Çalışmada Kullanılan İşleme Süresi Hesaplama Formülleri [12]

Yapılan bu çalışmada 8 adet torna, 4 adet freze, 3 adet matkap ve 8 adet taşlama operasyonu olmak üzere toplam 23 operasyona yönelik işleme süresi hesabı yapılabilmektedir. Bu operasyonlar için kullanılan formülasyonlar aşağıda verilmiştir.

Tornada iş mili hızı(N) [dev/dak] aşağıdaki ifade ile hesaplanır.

(22)

Burada, V kesme hızı [m/dak], D iş parçasının çapı [mm] dır. Aşağıda verilen th işleme süresi[dak] ile ilgili formüllerde L işlenecek boy [mm], S ilerleme hızı [mm/dev], i ise paso sayısıdır.

(23)

(24)

Alın tornalama

(25)

(26)

D1, alındaki deliğin (varsa) çapıdır [mm].

(27)

Burada Lk konik boyudur [mm].

Tornada vida açma

(28)

Burada L vida boyudur [mm].

Fatura açma (Kanal tornalama)

 

(29)

(30)

(31)

Burada L diş boyu [mm], D delik çapı [mm] dır.

(32)

Frezede çarkı dönüş hızı (N) [dev/dak] aşağıdaki ifade ile hesaplanır.

(33)

Burada D çakı çapı [mm], V ise çakının teğetsel hızıdır [m/dak]. Aşağıdaki formüllerde L işlenecek boy [mm], T parça eni [mm], Ta takım adımı [mm], S parça ilerleme hızı [mm/dev] ve i paso sayısıdır.

Eğer D<T ise

(34)

Eğer D<T değilse

(35)

(36)

(37)

Burada W çakının parçaya yaklaşma (approach) mesafesi [mm], C talaş derinliği [mm] dir.

(38)

Burada L diş boyu [mm], Ndis diş sayısıdır.

 

Parmak Frezeleme

(39)

Matkap mili hızı (N) [dev/dak] aşağıdaki ifade ile hesaplanır.

(40)

Burada V kesme hızı [m/dak], D matkap çapı [mm] dır. Aşağıdaki formülasyonda L delik boyu [mm], Dtp delik tipi (1-kör delik, 2- boyuna delik), S ilerleme hızı [mm/dev], i paso sayısı, th işleme süresi [dak] dir.

Matkapta delik delme işlemi

Eğer Dtp=1 ise

(42)

Eğer Dtp=2 ise

(43)

(44)

(45)

Burada L havşa açılacak derinlik [mm] dir.

(46)

Hesaplamalarda devir hızı (N) [dev/dak] aşağıdaki ifade ile hesaplanır.

(47)

Burada Vp iş parçası hızı [m/s], D iş parçasının çapı [mm] dır. Aşağıdaki ifadelerde Btas taş genişliği [mm], L taşlanacak boy [mm], S ilerleme hızı [mm/dev], i paso sayısı, Dr ayar çarkı çapı [mm], Nr ayar çarkı dönme hızı [dev/dak], T taşlanacak parça eni [mm], Ta tabla yanal ilerlemesi th işleme süresi [dak] dir.

Puntalı dış silindirik taşlama

(48)

(49)

Puntasız dış silindirik taşlama

(50)

(51)

(52)

Puntalı iç silindirik taşlama

(53)

(54)

Puntasız iç silindirik taşlama

(55)

(56)

Yatay eksen standart tablalı taşlama

(58)

Burada S_tr tabla hızı [mm/dak] dır.

Burada D taş çapı [mm], S_tr tabla hızı [mm/dak] dır.

Programlama Dili, Programın

Girdi ve Çıktıları

Bu çalışmada geliştirilen bilgisayar yazılımı Clipper 5.2 ile yazılmıştır. Yazılımının girdileri i) imalat hattındaki tezgahlar ve özellikleri (tipi, otomatik/manuel vb.), ii) imal edilecek parçaya ait işleme operasyonları ve bu operasyonların hangi tezgahlarda yapılacağı (operasyon planı), iii) hat durma frekansının hesaplanmasında kabul edilen analiz yaklaşımı (alt veya üst sınır yaklaşımı) ve iv) maliyet analizi ile ilgili (Cm, Co, Cas, Cat, Td, Ct ) bilgileridir. Yazılımının çıktıları ise toplam esas hazırlık süresi, çevrim süresi (Tc ), çevrim başına hattın ortalama durma sıklığı (frekansı) (F), ortalama üretim süresi (Tp ), üretim hızı (Rp ), imalat hattının verimi (E) ve üretilen parça başına maliyettir (Cpc ).

Şekil 2. Geliştirilen Yazılımın Genel Akış Şeması

Programın Yapısı

Geliştirilen yazılımın genel akış şeması Şekil 2’de verilmiştir. Program ilk açılışta kullanıcıya ana menüde 4 seçenek sunmaktadır. Bunlar;

a) İmalat İşlemleri: Bu seçenekte kullanıcı imalat hattını ve iş parçasının işleme operasyonlarını tanımlar.

b) Veri Tabanı Güncelleme: Burada yazılım tarafından kullanılan veri tabanı dosyalarının (tezgah operasyonları, tezgah hazırlık süreleri, tanımlanmış parça operasyonları) güncelleştirilmesi ve yeni ilavelerin yapılması işlemleri gerçekleştirilmektedir.

c) Hesaplama İşlemi: Programa sabit değerlerin (durma sıklığı yaklaşım modeli, oluşabilecek bir arızayı giderme süresi (ortalama), parti büyüklüğü, hurda oranı ve maliyet hesabı için gerekli diğer girdiler) girilmesi ve sonuçların hesaplatılması bölümüdür.

d) Yazıcı Raporu Hazırlama: Program çıktılarının yazıcıya gönderilmesi bölümüdür.

 

Program verilerinin saklanabilmesi için 6 adet veri tabanı dosyası oluşturulmuştur. Hat.dbf üretim hattında tanımlanan her bir istasyona ait tezgah numarası, tezgah adı, tezgah tipi (manuel, otomatik), tezgahta çevrim başına durma olasılığı ve hesaplanan tezgah süresi bilgilerinin depolandığı veri tabanıdır. İslem.dbf işlenen parçanın üretim hattındaki her bir operasyonu ile ilgili bilgilerin tutulduğu veri tabanıdır. Bu veri tabanı, her operasyonun işlem sıra numarasını, hangi numaralı istasyonda gerçekleştirileceğini, kodunu, adını, esas hazırlık süresini, yardımcı hazırlık süresini, tezgah süresini (işleme süresi) ve toplam işleme süresini saklar. Opradi.dbf tezgah operasyonlarının kod ve adlarının tutulduğu veri tabanıdır. Sure.dbf bu veri tabanında değişik tezgah operasyonları ile ilgili hazırlık operasyonları ve standart süreleri tutulmaktadır. Her kayıt tezgah operasyonu kodu, hazırlık işlemi sıra numarası, hazırlık operasyonunun tanımı, bu operasyonun esas hazırlık süresine mi yoksa parça süresine mi ilave edileceği ve bu hazırlık operasyonu için standart süre bilgilerini içermektedir. Sabital.dbf dosyasında kullanıcı tarafından girilen şu sabit girdi değerleri saklanmaktadır; i) analiz yaklaşımı (1-üst sınır, 2-alt sınır), ii) çevrimde oluşabilecek arızayı gidermek için ortalama durma süresi (Td), iii) parti büyüklüğü, iv) imalat sonunda beklenen hurda (scrap) oranı, v) ham malzeme maliyeti (Cm), vi) tam otomasyon ise hat işletim maliyeti (CL ), vii) parça başına kesici takım maliyeti (Ct ). Üretim hattı kısmi otomasyonlu ise; viii) manuel istasyon başına operatör maliyeti (Co), ix) otomatik istasyon başına operatör maliyeti (Cas), x) transfer mekanizmasının işletim maliyeti (Cat) bilgilerini içermektedir. Sabithes.dbf program tarafından hesaplanan değerlerin (çevrim süresi, toplam esas hazırlık süresi, hattın çevrim başına durma sıklığı, ortalama üretim süresi, üretim hızı, hat verimi ve parça maliyeti gibi) saklandığı veri tabanıdır.

Bilgisayar programı toplam 16 adet alt program parçasından oluşmuştur. Şekil 2’deki genel akış şemasında program menülerinden çalıştırılan alt programların adları verilmiştir. Her bir program parçası kendi içerisinde değişik sayılarda alt yordamlardan meydana gelmiştir. Imalat.prg alt programı, akış hattındaki tezgahların ve parçanın üzerinde yapılacak operasyonların girilmesi ile ilgili seçeneklerin sunulduğu menüdür. Hatal.prg her tezgahın no, ad(tip), otomatik/manuel ve arıza olasılığının girildiği alt programdır. İslem.prg parça operasyonlarının tanımlandığı, esas hazırlık, yardımcı hazırlık ve tezgah işleme sürelerinin hesaplandığı alt programdır. Guncel.prg alt programı tezgah operasyonlarının, hazırlık sürelerinin ve parça operasyonlarının güncellenmesi ile ilgili seçenek menüsüdür. Guncel 1.prg Opradi.dbf veri tabanı dosyasının güncelleştirilmesini sağlayan alt programdır. Guncel 2.prg, Sure.dbf veri tabanı dosyasının güncelleştirilmesini sağlayan alt programdır. Guncel 3.prg İşlem.dbf veri tabanı dosyasının güncelleştirilmesini sağlayan alt programdır. Sabital.prg programa akış hattı ile ilgili sabit verilerin girilmesini ve bu verilerin sabital.dbf’de saklanmasını sağlayan alt programdır. Hes 4.prg toplam esas hazırlık süresini hesaplayıp sonucu sabit.dbf’ye yazan alt programdır. Hes 1.prg: üretim hattındaki her bir istasyon için toplam işleme süresini hesaplayıp ve sonuçları hat.dbf’ye yazan alt programdır. Hes 2.prg üretim hattındaki tezgahların manuel ya da otomatik oluşlarına göre otomasyon türünü belirleyen ve sonucu sabithes.dbf’ye yazan alt programdır. Hes 3.prg üretim hattının kiritik çevrim süresi Tc’yi hesaplayıp sonucu sabithes.dbf’ye yazan alt programdır. Hes 5.prg üretim hattının durma sıklığını (F) hesaplayan ve sonucu sabithes.dbf’ye yazan alt programdır. Hes 6.prg gerçek üretim süresi (Tp ), üretim hızı (Rp ) ve hat verimini (E) hesaplayıp sonuçları Sabithes.dbf’ye yazar. Maliyet.prg parça başına maliyeti hesaplayıp sonucu Sabithes.dbf’ye yazan alt programdır. Rapor.prg sonuçları rapor eden ve yazıcı çıktısını hazırlayan alt programdır.

Geliştirilen yazılımın denenmesi için endüstride üretilen çok sayıda farklı parçalar kullanılmıştır. Bu parçaların işlem planları tekrar incelenerek düzenlenmiş ve tezgahlar için iş paylaşımı yapılmıştır. Hattın çevrim süresi, üretilen parçalar için her tezgahtaki toplam hazırlık süreleri ve işleme süreleri yardımıyla bulunmuştur. Makalenin bu bölümünde yapılan uygulamalardan sadece birine yer verilmiştir.

Örnek Uygulama: Yatak Muylusu

(Merc. MB 820 Motor İçin)

Parçanın imalatı torna, freze, matkap ve taşlama tezgahlarında yapılmaktadır. Ç8620 dövme çelikten yapılan yatak muylusunun Şekil 3’de işlenmiş hali görülmektedir. Bu parçaya ait imalat aşamaları Tablo 6’da verilmiştir. Uygulama parçasının imalatında 15 operasyon vardır. Burada, sadece 4 ve 11 nolu operasyonlara ait tezgah hazırlık ve işleme süresi hesaplama detayı Tablo 7 ve Tablo 8’de verilmiştir.

Örnek parça için operasyonların hazırlık, işleme ve toplam süreleri, kullanılan analiz yaklaşımı, tezgah bozulma sıklık ve süreleri, maliyet bilgileri ve hat performans çıktıları (E, Cpc, Rp) Tablo 9’da verilmiştir.

Bu parçanın imalatında gerekli 15 operasyonun 10 tanesi tornada, bir tanesi frezede, 3 tanesi matkapta ve bir tanesi de taşlama tezgahında gerçekleşmektedir. Bu parçanın imalatı için kurulan akış hattı, torna, freze, matkap ve taşlama tezgahlarından oluşan 4 istasyonlu bir hattır. Parça geometrisinden dolayı (Şekil 3) freze ve matkap operasyonları (Tablo 6’da 11, 12, 13, 14 nolu imalat aşamaları) oldukça basit ve az sayıda olan operasyonlardır. Bu nedenle freze ve matkap operasyonları manuel tezgahlarca yapılmaktadır. Akış hattındaki istasyonlardan torna ve taşlama tezgahı otomatik diğer iki istasyon ise manueldir. Bu sebepten imalat hattı kısmi otomasyonlu bir akış hattıdır. Otomatik istasyonların çevrim başına durma sıklıkları 0.1 dir.

Örnek uygulamada her operasyon için işleme sürelerinin hesaplanmasında çalışmada sunulan işleme sürelerinin hesap formülleri aynen kullanılmıştır. Ancak Tablo 1-Tablo 5‘te sunulan hazırlık işlemleri ve süreleri manuel tezgahlar içindir. Otomatik tezgahlarda konvansiyonel operatörlü tezgahlara göre hazırlık işlemlerinin 0.2-0.5 arasında bir oranda yapılabildiği bilinmektedir [14, 15]. Bu nedenle ortalama bir değer olarak tablolarda sunulan hazırlık sürelerinin üçte biri otomatik tezgahlar için kabul edilmiş ve uygulamalarda kullanılmıştır. Bu nedenle sunulan örnek çıktının torna ve taşlama tezgahları (ikisi de otomatik) için yardımcı hazırlık sürelerinde görülen değerler de tablo değerlerinin üçte biridir (Tablo 9). Tablolardaki zorunlu olmayan hazırlık işlemleri otomatik ve manuel işlemlerde bir defaya mahsus olmak üzere toplanmış ve imal edilecek parça sayısına bölünmüştür. Elde edilen bu değer çevrim süresine ilave edilmiştir. Çevrim başına otomatik istasyonların durma sıklığı, hurda oranı olarak kullanılan %5 ve tezgah işletim maliyetleri Türk Traktör Fabrikası ve Alkan Makina A.Ş. tarafından sağlanan tecrübi bilgilere dayanılarak varsayılmıştır.

Tablo 6. Örnek Uygulama Parçasının İmalat Aşamaları

Tablo 7. Örnek Uygulamanın 4’üncü İmalat Aşamasında Zamanlama

Operasyon adı: Tornada klavuz salma, Operasyon no: 4, İstasyon türü: Otomatik

Tablo 8. Örnek Uygulamanın 11’inci İmalat Aşamasında Zamanlama

Operasyon adı: Matkapta delme, Operasyon no: 11, İstasyon türü: Manuel

Tablo 9. Örnek Uygulama İçin Yazılım Çıktısı

Bu çalışmada, imalat hatlarını analiz eden bir yazılım geliştirilmiş, gerçek imalat koşullarında üretilen çok sayıda makina parçasının üretimi ile ilgili operasyon bilgileri girilerek yazılım denenmiş ve başarılı sonuçlar elde edilmiştir. Geliştirilen yazılım, veri tabanı kullanımına yönelik bir programlama dili olan Clipper 5.2 ile yazılmış olan bir adet ana programın yan ısıra, 16 adet alt program ve 6 adet veri tabanı dosyasından oluşmaktadır. Yazılım hem tam otomasyonlu hem de kısmi otomasyonlu akış hatları için imalat akış hattının kritik çevrim süresini, ortalama üretim süresini, ortalama üretim hızını, hat verimini ve üretilen parçanın maliyetini hesaplamaktadır. İstasyonlarda durma sıklığının hesaplanmasında alt sınır ve üst sınır yaklaşımları kullanılabilmektedir. Programa dört ana talaşlı imalat tezgahında (torna, freze, matkap, taşlama) gerçekleştirilebilecek toplam 23 adet işleme operasyonu yüklenmiştir. Bu operasyonlar için hazırlık sürelerini derleyen tablolar oluşturulmuş, işleme süreleri için formüller düzenlenmiştir. Diğer çalışmalardan farklı olarak her farklı parça üretimi için tezgahlara ait hazırlık süresini ve işleme sürelerini bulmak mümkündür. Bu da gerçek imalat koşullarına uygun olarak tezgah işlem sürelerini ve sonuçta imalat hattının çevrim süresini bulmada büyük kolaylık sağlamaktadır. Programa yeni program parçacıkları (alt yordamlar) ilave etmeden yeni tezgah operasyonları ilave etmek mümkündür.

İmal edilecek makina parçasının imalat operasyonları ve akış hattındaki tezgahlara ait bilgiler veri tabanlarında saklandığından programa verilen herhangi bir girdi parametresi değiştirilip çıktı parametrelerinin değişimini görmek mümkündür. Bu özelliği ile yazılım imalat hattı ile ilgili parametrelerin değiştirilerek hat performansının değişiminin izlenmesi ve hat optimizasyonu olanaklarını sağlayabilecek niteliktedir.

Teşekkür: Kıymetli tecrübelerinden ve çalışmalarından faydalandığımız Prof.Dr. Fevzi ERCAN’a, Dr. Macit Karabay’a ve araştırmanın değişik safhalarında bize teknik destek veren Türk Traktör ve Ziraat Makinaları A.Ş., Alkan Makina A.Ş. yöneticilerine teşekkür ederiz.

12. Akkurt, M., 1998, Talaş Kaldırma Yöntemleri ve Takım Tezgahları, Birsen Yayınevi, İstanbul.

14. Akkurt M., 1991, Bilgisayar Kontrollü Takım Tezgahları (CNC) ve Sistemleri, Birsen Yayınevi, İstanbul.

15. Chan, C. and Melkanoff A.M.,1989, NC Machine Programming and Software Design, Prentice-Hall International Inc., London, UK