CNC İşleme Merkezlerinde Otomatik Takım Değiştirme Prensibi ve Adımları
Özet: Bu makale, CNC işleme merkezlerinde otomatik takım değiştirme cihazının önemini, otomatik takım değiştirme prensibini ve takım yükleme, takım seçimi ve takım değiştirme gibi belirli adımları ayrıntılı olarak ele almaktadır. Otomatik takım değiştirme teknolojisini derinlemesine analiz etmeyi, CNC işleme merkezlerinin işleme verimliliğini ve doğruluğunu artırmak için teorik destek ve pratik rehberlik sağlamayı, operatörlerin bu önemli teknolojiyi daha iyi anlamalarına ve ustalaşmalarına yardımcı olmayı ve ardından üretim verimliliğini ve ürün kalitesini artırmayı amaçlamaktadır.
I. Giriş
Modern üretimde kilit ekipmanlardan biri olan CNC işleme merkezleri, otomatik takım değiştirme cihazları, kesici takım sistemleri ve otomatik palet değiştirme cihazlarıyla önemli bir rol oynar. Bu cihazların kullanımı, işleme merkezlerinin tek bir kurulumdan sonra bir iş parçasının birden fazla farklı parçasının işlenmesini tamamlamasını sağlayarak, arızasız duruş süresini önemli ölçüde azaltır, ürün üretim döngüsünü etkili bir şekilde kısaltır ve ayrıca ürünlerin işleme hassasiyetini artırmada önemli bir öneme sahiptir. Bunların arasında en önemli parça olan otomatik takım değiştirme cihazının performansı, işleme verimliliği seviyesiyle doğrudan ilişkilidir. Bu nedenle, prensibi ve adımları hakkında derinlemesine araştırma yapmak önemli pratik değere sahiptir.
II. CNC İşleme Merkezlerinde Otomatik Takım Değiştirme Prensibi
(I) Takım Değiştirmenin Temel Süreci
CNC işleme merkezlerinde disk tipi takım magazinleri ve zincir tipi takım magazinleri gibi çeşitli takım magazinleri bulunsa da, takım değiştirmenin temel süreci tutarlıdır. Otomatik takım değiştirme cihazı bir takım değiştirme talimatı aldığında, tüm sistem hızla takım değiştirme programını başlatır. İlk olarak, iş mili anında dönmeyi durdurur ve yüksek hassasiyetli bir konumlandırma sistemi aracılığıyla önceden ayarlanmış takım değiştirme konumunda doğru bir şekilde durur. Ardından, takım ayırma mekanizması etkinleştirilerek iş mili üzerindeki takım değiştirilebilir duruma getirilir. Bu sırada, kontrol sisteminin talimatlarına göre, takım magazini ilgili iletim cihazlarını çalıştırarak yeni takımı hızlı ve doğru bir şekilde takım değiştirme konumuna getirir ve aynı zamanda takım ayırma işlemini de gerçekleştirir. Ardından, çift kollu manipülatör hem yeni hem de eski takımları aynı anda doğru bir şekilde kavramak için hızla hareket eder. Takım değiştirme tablası doğru konuma döndükten sonra, manipülatör yeni takımı iş miline takar ve eski takımı takım magazinindeki boş konuma yerleştirir. Son olarak mil, yeni takımı sıkıca tutmak için sıkıştırma eylemini gerçekleştirir ve kontrol sisteminin talimatları doğrultusunda ilk işleme pozisyonuna geri döner, böylece tüm takım değiştirme işlemi tamamlanır.
(II) Alet Hareketinin Analizi
İşleme merkezinde takım değiştirme işlemi sırasında takımın hareketi temel olarak dört ana parçadan oluşur:
- Takım, Mil ile Durur ve Takım Değiştirme Konumuna Hareket Eder: Bu işlem, milin hızlı ve hassas bir şekilde dönmeyi durdurmasını ve takım tezgahının koordinat eksenlerinin hareket sistemi aracılığıyla belirli bir takım değiştirme konumuna hareket etmesini gerektirir. Genellikle bu hareket, milin konumlandırma hassasiyetinin işleme gereksinimlerini karşılamasını sağlamak için motor tarafından tahrik edilen vida-somun çifti gibi bir aktarma mekanizması tarafından sağlanır.
- Takımın Takım Magazinindeki Hareketi: Takımın takım magazinindeki hareket şekli, takım magazininin tipine bağlıdır. Örneğin, zincir tipi bir takım magazininde, takım, zincirin dönüşüyle birlikte belirtilen konuma hareket eder. Bu işlem, takım magazininin tahrik motorunun, takımın takım değiştirme konumuna doğru bir şekilde ulaşmasını sağlamak için zincirin dönüş açısını ve hızını hassas bir şekilde kontrol etmesini gerektirir. Disk tipi bir takım magazininde ise, takımın konumlandırılması takım magazininin döner mekanizması aracılığıyla sağlanır.
- Takım Değiştirme Manipülatörü ile Takımın Hareketini Aktarma: Takım değiştirme manipülatörünün hareketi, hem dönme hem de doğrusal hareketler sağlaması gerektiğinden nispeten karmaşıktır. Takım tutma ve bırakma aşamalarında, manipülatörün takıma hassas doğrusal hareketlerle yaklaşması ve bırakması gerekir. Bu genellikle, bir hidrolik silindir veya hava silindiri tarafından tahrik edilen kremayer ve pinyon mekanizması ile sağlanır ve bu mekanizma, doğrusal hareket sağlamak için mekanik kolu tahrik eder. Takım çıkarma ve takma aşamalarında, doğrusal harekete ek olarak, manipülatörün takımın mil veya takım magazininden sorunsuz bir şekilde çekilip takılabilmesini sağlamak için belirli bir dönüş açısı da gerçekleştirmesi gerekir. Bu dönme hareketi, mekanik kol ve dişli şaftı arasındaki iş birliğiyle, kinematik çiftlerin dönüşümünü de içeren bir şekilde sağlanır.
- Takımın İşleme Pozisyonuna Dönmesiyle Hareket Ettirilmesi: Takım değişimi tamamlandıktan sonra, sonraki işleme işlemlerine devam etmek için iş milinin yeni takımla birlikte orijinal işleme pozisyonuna hızla dönmesi gerekir. Bu işlem, takımın takım değiştirme pozisyonuna hareketine benzer, ancak ters yönde gerçekleşir. Ayrıca, işleme sürecindeki duruş süresini azaltmak ve işleme verimliliğini artırmak için yüksek hassasiyetli konumlandırma ve hızlı tepki gerektirir.
III. CNC İşleme Merkezlerinde Otomatik Takım Değiştirme Adımları
(I) Takım Yükleme
- Rastgele Takım Tutucu Yükleme Yöntemi
Bu takım yükleme yöntemi nispeten yüksek esnekliğe sahiptir. Operatörler takımları takım magazinindeki herhangi bir takım tutucuya yerleştirebilirler. Ancak, takım montajı tamamlandıktan sonra, kontrol sisteminin sonraki işlem sürecinde program talimatlarına göre takımı doğru bir şekilde bulup çağırabilmesi için, takımın bulunduğu takım tutucunun numarasının doğru bir şekilde kaydedilmesi gerektiği unutulmamalıdır. Örneğin, bazı karmaşık kalıp işlemelerinde, takımların farklı işlem prosedürlerine göre sık sık değiştirilmesi gerekebilir. Bu durumda, rastgele takım tutucu yükleme yöntemi, takımların depolama konumlarını gerçek duruma göre kolayca düzenleyebilir ve takım yükleme verimliliğini artırabilir. - Sabit Takım Tutucu Yükleme Yöntemi
Rastgele takım tutucu yükleme yönteminden farklı olarak, sabit takım tutucu yükleme yöntemi, takımların önceden belirlenmiş takım tutucularına yerleştirilmesini gerektirir. Bu yöntemin avantajı, takımların depolama konumlarının sabit olması ve operatörlerin kolayca hatırlayıp yönetebilmesinin yanı sıra, kontrol sistemi tarafından takımların hızlı bir şekilde konumlandırılıp çağrılmasına da olanak sağlamasıdır. Bazı seri üretim işleme görevlerinde, işleme süreci nispeten sabitse, sabit takım tutucu yükleme yönteminin benimsenmesi, işlemenin kararlılığını ve güvenilirliğini artırabilir ve yanlış takım depolama konumlarından kaynaklanan işleme kazalarını azaltabilir.
(II) Araç Seçimi
Takım seçimi, otomatik takım değiştirme sürecinin önemli bir halkasıdır ve amacı, farklı işleme prosedürlerinin ihtiyaçlarını karşılamak üzere takım magazininden belirtilen takımı hızlı ve doğru bir şekilde seçmektir. Şu anda, temel olarak aşağıdaki iki yaygın takım seçme yöntemi bulunmaktadır:
- Sıralı Araç Seçimi
Sıralı takım seçme yöntemi, operatörlerin takımları yüklerken teknolojik işlem sırasına uygun olarak takım tutuculara yerleştirmelerini gerektirir. İşleme süreci boyunca, kontrol sistemi takımları yerleştirme sırasına göre tek tek alır ve kullanımdan sonra orijinal takım tutucularına geri yerleştirir. Bu takım seçme yönteminin avantajı, kullanımının kolay ve düşük maliyetli olması ve nispeten basit işleme süreçleri ve sabit takım kullanım sıraları olan bazı işleme görevleri için uygun olmasıdır. Örneğin, bazı basit şaft parçalarının işlenmesinde, sabit bir sırayla yalnızca birkaç takıma ihtiyaç duyulabilir. Bu durumda, sıralı takım seçme yöntemi işleme gereksinimlerini karşılayabilir ve ekipman maliyetini ve karmaşıklığını azaltabilir. - Rastgele Araç Seçimi
- Takım Tutucu Kodlama Takım Seçimi
Bu takım seçme yöntemi, her bir takım tutucunun takım magazinine kodlanmasını ve ardından takım tutucu kodlarına karşılık gelen takımların belirtilen takım tutuculara tek tek yerleştirilmesini içerir. Programlama sırasında operatörler, takımın bulunduğu takım tutucu kodunu belirtmek için T adresini kullanır. Kontrol sistemi, bu kodlama bilgisine göre ilgili takımı takım değiştirme konumuna hareket ettirmek için takım magazinini çalıştırır. Takım tutucu kodlama takım seçme yönteminin avantajı, takım seçiminin daha esnek olması ve nispeten karmaşık işleme süreçleri ve sabit olmayan takım kullanım sıraları olan bazı işleme görevlerine uyum sağlayabilmesidir. Örneğin, bazı karmaşık havacılık parçalarının işlenmesinde, farklı işleme parçalarına ve süreç gereksinimlerine göre takımların sık sık değiştirilmesi gerekebilir ve takım kullanım sırası sabit değildir. Bu durumda, takım tutucu kodlama takım seçme yöntemi, takımların hızlı bir şekilde seçilmesini ve değiştirilmesini kolayca gerçekleştirebilir ve işleme verimliliğini artırabilir. - Bilgisayar Bellek Aracı Seçimi
Bilgisayar belleği takım seçimi, daha gelişmiş ve akıllı bir takım seçim yöntemidir. Bu yöntemde, takım numaraları ve bunların depolama konumları veya takım tutucu numaraları, bilgisayarın belleğinde veya programlanabilir mantık denetleyicisinin belleğinde uygun şekilde hafızaya alınır. İşleme işlemi sırasında takımların değiştirilmesi gerektiğinde, kontrol sistemi program talimatlarına göre takımların konum bilgilerini doğrudan bellekten alır ve takımları hızlı ve doğru bir şekilde takım değiştirme konumuna taşımak için takım haznesini çalıştırır. Ayrıca, takım depolama adresinin değiştirilmesi bilgisayar tarafından gerçek zamanlı olarak hatırlanabildiğinden, takımlar takım haznesinden rastgele çıkarılıp geri gönderilebilir ve bu da takımların yönetim verimliliğini ve kullanım esnekliğini büyük ölçüde artırır. Bu takım seçim yöntemi, modern yüksek hassasiyetli ve yüksek verimli CNC işleme merkezlerinde yaygın olarak kullanılır ve özellikle karmaşık işleme süreçleri ve çok sayıda takım türü içeren işleme görevleri için uygundur; örneğin otomobil motor blokları ve silindir kapakları gibi parçaların işlenmesi.
(III) Araç Değişimi
Takım değiştirme işlemi, takımın mil üzerindeki takım tutucularının tipine ve takım magazininde değiştirilecek takıma göre aşağıdaki durumlara bölünebilir:
- Hem Mil Üzerindeki Takım Hem de Takım Dergisinde Değiştirilecek Takım Rastgele Takım Tutucularındadır
Bu durumda takım değiştirme işlemi şu şekildedir: İlk olarak, takım magazini, değiştirilecek takımı takım değiştirme konumuna hızlı bir şekilde taşımak için kontrol sisteminin talimatlarına göre takım seçme işlemini gerçekleştirir. Ardından, çift kollu manipülatör, takım magazinindeki yeni takımı ve mil üzerindeki eski takımı hassas bir şekilde kavramak için uzar. Daha sonra, takım değiştirme tablası dönerek yeni takımı ve eski takımı sırasıyla milin ve takım magazininin ilgili konumlarına döndürür. Son olarak, manipülatör yeni takımı mile yerleştirir ve sıkıştırır ve aynı zamanda eski takımı takım magazininin boş konumuna yerleştirerek takım değiştirme işlemini tamamlar. Bu takım değiştirme yöntemi nispeten yüksek esnekliğe sahiptir ve çeşitli farklı işleme süreçlerine ve takım kombinasyonlarına uyum sağlayabilir, ancak manipülatörün doğruluğu ve kontrol sisteminin tepki hızı için daha yüksek gereksinimleri vardır. - Mil üzerindeki Takım Sabit Takım Tutucuya Yerleştirilir ve Değiştirilecek Takım Rastgele Takım Tutucuya veya Sabit Takım Tutucuya Yerleştirilir
Takım seçme süreci, yukarıdaki rastgele takım tutucu takım seçme yöntemine benzer. Takım değiştirilirken, takım milden alındıktan sonra, eski takımın takım magazinine doğru bir şekilde geri gönderilebilmesi için takım magazininin mil takımının alınacağı belirli konuma önceden döndürülmesi gerekir. Bu takım değiştirme yöntemi, nispeten sabit işleme süreçlerine ve mil takımının yüksek kullanım sıklığına sahip bazı işleme görevlerinde daha yaygındır. Örneğin, bazı seri üretim delik işleme prosedürlerinde, mil üzerinde uzun süre belirli matkaplar veya raybalar kullanılabilir. Bu durumda, mil takımının sabit bir takım tutucuya yerleştirilmesi, işlemenin stabilitesini ve verimliliğini artırabilir. - Mil üzerindeki Takım Rastgele Takım Tutucusundadır ve Değiştirilecek Takım Sabit Takım Tutucusundadır
Takım seçme süreci, işleme süreci gereksinimlerine göre takım magazininden belirtilen takımın seçilmesidir. Takım değiştirilirken, milden alınan takım, sonraki kullanım için en yakın boş takım konumuna gönderilir. Bu takım değiştirme yöntemi, bir dereceye kadar takım depolama esnekliğini ve takım magazini yönetiminin kolaylığını dikkate alır. Nispeten karmaşık işleme süreçleri, çok sayıda takım türü ve bazı takımların nispeten düşük kullanım sıklıkları olan bazı işleme görevleri için uygundur. Örneğin, bazı kalıp işlemelerinde farklı özelliklerde birden fazla takım kullanılabilirken, bazı özel takımlar daha az sıklıkla kullanılır. Bu durumda, bu takımları sabit takım tutuculara yerleştirmek ve kullanılmış takımları yakındaki mil üzerinde depolamak, takım magazininin alan kullanım oranını ve takım değiştirme verimliliğini artırabilir.
IV. Sonuç
CNC işleme merkezlerinde otomatik takım değiştirme prensibi ve adımları, mekanik yapı, elektrik kontrolü ve yazılım programlama gibi birçok alanda teknik bilgi gerektiren karmaşık ve hassas bir sistem mühendisliğidir. Otomatik takım değiştirme teknolojisinin derinlemesine anlaşılması ve bu teknolojiye hakim olunması, CNC işleme merkezlerinin işleme verimliliğini, işleme hassasiyetini ve ekipman güvenilirliğini artırmak için büyük önem taşır. Üretim endüstrisinin sürekli gelişimi ve teknolojik ilerlemeyle birlikte, CNC işleme merkezlerinin otomatik takım değiştirme cihazları da yenilik ve iyileştirmeye devam edecek, karmaşık parçaların işlenmesine yönelik artan talebi karşılamak ve üretim endüstrisinin dönüşümünü ve gelişimini desteklemek için daha yüksek hız, daha yüksek doğruluk ve daha güçlü bir zekaya doğru ilerleyecektir. Pratik uygulamalarda, operatörler CNC işleme merkezlerinin avantajlarından tam olarak yararlanmak, üretim verimliliğini ve ürün kalitesini artırmak için işleme görevlerinin özelliklerine ve gereksinimlerine göre takım yükleme yöntemlerini, takım seçme yöntemlerini ve takım değiştirme stratejilerini makul bir şekilde seçmelidir. Bu arada, ekipman üreticileri de ekipmanların performansını ve kararlılığını iyileştirmek ve kullanıcılara daha kaliteli ve daha verimli CNC işleme çözümleri sunmak için otomatik takım değiştirme cihazlarının tasarım ve üretim süreçlerini sürekli olarak optimize etmelidir.