📚 EM425 – Bilgisayarla Bütünleşik İmalat: Otomasyon ve Kontrol Teknolojileri Çalışma Materyali

Giriş

Bu çalışma materyali, Bilgisayarla Bütünleşik İmalat (CIM) ve Otomasyon ve Kontrol Teknolojileri dersi kapsamında CNC makinelerinde kullanılan G-Kodları ve Endüstriyel Robotik konularını kapsamaktadır. Modern imalat süreçlerinin temelini oluşturan bu teknolojiler, üretimde hassasiyet, verimlilik ve otomasyon sağlamak amacıyla geliştirilmiştir. G-Kodları, CNC makinelerinin hareketlerini ve işlevlerini programlarken, endüstriyel robotlar tehlikeli, tekrarlayan veya yüksek hassasiyet gerektiren görevlerde insan iş gücünün yerini alarak üretkenliği artırır.

Kaynak Bilgisi

Bu çalışma materyali, kullanıcı tarafından sağlanan kopyalanmış metinler ve bir ders ses kaydı transkripti birleştirilerek hazırlanmıştır.

---

1. G-Kodları ve M-Kodları: CNC Programlamanın Temelleri

1.1. Tanım ve Önemi 📚

G-Kodları, Bilgisayarlı Sayısal Kontrol (CNC) makinelerinde takım hareketlerini ve çeşitli işlevleri programlamak için kullanılan temel komutlardır. M-Kodları ise yardımcı işlevleri (iş mili kontrolü, soğutma sıvısı vb.) yönetir. Bu kodlar, imalat süreçlerinde hassasiyet ve otomasyon sağlamak için kritik öneme sahiptir.

1.2. Temel Hareket Komutları ✅

CNC programlamanın kalbini oluşturan hareket komutları, takımın iş parçası üzerindeki yolunu belirler.

• G00: Hızlı Konumlandırma (Noktadan Noktaya Hareket)

  • Takımın mevcut konumdan belirtilen bir uç noktaya en hızlı şekilde hareket etmesini sağlar. Kesme işlemi yapılmaz.
  • Kullanım: Genellikle takımın boşta hareket etmesi gereken durumlarda, örneğin bir delikten diğerine geçerken kullanılır.
  • Örnek: G00 X50.0 Y86.5 Z100.0 💡 Takımı (50.0, 86.5, 100.0) koordinatlarına hızlıca taşır.

• G01: Doğrusal Enterpolasyon (Düz Çizgi Hareketi)

  • Takımın mevcut konumdan belirtilen bir uç noktaya düz bir çizgi boyunca, tanımlanmış bir ilerleme hızıyla hareket etmesini sağlar. Kesme işlemi için kullanılır.
  • Kullanım: Düz kenarların işlenmesi veya delme gibi doğrusal kesme operasyonları.
  • Örnek: G01 X50.0 Y86.5 Z100.0 F40 S800 💡 Takımı (50.0, 86.5, 100.0) koordinatlarına 40 mm/dk ilerleme hızıyla ve 800 dev/dk iş mili hızıyla doğrusal olarak hareket ettirir.

• G02: Dairesel Enterpolasyon (Saat Yönünde)

  • Takımın mevcut konumdan belirtilen bir uç noktaya saat yönünde dairesel bir yay boyunca hareket etmesini sağlar. Yay yarıçapı (R) veya yay merkezi (I, J, K) belirtilmelidir.
  • Kullanım: İç veya dış kavisli yüzeylerin işlenmesi.
  • Örnek: G02 G17 X88.0 Y40.0 R28.0 F30 💡 X-Y düzleminde, (88.0, 40.0) noktasına 28 mm yarıçaplı bir yay çizerek saat yönünde 30 mm/dk ilerleme hızıyla hareket eder.

• G03: Dairesel Enterpolasyon (Saat Yönünün Tersine)

  • Takımın mevcut konumdan belirtilen bir uç noktaya saat yönünün tersine dairesel bir yay boyunca hareket etmesini sağlar. Yay yarıçapı (R) veya yay merkezi (I, J, K) belirtilmelidir.
  • Kullanım: İç veya dış kavisli yüzeylerin işlenmesi.

• G04: Bekleme Süresi

  • Belirli bir süre boyunca takımın mevcut konumunda beklemesini sağlar.
  • Kullanım: Talaş tahliyesi, takımın soğuması veya belirli bir derinliğe ulaşıldığında bekleme gibi durumlar.

1.3. Düzlem ve Birim Seçimi ✅

• G17: X-Y düzlemini seçer (frezelemede en yaygın).
• G18: X-Z düzlemini seçer.
• G19: Y-Z düzlemini seçer.
• G20: Giriş değerlerini inç cinsinden belirtir.
• G21: Giriş değerlerini milimetre cinsinden belirtir. (Genellikle programın başında kullanılır.)

1.4. Ofset Telafisi ✅

• G40: Kesici yarıçapı ofset telafisini iptal eder.
• G41: Kesici ofset telafisini parça yüzeyinin solunda uygular.
• G42: Kesici ofset telafisini parça yüzeyinin sağında uygular.
  • Kullanım: Takım çapının veya yarıçapının işlenecek konturdan farklı olması durumunda, doğru geometriyi elde etmek için takım yolunun otomatik olarak ayarlanmasını sağlar.

1.5. Koordinat Sistemi ve Programlama Modları ✅

• G50 / G92: Koordinat Sistemi Orijin Tanımlaması

  • Takımın başlangıç konumuna göre koordinat ekseni sisteminin orijinini belirler.
  • G92: Freze ve delme makinelerinde yaygın kullanılır.
  • G50: Bazı torna tezgahlarında kullanılır.
  • Örnek: G92 X0 Y-50.0 Z10.0 💡 Takımın mevcut konumunu (0, -50.0, 10.0) olarak tanımlayarak, bu noktayı yeni koordinat sisteminin orijini yapar.

• G90: Mutlak Koordinatlarda Programlama

  • Tüm koordinat değerleri, iş parçasının tanımlanmış orijin noktasına göre belirtilir.
  • Kullanım: Her zaman aynı referans noktasına göre konumlandırma gerektiğinde.

• G91: Artışlı Koordinatlarda Programlama

  • Tüm koordinat değerleri, takımın mevcut konumuna göre artışlı olarak belirtilir.
  • Kullanım: Tekrarlayan desenler veya mevcut konumdan belirli bir mesafe hareket etme gerektiğinde.

1.6. İlerleme Hızı Belirleme ✅

• G94: Frezeleme ve delmede dakika başına ilerlemeyi belirtir (mm/dk veya inç/dk).
• G95: Frezeleme ve delmede devir başına ilerlemeyi belirtir (mm/dev veya inç/dev).
• G98: Tornalamada dakika başına ilerlemeyi belirtir.
• G99: Tornalamada devir başına ilerlemeyi belirtir.

1.7. M-Kodları: Yardımcı Fonksiyonlar 🛠️

M-Kodları, takım hareketleri dışındaki yardımcı işlevleri kontrol eder.

• M00: Program durdurma (operatörün manuel başlatması gerekir).
• M01: İsteğe bağlı program durdurma (yalnızca düğmeye basıldığında aktif).
• M02 / M30: Program sonu ve makine durdurma. M30 ayrıca bandı geri sarar (bant kontrollü makinelerde).
• M03: İş milini saat yönünde başlat (ileri).
• M04: İş milini saat yönünün tersine başlat (geri).
• M05: İş milini durdur.
• M06: Takım değiştirme (manuel veya otomatik).
• M07: Taşma soğutma sıvısını aç.
• M08: Sisli soğutma sıvısını aç.
• M09: Soğutma sıvısını kapat.
• M10: Otomatik sıkıştırma (fikstür, kızaklar vb.).
• M11: Otomatik açma.
• M13: İş milini saat yönünde çalıştır ve soğutma sıvısını aç.
• M14: İş milini saat yönünün tersine çalıştır ve soğutma sıvısını aç.
• M17: İş mili ve soğutma sıvısı kapalı.
• M19: İş milini yönlendirilmiş konumda kapat.

1.8. G-Kod Örnekleri ve Uygulama: Delme İşlemi 📊

Aşağıdaki örnek, üç deliği delmek için bir NC parça programını sunar.

Senaryo: 7.0 mm çapında bir matkap, alüminyum bir iş parçası üzerinde 0.05 mm/dev ilerleme ve 1.000 dev/dak iş mili hızında çalışacaktır. Başlangıç hedef noktası X=0, Y=-50, Z=+10 mm olarak belirlenmiştir.

Program Kodu:

N001 G21 G90 G92 X0 Y-50.0 Z10.0 ; Eksenlerin orijinini tanımlayın (mm, mutlak, orijin ayarı).
N002 G00 X70.0 Y30.0           ; İlk delik konumuna hızlı hareket.
N003 G01 G95 Z-15.0 F0.05 S1000 M03 ; İlk deliği delin (devir başına ilerleme, -15.0 derinliğe, 0.05 mm/dev, 1000 dev/dak, iş mili saat yönünde).
N004 G01 Z10.0                 ; Matkabı delikten geri çekin (güvenli Z seviyesine).
N005 G00 Y60.0                 ; İkinci delik konumuna hızlı hareket.
N006 G01 G95 Z-15.0 F0.05      ; İkinci deliği delin.
N007 G01 Z10.0                 ; Matkabı delikten geri çekin.
N008 G00 X120.0 Y30.0          ; Üçüncü delik konumuna hızlı hareket.
N009 G01 G95 Z-15.0 F0.05      ; Üçüncü deliği delin.
N010 G01 Z10.0                 ; Matkabı delikten geri çekin.
N011 G00 X0 Y-50.0 M05         ; Hedef noktasına hızlı hareket ve iş milini durdur.
N012 M30                       ; Program sonu, makineyi durdur.

Açıklamalar:

• N001: ✅ G21 (milimetre birimleri), G90 (mutlak programlama) ve G92 (koordinat orijinini takımın mevcut konumuna göre X0 Y-50.0 Z10.0 olarak ayarla) komutları ile programın başlangıç ayarları yapılır.
• N002: ✅ G00 ile takım, ilk delik konumu olan (70.0, 30.0) noktasına hızlıca hareket eder.
• N003: ✅ G01 ile doğrusal kesme hareketi başlar. G95 (devir başına ilerleme) aktif hale getirilir. Takım, Z ekseninde -15.0 mm derinliğe 0.05 mm/dev ilerleme hızı (F0.05) ile iner. İş mili S1000 (1000 dev/dak) hızında M03 (saat yönünde) çalışır.
• N004: ✅ Takım, G01 ile Z ekseninde güvenli bir seviye olan +10.0 mm'ye geri çekilir.
• N005-N010: ✅ Benzer şekilde diğer delikler için hızlı hareket, delme ve geri çekme işlemleri tekrarlanır.
• N011: ✅ Tüm delme işlemleri tamamlandıktan sonra takım, başlangıç hedef noktasına (0, -50.0) hızlıca geri döner ve M05 ile iş mili durdurulur.
• N012: ✅ M30 programın sonunu işaret eder ve makineyi durdurur.

---

2. Endüstriyel Robotik

2.1. Tanım ve Önemi 🤖

Endüstriyel robotlar, belirli antropomorfik özelliklere sahip, genel amaçlı, programlanabilir makinelerdir. İnsanlar için tehlikeli ortamlarda çalışma, tutarlılık ve doğruluk sağlama, yeniden programlanabilirlik ve diğer bilgisayar sistemleriyle entegrasyon yetenekleri sayesinde modern üretimde vazgeçilmezdirler.

2.2. Robot Anatomisi

Bir robot manipülatörü, göreceli hareket sağlayan eklemlerden ve bu eklemler arasındaki sert elemanlar olan bağlantılardan oluşur. Çoğu robot beş veya altı serbestlik derecesine sahiptir.

• Manipülatörün Bölümleri:

  • Gövde ve Kol: Robotun çalışma hacmindeki nesnelerin konumlandırılması için.
  • Bilek Tertibatı: Nesnelerin yönlendirilmesi için.

• Eklemler ve Bağlantılar:

  1. Doğrusal Bağlantı (L tipi): Paralel eksenler arasında öteleme hareketi.
  2. Ortogonal Bağlantı (O tipi): Dik eksenler arasında öteleme hareketi.
  3. Döner Mafsal (R tipi): Eksenlere dik dönme hareketi.
  4. Büküm Bağlantısı (T tipi): Eksenlere paralel dönme hareketi.
  5. Döner Bağlantı (V tipi): Giriş ekseni dönme eksenine paralel, çıkış ekseni dik.

• Gövde ve Kol Yapılandırmaları:

  • Kutupsal Koordinat (TRL): Dikey ve yatay eksen etrafında dönebilen kayar kol.
  • Silindirik (TLO): Dikey sütun üzerinde yukarı/aşağı ve içeri/dışarı hareket eden kol.
  • Kartezyen Koordinat (LOO): Üç dik kayar bağlantı (doğrusal robot, x-y-z robotu).
  • Eklemli Kol (TRR): İnsan koluna benzer genel konfigürasyon.
  • SCARA (VRO): Seçici Uyumlu Montaj Robot Kolu; dikey ekleme görevleri için yatay yönde uyumlu.

• Bilek Yapılandırmaları:

  • Kolun ucuna takılır ve uç efektörün yönlendirilmesinden sorumludur.
  • Genellikle iki veya üç serbestlik derecesi vardır: Roll (yuvarlanma), Pitch (eğilme), Yaw (sapma).
  • Tipik gösterim: RRT.

2.3. Robot Kontrol Sistemleri 🧠

Manipülatörün istenen hareket döngüsünü gerçekleştirmesi için eklemlerin hareketleri koordineli bir şekilde kontrol edilmelidir.

• Sınırlı Sıralı Kontrol: En temel kontrol, al ve yerleştir gibi basit hareketler için.
• Noktadan Noktaya Kontrollü Oynatma: Robot kolunun ayrı ayrı konumları belleğe kaydedilir ve program yürütülürken bu noktalara hareket eder.
• Sürekli Yol Kontrolüyle Oynatma: Noktalara ek olarak yolları da belleğe kaydeder ve daha karmaşık kontur hareketleri için kullanılır.
• Akıllı Kontrol: Sensör girişlerine yanıt verme, karar verme, insanlarla iletişim kurma gibi gelişmiş yeteneklere sahiptir.

2.4. Uç Efektörler (End Efektörler) 🖐️

Robotun bileğine takılan ve belirli bir görevi gerçekleştirmesini sağlayan özel takımlardır.

• Kıskaçlar (Tutucular): Nesneleri kavramak ve değiştirmek için (örn. makine yükleme/boşaltma).
• Aletler: İş parçası üzerinde işleme operasyonları gerçekleştirmek için (örn. kaynak tabancası, boya tabancası, montaj aleti).

2.5. Robotikte Sensörler 👁️‍🗨️

Robotun çevresiyle etkileşimini ve iç durumunu izlemek için kullanılır.

• Dahili Sensörler: Manipülatör eklemlerinin konumunu ve hızını kontrol etmek için.
• Harici Sensörler: Robotun çalışmasını diğer ekipmanlarla koordine etmek için.
  • Dokunsal Sensörler: Dokunma ve kuvvet algılama.
  • Yakınlık Sensörleri: Nesnelerin yakınlığını algılama. Optik Sensörler: Işık tabanlı algılama.
  • Makine Vizyonu: Görüntü işleme ile nesneleri tanıma ve konumlandırma.

2.6. Robot Uygulama Alanları 🏭

Endüstriyel robotların kullanımını teşvik eden genel özellikler: tehlikeli çalışma ortamları, tekrarlayan iş döngüleri, zorlu taşıma görevleri, çoklu vardiya operasyonları.

• Malzeme Taşıma Uygulamaları:
  • Malzeme transferi (al ve yerleştir, paletleme).
  • Makine yükleme ve/veya boşaltma.
• İşleme Operasyonları:
  • Punta kaynağı, ark kaynağı.
  • Sprey kaplama.
  • Diğer: delme, yönlendirme, taşlama, su jeti kesimi, lazer kesim.
• Montaj ve Muayene:
  • Montaj: İki veya daha fazla parçanın birleştirilmesi.
  • Muayene: Kalite kontrol, kusur belirleme, montaj doğruluğu.

2.7. Robot Programlama 💻

Robotlara görevlerini öğretmek için çeşitli yöntemler kullanılır.

• Yönlendirme Programlama (Leadthrough Programming):
  • Güçlendirilmiş Yönlendirme: Öğretme kumandası (teach pendant) ile eklemler istenen konuma taşınır ve belleğe kaydedilir (noktadan noktaya robotlar için).
  • Manuel Geçiş: Programcı manipülatörü fiziksel olarak hareket ettirir ve döngüyü belleğe kaydeder (sürekli yol kontrol robotları için).
  • Avantajları: Kolay öğrenilebilir, bilgisayar bilgisi gerektirmez.
  • Dezavantajları: Programlama sırasında üretim kesintisi, sınırlı programlama mantığı.
• Robot Programlama Dilleri: Robot kontrol cihazına komut girmek için metinsel programlama dilleri kullanılır.
• Simülasyon ve Çevrimdışı Programlama: Program uzak bir bilgisayar terminalinde hazırlanır ve robota yüklenir, üretim kesintisini azaltır.

---

Sonuç

G-Kodları ve endüstriyel robotik, modern imalat ve otomasyon sistemlerinin temel taşlarıdır. G-Kodları, CNC makinelerinde hassas takım hareketlerini ve işlevlerini tanımlayarak üretim süreçlerinin verimliliğini artırırken, endüstriyel robotlar tehlikeli, tekrarlayan veya yüksek hassasiyet gerektiren görevlerde insan iş gücünün yerini alarak üretimde tutarlılık ve esneklik sağlarlar. Bu teknolojilerin entegrasyonu, Bilgisayarla Bütünleşik İmalatın gelişiminde kritik bir rol oynamakta ve endüstriyel süreçlerde güvenlik, kalite ve üretkenlik açısından önemli katkılar sunmaktadır.