Bilgisayar sayısal kontrolü (CNC) nedir?
Bilgisayar sayısal kontrolü (CNC), takım tezgahlarının içine yerleştirilmiş önceden programlanmış bilgisayar yazılımının kullanımı yoluyla takım tezgahlarının kontrolünü, hareketini ve hassasiyetini otomatikleştiren bir üretim yöntemidir.
CNC, metal ve plastik parçaların işlenmesi için imalatta yaygın olarak kullanılır. Frezeler, torna tezgahları, yönlendiriciler, matkaplar, öğütücüler, su jetleri ve lazerler, operasyonları CNC ile otomatikleştirilebilen yaygın kesme aletleridir. Kaynak, elektronik montaj ve filament sarma makineleri gibi makine dışı aletleri kontrol etmek için de kullanılabilir.
Bilgisayar sayısal kontrolü nasıl çalışır?
CNC ile üretilecek her nesne, makineye bağlı bir mikro bilgisayar olan makine kontrol biriminde (MCU) saklanan ve yürütülen, genellikle G kodu adı verilen uluslararası standart bir dilde yazılmış özel bir bilgisayar programı alır. M kodu dili ayrıca CNC operasyonlarında G kodu ile birlikte kullanılır.
G kodu makinenin hareketini ve işleyişini kontrol ederken, M kodu işlemin dış hareketlerini kontrol eder. Program ayrıca, malzemelerin ilerleme hızı ve alet bileşenlerinin konumlandırılması ve hızı gibi makine aletinin izlediği talimatları ve parametreleri içerir.
Sürecin başlarında mühendisler, üretilecek parçanın bilgisayar destekli tasarım (CAD) çizimini oluşturur ve ardından çizimi G koduna çevirir. Program MCU’ya yüklenir ve bir makine operatörü, uygun konumlandırma ve performans sağlamak için ham madde yerinde olmadan bir test çalıştırması gerçekleştirir. Bu adım önemlidir çünkü yanlış hız veya konumlandırma hem makineye hem de parçaya zarar verebilir.
Her şey hazır olduğunda, CNC makinesi programını çalıştırır ve talimatlara uygun olarak işleri hassasiyetle tamamlar. İşler, sıfırdan bir şey yaratmaktan bir iş parçasını kesmeye veya herhangi bir şeyi yazdırmaya kadar her şeyi içerebilir.
Bilgisayar sayısal kontrolü neden önemlidir?
Sayısal kontrol, makinelerin, manuel işlemeye veya kapsamlı insan katılımına ihtiyaç duymadan, daha hızlı ve daha iyi yüzey kalitesine sahip parçalar üretmesini sağlar.
CNC sistemlerinin bazı faydaları şunlardır:
- Maliyet azaltma. CNC makineleri uygun maliyetlidir ve hassas üretim nedeniyle üretim maliyetini düşürür. Artan üretim verimliliği, ölçeklenebilirlik ve daha az malzeme atığı sonucunda enerji tüketimi azalır ve bu da işletme giderlerini düşürür. İşçi güvenliği ile ilgili potansiyel mali yükümlülüklerin ağırlığı da azaltılır ve bu da maliyetlerin düşürülmesine yardımcı olur.
- Atık azaltma. Çeşitli CNC makinelerini çalıştırmak için kullanılan yazılım, simülasyonlar ve tekrarlanan optimizasyonlar nedeniyle üretim sürecinde çok az israfla veya hiç israfla sonuçlanmaz.
- Geliştirilmiş işçi güvenliği. CNC makineleri kaza olasılığını en aza indirir ve insan etkileşimine daha az ihtiyaç duyulduğu için işçi güvenliğini garanti eder. Çoğu modern CNC makinesi kendi kendine yeterlidir ve yazılım yükseltmeleri, tasarım değişiklikleri veya diğer önleyici bakımlar için kişiler tarafından uzaktan yönetilebilir.
- İnsan hatası azaltma. CNC ile üretim sürecinde insan hatası ortadan kaldırıldığı için daha fazla hassasiyet, karmaşıklık, hız, esneklik ve tekrarlanabilirlik sunduğu düşünülmektedir. Bu sonuçta üretilen ürünlerde daha az kusurla sonuçlanır.
- Kontur işleme. CNC, 3D baskı ve tasarımlarda üretilenler de dahil olmak üzere konturlu şekillerin frezelenmesini sağlayan kontur işleme gibi yetenekler sağlar.
- Daha hızlı MCU programlama. Bazı CNC sistemleri, MCU’nun programlanma sürecini hızlandırabilen CAD yazılımı ve bilgisayar destekli üretim yazılımı ile entegre edilmiştir.
- Geliştirilmiş operasyonel zeka. Kurumsal kaynak planlama yazılımı ve kurumsal varlık yönetimi yazılımı gibi ilgili uygulamalarla entegrasyon, operasyonel ve iş zekası süreçlerini kolaylaştırabilir ve tesis performansının ve bakımının iyileştirilmesine yardımcı olabilir.
- Darboğaz yok. Kullanılan daha yüksek otomasyon düzeyi ile CNC sistemleri, üretim ve imalat darboğazlarını azaltır ve sonucu iyileştirir.
CNC makinelerinin sunduğu harika faydaların yanı sıra, daha pahalı olma eğilimindedirler, diğer üretim yöntemlerine göre daha fazla bakım gerektirirler ve şirketleri yetenekli bir CNC programcısı tutmaya zorlarlar.
Bilgisayar sayısal önemli uygulamalar
CNC, tıp, havacılık, askeriye ve savunma gibi kritik endüstri ve sektörlerde ayrılmaz bir rol oynar. Bir bileşenin arızalanması hayatları tehlikeye atabileceğinden, bu endüstrilerdeki işletmeler parçalarında CNC makinelerinin sunabileceği en yüksek düzeyde hassasiyeti talep ederler.
Aşağıdakiler, CNC makinelerini kullanan bazı endüstrilerdir.
havacılık
Bir uçağın her bileşenini üretmek için gereken doğruluk CNC ile artırılır. Bu, dış kabuktan en iç kısımlara kadar her şeyi içerir. Genellikle görev açısından kritik olduklarından, CNC ile işlenmiş havacılık bileşenleri üretilirken en yüksek hassasiyet ve doğruluk seviyeleri kullanılmalıdır. Ayrıca, düzlük, yuvarlaklık ve silindiriklik için yalnızca bilgisayar destekli işleme ile karşılanabilecek katı gereksinimler vardır ve 0,00004 inç kadar küçük toleranslar olağandışı değildir.
Alüminyum, paslanmaz çelik, pirinç, nikel, bronz, seramik, plastik, magnezyum, titanyum ve Inconel ve Kovar gibi yüksek performanslı alaşımlar, havacılık CNC işlemede kullanılabilecek malzemelerden birkaçıdır.
CNC ile işlenmiş bileşenlerin birkaç örneği aşağıda verilmiştir:
- İniş takımı bileşenleri.
- Titanyum kaplamalar.
- kanat profilleri.
- Burçlar.
- Stator düzenekleri.
- Manifoldlar.
- Magnezyum dişli kutuları.
- Elektrik konektörleri.
Tıbbi malzeme
Medikal endüstrisi, hasta ihtiyaçlarını karşılamak için öncelikle CNC makineleri tarafından üretilen özel, doğru ve yüksek kaliteli ürünlere güvenir. COVID-19 salgını sırasında maske ve solunum cihazı gibi tıbbi ürünlere olan ihtiyaç arttığında, CNC makinelerine olan bu bağımlılık arttı. Tek kullanımlık tıbbi ekipman, insanların tıbbi bakım alırken bulaşıcı hastalıklara yakalanmasını önlemek için de sıklıkla kullanılır. Bu nedenle medikal sektöründe medikal ürün üretimini artırmak ve hızlandırmak için CNC kullanılması daha da önemlidir.
CNC makinelerinde üretilen ürünlerin tipik örnekleri aşağıdakileri içerir:
- Manyetik rezonans görüntüleme makineleri.
- İmplantlar.
- Ortez cihazları.
- İzleme cihazları için elektronik muhafazalar.
- Araştırma ekipmanı.
- Korumalı muhafazalar.
- Yüksek sıcaklığa dayanıklı plastikten yapılmış parçalar.
- Medikal enstrümanlar.
- Özel steril paketleme.
- Gıda ve İlaç Dairesi onaylı ürünler.
Otomotiv
CNC işleme için kilit pazarlardan biri otomotiv endüstrisidir. Araştırma ve geliştirmede prototiplemeden büyük miktarlarda parça üretmeye kadar otomobil imalat endüstrisinin her adımı CNC işlemeden yararlanır.
Ayrıca, büyük motor bloğu bölümleri ve küçük dişliler ve paneller dahil olmak üzere çok çeşitli bileşenler, CNC freze makineleri ve torna ekipmanları tarafından üretilmektedir. Tek başına bir içten yanmalı motor için birkaç CNC makinesine ihtiyaç vardır. Bunlar, masif metal blokları motor gövde panellerine dönüştürmek ve motor bloğundaki silindir düzeneğini oluşturan silindirleri, pistonları ve diğer bileşenleri üretmek için kullanılabilir.
CNC işleme yoluyla yapılan bileşenlerden bazıları şunlardır:
- şanzımanlar.
- Motor parçaları.
- Akslar.
- Vanalar.
- Pano panelleri.
- Silindir blokları.
- Gaz göstergeleri.
Elektronik
CNC işleme, doğruluğu ve uyarlanabilirliği nedeniyle elektronik sektörü için kullanışlı bir imalat yöntemidir. Hem iletken hem de iletken olmayan metallerin yanı sıra çeşitli polimerler CNC makinelerinde işlenebilir. CNC teknolojisi ile elektronik bileşenlerin üretimini hızlandıran üretim öncesi takım aşamasına gerek yoktur. Tasarımlar ayrıca minimum denetimle kolayca değiştirilebilir ve yinelenebilir. Apple’ın 10.000 CNC makinesine sahip olduğu ve büyük ölçekte CNC işlenmiş dizüstü bilgisayarlar ürettiği bildiriliyor.
CNC makineleri tarafından üretilen bazı ürün örnekleri şunlardır:
- Tüketici elektroniği.
- Yarı iletkenler.
- Isı emiciler.
- Baskılı devre kartı.
- Elektrik yalıtımı.
- Amplifikatör muhafazaları.
- Radyo frekansı girişim kalkanları.
Yağ ve gaz
Sondaj kuleleri ve rafinerilerde kullanılan büyük makineler, kusursuz bir uyum sağlamak için CNC makinelerle tasarlanmıştır. Kusurlu bir uyum, silindirlerin dolmamasına, pistonların uygun miktarda basınç uygulamamasına ve valflerin sızıntı yapmasına neden olabilir. Bu nedenle, petrokimya işletmeleri, parçaların gerektiği gibi tam olarak uymasını sağlamak için CNC ile işlenmiş parçalar kullanır.
CNC makinelerinde oluşturulan parçalardan birkaç örnek aşağıda verilmiştir:
- Matkap uçları.
- Çubuklar.
- Pistonlar.
- Vanalar.
- Hidrolik bileşenler.
- Valf sistemleri.
Deniz
Gemileri çalışır durumda ve ayakta tutmak için son derece hassas parçalar gerektiğinden, denizcilik endüstrisi büyük ölçüde CNC makinelerine güvenir. Deniz araçları, su altı sensörleri ve iletişim ekipmanı dahil olmak üzere çok sayıda ekipman gerektirir. Sonuç olarak, denizcilik endüstrisi, tekneler ve diğer denizcilik ekipmanları üretirken CNC hassasiyetini kullanmak zorundadır.
CNC makinelerinde üretilen bazı yaygın parçalar şunlardır:
- pervaneler.
- Yalıtım kılıfları.
- Motor için bileşenler.
- Prototip kalıpları.
- Pirzola.
- Stingers.
Bilgisayar sayısal kontrolünün tarihi
Son birkaç on yılda, CNC teknolojisi zımba bandı kontrollü cihazlardan CNC programlama girişini kabul eden ve aşırı hassasiyetle 3D makine parçaları üreten makinelere doğru ilerledi.
CNC makinelerinin kökenleri John Parsons’a kadar izlenebilir. 1949’da, makineye nereye hareket etmesi gerektiğini söyleyen bir dizi delikli karttan doğrudan çalışacak şekilde tasarlanmış ilk sayısal kontrol makinesini yaratmasıyla tanınır. Piyasada bulunan ilk CNC makinesi olan Cincinnati Milacron Hydrotel daha sonra 1952’de Massachusetts Institute of Technology araştırmacılarından oluşan bir ekip tarafından tanıtıldı.
CNC makineleri ilk olarak 1958’de patentlendi.
süreçleri eklemeli ve çıkarmalı imalat ayrı ama aynı zamanda bağlantılıdır. Bu iki üretim yaklaşımı arasındaki temel farkları keşfedin.