CNC tezgâhlarında, işleme öncesinde iş parçasının doğru şekilde bağlanıp bağlanmadığını kontrol etmek ve işleme sonrasında parçanın belirlenen ölçülere göre işlenip işlenmediğini ölçmek için çeşitli ölçüm cihazları kullanılır. Güvenilir boyutsal ölçüm, CNC üretiminin başlangıç noktası olarak kabul edilir. En pahalı tezgâhlar bile “ölçüm” teknolojisi olmadan hassas işleme gerçekleştiremez.

Bu makalede, metal işleme sahalarında kullanılan ölçüm cihazlarını kolay anlaşılır şekilde tanıtacağız.

Boyutsal Ölçüm Nedir?

Ölçüm cihazı, bir nesnenin boyutlarını ölçen cihaz veya makinedir. Aynı zamanda nesnenin hareket miktarını ölçebildiği için bir tür yer değiştirme ölçer olarak da değerlendirilebilir.

Buna elde kullanılan kumpas ve mikrometreler de dahildir. Ancak son yıllarda ölçüm işlemini otomatik yapan ve manuel alet gerektirmeyen makineler de kullanılmaktadır. Bazı modeller, insan kaynaklı ölçüm hatalarını azaltmak ve kumpas veya mikrometre ile ölçülemeyen bölgeleri ölçebilmek için geliştirilmiştir. Ölçüm prensibi kullanılan makineye göre büyük ölçüde değişir ve uygulamaya göre doğru cihaz seçilmelidir.

Ölçüm cihazı kullanıldıkça ölçüm değerlerinde sapmalar oluşabileceği için daha hassas bir ölçüm cihazı kullanılarak periyodik düzeltme yapılmalıdır. Bu düzeltme kalibrasyon olarak adlandırılır. Ölçüm cihazlarının doğruluğunu düzenli kalibrasyonla kontrol altında tutmak önemlidir.

Metaller sıcaklık değişimlerinden etkilendiği için hassas ölçümlerde sıcaklık kontrolü büyük önem taşır. JIS standartlarına göre, teknik resimlerde belirtilen ölçüler 20°C ortam sıcaklığındaki değerler olarak tanımlanır.

Metal İşlemede Kullanılan Boyutsal Ölçüm Aletleri Türleri

Ölçüm aletleri, operatörlerin elle ölçüm yapmasını sağlayan araçlardır. Mühendislerin cebinde sıkça görülen kumpas, sahada kullanılan standart bir ölçüm aleti olarak bilinir. Bunun yanında metal işleme sahalarında mikrometre gibi çeşitli ölçüm araçları da kullanılmaktadır.

Ölçüm aletinin kullanım şekline bağlı olarak aynı iş parçasının ölçüm değeri operatöre göre değişebilir veya parça çizilebilir. Bu nedenle doğru kullanım için günlük deneyim kazanmak önemlidir.

Kumpas

Kumpas, metal işleme alanında en yaygın kullanılan ölçüm aletlerinden biridir. CNC tezgâhlarında parça bağlama sırasında ölçüm ve işleme sonrası ölçüm işlemlerinde kullanılmasının yanı sıra makine tasarımı ve otomotiv bakımı gibi farklı sektörlerde de yaygın olarak kullanılır.

Parça, “ölçüm çeneleri” olarak adlandırılan iki çene arasına alınarak ölçülür. 0,05 mm hassasiyetle ölçüm yapılabilir ve tek bir kumpas ile:

• dış çap
• iç çap
• derinlik

ölçülebilir.

Standart uzunluk 300 mm’dir, ancak 1000 mm ve üzeri uzun kumpaslar da bulunmaktadır.

Sayısal ekranlı dijital kumpas modelleri de vardır. Sensörler sayesinde iç ölçüm skalası okunarak 0,01 mm hassasiyetle ölçüm yapılabilir. Dijital kumpaslar kullanım kolaylığı sağlar ancak pil gerektirdiği için bazı üretim sahalarında analog modeller tercih edilebilir.

Mikrometre

Mikrometre de metal işleme alanında yaygın kullanılan ölçüm aletlerinden biridir. Ölçüm sırasında tambur döndürülerek iş parçası ölçüm yüzeyleri arasına alınır ve 0,01 mm hassasiyetle ölçüm yapılabilir.

Ölçüm sırasında iş parçasının merkezi ile mikrometrenin ölçüm ekseni çakıştığından ölçüm doğruluğu kumpasa göre daha yüksektir.

Mikrometrenin ölçüm aralığı genellikle 25 mm ile sınırlıdır. Bu nedenle farklı ölçüm aralıkları için birden fazla mikrometre gerekir:

• 0–25 mm
• 25–50 mm
• 50–75 mm
• 75–100 mm

Ayrıca özel amaçlı mikrometreler de vardır:

• İç çap mikrometresi
• derinlik mikrometresi

Kumpaslarda olduğu gibi dijital mikrometre modelleri de bulunur ve 0,001 mm hassasiyetle ölçüm yapabilir.

Komparatör (Dial Gauge)

Komparatör saatleri metal işleme sahalarında kullanılan yüksek hassasiyetli ölçüm aletleridir. Parça boyutunu ölçmekten çok mikron seviyesinde yer değiştirmeyi ölçmek için kullanılır.

Örneğin:

• CNC tezgâh tablasına bağlanan parçanın paralelliğinin kontrolü
• CNC tornada parçanın eksen kaçıklığının kontrolü

gibi işlemlerde kullanılır.

Komparatör tek başına kullanılmaz; genellikle aparat veya manyetik ayak ile birlikte kullanılır. Uç kısmındaki prob, parça şekline göre değiştirilebilir (örneğin rulman uç, iğne uç vb.).

Ayrıca farklı tipleri vardır:

• lever tip komparatör
• dijital komparatör

Pim Mastarı (Pin Gauge)

Pin gauge, belirli ölçülerde hassas olarak taşlanmış silindirik ölçüm çubuklarıdır. Genellikle delik işleme sonrasında iç çap kontrolü için kullanılır.

Örneğin:

• Pim deliğe girerse ölçü uygundur
• Girmiyorsa ölçü uygun değildir

Sıcaklık değişimi ve paslanma gibi durumlara karşı dikkatli kullanılmalıdır. Genellikle seramik veya sert metal (karbür) gibi dayanıklı malzemelerden üretilir.

Halka Mastarı (Ring Gauge)

Ring gauge, belirli ölçülere göre hassas şekilde üretilmiş halka şeklinde ölçüm aletidir. Pim mastarının ters amacıyla kullanılır ve genellikle torna sonrası mil çapı kontrolünde kullanılır.

Limit Tapa Mastarı (Limit Plug Gauge)

Limit plug gauge, belirli ölçülerde hassas şekilde üretilmiş silindirik ölçüm aletidir. Aletin iki ucunda farklı ölçüler bulunur:

• geçer (Go) tarafı
• geçmez (No-Go) tarafı

Sıkı toleranslı delik kontrolünde kullanılır. Eğer:

• Go tarafı deliğe giriyor
• No-Go tarafı girmiyorsa

ölçü uygun kabul edilir.

Kumpas ve mikrometreye kıyasla operatör kaynaklı ölçüm hataları daha azdır.

Blok Mastarı (Gauge Block)

Blok mastarlar, belirli ölçülerde hassas şekilde taşlanmış blok şeklinde referans ölçüm aletleridir. Ölçüm aletleri arasında en yüksek doğruluğa sahip olanlardır ve diğer ölçüm cihazlarının kalibrasyonunda kullanılır.

Yüksek paralellikleri sayesinde üst üste konularak farklı ölçüler elde edilebilir.

Sıcaklık değişimi ve paslanmaya karşı dikkatli kullanılmalıdır. Ölçüm yüzeylerine çıplak elle dokunulmamalıdır.

Genellikle seramik veya karbür malzemeden üretilir.

Yaprak Mastar (Feeler Gauge)

Feeler gauge, belirli kalınlıklarda üretilmiş ince metal plakalar setidir. İki yüzey arasındaki boşluk ölçümü için kullanılır.

Farklı kalınlıktaki plakalar birleştirilerek çeşitli boşluk ölçümleri yapılabilir.

Yükseklik Mastarı (Height Gauge)

Height gauge, iş parçasının yüksekliğini ölçmek için kullanılan ölçüm aletidir.

Yükseklik mastarı ve iş parçası bir yüzey tablası (surface plate) üzerine yerleştirilerek ölçüm yapılır. Ölçüm ucu sert metalden yapılmıştır ve ayrıca parça üzerine referans çizgileri veya delik yerleri işaretlemek için de kullanılabilir.

CNC İşlemede Kullanılan Ölçüm Makineleri

Ölçüm makineleri, sensörlere sahip mekanik cihazlardır. Karmaşık şekilli parçalar bile kolayca ölçülebilir ve operatör farkından kaynaklanan ölçüm hataları oluşmaz.

Analog ölçüm aletlerine göre daha yüksek iş verimliliği sağlar ve ölçüm işlemleri daha kolay yapılabilir.

Ölçüm için farklı prensipler kullanılır:

• elektriksel ölçüm
• pnömatik (hava) ölçüm

Koordinat Ölçüm Makinesi (CMM)

Koordinat ölçüm makinesi, bir parçanın üç boyutlu ölçülerini (genişlik, derinlik, yükseklik) ölçmek için kullanılan bir ölçüm makinesidir.

İngilizce adı Coordinate Measuring Machine (CMM)’dir.

Temaslı prob veya temassız lazer kullanılarak parçanın X, Y ve Z koordinatları tespit edilir.

CMM genellikle şu işlemler için kullanılır:

• işleme öncesinde parça konumunun kontrolü
• işleme sırasında doğruluk kontrolü
• işleme sonrasında hata kontrolü

Özellikle 5 eksenli işleme ile elde edilen serbest yüzeyler ve karmaşık parçaların ölçümünde oldukça etkilidir.

3D CAD ile birlikte kullanıldığında ölçüm sonuçları CAD’e aktarılabilir ve gerçek parçadan teknik çizim oluşturulabilir.

Hava Mikrometresi

Hava mikrometresi, hava basıncındaki değişimleri kullanarak ölçüm yapan bir cihazdır.

Basınçlı hava, bir nozül aracılığıyla iş parçasına yönlendirilir ve oluşan basınç değişimi ölçüm değerine dönüştürülür.

Temassız ölçüm yaptığı için:

• tozdan
• yağdan

etkilenmez ve iş parçasına zarar vermez.

Ölçüm başlığı değiştirilerek:

• dış çap
• iç çap

ölçümleri yapılabilir.

Görüntü Ölçüm Makinesi

Görüntü ölçüm makinesi, kamera taraması ve görüntü analizi kullanan bir ölçüm sistemidir.

Parça ölçüm tablasına yerleştirilir ve tarama işlemi başlatılır. Operatör deneyiminden bağımsız olarak kısa sürede ölçüm yapılabilir.

Ayrıca parçadan çizim oluşturulabilir ve CAD verileri ile karşılaştırma yapılarak hatalı parçalar tespit edilebilir. Bu sayede ölçüm süresi önemli ölçüde kısalır.

Sonuç

Bu makalede metal işleme alanında kullanılan çeşitli ölçüm cihazlarını ele aldık. Komparatör, mikrometre gibi ölçüm aletlerinin yanı sıra koordinat ölçüm makineleri (CMM) gibi gelişmiş sistemler de üretimde önemli rol oynar.

Makine ne kadar pahalı olursa olsun, ölçüm teknolojisi olmadan yüksek hassasiyetli işleme mümkün değildir. Bu nedenle ölçüm, üretim süreçlerinin en kritik unsurlarından biridir.