ile derlendikten sonra G ve M kodu çıktısını makine kontrol programına aktarılır. Makine kontrol programı ise bu kodları yorumlayarak mikro işlemcilerden oluşan motor adım motoru sürücü devresine paralel porttan adım ve yön bilgilerini göndererek çalışmaktadır. Makine bilgisayardan aldığı bilgiler doğrultusunda milimetrik olarak hareket eder ve bu hareket sıralı bir kod listesinden oluşmaktadır. Sıralı kod listesi tamamen işlendiği zaman tasarım programımızdaki tasarladığımız ürünün katı modeli üretilmiş olur böylece sanal ortamda tasarlanan bir ürünün ilk örneği üretilmiş olur. 2. MATERYAL VE METOT 2.1. Solidworks Çizimi Projemizin tasarım aşamasında makinenin mekanik çizimi için SolidWorks kullanılmıştır. Makinede bulunan bütün paçalar tek tek çizilerek sanal ortamda birbirine montajı yapılarak analiz edildikten sonra üretim için malzeme cinsi belirlenmiştir. Malzeme olarak alüminyum profil ve metal kullanılmıştır Kullanılan ve üretilen Parçalar Kullanılan parçaların listesi aşağıda verilmiştir mm 1605 Vidalı Mil Lineer Hareketi Sağlamak için 2- Vidalı Mil Somunu Lineer Hareketi Sağlama için Lineer rulman Lineer Hareketi Sağlamak için 4- Civalı çelik mil Lineer Hareketi Sağlamak için 5-16mm Lineer Yatak altlığı Lineer Hareketi Sağlamak için 6-20mm Lineer Yatak altlığı Lineer Hareketi Sağlamak için mm Lineer Rulman Lineer Hareketi Sağlamak için 8-20mm Lineer RulmanLineer Hareketi Sağlamak için 2

3 9- Sarhoş Rulmanlı Flanş Lineer Hareketi Sağlamak için 10- Alümünyüm Profiller Makinenin Şasesini Oluşturmak Đçin 11- Civatalar ve Vidalar Makinenin Şasesini Oluşturmak Đçin 12- Elektronik Malzemeler CNC Kontrol Kartı için 13- Step Motor Lineer Hareketi Sağlamak için 14- Step Motor Sürücüsü Lineer Hareketi Sağlamak için 15- Güç Kaynağı Makinenin Besleme Enerjisi 16- Diger malzemeler; matkap, el frezesi, canavar..vb. Motor ve motorla ilgili üretilen parçaların resimleri Şekil 2 dedir. Sabit parçalardan bazılarının çizimleri Şekil 3 tedir. Bu parçaların birbirine montajı ile makine ortaya çıkmıştır. Şekil 2. Motor parçaları 2.3. Mekanik Montaj Şekil 3. Sabit parçalardan bazıları Yukarıda bahsedilen tüm parçaların montaj aşamaları Şekil 4 te görülmektedir. Şekil 4. Parçaların montajlı hali 3

4 2.4. Elektronik Sistem Elektronik sistemin kalbi MC433 step motor vuru genişlik modülasyonu (PWM) sürücü kartıdır. BU kart paralel porttan PC tarafından yönetilmektedir. 4 step motoru kontrol eden bu kartın 4 eksen için limit anahtar kontrol bağlantıları da mevcuttur. Sistemin blok şeması Şekil 5 te verilmiştir. Şekil 6 da güç kaynağı ve step motor sürücü kartı görülmektedir. Şekil 5. Elektronik sistemin blok şeması 2.5. Yazılım Şekil 6. Elektronik kontrol sisteminin fotoğrafı Yazılım olarak piyasada bulunan herhangi Bilgisayar Destekli Tasarım (CAD) veya Bilgisayar Destekli Üretim (CAM) seçilebilir. Önemli olan G kodlarının üretilmesidir. AutoCAD, MasterCAM, SolidCAM, AlphaCAM, ArtCAM, Type3 gibi programlar örnek verilebilir. Bu çalışmada yazılım olarak MC433 kartımızı da kontrol edebildiğinden Artsoft Mach3 seçilmiştir. Bilgisayar kontrol programı 3 adımdan oluşmaktadır; Tasarım programı, Takım yollarını oluşturma ve Makine kontrol programı. Bilgisayar destekli tasarım programında çizilen model, takım yolu oluşturma programları ile derlendikten sonra G ve M kodu çıktısını makine kontrol programına aktarılır. Makine kontrol programı ise bu kodları yorumlayarak mikro işlemcilerden oluşan motor step motor sürücü devresine paralel porttan adım ve yön bilgilerini göndererek çalışmaktadır. Makine bilgisayardan aldığı bilgiler doğrultusunda milimetrik olarak hareket eder 4

5 ve bu hareket sıralı bir kod listesinden oluşmaktadır. Sıralı kod listesi tamamen işlendiği zaman tasarım programımızdaki tasarladığımız ürünün katı modeli üretilmiş olur böylece sanal ortamda tasarlanan bir ürünün prototipi üretilmiş olur. 3. DENEYSEL ÇALIŞMA Şekil 7 de görüldüğü gibi projemizin tamamının 3D tasarımı görülmektedir. Tasarımın tamamı SolidWorks kullanılarak sanal ortamda gerçekleştirilmiştir. Tasarım mevcut materyallerin ve mekanik kısmın tek parçalar halinde çizildikten sonra bir araya getirilip montajı yapılarak makine halini almıştır. Motorlar step motor olup vidalı millere 1/2,5 oranında kasnaklar ile güç aktarımı sağlanmıştır. Makine eksenleri X 50mm Y 50mm Z 50mm olmak üzere 3 eksenden oluşmaktadır. 3 eksenin de hareketi step motor ile sağlanmıştır. Makinemizde 4 adet R20mm ve 8 adet R16mm lineer rulmanlar ile yataklar üzerinde kayarak hareket etmektedir. Hareket için güç aktarımında 16mm/5mm vidalı mil ve bunlara bağlı 3 adet bilyeli somun kullanılmıştır. 4. SONUÇLAR Şekil 7. Sistemin Solidworks modeli ve tamamlanmış durumu Mekanik yönden sağlam, parça işleyebilecek güçte bir bilgisayar destekli üretim sistemi gerçekleştirilmiştir. Sistemin PC yazılımı olan Mach3 hem tasarlama hem de kontrol işlevlerini performanslı bir şekilde yerine getirmektedir. Bu çalışmada bir kalem yardımıyla bir kâğıt üzerine 2 boyutlu şekiller aktarılmıştır. Đleride sistem geliştirilerek baskı devre yapması ve delmesi olanaklı görünmektedir. KAYNAKÇA [1] Erişim Tarihi: Mayıs [2] Erişim Tarihi: Mayıs [3] Erişim Tarihi: Mayıs [4] Erişim Tarihi: Nisan [5] Erişim Tarihi: Mayıs