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

Authors : Ethem KELEKÇİ, Selçuk KİZİR

Pages : 1293-1308

Doi:10.17341/gazimmfd.917764

View : 19 | Download : 8

Publication Date : 2022-02-28

Article Type : Research Paper

Abstract :Bu çalışmada, endüstriyel CNC tezgâhlarında dairesel ve helisel hareketlerin yüksek hızlı, yüksek hassasiyetli ve titreşimsiz tezgâh operasyonları ile gerçekleşmesi için jerk ve ivme sınırlandırmalı yörünge planlama algoritması geliştirilmiştir. Önerilen yöntemde öncelikle G-Kod dosyasından alınan G02 ve G03 komutlarına uygun dairesel/helisel yörüngeler çıkartılmakta ve komut satır geçişlerinde olması gereken hız değerleri tespit edilmektedir. Geçiş noktalarındaki hız değerlerine göre CNC tezgâhı üzerindeki eksen motorlarının ivme kapasitelerini aşmayan sabit jerkli hız profillerinin oluşturulması ve bir sonraki adımda bu hız profillerine uygun yörünge interpolasyonlarının yapılması gerçekleştirilmektedir. Bu çalışmanın en önemli iki katkısı, G02/G03 komutunda yer alan X, Y, Z ve R bilgileri üzerinden normalde kontur hatalarına yol açan ve ana yörüngeyi terk eden mevcut yöntemlerin bu dezavantajını ortadan kaldıran yörünge planlama algoritması geliştirmek ve dairesel/helisel yörüngelere titreşimsiz tezgâh hareketlerini garanti eden jerk/ivme sınırlandırmalı hız profillerine uygun interpolasyon işlemi uygulamaktır. Geliştirilen algoritmalar endüstriyel 4 eksen CNC-Freze tezgâhı üzerinde kapsamlı iki ürün işleme uygulaması ile test edilmiş ve doğrulanmıştır. Ayrıca eksen yörünge takip sonuçları ortalama karesel hata (MSE) ve ortalama karekök hata (RMSE) ölçütleri üzerinden değerlendirilmiştir. Bin satırın üstünde G-kod dosyalarını kullanarak hatasız ürün işleme uygulamalarının gerçekleştirilmesi önerilen yöntemlerin matematiksel alt yapısının güçlü ve kapsamlı olduğunu göstermiştir.
Keywords : Dairesel Helisel Hareket, Jerk sınırlandırmalı Hız Profili, CNC Freze, Taylor Denklemleri, CNC Kontrol Ünitesi