Cilt: 55 Sayı: 654 Mühendis ve Makina
17
İmalat
Cilt: 55
Sayı: 654
16
Mühendis ve Makina1 26-28 Eylül 2013 tarihlerinde Makina Mühendisleri Odası tarafından Kocaeli’de düzenlenen 8. Ulusal Ölçümbilim Kongresi’nde bildiri olarak sunulmuştur. 2 Doç. Dr., TÜBİTAK UME, Gebze, Kocaeli - tanfer.yandayan@tubitak.gov.tr
3 AAT Otomasyon Yazılım - ray.k@aat3d.com, ilker@aat3d.com
İmalat İşlemi Sırasında Ölçüm ve Ölçüm
Verilerinin İmalat İçin Kullanımı
1
Tanfer Yandayan
2, Recep Karadayı
3, İlker Teke
3 İşlem sırasında ölçüm (in-processmeasurement), düşük imalat maliyeti, yüksek kaliteli ürün, yüksek verim, ürünün ve imala-tın kalitesinin anında değerlen-dirilmesine olanak sağlaması sebebiyle, firmalar tarafından gittikçe tercih edilmektedir. Sürdürülebilir imalat, çevre ve enerji verimliği faktörleri de düşünüldüğünde, işlem sırasın-da ölçümün, geleceğin imalat ürünlerini ölçme yöntemi olacağı varsayılmaktadır. Bu bildiride, işlem sırasında ölçme yöntem-leri ve yapılan örnek çalışma-lar anlatıldıktan sonra, takım tezgâhlarının hem imalat cihazı hem de ölçme cihazı olarak kullanımı, bu alandaki ihtiyaçlar ve sorunlar, en son yapılan araş-tırma çalışmaları anlatılacaktır. Yapılacak son çalışmalarda, işlem sırasında ölçümün doğruluğu-nun 1 metreküp hacimde birkaç mikrometre kadar hedeflendiği belirtilmektedir.
1. GİRİŞ
İ
malat sırasında, çoğu zaman, nihai ürüne ulaşmadan ara ara kontroller ve ölçümler yapılır. Bu ölçümler, parça üretim tezgâhından alınmadan, tezgâha bağlı iken ve son talaş kaldırma işlemi ölçüm sonucuna göre modifiye edilebil-mesine işlem sırasında ölçüm ve kont-rol (in-process measurement and cont-rol) adı verilmektedir. İşlem sırasında ölçüme en basit örnek, klasik torna tezgâhında bir parça işleyen operatö-rün, son pasoyu vermeden mikrometre veya kumpas ile parça torna tezgâhına bağlı iken aldığı ölçüm ve ölçüm sonu-cuna göre son pasoyu ayarlaması işle-mi verilebilir. Bu durum, otomasyon ortamında, sürekli çalışan CNC takım tezgâhları için daha hassas ölçme cihaz-ları ile parçanın ölçülüp, takım tezgâhı kontrol ünitesine, kesme parametrele-rini tekrar düzenleyebilmesi için geri besleme verecek şekilde yapılmaktadır. İşlem sırasında ölçüm yapma konu-su, özelikle maliyeti yüksek parçaların (malzemesi pahalı veya çok büyük bo-yutta) verimli bir şekilde imalatı için uygulanan bir yöntemdir. İşlem sıra-sında kullanılabilecek çok farklı ölçüm metotları geliştirilmiştir [1]. Bumetot-lar, ölçümü yapılacak parçanın geomet-risine, büyüklüğüne, üretim ortamına ve hızına göre değişebilmektedir. Di-rekt olarak parçanın bağımsız bir şekil-de ölçümü yapılabildiği gibi, parçanın imalatını etkileyen faktörlerin kontrol altına alınması veya gerekli düzelt-melerin yapılması bu işlem ile de ger-çekleştirilebilmektedir. Parçaların, üç boyutlu ölçüm cihazında ölçülebilmesi gibi, takım tezgâhının eksenlerinden faydalanılarak ölçümü de mümkündür. Fakat burada, talaşlı üretim sırasında-ki tezgâh hataları, ölçme sırasında da oluşacağı için, ölçüm sonucu tezgâhın performansından önemli ölçüde etki-lenmektedir. Bu hataları ayrı bir şekil-de ele alıp, kompanze eşekil-den sistemlerin kullanımı kompleks ve büyük parça-ların ölçümüne imkân verdiği için son yıllarda önemli ölçüde öne çıkmıştır [2]. Çünkü işlem sırasında ölçüm, ima-lat ortamında verimi düşüren, maliyeti artıran, hassas üretimi zayıflatan sorun-ların üstesinden gelmektedir.
Bu bildiride, imalat işlemi sırasında öl-çüm yöntemlerine genel bir bakış yapıl-dıktan sonra, takım tezgâhlarının ölçme cihazı olarak kullanımı konusu ve ör-nek uygulamalar hakkında
bilgilendir-me yapılacaktır. Mevcut sorunlar ve bu sorunların çözümü için yapılan güncel bilimsel çalışmalar hakkında bilgilen-dirmeler yapılarak, imalat için gele-ceğin ölçme yöntemi olacağı tahmin edilen işlem sırasında ölçüm hakkında önemli bilgiler verilecektir.
2. İMALATTA ÖLÇÜMÜN EVRİMİ
İmalatı yapılan parçaların istenilen toleranslarda olup olmadığının kont-rolü, üretimin bir parçası olup, metro-loji uygulamalarından faydalanılarak yapılmaktadır. Yapılan işin durumuna, hassasiyetine, maliyetine, yeni oluşan taleplere göre, imalat için yapılan öl-çümler belli bir evrime uğramıştır. Bu evrimi aşağıdaki şekilde özetlemek mümkündür:
2.1 Açık Çevrim Ölçme Kontrolü
Ürünün imalatı tamamlandıktan sonra, ürünün üretim tezgâhından alınıp, ölç-me ekipmanları ile ölçülölç-mesi bu kate-goriye girmektedir. Genelde, tolerans dışı olan ürünler, ayrılır ve hurdaya gönderilir. Eğer ürün için kullanılan malzemenin maliyeti yüksek ise veya imal edilen ürünler büyük boyuttaysa bu konu sorun olarak ortaya çıkar ve maliyetin ciddi bir biçimde artmasına sebep olur.
2.2 Kapalı Çevrim Ölçme Kontrolü
Düşük maliyet ve hassas üretim için ön-lemler arttırıldığında, imalat aralarında ürünlerin ölçümleri yapılır. Ölçüm so-nuçlarına göre üretim işlemine müda-hale yapılarak bazı düzeltmeler ger-çekleştirilir. Özelikle üç boyutlu ölçüm cihazları kullanılarak üretim hatlarında bu işlem uygulanır. Tespit edilen hata-lar kullanıhata-larak üretim aşamahata-larında düzeltmeler yapılır.
2.3 İmalat İşlemi Sırasında Ölçüm
İmalat sırasında ölçümde ise ürün imalat tezgâhından alınmadan,
ima-lat tezgâhına yapılan bazı eklemeler ile (örneğin ölçüm sistemi eklenmesi) ürünün ölçüm ve kontrolü yapılır. Bu işlem, genelde ürün tamamlanmadan önce yapılır ve son işlem (örneğin son paso) ölçüm sonucuna göre uygulanır. Kısaca, tolerans dışında bir durum oluş-madan müdahale yapılır.
2.4 İmalat İşlemi Sırasında Ölçümün Avantajları
İmalat işlemi sırasında parçanın ölçü-lüp, ölçüm verilerinin kullanılmasının avantajları aşağıdaki gibi sıralanabilir: • İmalat sırasında ölçüm yapıldığında
en büyük avantaj, ürün imalat orta-mından alınmadan sorun tespit edil-diği için, parça üzerinde yapılacak son işlemde revizyon uygulanabil-mesidir. Diğer bir deyişle, metroloji yardımı ile imalata olumlu yönde müdahale söz konusu olup, hur-da miktarı azaltılabilmektedir. Bu işlem, parça tezgâhtan alınmadan yapıldığı için, yüksek maliyete se-bep olan parçanın tekrardan tezgâha alınması ve ayarlanması işlemi de önlenmiş olur. Tekrar işlenme du-rumu için, havacılık sanayinde çok büyük komplike parçaların, otomo-tiv sanayindeki büyük kalıp parça-larının tekrar tezgâha yerleştirilme-si için zaman, maliyet ve enerjiden önemli ölçüde tasarruf edilmiş olur. • İmalatı yapılan ürünlerin metrolojik
analizinin yapılmasının en önemli sebeplerinden biri, imalat için dü-zeltme değerlerinin tespit edilmesi ve bunların imalata uygulanmasıdır. İşlem sırasında ölçüm ile bu kabili-yet takım tezgâhı üzerinde olacağı için, tezgâhın kontrolüne gönderi-len veriler ile anında bu düzeltmele-ri yapmak mümkün olacaktır. Ölç-me işlemi ürünün işlendiği tezgâhta yapıldığı için, bunu işlemin farklı saflarında birkaç kez yapmak müm-kün olup, üretim işlemine çok
has-sas müdahalelerde de bulunmak mümkün olmaktadır.
• Üretim tezgâhının bir ölçüm tezgâhı gibi kullanılması mümkün olduğun-dan ayrı bir ölçme işlemi yapmak yerine, ürünün son ölçümünü de yapıp raporlamak mümkündür. Bu durum, özelikle taşınması ve nakli-yesi çok zor olan büyük ve ağır par-çalar için çok büyük avantaj olarak gözükmektedir.
• Takım tezgâhının performansı, üretim sırasında, sıcaklık, titreşim vs. gibi dış etkenlerden dolayı de-ğişmektedir. İşlem sırasında ölçüm ile takım tezgâhının performansını kontrol etmek ve gerekli müdaha-leleri zamanında yapmak mümkün olacaktır.
3. İMALAT ESNASINDA ÖLÇÜM
YÖNTEMLERİ
İmalat sırasında kullanılacak ölçüm yöntemleri imalatı yapılan parçaya göre belirlenir. Parçanın aşağıda belirtilen durumları dikkate alınır.
• Parçanın geometrik şekli ve basitli-ği
• Kontrol altına alınabilecek sistema-tik hatanın etkisi (örneğin sıcaklık vs.)
• Parçanın büyüklüğü ve ölçülen bo-yutların komplekslik durumu Şimdiye kadar yapılan çalışmala-rı [1] dikkate alarak imalat sırasın-da uygulanacak ölçüm yöntemleri-ni aşağıdaki gibi sınıflandırabiliriz.
3.1 Direkt Ölçüm
Direkt ölçümde, tezgâhın üzerine yer-leştirilen bir ölçme sistemi yardımı ile tezgâhtan bağımsız olarak ölçüm yapı-lır. Tren vagonu tekerleklerinin klasik torna tezgâhları ile imalatı sırasında parçanın, bir taraftan işlenmesi, diğer taraftan parça üzerine yerleştirilen dö-nen enkoderli makara sistemi ile
parça-Cilt: 55
Sayı: 654
18
Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina19
Cilt: 55Sayı: 654nın çapı, makaranın çevresi ve tur sayısı kullanılarak bulunması, işlem sırasında ölçüm uygulamalarına gösterilebilecek ilk örneklerden biridir [3].
CNC torna tezgâhında parça dönerken lazer yardımı ile parçanın dış çapının temassız ölçülmesi, ilk defa bir dokto-ra çalışmasında gerçekleştirilmiştir [4]. Dönen parçanın çevresel hızı, diğer bir deyişle çevresi ve çapının ölçümü için lazer Doppler ölçme sistemi geliştiril-miş ve CNC torna tezgahına entegre edilmiştir. Geliştirilen sistemin çalışma prensibi Şekil 1a’da, geliştirilen lazer ölçme probu Şekil 1b’de gösterilmek-tedir [5, 6, 7].
Direkt ölçümün en büyük avantajı, ima-lat tezgâhının performansının (eksenle-rin hatası vs.) ölçüm sonuçlarına etkisi-nin olmamasıdır. En büyük dezavantajı ise kompleks parçalara uygulanmasının zor olmasıdır.
3.2 Endirekt Ölçüm
Endirekt ölçümde, parça üzerinde yapı-lan ölçümlerde imalat tezgâhının etkisi
vardır. İmalat tezgâhına entegre edilmiş bir prob ile tezgâh eksenleri kullanıla-rak ölçüm yapılabilir. Tezgâh eksenle-rindeki hatalar ölçümü etkilemektedir. Ayrıca, sıcaklık vs. gibi etkili paramet-relerin hesaplanıp, düzeltme değerleri-nin tahmin edilmesi ve bu değerler ile düzeltme yapılması endirekt yöntem-lere girmektedir. Endirekt yöntemlerin en büyük avantajı kompleks parçaların ölçümüne imkân tanımasıdır. En büyük dezavantajı ise tezgâh hatalarının öl-çüm üzerinde etkili olmasıdır.
3.3. Hibrit (Direkt + Endirekt) Ölçüm
Endirek yöntemlerdeki dezavantajlı kısımların kaldırılması ile direk ölçüm gibi, işlem sırasında ölçüm yapmak için günümüzde birçok çalışma yapılmakta-dır. Burada amaç, takım tezgahı hata-larının mastar parçalar ile tespit edilip düzeltilmesi, amaca uygun problama ve ölçme sisteminin takım tezgahına en-tegre edilmesi, kalibrasyonunun yapıla-rak takım tezgahının üç boyutlu ölçüm cihazı gibi kullanılmasıdır. Özelikle
havacılık sanayinde büyük kompleks parçaların ölçümünde ve aynı anda iş-lenmesinde kullanılan bu yöntem oto-motiv sanayinde de yaygınlaşmaktadır [2]. Maliyeti ve işlem zamanını önemli ölçüde azaltması sebebiyle, bu yöntem üzerinde önemli çalışmalar ve araştır-malar yapılmaktadır.
4. HİBRİT ÖLÇÜM UYGULAMALARI,
TAKIM TEZGÂHLARININ ÖLÇME CİHAZI
OLARAK KULLANIMI
Şekil 2, işlem sırasında bir türbin ka-nadının ölçümünü ve ölçüm verileri-ni takiben imalatının nasıl yapıldığını göstermektedir. Tornalama ve frezele-me kabiliyetine sahip takım tezgâhına yerleştirilen ölçme probu yardımı ile iş parçası üzerinde ölçümler yapılır. Alınan verilere göre imalat işlemine devam edilir. Özellikle Şekil 2’de gös-terilen türbin kanatlarının imalatı veya tamiri özel uygulamalar gerektirir. Böy-le durumlarda, “işBöy-lem sırasında ölçme amacı” için kullanılan ölçme sistem-lerinden faydalanılır. Parça üzerinde problama yapılarak lokasyonlar
belirle-nir. Bu verilere göre özel algoritmalar ile talep edilen parametreler hesaplanır. Kesme programı yeni bulunan para-metrelere göre revize edilerek (gerçek parça boyutlarına göre) talaş kaldırma işlemi uygulanır ve zor boyutlara sahip parçalar hassas bir şekilde işlenir [2, 8-14].
Takım tezgâhının bir ölçme cihazı gibi
kullanılması için önemli gereksinimler vardır. Bu gereksinimler aşağıda anla-tılmıştır.
4.1 Ölçme Probu Seçimi ve Entegrasyonu
Takım tezgâhlarında parçaların işlen-diği ortam laboratuvardan çok farklı olduğu için, ölçme probu bu konular
dikkate alınarak seçilmeli ve kesici ta-kımların yüklendiği gibi magazinden yüklenebilmelidir. Probun temas ettiği lokasyonda, tezgâh eksenlerinin oku-masından faydalanılarak 3 boyutun çıkarılabilmesi için, prob sinyalinin tezgâhın kontrol ünitesine ulaştırılabil-mesi gerekmektedir. Günümüzdeki mo-dern problar ile bu bağlantı kablosuz
(a) (b)
Şekil 1. CNC Torna Tezgâhında Parça Dönerken Lazer Yardımı ile Parçanın Dış Çapının Ölçülmesi: a) Ölçme Prebsibi [7], b) Geliştirilen Lazer
Ölçme Probunun CNC Torna Tezgâhında Kullanımı [4, 5, 6]
Komparator Ünitesi
Kare dalgaya çevrilmiş Doppler sinyal Sinyal Prosösörü Boşlukları doldurulmuş Doppler sinyal Sayıcı Ünitesi 1 Devir Filtre ve Yükseltici Ünitesi Optosvic Sensor Lazer (He-Ne) LDIMS Ölçme Probu Dönen İş parçası Bölüntüleme Diski Ayna Işın (2) Mercek (2) Detektör Işın (1) V
Işık Aynası Mercek (1) Bilgisayar
α
Şekil 2. Türbin Kanadının İşlem Sırasında Ölçümü ve İmalatı [2, 8]
Şekil 3. İşlem Sırasında Ölçüm İçin Prob Kullanımı ve Kalibrasyonu [2, 8]: a) Kablosuz Modern Prob, b) Prob ile Alınan Uniform Olmayan Sonuçlar,
c) Prob Kalibrasyon Ekranı ile Sonuçların Kompanzasyonu
Cilt: 55
Sayı: 654
20
Mühendis ve Makina Mühendis ve Makina21
Cilt: 55Sayı: 654yapılabilmektedir (Şekil 3a). En fazla kullanım alanına sahip olan kinematik problar, parça ile temas sırasında tetik-leme sinyali oluşturur. Bu sinyal, X, Y, ve Z ekseni doğrultularında yapılan tek yönlü ölçümler için çok daha hassas ça-lışır. Fakat tekrarlanabilirliklerinin çok iyi olması sebebiyle, kalibrasyon işlemi yapılarak, farklı yönlerde tetikleme ol-duğunda da doğru çalışmaları sağlanır (Şekil 3 b, 3c).
Probların tezgâh eksenine entegrasyo-nu için Şekil 4’te belirtilen özelliklerin kalibre edilmesi gerekmektedir. Ancak bu şekilde tezgâh eksenindeki veriler kullanılarak ölçüm yapılabilir.
4.2 Takım Tezgâhı Hataları ve Kontrol Altına Alınması
3 eksenli bir takım tezgâhı, 3 ayrı ek-senin (X, Y, Z) dahil olduğu toplamda 21 adet geometrik hataya sahiptir (Şekil 5). Kısaca, her bir eksen, pozisyon ha-tasının yanı sıra, eksen boyunca yatay ve dikey yönde doğrusallık, picth-yaw-roll açısal hataları olmak üzere 6 çeşit hataya maruz kalır. Üç eksen (X, Y, Z), 3×6=18 hatayı verir. 3 eksenin arasında ortaya çıkan 3 adet diklik hatası ile top-lamda 18+3=21 adet hataya 3 eksenli bir takım tezgâhı çalışması sırasında maruz kalır. Daha fazla eksene sahip takım tezgâhları (örneğin 5 eksenli,
döner-eğim tablası olanlar) bu hatalara ilave hatalar içerir.
Takım tezgâhı eksenlerinin ölçme ama-cı ile kullanılabilmesi için bu hataların tespit edilip düzeltilmesi gerekmekte-dir. Şekil 6’da takım tezgâhının ölçme amacıyla kullanılabilmesi için pratik olarak kalibrasyonu yapan Tetra-ga-ge isimli düzenek görülmektedir. Bir program ile Tetra-gage üzerindeki kü-reler, takım tezgâhındaki ölçme sistemi ile ölçülür. Ölçme verilerine göre ta-kım tezgâhı hataları tespit edilir. Daha sonra bu hatalar kullanılarak takım tezgâhına düzeltme işlemi uygulanır. Veriler tezgâhın kontrol ünitesine
gön-derilerek, talaş alma sırasındaki takım hareketleri oluşturulurken dikkate alınır ve paçanın doğru olarak işlenmesi sağ-lanır. Bu düzelmeler ayrıca, probun iş parçasını ölçme esnasında da kullanılır.
4.3 Ölçme İşlemi
Takım tezgâhlarının temel görevi, ham malzemeden talaş kaldırılarak istenilen boyutlarda parçanın işlenmesidir. Bu sebepten dolayıdır ki, ölçme işleminin mümkün olduğunca kısa sürede ta-mamlanması gerekir. Ölçme program-ları tezgâhtan ayrı olarak oluşturulurlar. Tezgâhın kontrol ünitesine yüklendi-ğinde, otomatik olarak makine
kodla-rı üretilir ve ilave zaman harcanmaz. Genelde grafik ara yüzü kullanılarak oluşturulan bu programlarda (Örneğin CappsNC) sanal makine modeli kul-lanılır. Bu sayede çarpmayı önleyecek takım yolu haritası çıkarılır, optimum parametreler hesaplanır [2, 8-14]. Takım tezgâhı kontrol ünitesine bağlı bir bilgisayarda çalışan ölçme prog-ramı, tezgâhın kontrol ünitesinden seçilen program aracılığı ile başlatı-lır. Diğer bir deyişle, ölçme programı, takım tezgâhı ile sekronize bir şekilde çalışır. Ölçüm sırasında X, Y, Z koor-dinat değerleri ile alınan veriler, ölçme programı tarafından işlenir ve sonuçlar
kullanıcıya sunulur. Ayrıca, kontrol ünitesindeki parametreleri güncelle-yecek geri beslemeyi üreten talimat-lar program çalışırken gerçekleştirilir. Bu sayede, işlem zincirinde, uyarlanır (adaptive) üretim yöntemini uygula-mak mümkün olur.
5. İŞLEM SIRASINDA ÖLÇÜMLÜRDE
MEVCUT SORUNLAR, DÜNYADAKİ
İLERİ SEVİYE ÇALIŞMALAR, AVRUPA
METROLOJİ ARAŞTIRMA PROGRAMI
(EMRP) ÇALIŞMALARI
İşlem sırasında ölçüm, düşük imalat maliyeti, yüksek kaliteli ürün, yüksek verim, ürünün ve imalatın kalitesinin anında değerlendirilmesi olanaklarını
sağlaması sebebiyle firmalar tarafından gittikçe tercih edilmektedir. Sürdürüle-bilir imalat, çevre ve enerji verimliği faktörleri de düşünüldüğünde, işlem sırasında ölçümün geleceğin imalat ürünleri ölçme yöntemi olacağı düşü-nülmektedir. Çünkü işlem sırasında öl-çüm, imalat ortamında verimi düşüren, maliyeti artıran, hassas üretimi zayıfla-tan sorunların üstesinden gelmektedir. İşlem sırasında ölçüm için günümüz-de en yaygın uygulamalar, kompleks parçalara uygulanması sebebiyle, 4. Bölümde anlatılan takım tezgâhlarının ölçme cihazı olarak kullanımıdır. Mev-cut uygulamalarda gerekli kalibrasyon işlemleri yapılmasına rağmen, işlemin bir çok parametreye bağlı olması sebe-biyle arzu edilen randımanın alınmasın-da sorunlar vardır.
5.1 Takım Tezgâhlarının İşlem Sırasında Ölçümde Daha Verimli Kullanılmasını Engelleyen Sebepler
Takım tezgâhlarında yapılan ölçüm-lerin doğruluğu, sürekli değişen
çev-re şartları, titçev-re- titre-şim, gürültü, ses, ışık, diğer üretim tezgâhlarına ya-kın olmasından ve ölçme cihazlarının yüksek kuvvetlere maruz kalmasın-dan etkilenmektedir. Bunlara ilave ola-rak, aşağıdakiler, diğer faktörler olarak sıralanabilir [14]:
• Takım tezgâhlarının kalibrasyonun-da kullanılan mevcut teknikler, üre-tim hattındaki şartları kompanze et-mek için tam olarak yeterli değildir. • Talaşlı imalat sırasında ortaya çıkan kuvvetler ve yükler önemli mik-tarda ısı ortaya çıkartır. Bu takım tezgâhlarının güvenilir, izlenebilir bir ölçme cihazı olarak kullanımını engeller. Lazer ile yapılan kalibras-yon işlemleri, prob hatalarını, ma-kine kuvvetlerini ve ısı durumunu dikkate almaz.
• Takım tezgâhları ile yapılan ölçüm-lerde belirsizlik hesaplamaları için kullanılacak uygun prosedürlerin eksikliği tezgâh ile yapılacak öl-çümlere güveni azaltmaktadır. Bu sebeple mevcut durumda, uzun üre-tim süresi ve yüksek üreüre-tim mali-yetleri vardır.
5.2 Avrupa Metroloji Araştırma Programı’nda (EMRP) İşlem Sırasında Ölçüm İçin Bilimsel Çalışmalar
Kapsamlı, planlı ve programlı olarak metroloji alanında bilimsel araştırma çalışmaları ilk defa Avrupa Metroloji Araştırma Programı (EMRP) ile 2007 yıllından itibaren ortaya çıkmıştır. Av-rupa Ulusal Metroloji Enstitüleri Bir-liği (EURAMET) tarafından yönetilen bu program, dünya üzerindeki tek ulus-lararası metroloji araştırma program olup, Avrupa Birliği 7. Çerçeve Progra-mı (Fp7) altında Madde 185. kapsaProgra-mın- kapsamın-da desteklenmektedir. Amacı, gereksiz araştırma faaliyetlerini azaltarak komp-leks ve disiplinler arası küresel sorun-ları (sağlık, çevre, enerji vs.) çözüp bü-yük bir etki yaratmaktır. Bu bağlamda Fp7 EMRP; Avrupa ülkelerinin ortak metroloji araştırma alanlarının temsil edildiği çok ortaklı bir araştırma prog-ramı olarak karşımıza çıkmaktadır [15]. Bu kapsamda, 2012 yılında, endüstri alanında, Almanya Ulusal Metroloji Enstitüsü (PTB) önderliğinde sunu-lan “İmalat esnasında izlenebilir bo-yut ölçümü” (JRP IND62 Tracaeble in-process dimensional measurement) isimli proje kabul edilmiştir [14]. Pro-jenin birinci aşama sunumunda, TÜBİ-TAK UME ve AAT firması bizzat yer almıştır. TÜBİTAK UME, “Açı Met-rolojisi” projesinde koordinatör olarak görev alıp bütçedeki hakkının büyük
Şekil 4. Proba ait Boyut Özelikleri [2, 8]
• Prob ucu merkezinin kayıklığı • Efektif radüs
• Dönme merkezine göre mesafe • Kinematik problarda yön hataları
• Ofset hataları (5 eksendeki hatalı ayarlardan)
Prob ucu merkezinin kayıklığı Efektif radüs
Dönme merkezine göre mesafe Kinematik problarda yön hataları Ofset hataları (5 eksendeki hatalı
ayarlardan)
Şekil 5. (X, Y, Z) Eksenlerinde 21 Adet Hatanın Gösterimi
Şekil 6. Tetra-Gage Ölçümü ile Takım Tezgâhı Hatalarının
Cilt: 55
Sayı: 654
22
Mühendis ve Makinabir kısmını kullandığı için projenin 2. aşamasından çekilmek durumunda kal-mıştır. Fakat AAT firması bu projede işbirliği çalışmalarına devam etmiştir. Bölüm 5.1’de adı geçen sorunların çö-zülebilmesi için, JRP IND62 projesi kapsamında, aşağıda kısaca açıklanan konu ile ilgili üst düzey çalışmalar ya-pılacaktır [14].
• İşlem sırasında ölçümün güvenirli-ğinin ve doğruluğunun arttırılması için prosedürler, standartlar ve sı-caklıktan etkilenmeyen çok amaçlı referanslar geliştirilmesi
• Sıcaklıktan etkilenmeyen çok amaçlı referanslar yardımıyla, ge-nelde sıcaklık değişimleri sonucu takım tezgâhlarında çıkan hataların oluşturduğu sorunların çözülmesi • Mevcut durumda, takım tezgâhı
hatalarını sabit çevre şartlarında inceleyen konvansiyonel araştır-ma tekniklerine alternatif olacak, tezgâh hatalarını değişen operasyon ve çevre şartlarında inceleyen, kine-matik ve sıcaklığa dayalı mekanik hataları tespit eden yeni tekniklerin geliştirilmesi
• Üretim ortamını ve değişen or-tam şartlarını canlandıran, takım tezgâhlarını üretim ve ölçme kabi-liyeti açısından inceleyecek, veri-fikasyonunu yapabilecek mobil bir deney kabin tasarımı ve imalatı • Yapılan ölçüme odaklı belirsizlik
hesaplamalarının çıkarılması (küre, koni, silindir, düzlem gibi farklı geometrik şekillerin bulunacağı bo-yut, form, pozisyon verileri için) Mevcut durumdaki uygulamalardaki sorunların iyileştirilmesiyle, işlem sıra-sında ölçüm ile çok daha verimli ve has-sas üretim yapmak mümkün olacaktır. Örneğin, yukarıdaki işlemler yapılarak, işlem sırasında ölçüm için hedeflenen ölçüm doğruluğu 1 metreküp hacimde birkaç mikrometredir.
6. SONUÇ
Düşük imalat maliyeti, yüksek kaliteli ürün, yüksek verim, ürünün ve imala-tın kalitesinin anında değerlendirilmesi
olanaklarını sağlaması sebebiyle, fir-malar tarafından gittikçe tercih edilen işlem sırasında ölçüm (in-process mea-surement) tarihsel süreci dikkate alına-rak anlatılmıştır. Kullanılan ölçme tek-nikleri, avantajları ve dezavantajları ile kısaca açıklandıktan sonra, kompleks parçaların ölçümüne olanak sağlayan takım tezgahlarının ölçme cihazı olarak kullanım durumu açıklanmıştır. İşlem sırasında ölçüm ile ilgili Uluslararası alanda ve ABD’de önemli faaliyetleri olan AAT firmasının geliştirdiği uygu-lamalardan örnekler verilmiştir. Takım tezgâhlarının ölçme cihazı olarak kul-lanımı için mevcut sorunlar açıklanmış ve bu sorunların çözümü için yapılan çalışmalar, Avrupa Metroloji Araştırma Alanı kapsamında desteklenen “İşlem sırasında izlenebilir boyut ölçümleri” (JRP IND62 Tracaeble in-process di-mensional measurement) isimli proje kısaca anlatılmıştır.
KAYNAKÇA
1. Yandayan, T., Burdekin, M. 1997.
“In-Process Dimensional Measure-ment and Control of Workpiece Ac-curacy,” Int. J. Mach. Tools Manu-fact., vol. 37, no. 10, p. 1423-1439.
2. AAT (Applied Automation
Tech-nologies Inc.) web sayfası, http:// w w w. a a t 3 d . c o m / h o m e . a s p x , son erişim tarihi: Haziran 2014.
3. Lee, R. L. 1963. Turning Railway
Wheel Sets, Machinery, p.102, 144.
4. Yandayan, T. 1996. “A Laser
Dopp-ler System for in-Process Mea-surements of Diamaters on CNC Turning Machines,” Ph. D. The-sis, University of Manchester, UK.
5. Yandayan, T., Burdekin, M. 1998.
“Development of a Laser Doppler System for In Process Evaluation of Diameters on Computer Numerical Controlled Turning Machines,” Proc. I Mech E Part B, Journal of Eng. Ma-nufact., vol. 212, no. 3, p. 183-194.
6. Yandayan T., Burdekin, M. 1998.
“Evaluation of a Laser Doppler Ba-sed Non-Contact In Process Dia-meters Measuring System,” Proc. I Mech E Part B, Journal of Eng. Ma-nufact., vol 212, no. 4, p. 307-323.
7. Yandayan, T. 1997. “İmalat
Metrolo-jisinde Laser Kullanarak Yapılan Ölç-me Teknikleri,” II. Ulusal Ölçümbilim Kongresi, 23-24 Ekim 1997, Eskişe-hir, Makine Müh. Odası, s. 216-232.
8. Karadayı, R. 2012. “In Process
Metrology on Large and Multi Axes Machining Centers,” Metromeet 9th International Conference on In-dustrial Dimensional Metrology. March 7th-8th, 2012. Bilbao, Spain.
9. Karadayı, R. 2008. “Innovations
in Machine Tool in Process Mea-surement & Feedback,” Metromeet International Conference on Indust-rial Dimensional Measurement, Feb-ruary 21-22, 2008. Bilbao, Spain.
10. Karadayı, R. 2012. “Innovations
in Machine Tool in Process Mea-surement and Feedback with Met-rology Close Loop,” 10th Global Conference on Sustainable Manu-facturing, October 31st –Novem-ber 2nd, 2012, Istanbul, Turkey.
11. Karadayı, R. 2013. “In Process
Me-asurement of Die &Mold for High Precision Manufacturing and Repair Processes,” 7th Int. Conference and Exhibition on Design and Produc-tion of Machines and Dies/Molds, 20-23 June 2013. Antalya, Turkey.
12. Karadayı, R. 2009. “Innovations in
Machine Tool in-Process Measure-ment & Feedback,” 2009 NACMA Annual General Meeting and Work-shop Santiago de Querétaro, 17-18 September 2009, Qro, Mexico.
13. Karadayı, R. 2010. “Quality
Inno-vations: Measure on Machine,” Michelle Bangert, Editor of Qu-ality Magazine. June 30, 2010.
14. http://www.euramet.org/fileadmin/
docs/EMRP/JRP/JRP_Summari-es_2012/Industry_JRPs/IND62_ Publishable_JRP_Summary.pdf, son erişim tarihi: Haziran 2014.
15. Avrupa Metroloji Araştırma
Prog-ramı (EMRP): http://www.eu-ramet.org/indes.php?id=emrp, son erişim tarihi: Haziran 2014.
16. Yandayan, T. 2012. “Recent
Deve-lopments in Metrology for Design and Production,” The 15th Inter-national Conference on Machine Design and Production, UMTIK 2012 Conference Proceedings, June 19-22, 2012, Denizli, p. 95-111.