Not: İlk defa TurkCADCAM.net Dergisi 1. sayısında (Ocak-Şubat 2006) yer alan bu makale, Ekim 2008'de TurkCADCAM.net Portalı'nda yayınlanmaya başlamıştır.

Özet

Mevcut CNC tezgahlarının kod standartları NC'lerin çıkışıyla yaklaşık aynı zamana dayanmaktadır. Gelişen teknoloji ile birlikte maliyet ve zaman kayıplarının önemli parametreler haline gelmesiyle tasarımdan imalata kadar geçen sürecin daha hızlı ve düşük maliyetlerde gerçekleştirilmesini zorunlu olmuştur. Bu amaçla son yıllarda CAD/CAM-CNC entegrasyonu üzerine yeni çalışmalar yapılmış, daha uygun standartların oluşturulması yönünde girişimlerde bulunulmuştur. Bu sürecin benzeri CAD gelişimin de yaşanmış; ilk zamanlar parçanın temel komut ve geometriler kullanılarak gerçekleştirilmesi yeterli olurken sonraları ürün planlama ve CAM entegrasyonu da dikkate alınarak imalata yönelik uygulanmalarla daha da geliştirilmiştir.

Giriş

NC tezgahların yaklaşık 40 yıl önce başlayan gelişim sürecinde ISO 6983 standardı bu makinalar için giriş kodlarını tanımlamaktadır. Bu kodlar; program numarası, bloklar ve bu blokları oluşturan kelimelerden meydana gelmektedir. Oluşturulan kodlar, tezgah eksenlerine göre takım yolunun oluşturulmasına odaklı parça işleme programlarıdır. Başlangıçta optik veya manyetik kartlarla tezgahlara aktarılan bu kod standartları gelişen teknolojiyle birlikte bilgisayar kullanılmak suretiyle halen etkin bir şekilde sektörde kullanılmaktadır. Tezgah satıcılarının bu kodlara yardımcı olması amacıyla kendi geliştirdikleri program parçacıkları ve makrolar işlemleri biraz daha hızlı ve kolay hale getirmektedir [1, 2, 3].

1. CNC Kod Standartları

Günümüz modern imalat teknolojilerinde yüzlerce farklı ürün oluşturma teknikleri ve bunların üretilebileceği tezgahlar mevcuttur. Bu farklılıkların aktarım ve dolaşımda sorun çıkarmaması için standardizasyonu gerekmektedir. Mekanik parçalar için ürünün tanımlanması ISO 10303 ile standarda bağlanmıştır [4]. Üretim için bu bilgilerinin makina veya tezgaha aktarılması gerekmektedir. CNC tezgahlarının çoğu ISO 6983 standardı ile tanımlanan "G ve M kodları" ile programlanmaktadır. Bu kodlar kullanılan CAM sisteminde CAD verilerine göre oluşturur.

ISO 6983 standardının bazı kısıtlamaları vardır.

Bunlar;

1- Kodlama, parçanın işlenmesi sürecine değil de takım yolunun tezgah eksenlerine göre hareketine odaklıdır,
2- Standart kodlamanın yazım yönüyle ilgili bilgilerini açıklar ancak bu komut satırları bilgi verici değildir,
3- Tezgah üreticisinin ilave program ve makroları sağlamasına karşın bu durum ISO 6983 kapsamında değildir.

ISO 14649, CAD/CAM sistemleriyle tezgah arasındaki veri aktarımında yeni bir yaklaşımı içermektedir [5]. İşleme süreçlerine dayalı, nesne tabanlı işleme kademelerini öngören yeni bir yaklaşımı öngörmektedir. Bu kademeler yüksek seviye işleme adımlarını ve süreç parametreleriyle uyuşmaktadır. CNC'ler işlem adımlarını eksen hareketine ve takım operasyonlarına çevirmekte kullanırlar. Bu yeni standardın en önemli yararlarından birsi de ISO 10303'ün veri modellerini kullanabilirliğidir.

ISO 14649'un amaçları aşağıda sıralanmıştır.

1. Veri değişim ve aktarımı için mevcut ve muhtemel gelecek ihtiyaçları kapsar,
2. ISO 10303'e göre bilgisayarda oluşturulmuş ürün bilgisinin doğrudan kullanımını destekler,
3. CNC'ler için, değişimi ve aktarımı yapılabilir, iş parçası odaklı veri modeli oluşturur.
4. Veri modelinin tanımlanabilmesi için standardın, modern programlama dillerinin ve hazır kütüphanelerin kullanılabilme olanağını sağlar,
5. CNC veri girişi için uygun kod üretiminden emin olmayı getirir.

Şekil 1: Tasarımdan üretime imalat çevriminde ISO 14649 standardı

2. CNC programlamada yeni yaklaşım: STEP-NC

CNC programlamadaki en önemli adım STEP-NC standardı olmuştur. STEP standardının bir aşama sonrasını ifade eden bu çalışma ile ürün model bilgisinin doğrudan CNC tezgaha kod olarak çevrilebilmesi amaçlanmıştır. Takım yolunun oluşturulması için gerekli ara programları, G ve M kodlarını ve post prosesörleri tamamen devre dışı bırakmayı hedeflemektedir. Böylece operatör veya programcıya dayalı bir imalat sürecinden çok standartlarla tanımlanmış ve ara kademelere girmeyi gereksiz kılan bir yaklaşım ortaya konulmuştur. STEP-NC ile bir parçanın imalatında CNC tezgahlar için gerekli tüm bilgi AP 238 formatında bir dosyada doğrudan oluşturabilmektedir [6,7].

Mevcut CNC'lerde tasarımdan imalata kadar geçen süreç, müşteri tarafından tasarımı ve diğer teknik detayları içeren çizimleri gerçekleştirilmiş bir ürün ya da ürüne ait bir parçanın ara bir standart veri formatıyla (örneğin IGES) uygun bir CAM yazılımına aktarılması ve burada imalat süreçlerine karar verilip kaldırılacak malzeme bölgelerinin tanımlanması sonrasında bu bilgilerin kesici takımın hareketlerini tanımlayan G-kodlarına çevrilmesi ve sonunda da bu G-kodlarının tezgah üreticisinin tanımladığı bir "post prosesör" ile RS 274D dosya formatında CNC kontrolörlerine gönderilmesi işlemlerini kapsamaktadır (Şekil 2a).

Şekil 2: CAD/CAM-CNC entegrasyonunda mevcut ve yeni yaklaşımların karşılaştırması

STEP-NC yaklaşımda ise parçanın CAD bilgisini ve gerekli toleransların tanımlandığı bir AP214 dosyası süreç planlamasına tabi tutulmaktadır. Bu aşamada imalat için gerekli tüm bilgileri, işlem adımlarını ve takım ihtiyaçlarını da içeren AP238 dosyası oluşturulur (Şekil 2b). Bu dosya STEP-NC'de bir parçanın imalatı için tüm gerekli bilgileri içermektedir. Yeni yaklaşımda, tasarımdan imalata tüm aşamalarda % 50'lere varan bir zaman kazanımı mümkündür [7].

3. CAD/CAM-CNC entegrasyonunda gelecek tahminleri

Gelişen teknolojiyle birlikte yazıda bahsedilen sürecin gelecekte ne gibi değişikliklere yok açabileceği aşağıda değerlendirilmiştir.

. CNC'ler daha akıllı sistemler haline gelecektir.
. Post prosesör ihtiyacı ortadan kalkacaktır.
. CAM sistemleri yeni yaklaşımları destekler bir hale gelecektir.
. CAD sistemleriyle yeni standart formatlarda CNC'lere uygun dosyaların oluşturabilmesi mümkün olacaktır.
. Hali hazırda çok etkin kullanılamayan süreç planlama işlemleri daha etkin bir hal alacaktır.
. Yeni yazılım ve standartların zorunlu kılacağı daha fonksiyonel ve hassas tezgahlara ihtiyaç olacaktır.

4. Düşünce ve görüşler

CAD/CAM sistemleri ve CNC tezgahlarının tam olarak entegrasyonuyla, tasarımdan imalata kadar devam eden süreçteki maliyet ve zaman kayıpları en aza indirilmiş olacaktır. Böylece, gelişen ve hızla ilerleyen teknolojide ihtiyaç duyulan ürün ve parça ihtiyacı en uygun şekilde karşılanacak, yeni ürün ve geliştirmelerin önü daha da açılacaktır. Bahsedilen bu entegrasyonun önündeki ara kademe engeller zamanla daha sistematik ve bilgi tabanlı araçlar olarak CAD/CAM sistemine gömülü bir hale gelecektir.

Tablo: Yazıda geçen kısaltma ve anlamları

Kaynaklar

1- Akkkurt M., "Bilgisayar Destekli Takım Tezgahları (CNC) ve Bilgisayar Destekli Tasarım ve İmalat (CAD/CAM) Sistemleri", Birsen Yayınevi, İstanbul, 1996
2- Yağmur L., "Tasarım ve İmalatta CNC ve CAD/CAM Sistemlerinin Fonksiyonları", Metal Makina Dergisi, Sayı:149, Sayfa 536-554, Eylül - Ekim 2004,
3- ISO 6983, "Numeric control of machines", Interrnational Organization of Standardization, Switzerland, First Edition 1982
4- ISO 10303, "Industrial automation systems and integration-Product data representation ans exchange", Interrnational Organization of Standardization, Switzerland, First Edition 1994
5- ISO 14649, "Industrial automation systems and integration-Physical device control-Data model for computerized numerical controllers", Interrnational Organization of Standardization, Switzerland, First Edition 2003
6- Albert M., "The changing face of CNC programming", www.mmsonline.com
7- STEP Tools, Inc. - STEP and STEP-NC Software for e-manufacturing > www.steptools.com