CNC Freze Eğitimi 2. Ders: Eksenler, Koordinat Sistemleri, Sıfır Noktaları ve G90–G91

CNC freze tezgahinda X Y Z eksenleri ve pozitif negatif hareket yonleri

CNC frezede programlamanın temelinde koordinat sistemi bulunur. Tezgâh “biraz sağa git” veya “deliğin merkezine gel” gibi sözlü ifadeleri anlayamaz; kesici takımın ulaşacağı konum, eksen harfleri ve sayısal değerlerle belirtilmelidir. Bu nedenle öğrencinin G kodlarını öğrenmeden önce dört konuyu iyi anlaması gerekir: X/Y/Z eksenlerinin yönleri, makine ve iş parçası koordinat sistemleri, sıfır noktalarının görevleri ve mutlak/artışlı programlama farkı. Bu ders; G00, G01, G02, G03, delik çevrimleri ve takım telafilerinin temelini oluşturur.

1. Dersin amacı

Bu ders tamamlandığında öğrenci X/Y/Z eksenlerini ve pozitif/negatif yönlerini doğru yorumlayabilecek; makine sıfırı, referans noktası ve iş parçası sıfırını ayırt edebilecek; makine ile iş parçası koordinatı farkını kavrayabilecek; G54–G59 iş parçası koordinat sistemlerinin amacını açıklayabilecek; G90 mutlak ve G91 artışlı programlama mantığını kullanabilecek ve koordinat/işaret hatalarının neden tehlikeli olduğunu anlayabilecektir.

2. Koordinat sistemi neden gereklidir?

Teknik resimde deliklerin yerleri, ceplerin köşeleri, kanal başlangıçları ve radyüs merkezleri ölçülerle tanımlanır. CNC programında kesici takımın bu noktalara ulaşması gerekir; bunun için her nokta bir referansa göre sayısal olarak belirtilir. Örneğin X40. Y25. komutu, seçili koordinat sistemine göre takımı X te 40 mm, Y de 25 mm konumuna gönderir. Ancak bu değerlerin anlamlı olması için “bu değerler hangi sıfır noktasına göre ölçülüyor?” sorusunun cevabı bilinmelidir. Koordinat sistemi, tüm konumların ölçüleceği ortak bir başlangıç noktası sağlar.

3. Kartezyen koordinat sistemi

CNC freze programlarında en çok kullanılan sistem Kartezyen koordinat sistemidir; birbirine dik X, Y ve Z eksenleri bulunur. Örneğin X50. Y30. Z10., takımın seçili sıfıra göre X te 50, Y de 30, Z de 10 mm konumunda bulunmasını ifade eder. Temel eksenler X, Y, Z; yardımcı doğrusal eksenler U, V, W; yardımcı döner eksenler A, B, C olarak sınıflandırılır.

4. X, Y ve Z eksen yönleri

X ekseni genellikle sağ-sol doğrultusudur (sağ X+, sol X-). Y ekseni ön-arka doğrultusundadır; önemli olan fiziksel tabla hareketini ezberlemek değil programlama yönünü anlamaktır (iş parçası sabit, takım hareketli kabul edilir). Z ekseni iş mili doğrultusundadır: Z+ takım parçadan uzaklaşır, Z- parçaya yaklaşır. Parça üst yüzeyi Z0 kabul edilmişse Z5. yüzeyin 5 mm üstü, Z-3. ise 3 mm içi olabilir. Yanlış bir negatif Z; parçaya, mengeneye, fikstüre veya tablaya çarpışmaya yol açabilir.

5. Fiziksel hareket ile programlama hareketi

Bir dik işleme merkezinde fiziksel olarak tabla X/Y yönünde, iş mili grubu Z yönünde hareket edebilir; başka makinede yapı farklı olabilir. Programcı ise her zaman iş parçasını sabit, kesici takımı iş parçasına göre hareketli kabul eder. Tabla fiziksel olarak sola gidiyorsa takımın parçaya göre sağa hareket ettiği düşünülür. Böylece farklı mekanik yapıdaki makinelerde aynı koordinat mantığı kullanılır.

6. Sağ el kuralı

Eksen yönlerini anlamak için sağ el kuralından yararlanılabilir: başparmak X+, işaret parmağı Y+, orta parmak Z+ yönünü gösterir. Ancak gerçek tezgâhta yönler; eksen etiketleri, operatör panelindeki işaretler ve üretici kılavuzuna göre doğrulanmalıdır.

7. CNC frezede sıfır noktaları

CNC frezede tek bir sıfır yoktur; farklı görevler için birden fazla referans bulunur: makine sıfırı, referans noktası, iş parçası sıfırı, takım değiştirme/park noktası ve yerel sıfır.

• Makine sıfırı: üretici tarafından belirlenen sabit başlangıç; makine koordinat sisteminin, hareket sınırlarının ve referans konumlarının temelidir, operatör tarafından değiştirilmez. Çoğunlukla parça üzerinde bulunmaz.
• Referans noktası: tezgâhın eksen konumlarını tanıması için kullanılan makineye özel konum (Zero/Reference/Home Return). FANUC, gerektiğinde güç açıldıktan sonra manuel referans dönüşü yapılmasını; referans tamamlanmadan hareket sınırı kontrolünün tam çalışmayabileceğini belirtir. (Bazı makinelerde mutlak enkoder nedeniyle her açılışta gerekmeyebilir; yöntem üretici kılavuzuna göre yapılmalı.)
• İş parçası sıfırı: program ölçülerinin başlangıç noktası; parçanın bir köşesi, merkezi, bir delik merkezi veya fikstür dayama noktası olabilir. İyi seçilmiş bir sıfır hesapları azaltır, teknik resim ölçülerinin doğrudan kullanılmasını sağlar.

8. İş parçası sıfırı nasıl seçilir?

Sıfır rastgele seçilmez; teknik resimde ölçülerin nereden verildiği, parçanın simetrisi, güvenilir dayama yüzeyleri, seri üretimde tekrar bulunabilirlik ve ölçüm kolaylığı dikkate alınır. Köşeden sıfırlama: dikdörtgen parçada üst yüzeydeki bir köşe (örn. sol alt köşe X0 Y0 Z0) — ölçüler aynı köşeden veriliyorsa kullanışlı. Merkezden sıfırlama: simetrik parçalarda merkez (100×60 parçada sağ kenar X+50, sol X-50, üst Y+30, alt Y-30) — dairesel cep ve ayna görüntülü geometrilerde kolaylık sağlar. Fikstür referansı: seri üretimde fikstür pimi/dayama yüzeyi tekrarlanabilirliği artırır.

9. Z sıfırının seçilmesi

Z sıfırı farklı yüzeylerden seçilebilir: iş parçası üst yüzeyi, fikstür üstü, tabla yüzeyi veya sabit takım ölçme düzlemi. Parça üst yüzeyi Z0 seçilirse: yüzey Z0, parça içi negatif Z, parça üstü güvenli bölge pozitif Z olur (örn. Z5. 5 mm üstü, Z0. üst yüzey, Z-2. 2 mm içi). Tabla/fikstür yüzeyi Z0 seçilirse parça üst yüzeyi pozitif bir Z değeri olur. Bu seride aksi belirtilmedikçe iş parçasının üst yüzeyi Z0 kabul edilir.

10. Makine koordinatı ile iş parçası koordinatı farkı

Makine koordinatı üreticinin belirlediği sabit sistemdir; makineye aittir, sabittir, referans dönüşüyle ilişkilidir. İş parçası koordinatı programcının parça için belirlediği sistemdir; parçaya/fikstüre aittir, farklı işler için değişebilir ve program ölçülerinin temelidir. Basit bir benzetmeyle makine koordinatı şehir haritasındaki fabrika konumu, iş parçası koordinatı ise fabrika içindeki bir bölümün kendi yerleşim planı gibidir.

11. FANUC iş parçası koordinat sistemleri: G54–G59

FANUC te G54, G55, G56, G57, G58, G59 ayrı iş parçası sıfır değerleri saklayabilir. G54 parçanın kendisini değil, makine sıfırı ile seçilen iş parçası sıfırı arasındaki X/Y/Z uzaklıklarını tutar (örn. G54: X-520 Y-245 Z-430 — gerçek değerler tezgaha/bağlamaya göre değişir). Neden birden fazla sıfır? Aynı tablaya iki parça bağlandığında sol parça G54, sağ parça G55 olabilir; aynı program geometrisi farklı koordinat seçilerek iki parçada çalıştırılır. G90 G54 G00 X0. Y0. satırı: mutlak programlama seç, G54 sıfırına göre hızlı hareketle X0 Y0 a git.

12. İş parçası sıfırının yanlış girilmesi

Doğru yazılmış bir program, yanlış iş parçası sıfırı nedeniyle tehlikeli olabilir. Gerçek parça üstü ile girilen Z sıfırı arasında 20 mm hata varsa, programlanan Z-2. parçanın çok daha derinine gidebilir. Yanlış X/Y ise deliğin yanlış yerde delinmesine veya kesicinin mengeneye girmesine yol açar. Bu nedenle Cycle Start öncesinde seçili G54–G59 sistemi, X/Y/Z sıfır değerleri, aktif program, takım boyu ve parçanın gerçek bağlama konumu birlikte kontrol edilmelidir.

13. Mutlak programlama – G90

Mutlak programlamada bütün hedef noktalar tek bir sabit sıfıra göre tanımlanır ve G90 ile seçilir. Takım nerede olursa olsun, verilen X/Y değerleri iş parçası sıfırına göre yorumlanır. Örnek dikdörtgen yol:

G90
G00 X20. Y10.
G01 X60. Y10. F200.
Y40.
X20.
Y10.

Her hedef parça sıfırına göre verilmiştir. Y40. satırında X yazılmaz çünkü X değişmez ve önceki X60 geçerlidir. G90 avantajları: her nokta sabit sıfıra göre okunur, program kontrolü kolaydır, bir satırdaki hata sonraki hedefleri birikimli bozmaz, teknik resim koordinatları doğrudan kullanılır. Bu nedenle CNC freze programlarının büyük bölümünde temel yöntem G90 dır. Dikkat: G90 aktifken X50. “50 mm ilerle” değil “sıfıra göre X50 konumuna git” demektir; takım X30 daysa 20 mm pozitif, X70 deyse 20 mm negatif hareket oluşur.

14. Artışlı programlama – G91

Artışlı programlamada hedef, sabit sıfıra göre değil takımın mevcut konumuna göre belirtilir ve G91 ile seçilir. Her komutta “bulunduğum noktadan hangi yönde, ne kadar hareket etmeliyim?” sorulur. Aynı dikdörtgen yol (başlangıç X20 Y10):

G91
G01 X40. F200.
Y30.
X-40.
Y-30.

Buradaki değerler nokta koordinatı değil hareket miktarıdır. G91; eşit aralıklı delikler, tekrar eden hareketler, ızgara düzenleri ve alt programlarda kullanışlıdır. Risk: bir hareket yanlış verilirse sonraki bütün noktalar kayar (doğru X40 yerine X45 yazılırsa tüm kontur 5 mm kayar). Negatif işaretin unutulması çok tehlikelidir: X-40. yerine X40. yazılırsa takım ters yönde 80 mm farklı konuma gidebilir. Bu yüzden gidilecek yön ve eksi işaret dikkatle kontrol edilmelidir.

15. G90 ve G91 arasındaki temel fark

Takım X20 Y10 da, hedef X50 Y30 olsun. G90 X50. Y30. “sıfıra göre X50 Y30 e git” demektir (gerçek hareket +30 X, +20 Y). G91 X30. Y20. “bulunduğun yerden X+30, Y+20 ilerle” demektir. Her ikisi aynı son noktaya ulaşır ancak sayıların anlamı farklıdır.

16. G90 ve G91 modal kodlardır

G90 ve G91 modal komutlardır: yazıldıkları satırdan sonra karşıt komut verilene kadar aktif kalırlar. G90 seçildikten sonra her satırda tekrar yazılması gerekmez; G91 görülene kadar G90 geçerlidir. Aynı program içinde ikisi arasında geçiş yapılabilir:

G90 G54 G00 X0. Y0.
G91 G01 X20. F200.
Y20.
G90 G00 X0. Y0.

Güvenli alışkanlık: G91 ile yapılan özel hareket bittikten sonra tekrar açıkça G90 yazılmalıdır; aksi halde programcı G90 aktif sanarak bir koordinat yazabilir ama sistem hâlâ G91 de kalmış olabilir. FANUC, mutlak hazırlanmış programın artışlı modda (veya tersi) çalıştırılmasının makinenin beklenmedik hareketine neden olabileceğini belirtir.

17. Eksen değerlerinin birlikte/ayrı kullanımı ve enterpolasyon

Bir blokta yalnızca hareket edecek eksenler yazılabilir; G90 G00 X20. Y10. sonrası X50. yalnızca X hedefini değiştirir, Y10 kalır. G01 X50. Y30. F200. te X ve Y ayrı ayrı sırayla değil, kontrol tarafından eş zamanlı hareket ettirilir ve takım başlangıç-bitiş arasında doğrusal yol izler; bu harekete doğrusal enterpolasyon denir. G91 de bir eksende hareket yoksa o eksen yazılmayabilir (G91 X30.).

18. Pozitif ve negatif işaretlerin yorumlanması

G90 de işaret, hedefin sıfırın hangi tarafında olduğunu gösterir (X-20. sıfırın negatif X tarafı). G91 de işaret, hareket yönünü gösterir (X-20. mevcut konumdan negatif X yönünde 20 mm). Bu iki anlam karıştırılmamalıdır.

19. Koordinat tablosu hazırlama

Elle programlamada her önemli nokta için koordinat tablosu hazırlamak işaret hatalarını azaltır ve program kontrolünü kolaylaştırır. Aynı dikdörtgen yol için:

20. Basit G90 ve G91 uygulaması

Köşe noktaları P1=X10 Y10, P2=X70 Y10, P3=X70 Y40, P4=X10 Y40 olan bir dikdörtgen kontur. G90 ile:

G90 G54
G00 X10. Y10.
G01 X70. Y10. F250.
Y40.
X10.
Y10.

Aynı yolun G91 ile yazılışı:

G90 G54 G00 X10. Y10.
G91
G01 X60. F250.
Y30.
X-60.
Y-30.
G90

Bu örnekler yalnızca koordinat mantığını gösterir; gerçek programda güvenli Z yüksekliği, takım boyu telafisi, iş mili devri, soğutma, takım çapı ve yaklaşma/uzaklaşma hareketleri ayrıca tanımlanır.

21. Delik konumlarında G90 ve G91

Eşit aralıklı dört delik (X20/50/80/110, Y20) mutlakta X20. Y20. / X50. / X80. / X110.; artışlıda ilk deliğe mutlak gidip G91 X30. X30. X30. şeklinde ilerletilebilir. Bu, eşit aralıklı deliklerde G91 in neden kullanışlı olduğunu gösterir; ancak gerçek delmede G81 gibi hazır çevrimler kullanılır (ilerideki derslerde).

22. G28 ve G91 birlikteliği

Programlarda sık görülen G91 G28 Z0. “Z sıfırına git” demek değildir. G28 ekseni referans konumuna gönderir; belirtilen koordinat bir ara nokta olarak değerlendirilir. G91 G28 Z0. → artışlı sistem, Z de sıfır artışlı ara hareket, eksen makine referansına döner. Güvenlik: birden fazla ekseni aynı satırda referansa göndermek (G91 G28 X0. Y0. Z0.) istenmeyen yol oluşturabilir; çoğunlukla önce Z güvenli bölgeye çekilir, sonra X/Y: G91 G28 Z0. ardından G28 X0. Y0. ardından G90. Kesin yöntem üretici prosedürüne göre belirlenir.

G53 ile makine koordinatına hareket

G28 gibi G53 de iş parçası sıfırından bağımsız çalışır. G53, hareketin seçili G54–G59 sisteminden değil, doğrudan makine koordinat sistemine göre yapılmasını sağlar.

G53 G0 Z0

Bu satır genellikle Z eksenini makine koordinatındaki üst konuma göndermek için kullanılır. Önemli özellikleri:

• G54–G59 seçiminden bağımsızdır.
• Çoğu kontrol sisteminde modal değildir; yalnızca yazıldığı blokta etkilidir.
• Makine koordinat değerlerine göre hareket eder; genellikle G90 modunda kullanılır.
• Yanlış kullanılırsa çarpışma riski oluşturabilir.

G53 Z0 konumunun güvenli üst konum olduğu her makinede varsayılmamalıdır; makinenin koordinat yönleri ve üretici kılavuzu kontrol edilmelidir. En sık karıştırılan nokta şudur: G53 makine koordinatını, G54 iş parçası koordinatını kullanır. Aynı Z0 değeri iki sistemde tamamen farklı fiziksel noktalardır.

23. Düzlem seçimine kısa giriş

Üç temel çalışma düzlemi vardır: G17 XY, G18 XZ, G19 YZ. Üç eksenli dik işleme merkezinde konturların çoğu XY düzleminde programlanır; en yaygın seçim G17 dir. Düzlem seçimi özellikle dairesel/helisel hareketlerde ve delik çevrimlerinde önemlidir; yanlış düzlem beklenmedik harekete yol açabilir (ilerideki derste ayrıntılı).

24. Koordinat sistemiyle ilgili sık yapılan hatalar

• Yanlış G54 seçmek: program G54 için hazırken G55 aktif kalabilir; doğru program yanlış yerde çalışır. Program başında G90 G54 açıkça yazılmalı.
• G91 in aktif kaldığını unutmak: X100 mutlak sanılır ama sistem G91 dedir; takım 100 mm hareket eder — ciddi çarpışma. Çözüm: artışlı hareket bitince G90.
• Negatif işareti unutmak (X-40 yerine X40): takım ters yöne gider.
• Makine ile iş parçası koordinatını karıştırmak: ekrandaki Machine, Absolute, Relative ve Distance to Go farklı bilgiler verir.
• Z sıfırını yanlış yüzeyden almak ve parça yerini değiştirip sıfırı güncellememek: kesici yanlış derinliğe gider; söküp takarken sıfır yeniden kontrol edilmeli.
• Ondalık noktayı unutmak: bazı sistemlerde X10 ile X10. aynı yorumlanmayabilir; bu seride açık yazım kullanılır (X10.). Gerçek tezgahta ondalık giriş ayarı doğrulanmalı.

25. Güvenli koordinat kontrolü

Yeni program çalıştırılmadan önce: G90/G91 nerede seçildiğini kontrol et; aktif iş parçası koordinatını ve G54–G59 değerlerini ekrandan doğrula; takımın gerçek konumunu ve Z sıfırının hangi yüzeye göre alındığını kontrol et; takım boyu telafisini doğrula; hızlı hareket hedeflerini incele; programı tek blokta çalıştır; rapid override düşür; ilk yaklaşmada Distance to Go ekranını izle; şüpheli durumda Feed Hold, acil durumda Emergency Stop kullan.

26. Operatör ekranındaki temel konum bilgileri

• Absolute: aktif iş parçası koordinat sistemine göre konum (G54 aktifse G54 sıfırına göre).
• Machine: makine koordinat sistemine göre konum (makine sıfırıyla ilişkili).
• Relative: operatörün geçici sıfırlayabildiği göreli gösterge; iş parçası ofsetiyle aynı şey değildir.
• Distance to Go: aktif komutun tamamlanması için eksenlerin ne kadar daha hareket edeceği; ilk parça kontrolünde çok yararlı.

27. Öğrencinin çalışma yöntemi

Teknik resim verildiğinde doğrudan program yazmaya başlanmaz. Önce: iş parçası sıfırını belirle; X/Y pozitif yönlerini çiz; önemli noktalara P1, P2… isim ver; G90 koordinat tablosu ve noktalar arası farklardan G91 tablosu hazırla; negatif hareketleri işaretle; güvenli başlangıç noktasını ve Z düzlemlerini (güvenli Z, yaklaşma Z, parça yüzeyi, işleme derinliği) ayrı yaz. Bu yöntem program hatalarını önemli ölçüde azaltır.

28. Ders özeti

• Konumlar X/Y/Z ile tanımlanır; programlamada iş parçası sabit, takım hareketli kabul edilir. Z+ uzaklaşma, Z- yaklaşma.
• Makine sıfırı ile iş parçası sıfırı farklı görevlere sahiptir; G54–G59 farklı iş parçası koordinatlarını saklar.
• G90 hedefleri sabit sıfıra, G91 hareketleri mevcut noktaya göre tanımlar; ikisi de modaldir.
• Artışlı sistemde işaret hataları sonraki konumları da etkiler; G91 sonrası yeniden G90 seçmek güvenli alışkanlıktır.
• Koordinat sistemi ve Z sıfırı kontrol edilmeden program çalıştırılmaz.