Hoşgeldiniz
CNC işleme: Modern üretimdeki en talep gören endüstrilerden birine hoşgeldiniz.
CNC Bilgisayar Numarik Kontrolün kısaltmasıdır. Bu, bir bilgisayarın bir kesici aletin veya parçanın hareketini çok yüksek hassasiyetle okunan bir dizi talimatla kontrol etmesini ifade eder.
CNC öncesi, bir işçi kesici bir aleti metal üzerinde hareket ettirecek ve dikkatle tekerleklerin etrafındaki sayıları sayacaktı. İnce bir işçi, iki binde bir hassasiyetle toleranslar elde edebilir ve bu tamamen kişiye bağlıdır ve yavaş bir süreçtir.
Bir CNC makinesi, aynı ilk parçada binde bir hassasiyetle toleranslar elde edebilir ve bu, yorgunluk olmadan ve değişim olmadan gerçekleşir.
CNC, işçiler yerine makineleri değiştirmeyecektir. Onlara daha güçlü bir araç sunacak. Makine kesiyor, ancak işçi hala neyi kullanacağını, nasıl döneceğini, nasıl derin kesileceğini ve işlemleri ne şekilde sıralanacağını kararlaştırır. Kötü kararlar hala araçları çökertir, parçaları bozar ve binlerce dolar tutar.
Bu ders, her CNC operatörü ve programcı için temel bilgiyi kapsamaktadır: makine türleri, G-kodu, aletler, malzemeler, kalite kontrolü ve kariyer yolları.
Sıcaklık
Hızlı Kontrol
Bakalım nereden başlıyorsunuz.
Büyük Makine Türleri
CNC Makine Türleri
Farklı işler farklı makineler gerektirir. Burada, atölyede karşılaştığınız temel türleri bulacaksınız.
CNC Freze: Çoğu atölyede iş makineleri. Bir dönen kesim aleti, sabit bir iş parçasında hareket ederek malzemi kaldırır. Frezeler düz yüzeyler, delikler, delikler, delikler ve karmaşık 3D konturlar kesebilir. Çoğu atölye dikey freze kullanır, çünkü freze mili aşağı bakar.
CNC Freze (Dönüş Merkezi): İş parçasının döndüğü ve sabit bir kesim aleti malzemi kaldırır. Frezeler döner parçalar yapar: mililer, yataklar, pimler, sıralar ve her şeyin dönme simetrisi vardır. Eğer parça silindirikse, muhtemelen bir frezeden geldi.
CNC Router: Yumuşak malzemelere ve daha büyük çalışma alanlarına uygun, freze ile benzer bir makinedir. Routers ahşap, plastik, foam ve alüminyum levhalar keser. İşaretleme, mobilya yapımı ve kompozit üretim gibi alanlarda yaygın olarak kullanılır.
EDM (Elektrodischarge İşleme): İş parçasına dokunan bir kesim aleti yoktur. Bunun yerine elektrik çakmaları malzemi kaldırır. EDM sert çelik kesebilir ve geleneksel kesimle imkansız olan: küçük delikler, keskin iç köşeler ve karmaşık kalıp boşlukları oluşturabilir.
3-Axis vs 5-Axis: 3-axis freze, aleti X (soldan sağa), Y (ön-arka) ve Z (yukarı - aşağı) hareket ettirir. 5-axis freze, aletin iş parçasına neredeyse herhangi bir açıdan yaklaşmasına izin veren iki dönel eksen ekler. 5-axis makineler daha pahalı ve daha zor programlanır, ancak karmaşık havacılık ve tıbbi parçalar tek bir kurulumda yapılabilir, bunun yerine gereksiz çoklu kurulumlar ve montajlar gerektirir.
Doğru Makine Seçimi
İşe Uygun Makine Seçimi
Bir işçi, bir parçayı inceleyip onu en verimli şekilde hangi makinayla yapabileceğini bilmelidir.
Koordinat Sistemleri ve Hareket
G-Code: CNC'nin Dil
Her CNC makinesi, G-Code adlı basit bir dilde yazılmış bir program okuyarak hareket eder: her satırda makineye ne yapması gerektiğini söyler: buraya hareket et, spindeli döndür, soğutucu soğutucu aç, alet değiştir.
G-code, Dik Koordinat Sistemi kullanır. Freze üzerinde:
- X = Solda ve sağda
- Y = Önde ve arkada
- Z = Yukarı ve aşağı (Z pozitif her zaman iş parçasından uzaktadir)
Her programda bir çalışma eksenleri vardır: bir iş parçasındaki bir noktayı makine, bu noktayı X0 Y0 Z0 olarak işlemektedir. Bu genellikle bir köşeye veya üst yüzeyin merkezine uygulanan bir noktadır. Makineci, aracı iş parçasına dokunduktan ve kontrolcüye nerede olduğunu söyledikten sonra bu noktayı ayarlar.
En önemli hareket komutları:
- G00: Hızlı hareket. Makine, en hızlı şekilde bir pozisyona hareket eder. Vurularda kullanılmaz, sadece yeniden konumlandırmalar için kullanılır. Malzemeye hızlı bir şekilde hareket etmek aracı hasara uğratır.
- G01: Lineer besleme hareketi. Makine, düz bir çizgide kontrol altında bir besleme hızı ile hareket eder. Bu, temel kesme hareketinizdir.
- G02: Saat yönünde halka. Saat yönünde dönen bir halka keser.
- G03: Sola doğru halka. G02'ye benzer ancak ters yönde.
M-kodları hareket olmayan makine işlevlerini kontrol eder:
- M03: Spindle clockwise
- M05: Spindle durdur
- M08: Suyu aç
- M09: Suyu kapat
- M06: Araç değiştir
- M30: Program sonlandırma ve sıfırlama
G-Code Bloğu Okuma
G-Code Okuma
Burada kısa bir G-code parçacığı bulunmaktadır. Her satır blok olarak adlandırılır.
G00 X0 Y0 Z1.0
G00 Z0.1
G01 Z-0.25 F10.0
G01 X3.0 F15.0
G00 Z1.0F değeri, aracı malzeme üzerinden nasıl hareket ettiğini, inç başına dakikada ne kadar olduğunu gösterir.
Araç Eksenleri
Araç Uzunluğu & Çalışma Ekseni Offsets
Her kesim aracı farklı bir uzunluktadır. Bir 6 inçlik end mill spindelinden daha uzaktadır. Makinenin bu farkı dikkate almadığı takdirde, iş parçasını yeterince derin veya yeterince derin keser.
Bu, araç uzunluğu offsetleri ile çözülür. Tornacı her araçın uzunluğunu ölçür ve kontrolörüne girişir. Program araç çağırır çağırır, makine Z hareketlerini uygun şekilde ayarlar.
Yanlış araç offseti, en yaygın kaza nedenlerinden biridir. Eksik offset, aracı bekleneni daha derinden sokar. Eğer uzunsa, aracı iş parçasının üzerinde hava keser.
Çalışma offetleri (G54, G55, G56 vb.) makineye iş parçasının masa üzerinde ne durumda olduğunu söyler. Bir tornacı farklı çalışma offetleri ayarlayabilir ve bunları sırasıyla çalıştırabilir.
Kesim Araçları
Kesim Araçları ve İşlevleri
CNC makinesinin, spindelinde bulunan aracı kadar iyi olduğu söylenir. Farklı işlemler farklı araçlara ihtiyaç duyar.
End Mills: En çok yönlü torna aracı. Alt ve yan yüzeylerde keser. Düz bir end mill düz bir zemin bırakır. Bir bilya end mill yuvarlak bir yüzey bırakır. End mills 2 delikli, 3 delikli ve 4 delikli tasarımlarda mevcuttur: daha fazla delik daha düz bir bitirme sağlar ancak hızlı besleme hızları ile uygun çip yükü sağlamak için gereklidir.
Sönüller: Delme yapmak için. Nokta başlangıç delikli sönüller, bir deliğin doğru merkezini başlatır. Dikme delikler, deliği derinliğe kadar deler. Ardından, deliğin tam boyutuna ve düz bir bitişe sahip olmasını sağlamak için reamers izler.
Ekleler: Değiştirilebilir kesim uçları, bir araç tutucu içine sıkıştırarak kullanılır. Frezeler ve yüz frezlerinde yaygın olarak kullanılır. Bir ekleğin kenarı aşındığında, onu döndürerek (yeni bir kenara geçerek) veya sadece ekleği değiştirebilirsiniz, değil mi? Bu, üretimde önemli ölçüde para tasarrufu sağlar.
Sönüllerin Malzemesi: Kesici sönüller genellikle yüksek hızı çelik (HSS) veya karbür'dur. Karbür daha sert ve çok daha yüksek hızlarda çalışabilir, ancak kırılgan ve pahalıdır. Seramik ve diamond-coated sönüller, yüksek hızlarda özel uygulamalar için kullanılır.
Hızlar ve Beslemeler
Hızlar ve Beslemeler: Temel Hesaplama
Hız (RPM) milin dönme hızıdır. Besleme (dakikada inç) milin malzeme üzerinden hareket etmesidir. Bu değeri doğru bir şekilde belirlemek, iyi bir kesim ve kırılan bir araç arasındaki farkı temsil eder.
Başlangıç noktası yüzeysel hız (SFM: dakikada yüz feet) kesilen malzeme ve sönülür malzeme bağımlıdır. Alüminyum karbür ile bir sönülürde 800 SFM, yumuşak çelik karbür ile 400 SFM, paslanmaz çelik 250 SFM olabilir.
RPM, SFM ve sönülür çapa göre hesaplanır:
RPM = (SFM x 3.82) / Tool Diameter
Yüzeysel Yük, her devirde her flütün kaldıracak olduğu malzeme kalınlığıdır. Yüzeysel yük çok düşükse, sönülür yüzeysel ile temas eder ve ısı üretip aşınmayı hızlandırır. Yüzeysel yük çok yüksekse, sönülür aşırı yüklenmekte ve kırılabilir.
Besleme hızı, yüzeysel yükten gelir:
Besleme (IPM) = RPM x Number of Flutes x Chip Load
Bu, başlangıç noktasıdır. Makineci, işitme, görmeye ve ölçmeye göre ayarlar. İyi bir kesim, düzgün bir şekilde gürültü yapar. Kötü bir kesim, gürültü yapar, sallantılar veya makine sallantısı yapar.
Toleranslar ve GD&T
Toleranslar: Nasıl Dürüst Olmak?
Her parçanın mükemmel bir boyut yapılmadığını unutmayın. Bir çizimde her boyutun toleransı vardır: değişimin kabul edilebilir aralığı.
Bir boyut 2.500 +/- 0.005 inç olarak okunabilir. Bu, gerçek parça 2.495 ila 2.505 inç arasında olabilir ve hala kabul edilebilir. Bu tolerans, плюс veya минус beş binde (beş thou) olarak da bilinir.
Daha dar toleranslar daha pahalıdır. Bir parçanın, çizim gerektiğinden daha fazla mükemmellik peşinde koşmak için daha iyi makineler, daha keskin aletler, daha yavaş beslemeler, sıcaklık kontrolü ve daha dikkatli muayene gerektirir. Makinist'in işi, çizimin gerektirdiği toleransı tutmak değil.
GD&T (Geometrik Boyutlandırma ve Tolerans), basit plus/bazı şeyleri aşar. Özellikleri geometrisini kontrol eder:
- Yanlızca: Bir yüzeyin ne kadar düz olduğunu kontrol eder. 0.001 düz bir yüzeyin, iki paralel düzlem arasındaki 0.001 inçlik aralığa uyacak şekilde olması gerekir.
- Konsept: İki silindirik özniteliğin aynı merkez eksenini paylaştığı kadar iyi nasıl olduğunu kontrol eder?
- Doğru Pozisyon: Bir deliğin çizimde olduğu yerden ne kadar yakın olduğunu kontrol eder?
GD&T, kendi sembollerine ve kendi diline sahiptir. Bu dilin temelini öğrenmek her makinist için önemlidir.
Ölçüm ve Muayene
Yapılanı Ölçmek
Toleransı yakalayamazsanız.
Kaliperler: Dış çeperler, iç çeperler, derinlikler ve basamakları ölçer. Dijital kaliper 0.0005 inç okur. 0.005 ve daha gevşek toleranslar için uygundur.
Mikrometreler: Kaliperlerden daha kesin. Dış mikrometre 0.0001 inç okur. Toleranslar 0.001 veya daha dar olduğunda kullanılır. Dış boyutlar, iç delikler ve derinlikler için farklı türde mikrometreler gerekir.
Koordinat Ölçme Makinesi (CMM): Bir bilgisayar kontrollü probe ki, bir parça üzerindeki noktaları dokundurup 3D ölçüm haritası oluşturur. CMM'ler, el aleti ile kontrol edilemeyen karmaşık GD&T gereksinimlerini doğrulayabilirler. Bunlar pahalıdır ama havacılık ve tıbbi üretimde standarttır.
Alet uçları ve ölçüm blokları: Dikdörtgenleştirilmiş ve kesin boyutlara sahiptir. Delik çapı doğrulamak için (go/no-go alet uçları) ve diğer araçları ayarlamak için kullanılır. Bir milyon inci inçe hassasiyetle doğru bir ölçüm blokları seti binlerce dolar tutar.
CNC Kariyer Yolları
CNC İşleme Kariyer Yolları
CNC işleme, el çalışması ve teknik planlama arasında farklı karışımlar sunan birçok kariyer yoluna sahiptir.
CNC İşletmeni: Makineleri çalıştırır. Malzeme yükler, araçları ayarlar, programları başlatır, kesintileri izler ve tamamlanan parçaları inspektörlük yapar. Giriş seviyesi pozisyon, ama süreçleri anlayan iyi bir işletmeci, karbidin ağırlığının değeri kadar değerlidir. Ortalama ödeme yaklaşık olarak 40.000-50.000 dolar, havacılık ve tıbbi sektörde daha fazla.
CNC Kurulum Teknisyeni: Yeni bir işin çalışır durumda olduğundan emin olan karmaşık bölümü ele alır: montaj, araç eklemleri, ilk makale inceleme ve işin başlatılması. Kurulum teknisyenleri genellikle 50.000-65.000 dolar kazanırlar.
CNC Programcısı: Sıklıkla 3D modellerden araç yolları oluşturan CAM (Bilgisayar Destekli Üretim) yazılımı kullanarak G-kodu yazarlar. Programcılar, kesme stratejilerini, araç seçimleri ve işleme dizilerini belirlerler. Onlara güçlü bir anlayış gerektiği için hem yazılım hem de fiziksel kesme süreci hakkında. 55.000-80.000 dolar aralığında ödeme alır.
Üretim Mühendisi: Tamamen üretim sürecini tasarlar: hangi makineler, ne kadar işlem sırası, ne tür montajlar, ne tür kalite kontrolleri. Üretim sorunlarını çözer ve maliyet ve kalite için optimize eder. Tipik olarak bir derece veya kapsamlı deneyim gerektirir. 65.000-95.000 $.
NIMS Sertifikası: Metal İşleme Bilgisayar Kontrollü (CNC) yeteneklerini ve diğer alanlarda sektörde tanınan kredilere sahip olan Ulusal Metal İşleme Bilgisayar Kontrollü (CNC) Yetenekleri Enstitüsü'nün sunduğu bir sertifikadır. NIMS sertifikası, işverenlerin becerinizi kanıtlar ve kariyer ilerlemesini hızlandırabilir.
Makine operatörleri genellikle NIMS belgelerini alır, kurulum veya programlama'ya geçiş yapar ve sonunda bölümleri yönetmeye ya da kendi atölyelerini açmaya kadar ilerler. Bu ticaretin yolunu izleyen çok sayıda operatör bulunmaktadır.
Gelecek Yolum
Yolumla Düşünmek
Bir giriş noktası yoktur. Bazı insanlar topluluk kolejleri programlarından başlar. Bazıları imalat şirketlerinde staj yapar. Bazıları orduya katılarak orada makine işleme öğrenir. Ortak nokta, makinede el çabukluğu geçirme şeklindedir.
Nasıl Anacaksınız?
Bitirme
Bugün ne öğrendiğinizi hatırlayın:
- CNC makineler, binde bir hassasiyetle parçalar kesmek için bilgisayar kontrolü kullanır, ancak makinist hala kritik kararları alır
- Frezeler düz ve karmaşık şekiller keser; tornalar yuvarlak parçalar yapar; routerler büyük yumuşak malzemeleri işler; EDM sert çelik için elektrikli çakmalar kullanır
- G-kodu, CNC'nin dilidir: G00 hızlı hareketler için, G01 kesme için, G02/G03 döner hareketler için ve M-kodlar makinanın fonksiyonları için
- Hız ve besleme, yüzey hızı, alet çapı, talaş yükü ve delme deliklerinden hesaplanır
- Toleranslar kabul edilebilir varyasyonları tanımlar; GD&T geometriyi kontrol eder; doğru ölçüm aleti toleranstangör daha fazla hassasiyet gerektirir
- Kariyer yolları operatörden üretimde mühendise kadar varyasyon gösterir ve NIMS sertifikası endüstri unvanı olarak kabul edilir
CNC işleme, matematik, sorun çözme ve el becerilerinin önemli olduğu bir ticaret alanıdır. Makineler her yıl daha fazla yetenekte hale geliyor, ancak metal kesme fizikini anlayan insanlar hala ihtiyaç duyuyorlar.