EĞİTİM AMAÇLI CNC TORNA TEZGÂHLARI İÇİN SİMÜLASYON YAPABİLEN SAYISAL DENETİM PROGRAMI Harun GÖKÇE *,Hüseyin GÖKÇE ** Ankara Üniversitesi Çankırı Meslek Yüksekokulu Makine Bölümü * /Çankırı Kürk-Ar A.Ş. ** /Konya ÖZET Bilgisayar Denetimli tezgahlarda (BDT) üretime başlamadan önce bilgisayar programı yardımı ile takım yollarının gözlenmesi, işlem sırasının oluşturulması için benzetişim programları kullanılmaktadır.bilgisayar ekranında benzetişimi yapılan iş parçasının takım tezgahında işlenmesi daha kolay ve güvenilir şekilde gerçekleştirilmektedir. BDT programlarının hazırlanması, tezgâh denetim sisteminin özelliklerine bağlıdır. Bu çalışmada Visual Basic 6.0 programlama dili kullanılarak masa üstü Bilgisayar Denetimli Tezgah için benzetişim programı geliştirilmiştir.geliştirilen programda tezgâh boyutları, adres harfleri, ilerleme miktarı, iş mili hızı v.b. değişkenler benzeri özelliklerdeki tezgahlar için uyumlu hale getirilebilmektedir.geliştirilen programla 2 iş parçasının simülasyonu yapılmış ve bu parçalar bilgisayar denetimli takım tezgahında işlenerek olumlu sonuçlar alınmıştır. Anahtar Kelimeler : Silindirik Parçalar, SD parça programı, Görsel benzetim, Simulator A NUMERICAL CONTROL PROGRAM WHICH CAN BE USED AS A SIMULATOR FOR CNC TURNING LATHES USING IN EDUCATION ABSTRACT In computer controlled lathes, before starting to manufacture, simulation programs are used to the form operation order and observe tool path by means of a software program. It will be easy and reliable to operate on the component which is simulated on the computer screen. Preparing programs for computer controlled laths depends on the features of lathe controlling systems. In this study, a simulation program for a computer controlled lathe by a desktop computer was developed by using a Visual Basic 6.0 programming language. In the developed program, it is possible to adjust the range of variables such as the size of a lathe, address letters, progression level and spindle in similar lathes. With the developed program, two work pieces were simulated and operated on the computer controlled lathes, and positive results were gained. Key Words: Cylindrical components, Numeric Controller Part Programme, visual simulation, Simulator. 1.GİRİŞ İnsan gücünün el alt seviyeye indirilme çalışıldığı günümüzde, Bilgisayar Denetimli Tezgahlar (BDT) 1980 li yılların başından itibaren yaygın şekilde kullanılmaya başlanmıştır. Karmaşık yüzeyli iş parçalarının hassas olarak işlenmesi, maliyetlerin düşürülmesi, kalitenin yükseltilmesi, hızlı ve seri üretim kabiliyeti gibi etkenler BDT lerin kullanım alanlarının ve sayılarının artmasında büyük rol oynamıştır. BDT lerin ilk yatırımlarının ve bakım maliyetlerinin yüksek oluşu ve kalifiye eleman istihdamı vb nedenlerden dolayı sorunsuz ve verimli kullanılmaları gerekmektedir. Tezgâhlarda üretim kayıplarının olmaması ve üretimin daha kolay gerçekleştirilmesi için üretim öncesi görsel benzetişim yapan bilgisayar yazılım programları geliştirilmiştir. 1
BDT ler için benzetişim programları iki farklı türde yapılmaktadır. Bunlardan ilki bilgisayarın ara yüzünde etkileşimli olarak iş parçasının işlenmesi için gerekli komutlar girilerek, ilerleme miktarı, iş mili hızı, takım seçimi yapılarak parçaya ait formata uygun (fanuc, siemens v.b.) Sayısal Denetim (SD) programı oluşturulmasıdır. Takım yolu oluşturulan iş parçasının işlenmesinin doğruluğu simulatorlar tarafından kontrol edilir. Diğer bir method ise bilgisayar ara yüzünde çeşitli boyut komutları girilerek, uygun takımlar seçilip iş parçası işlenmesidir. Parça işlendikten sonra, parçaya ait SD programı elde edilir [1]. Araştırmacılar çalışmalarında BDT lerin programlanması, kesici takım seçimi ve verimlilik arttırma gibi konular üzerinde birçok çalışma yapmışlardır. Yapılan çalışmaların bazıları aşağıda verilmiştir. Crookal ve Smith 1971 yılında çok işlemli tornalama için bir program geliştirmişlerdir. Bu programda, parça tanımlama X-Y koordinatları ile yapılmakta ve iş parçasının dış profili ve iç profili tanıtılmakta ardından oluşan iş parçasına göre takım yolu oluşturulmaya çalışılmaktadır. Akkurt, Mestci ve Sevinç, dönel parçalar için iki modülden oluşan bilgisayar destekli tasarım ve imalat paket programı geliştirmiştir. Altan, Cansever ve Gürsoy ise EIA/ISO kod sistemine uygun benzetim yapabilen bir program geliştirmişlerdir. El-Midayn ve Davies tornalama için işlem planlaması yapan Autocap programını ve Yakup Turgut, İhsan Korkut ve M. Tolga Akıncı tarafından BD Torna tezgahları için etkileşim yöntemi kullanılarak SD kod Türetilmesi konusunda bir çalışma yapmıştır. Bu çalışmada İş parçasının geometrisi belirtildikten sonra ona uygun SD kodlarının üretilmesi sağlanmıştır. Bu çalışma kapsamında hazırlanan yazılımda ise BD Torna tezgahları için önceden oluşturulan SD kodlarının doğruluğunun kontrol imkanı sağlanmıştır. Eğitim kurumlarında öğrencilerin hata yapma oranı yüksek olduğundan öğrenciler tarafından oluşturulan bu SD kodlarının imalat öncesinde gözlemleme imkanı sunmaktadır. Son zamanlarda kamu desteği (%70-80 karşılıksız kredi kullanımı) ile küçük ve orta ölçekli işletmelerde (KOBİ), CAD/CAM yazılımlarına ciddi harcamalar yapılmaktadır. Hazırlanan bu tür yazılımlar, imalatta karşılaşılan birçok probleme çözüm önerileri getirebilmekte ve ülke kaynaklarında ciddi tasarruflar sağlanabilmektedir.[2] 2. BİLGİSAYARLI SAYISAL DENETİM PROGRAMI Bu çalışmada geliştirilen yazılım ile sayısal denetimli torna tezgâhlarında, talaş kaldırma işlemlerinin görsel Simulatorlar ile izlenmekte ve SD programları denetlenmektedir. Programda ISO standartlarına uygun komutlar kullanılmış olup, FANUC kontrol paneline uygun içerikte hazırlanmıştır [3]. Programın kullanım amaçlarından en önemlisi üretim öncesi hazırlanan programın bilgisayar ekranında gözlenmesi ve bilgisayardan DNC Sistemi yardımıyla SD programının BD torna tezgâhına aktarılmasıdır. 2.1. ANA GİRİŞ SAYFASI Program açıldığında şekil 1 de görülen ana giriş sayfası ekrana gelmektedir. Şekil 1. Ana Giriş Sayfası 2
Program Microsoft Windows XP işletim sisteminde Visual Basic 6.0 programında hazırlanmıştır. Program Gazi Üniversitesi Teknik Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi Bölümü Talaşlı Üretim A.B.D. Hüseyin GÖKÇE nin lisans tezi olarak sunulmuştur. Programın hazırlanmasında kullanılan ISO standartlarına uygun şekilde önceden tanımlanmıştır. Programın tanıdığı G, M komutları ve program algoritması ekte sunulmuştur. editöründe değişiklik yapmasını sağlamaktadır. Şekil 3 de görüleceği üzere programda 6 farklı kesici takım tanıtılmıştır. Şekil 4 deki programda görüleceği, üzere kesici çapları programın içerisinde belirtilmektedir. Simülasyon ekranına bir kod editörü eklenmiştir. Program çalışmaya başladığında hangi dizinde işlem yapıyorsa sarı olarak gösteriliyor ve dizin hakkında bilgi verilir. Aynı zamanda bu kod editöründen programa müdahale etme imkânı sağlanmıştır. Programın ana menusundaki (Şekil 1) içerisindeki komutlar görüldüğü gibidir. 1. Simülasyon programı 2. Program editörü 3. Program hakkında 4. Malzeme bilgisi 5. Kesici takım bilgisi 6. Kod bilgileri 7. Kesme Parametreleri 8. Çıkış 2.2. SİMÜLASYON PROGRAMI Simülasyon sayfası açıldığında Şekil 2 de görüldüğü gibi bir ekran gelmektedir. Şekil 3. Programda kullanılan kesici takımlar Simülasyon makine imalat süresini bizlere vermekle birlikte kesici takımın konumunu ve bizim bilgisayar ekranındaki benzetim hızını arttırıp azaltmamıza olanak tanır. Soğutma sıvısının çalışıp çalışmadığında ekranın sağ üst kısmında bize uyarı göstermektedir. Şekil 2. Simülasyon Ara yüzü Program öğrencinin rahat anlayabileceği şekilde tasarlanmıştır. Üst menüde; Ana menüye dönüş, BDT na gönder, Editörü göster, Ekran Kayıtları gibi seçenekler mevcuttur. Bunlar öğrencinin simülasyon ekranını kapatmadan hızlı bir şekilde kod Şekil 4. Kod Editörü Simulator programına konulmuş program editörü ile kodlar üzerinde kolay bir 3
şekilde yazılımdan çıkmadan değişiklik yapabiliriz (Şekil6). Program editörünün bize kazandırdığı avantajlardan bazıları şu şekilde sıralayabiliriz; - Eş zamanlı benzetim - Kesici takımları kendi ara yüzünde gösterebilmesi - Hatalı kodları renklendirerek hata ayıklama sürecini kısaltması - Dosya aç ile farklı bir yerdeki programımızı açarak editörde gösterme [3] 3. SİMÜLASYON UYGULAMASI Bu uygulamayla Şekil 5 de görülen örnek iş parçasının ISO standartlarına göre hazırlanan SD kodlarının simülasyon programıyla incelenerek karşılaştırma sonuçlarının elde edilmesi sağlanmıştır. Şekil 5. Örnek iş parçası Şekil 5 de resmi şekil 6 da ise teknik resmi görülen iş parçası poliamid malzemeden olup Masa tipi BD Torna tezgahında imal edilmiştir. İş parçası için kullanılan SD kodları aşağıdaki gibidir; N00 G90 X0. Z0. N01 T01 M08 N02 G00 X20. N03 G01 Z-80. N04 X22. N05 Z0. N06 X18.5 N07 G01 Z-40. N08 G00 X20. N09 Z0. N10 X15. N11 Z-5. N12 G00 X17. N13 Z0. N14 X10.5 N15 G01 Z-5. N16 X12. N17 G00 Z0. N18 X0. N19 T05 N20 X0. Z0. N21 G00 X10. N22 G01 Z-5. N23 Z-20. X18. N24 Z-40. N25 G00 X20. N26 Z0. N27 T03 N28 X20. N29 Z-30. N30 G01 X15. N31 G00 X20. N32 Z-45. N33 G01 X13. N34 G00 X20. N35 Z0. N36 X0. N37 T01 N38 G00 X20. N39 Z-45. N40 X15. N41 G01 Z-70. N42 X20. N43 Z0. N44 X0. N45 T05 N46 G00 X20. N47 Z-45. N48 X13. N49 G01 Z-70. N50 G00 X20. N51 Z0. N52 M09 M53 M30 Şekil 6. İş parçasının teknik resmi 4
4. SONUÇ Yapılan çalışmada elde edilen aşağıda gibidir. Şekil 7. İş parçasının simülasyon ekranı İş parçasının simülasyon görüntüsü şekil 7 de görüldüğü gibidir. Kesici takım olarak sağ yan kalem ve keski kalemi takımları kullanılmıştır. Şekil 8. SD Kodların tezgaha aktarılması için kullanılan ara yüz - BD torna tezgahı özellikleri, programa tanıtılarak, seçilen kesici takıma göre, belirlenen talaş derinliğinin, tezgah tarafından işlenip işlenmeyeceği program tarafından denenmektedir[2]. - İş parçasının yüzeyinde işlenecek profillerin geometrik şekilleri (takım yolu) ekranda görülebilmektedir. - Program bilgisayar ara yüzünden SD kodu tezgaha aktarılması sağlanmıştır. - Program içerisinde yer alan güvenlik ve uyarı hata mesajları kullanıcının hatalı işlem yapmasını engellemiştir. - Program içerisinde kullanılan veri tabanları arttırılabilmektedir. Elde edilen programdan olumlu ve beklenen sonuçlar elde edilmiştir. Program Windows XP işletim sisteminde çalışmaktadır. Görselliği ve kolaylığı açısından öğrencilerin rahat kavramaları amaçlanmıştır. Emco Compact ve Boxford Masatipi CNC tezgahlarında hazırlanan SD programında olumlu sonuçlar elde edilmiştir. Simülasyonu tamamlanan programın kodlarını göndermek için oluşturulan ve simülasyon programına entegre edilen bu ara yüzde gerekli PC Port kontrolleri yapılarak simülasyon programı PC den BD li takım tezgahının post prosesür birimine gönderilmiş ve takım ayarları yapılarak iş parçası işlenmiştir. 5
5. KAYNAKLAR 1. Gürbüz, R. Eğitim Amaçlı SD Torna İçin Benzetişim Yapabilen Sayısal Denetim Programı MAMKON 97 I. Makine Mühendisleri Kongresi, İstanbul 2. Turgut, Y., Korkut, İ., Akıncı, T. CNC Torna Tezgahları İçin Dialog Metodu Kullanılarak NC Kod Türetilmesi 3. Gökçe, H. Fanuc CNC Torna Simülasyonu Lisans Tezi 4. Croocal, J. R., Smith, J. A. Program Autoplan for the derivation of operation and Machining Condition in Multi Operational Turning, Proceeding the 2th International Conference on Product Development of Manufacturing Technology, University of Stracthclyd. 5. Innou K. Data Structure in Software for lathe Operations, Annals of the CIRP, Vol. 25/1,pp.423-425 6. Gürbüz, R. Geleneksel üretimin Bilgisayarla Denetimi, Doktora Tezi, Gazi Üniversitesi Teknik Eğiti Eğitim Fakültesi Makine Eğitimi, Ankara 7. Atlan, E., Cansever, G., Gürsoy, E. Sayısal denetimli Torna Tezgahlarında Talaş Kaldırma İşlemlerinin Grafik Simülasyonu. 3. Ulusal Makina Tasarım ve İmalat Kongresi III, s. 281, Ankara (1988) 8. Polimak Ltd. CNC Simulation and Verification Software User s Guide 6
Ek 1:Eğitim Amaçlı CNC Torna Tezgâhları İçin Simülasyon Yapabilen Sayısal Denetim Programında Kullanılan G, M, Takım ve Yardımcı Kodlar G00 G01 G02 G03 G04 G21 G24 G25 G27 G78 G81 G84 G90 G94 Hızlı İlerleme Doğrusal interpolasyon Dairesel interpolasyon (saat yönünde) Dairesel interpolasyon (saat yönünün tersi yönde) Duraklama Boş satır Kesin ölçülendirme yarıçapı girişi Alt programın çağrılması Görev iptali Diş çekme çevrimi Delik çevrimi Boylamasına tornalama çevrimi Kesin ölçülendirme İlerleme Miktarı Programda Kullanılabilen M Kodları: M00 M03 M05 M06 M08 M09 M17 M30 Programın durdurulması İş milinin saatin zıt yönünde çalıştırılması İş milinin durdurulması Takım telafisi Soğutma Sıvısının açılması Soğutma Sıvısının kapatılması Ana programa geçiş Program Sonu Programda Kullanılabilen Kesici Takım Çeşitleri: T01 T02 T03 T04 T05 T06 Sağ yan kalem Sol yan kalem Keski kalemi Delik kalemi Sağ yan vida kalemi Sol yan vida kalemi Programda Kullanılan Yardımcı Adres Kodları: X Z F T K H X eksen koordinatı Z eksen koordinatı İlerleme miktarı Kesici takım çağırma Vida adımı Diş derinliği, paso sayısı 7