Mini CNC mekanizmaları

Konu: Mini CNC mekanizmaları Çarş. Mart 16, 2011 6:39 pm

[Linkleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

[Linkleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

Cnc Designer

Mini CNC mekanizmalarında öncelikle hareketli tablaları inceleyeceğiz.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] Şekil 1

Şekil 1 de, 6 numaralı tabla yeşil ok istikametinde hareket ettirilecektir. Bu tablanın saga-sola ve yukarı-aşağı hareketleri (kırmızı okla gösterilen istikametlerde) engellenmelidir.

En basit olarak şekilde, 1 numara ile gösterilen içi delik mavi
burçlar 2 numaralı gri milin dışına geçirilerek, burçların sadece tek
doğrultuda hareket etmesi sağlanır.

Bu düzenek, basitçe anlaşılacağı üzere tabla, sabit millerden
dolayı, şekilde 3 ve 4 doğrultularında hareket edemezken 5 nolu
doğrultuda rahatça hareket edecektir. Biri birine paralel duran iki mil
üzerine bu burçlardan yerleştirilir ve buçların üstüne de tabla monte
edilirse, artık tablamız sadece tek doğrultuda hareket etmeye hazır
demektir.

Bu yöntem bilgisayar yazıcılarında kullanılmakta olup burç olarak
bronz dan malzeme kullanılır. Burç içindeki miller çelik malzemedir.
Bronz çelik ikilisinde bronz malzeme çeliğe göre daha aşıngan bir
malzemedir ve zamanla aşınarak mil ile arasında boşluk oluşturur. Bu
boşluk zaman içinde şekildeki 5 nolu doğrultunun yanı sıra artık 3 ve 4
doğrultularında da boşluk mesafesi kadar hareketlere neden olur. Bu
mesafe rahatsız edici boyutlara ulaşırsa, burçların yenileri ile
değiştirilmesi gerekecektir.

İki mil arasındaki pembe oklarla gösterilen 7 nolu mesafeler, her
yerde aynı olmak zorundadır. Aksi halde 6 nolu tabla ile burçların
bağlantısı sabit olduğundan, miller arasındaki mesafenin değişim
gösterdiği bölgelerde burçların millere olan baskısı artacak ve
mekanizmanın hareketi zorlaşacak hatta mekanizma kilitlenecektir.
Burç ve çelik ikilisini yağlamak sürtünmeyi azaltacaktır. Metal burç
yerine günümüzde plastik benzeri (derlin vs) malzemeler de kullanılmaya
başlanmıştır. Bu malzemelerin sürtünmeleri daha da azdır. Aynı şekilde
teflon kaplanmış miller de sürtünmeyi çok azaltmaktadır.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] Şekil 2

Burç yerine lineer rulman kullanmak sürtünmeyi büyük ölçüde azaltır. Şekil 2 de
görüldüğü gibi bilyalar bir tüp içine konmuştur. Rulman içinden geçen
mile, bilyalar baskı halindedir. Rulman sürüklenirse içteki bilyalar
dönerek tüp içinde ilerler.

Şekil 3 de
görülen lineer rulman ve miller artık Türkiye'de de bulunmaktadır.
Lineer rulman dışına takılmış takozlar montaj kolaylığı sağlamaktadır.
Ancak bu tip rulmanlar silindirik lineer rulmanlara göre daha pahalıdır.

Gene sağdaki şekilde, en sağ üstte kesilmiş gibi duran rulmanlar
açık tip rulman olarak adlandırılırlar ve bu rulmanlara miller konusunda
tekrar değinilecektir. Milin geçeceği deliğin çapının küçük bir vida
ile ayarlanmasını sağlayan rulmanlarda piyasada mevcuttur.

Miller

Burç yada lineer rulmanları mil üzerinde hareket ettiriyorduk. Mil
esas itibariyle çelikten yapılmış, dış yüzeyi sertleştirilmiş ve
taşlanmıştır. Sıradan bir mil özellikle lineer rulmanla birlikte
kullanılacak ise, rulmanların içindeki bilyalar, mili ezerek iz
yapabilir. Bu amaçla kullanılacak sertleştirilmiş miller de piyasada
bolca mevcuttur.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

Şekil 4

İki uçtan monte edilmiş bir mil eksenine
dik kuvvetler şekil 4 de görüldüğü gibi milde seğime neden olur. Bu cnc
mekanizmalarında hiç istenmeyen bir durumdur. Bu olaya engel olmak için
mil çapı kalınlaştırılır, mil boyu kısaltılır yada destekli millerden
yararlanılır. Sağdaki şekilde alttan üçüncü sıradaki mil, destekli bir
mildir. Silindirik milin altına ters T şeklinde dayanak monte
edilmiştir. Bu dayanak, mile özellikle üstten gelen kuvvetlere karşı
dayanım verir ve milin şekil değiştirmesini engeller. Ancak bu mile
artık silindirik burç yada rulman takılamaz bunların yerine yukarıda
sözünü ettiğimiz açık tip rulman kullanılır.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] Şekil 5

Birden fazla ekseni olan mekanizmalarda, eksenler biribirlerine dik
olacak şekilde yerleştirilerek 2 yada 3 boyutta hareket sağlanır.

Öncelikle 2 eksenli mekanizmaları inceleyelim.

Amacımız, bir düzlemin bütün x,y noktalarına erişebilecek mekanizma yapımı olsun. Bu düzlemi tarayabilmek için şekil 5
deki gibi biribirine dik iki eksene ihtiyacımız olacaktır. Eksenlerden
birisi X ekseninde hareket sağlarken diğeri de Y ekseninde hareket
sağlayacaktır.

Böyle bir mekanizma iki şekilde yapılabilir.

Öncelikle köprü (bridge) tipi yapıyı inceleyelim

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] Şekil 6

Şekil 6'daki gibi aralarında 90º bulunan iki mekanizma biri birinin hareketine engel olmayacak şekilde yaklaştırılsın ve aşağıdaki gibi yeni düzenek oluşsun.

Şekilden de görüleceği üzere Y tablası Y yönünde, X tablası da X
yönünde hareket ederek ancak sarı renkli XY alanı kadar bir alan
taranabilmektedir. Bundan dolayı X mekanizmasında miller taranmak
istenen X mesafesinden çok daha uzun seçilir buda makinenin boyutlarını
artırır. Köprü yöntemi denen yöntemin bu mahzuru, bir sonraki yazımızda
açıklanacak olan hareketli ray tekniğinde giderilmiştir.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.] Şekil 7

Şekil 7'de, X eksenine ait tabla
(kahve renkli blok) sağa ve sola hareket etmektedır. Kahverengi blok,
aynı zamanda Y ekseninin bir parçasıdır ve Y eksenindeki mavi tabla
karşılıklı iki kahverengi takoz arasında hareket etmektedir. Köprü
tipinden farklı olarak X eksenindeki tabla, Y eksenini taşımaktadır. X
eksenindeki millerin boyu ile X eksenindeki hareket mesafesi hemen hemen
aynıdır. Dolayısı ile köprü yöntemindeki alan sınırlaması bu teknikte
yaşanmamaktadır. Açık mavi renkli yüzey hareketsiz olup iş parçası bu
yüzeye bağlanmaktadır.

İki method kıyaslanırsa avantaj ve dezavantajlar görülür.

Köprü tipinde işlenecek parça, eksenlerden birisi ile hareket etmektedir.
Hareketli ray da işlenecek parça sabittir.
Hareketli ray tipinde makine alanı ile işleme alanı birbirine yakın değerlerdedir.

Bu ayrıntıların avantaj yada dezavantaj oluşu tamamen uygulamaya bağlıdır ve iki metod da yaygın kullanılmaktadır

2.5 Eksenli mekanizmalar.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]
İki eksenli mekanizmalarda millerin ve tablaların yerleşimlerini
incelemiştik. 2 Eksenli bir makine ile yapılabilecek işler sınırlıdır.
Hiç olmazsa konumu hassas olarak kontrol edilemesede 3'üncü bir eksende
harekete daha ihtiyaç vardır.

Örneğin tek hamlede aşağıya inen tek hamlede tekrar eski yerine
gelen selenoid tipi bir hareket ile makine 2.5 eksen özelliği kazanır.

Ancak selenoid tipi bir hareketin de uygulamada kullanım alanları
sınırlıdır ve bunun yerine diğer eksenlerde olduğu gibi motorlu 3. bir
eksen daha kullanılır. Bu sayede selenoiddeki sert ani hareketler yerini
yumuşak hareketlere bırakır.

2.5 Eksen uygulamalarında makine, Z tablasını iş parçasından
uzaklaştırır ve X-Y tablalarını istenen koordinata ilerletir. İstenen
koordınatlara gelindiğinde Z tablası iş parçasına yaklaşır dolayısı ile
kesici uc, yazıcı kalem vs aparatı iş parçasına temas etmiş olur. X,Y
eksenleri hareket ederken iş parçasında gerekli iz (kazıma, çizme vs)
oluşturur. İz olması istenmeyen yerlerde tekrar Z tablası iş parçasında
uzaklaştırılır. Böylece sadece iz var yada iz yok tipi iki konumlu
çalışma sağlanmış olur. Bu tip makinelere 2.5 eksenli makineler denir.
Yazı yazma, boya püskürtme, pcb kazıma, pcb delme, pantograf işlemleri
bu tip makinelerle yapılan işlere örnek olarak gösterilebilir.

3 Eksenli mekanizmalar.

2.5 eksenli mekanizmalarda Z ekseninin yumuşak hareket etmesi için
selenoid yerine diğer eksenlerde olduğu gibi motorla tahrik edildiğinden
bahsetmiştik. Bu durumda bu makine 3 eksenli bir makine olmuş
olacaktır.

O halde makinenin 2.5 eksen uygulamasında mı yoksa 3 eksen
uygulanmasında mı kullanılacağı bilgisayar üzerinde koşacak programa
bağlıdır.

2.5 eksen uygulamasında Z ekseni, yüksek alçak tipi iki durumda
çalışırken, 3 eksen uygulamalarında Z ekseni istenen herhangi bir konuma
taşınabilir. Bu sayede küp şeklindeki bir parçadan küre gibi eğrisel
yüzeylerin oluşturulması mümkün olur.

3 eksen uygulamalarında makine için kodlama çok daha karmaşıktır ve
hatasız bir programlama (kod üretimi) için kesinlikle bilgisayar
desteğine ihtiyaç vardır. Bu tür programlara CAM programları denir.

Bilindiği gibi CAD Computer Aided Design programları, bilgisayar ortamında tasarım yapmamıza imkan verirken, CAM
Computer Aided Manufacture programları bilgisayar destekli imalat
yapmamıza yarar. İşlenecek iş parçasının Cnc tarafından nasıl işleneceği
standart kodlarla tanımlanır.

Her ne kadar bu kodlar cnc cihazlarına göre bazen farklılık
gösterse de, yaygın kullanılan kodlama tekniğinin adı G-M kodlama
tekniğidir. Post processor programları, makinenin CAM program
çıktıları ile uyumunu sağlar. Eğer cnc cihazınız elinizdeki CAM programı
ile uyuşmuyorsa araya Cnc makinenize özel post processor yazılım
gerekecektir.

Eksenlerin Motorlarla Tahrik edilmesi

Şu ana kadar eksenler hakkında konuştuk. Şimdi de eksenlerin motorlarla nasıl ileri geri hareket ettirildiğini inceleyeceğiz.

Bilindiği gibi motorların rotor denen
hareketli aksamı dairesel bir hareket yapmaktadır. Halbuki eksenlerimiz
ileri ve geri olmak üzere doğrusal hareket yapmaktadır. O halde dairesel
hareketten doğrusal harekete geçmek gerekir. Bu amaçla kayış, vida,
krameyer dişli, eğimli tekerlek, araba, lineer motor gibi teknikler
kullanılmaktadır:

Ancak biz mekanizmalarımızda vida tekniğini kullanacağız.

Bir vidaya somun takar ve somunu elimizle
tutarken vidayı çevirirsek her bir vida turunda somunun vida dişi
mesafesi kadar doğrusal hareket ettiğini görürüz.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

Yukarıdaki animasyondan da görüldüğü gibi
rotorun bir yönünde somun bir yöne ilerlerken, rotorun diğer yönünde,
somun ters yöne ilerlemektedir.

Bu amaçla kullanılacak vida gelişigüzel seçilemez. Kullanılacak vidayı tanımlayan parametreler

Vidanın;

Bir turunda somundaki ilerleme
Çapı
Ağırlığı
Somun ile arasındaki sürtünmesi
Somun ile arasındaki boşluğu
Tipi

Rotor 1 tur döndüğünde, somun, vidanın diş adımı mesafesi kadar ilerler.

[Resimleri görebilmek için üye olun veya giriş yapın.]

Vida adımı 3 mm olan bir mil, 200 Adım/Tur step motor ile doğrudan tahrik edilirse rotorun bir adımında somun 3/200 mm ilerler.

Çap ve ağırlık vidanın kütlesel ataletini belirler.
Makinede, Vida artı yükün mil eksenine indirgenmiş kütlesel ataleti artı
rotorun kütlesel ataleti, motorun baş etmesi gereken kütlesel ataleti
olup ani hızlanma ve yavaşlamaya sınır getirmektedir.

Vida somun sürtünmesi rotordan elde edilen mekanik enerjinin bir kısmının ısı olarak kaybına neden olduğu için motor işe yarar torkunu düşürür.

Boşluk, cnc sisteminde hiç ama hiç istenmeyen bir
özelliktir.Boşluktan kaçmak mümkün değildir. Boşluk miktarı aynı zamanda
vida kalitesini belirleyen unsurlardan birisidir. Vida ile somun
arasında boşluk olması durumunda ölü bölge oluşur. Bu ölü bölge vidanın
devir yönünün değişimlerinde hataya neden olur. Ayrıca eksenlerin
pozisyonlanmasında vida boşluğu kadar hataya neden olacaktır.

Tip, vida ve somun ikilisinin hangi malzemeden yapıldığı,
bilyalı olup olmadığı gibi özellikler diğer parametreleri yanında fiyatı
da yakından etkilemektedir.

» Mini Matkap Ayarlı Güç Kaynağı Devresi