CNC tezgâhlarında dairesel ve helisel hareketler için jerk/ivme sınırlandırmalı yörünge planlama algoritmasının geliştirilmesi

• Published in: Gazi Üniversitesi Mühendislik Mimarlık Fakültesi dergisi Vol. 37; no. 3; pp. 1293 - 1308
• Main Authors: Kelekçi,Ethem, Kizir,Selçuk
• Format: Journal Article
• Language: Turkish
• Published: Gazi Üniversitesi Mühendislik Fakültesi 01.03.2022
• Subjects: Mimarlık ve Tasarım; Mühendislik; Ankara; Türkiye; jerk sınırlandırmalı hız profili; CNC-milling; Taylor denklemleri; jerk limited velocity profile; Circular/helical motion; CNC kontrol ünitesi; CNC-freze; Taylor’s equations; Dairesel/helisel hareket; CNC control unit
• ISSN: 1300-1884; 1304-4915
• DOI: 10.17341/gazimmfd.917764

Endüstriyel üretimin önemli bir parçası olan CNC tezgâhlarının çalışma performanslarının ve ürün işleme kabiliyetlerinin artırılması akademik çalışmaların önemli bir konusu olmuştur. Bu doğrultuda yapılan çalışmada, endüstriyel CNC tezgâhla-rında dairesel ve helisel hareketlerin yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli ve titreşimsiz tezgâh operasyonları ile gerçekleşmesi için jerk ve ivme sınırlandırmalı yörünge planlama algoritması geliştirilmiştir. Dairesel ve helisel hareketlerin tanımlandığı G02/G03 komutlarında yer alan X-Y-Z ve R bilgileri üzerinden, normalde kontur hatalarına yol açan ve ana yörüngeyi terk eden literatürdeki mevcut yöntemlerin dezavantajlarını ortadan kaldıran yörünge planlama algoritması geliştirilmesi çalış-manın en önemli katkısı olmuştur. Ayrıca yapılan çalışmada komut satır geçişlerinde optimum hız değerlerinin tespit edil-mesi ve geçiş noktalarındaki hız değerlerine göre CNC tezgâhı üzerindeki eksen motorlarının ivme kapasitelerini aşmayan sabit jerkli hız profilleri temelinde interpolasyon işlemi uygulanması yöntemi önerilmiştir. Geliştirilen algoritmalar endüstriyel 4 eksen CNC-Freze tezgâhı üzerinde kapsamlı iki ürün işleme uygulaması ile test edilmiş ve doğrulanmıştır. CNC tezgâhı üzerindeki eksen motorları EtherCat protokolü üzerinden yazarlar tarafından geliştirilen CNC kontrol ünitesi yazılımı ile kontrol edilmiştir. 1ms veri yenileme hızı ile kontrol edilen eksen motorlarına ilişkin yörünge takip sonuçları hata değerlen-dirme ölçütleri üzerinden incelenmiştir. Bin satırın üstünde G-kod dosyalarını kullanarak hatasız ürün işleme uygulamaları-nın gerçekleştirilmesi önerilen yöntemlerin matematiksel alt yapısının güçlü ve kapsamlı olduğunu göstermiştir.