CNC Makinelerinde G02 Dairesel Enterpolasyon Kodunun Kapsamlı Rehberi
CNC teknolojisinin en temel fonksiyonlarından biri olan dairesel enterpolasyon (G02 komutu), talaşlı imalat dünyasında hassas yay ve daire hareketlerinin gerçekleştirilmesinde vazgeçilmez bir komuttur. Bu makale, G02 kodunun hem torna hem de işleme merkezi makinelerindeki kullanımını, farklı kontrol ünitelerindeki uygulamalarını ve programlama örneklerini detaylı şekilde ele almaktadır.
G02 Dairesel Enterpolasyon Nedir?
G02 komutu, CNC makinelerinde saat yönünde (CW - Clockwise) dairesel hareket oluşturmak için kullanılan bir G kodudur. Bu kod sayesinde takım, belirlenen bir merkez noktası etrafında saat yönünde hareket ederek daire veya yay şeklinde kesimler gerçekleştirir. Genel olarak G03 komutu ile birlikte anılan G02, G03’ün saat yönünün tersine (CCW - Counter Clockwise) hareket etmesinden farklıdır.
Dairesel enterpolasyon, takımın doğrusal olmayan yollar izleyerek karmaşık konturları işlemesine olanak tanır. Bu, özellikle silindirik parçaların, kavisli yüzeylerin ve radyüslü köşelerin işlenmesinde büyük önem taşır.
CNC Torna ve İşleme Merkezlerinde G02 Kullanımı Arasındaki Farklar
CNC Tornalarda G02 Kullanımı
CNC tornalarda G02 komutu genellikle iki eksende (X ve Z) çalışır. Torna işlemlerinde:
- X ekseni çapı temsil eder (diametral programlama)
- Z ekseni ise boy eksenidir
Tornalama işlemlerinde G02 komutu, genellikle dış ve iç radyüslerin işlenmesi, konik yüzeyler üzerine radyüs eklenmesi ve özel profillerin oluşturulması gibi işlemlerde kullanılır.
Örnek olarak, bir mil ucuna radyüs vermek için G02 komutu şu şekilde kullanılabilir:
G00 X50.0 Z5.0
G01 Z0
G02 X60.0 Z-5.0 I0 K-5.0
G01 Z-30.0
Bu programda, takım önce X50 Z5 koordinatına hızlı hareketle gider, sonra Z0 noktasına doğrusal hareket eder. Ardından G02 komutu ile X60 Z-5 noktasına saat yönünde bir yay çizerek gider. I0 K-5 parametreleri, yayın merkez noktasının başlangıç noktasına göre ofsetini belirtir.
CNC İşleme Merkezlerinde G02 Kullanımı
İşleme merkezlerinde G02 komutu genellikle üç eksende (X, Y ve Z) veya daha fazla eksende çalışır. Bu makinelerde:
- X, Y ve Z eksenleri kartezyen koordinat sistemine göre doğrusal hareketleri temsil eder
- Dairesel hareketler genellikle bir düzlemde (X-Y, X-Z veya Y-Z) tanımlanır
İşleme merkezlerinde G02, cep frezelemede, kontur işlemede, delik çevresi oluşturmada veya 3D yüzey işlemede kullanılır.
İşleme merkezinde bir daire cebinin işlenmesi için örnek program:
G00 X0 Y0 Z5.0
G01 Z-2.0 F100
G02 X0 Y0 I30.0 J0 F150
G01 Z5.0
Bu programda, takım önce X0 Y0 Z5 koordinatına hızlı hareketle gelir, sonra Z-2 derinliğine iner ve G02 komutu ile X0 Y0 noktasına dönerek tam bir daire çizer. I30 J0 parametreleri, dairenin merkez noktasının başlangıç noktasına göre X ekseninde 30mm ofsetli olduğunu belirtir.
Farklı Kontrol Ünitelerinde G02 Dairesel Enterpolasyon
Fanuc Kontrol Ünitelerinde G02
Fanuc, CNC kontrol üniteleri arasında en yaygın kullanılanlardan biridir. Fanuc sistemlerinde G02 komutu şu formatlarda kullanılır:
- IJK formatı:
G02 X... Y... Z... I... J... K... F... - R formatı:
G02 X... Y... Z... R... F...
Burada:
- X, Y, Z: Bitiş noktası koordinatları
- I, J, K: Merkez noktasının başlangıç noktasına göre ofset değerleri (sırasıyla X, Y ve Z eksenlerinde)
- R: Yayın yarıçapı
- F: İlerleme hızı
Fanuc sistemlerinde çalışma düzlemi G17 (XY), G18 (ZX) veya G19 (YZ) komutları ile seçilir.
Kompleks bir Fanuc örneği:
G90 G17 G54
G00 X50.0 Y30.0 Z5.0
G01 Z-2.0 F80
G02 X70.0 Y50.0 I20.0 J0 F120
G02 X50.0 Y70.0 I0 J20.0
G02 X30.0 Y50.0 I-20.0 J0
G02 X50.0 Y30.0 I0 J-20.0
G01 Z5.0
G00 X0 Y0
M30
Bu program, 20mm yarıçaplı bir elips şeklini işler.
Siemens Kontrol Ünitelerinde G02
Siemens kontrol ünitelerinde (Sinumerik) G02 komutu genellikle şu şekillerde kullanılır:
- Merkez noktası tanımlamalı:
G02 X... Y... Z... I=AC(...) J=AC(...) K=AC(...) F... - Yarıçap tanımlamalı:
G02 X... Y... Z... CR=... F... - Açı tanımlamalı:
G02 AR=... X... Y... Z... F...
Siemens’te özel olarak, merkez nokta koordinatları mutlak değerlerle de verilebilir (I=AC, J=AC, K=AC).
Kompleks bir Siemens örneği:
N10 G90 G17 D1 T1
N20 G0 X0 Y0 Z10
N30 G1 Z-5 F100
N40 G2 X50 Y0 CR=50 F150
N50 G2 X0 Y-50 CR=50
N60 G2 X-50 Y0 CR=50
N70 G2 X0 Y50 CR=50
N80 G1 Z10
N90 G0 X0 Y0
N100 M30
Bu program, 50mm yarıçaplı bir daire işler ve CR parametresiyle yarıçap tanımlaması yapar.
Haas Kontrol Ünitelerinde G02
Haas kontrol üniteleri Fanuc-benzeri bir yapı kullanır, ancak bazı özel parametreler içerebilir:
- IJK formatı:
G02 X... Y... Z... I... J... K... F... - R formatı:
G02 X... Y... Z... R... F...
Haas’ta da çalışma düzlemi G17, G18 veya G19 komutları ile belirlenir.
Haas için kompleks bir örnek:
G00 G90 G54 X0 Y0 Z0.1
G01 Z-0.125 F5.0
G41 D01 X1.0 Y1.0 F10.0
G02 X2.0 Y2.0 I0.5 J0.5
G02 X3.0 Y1.0 I0.5 J-0.5
G01 X4.0 Y1.0
G40 X5.0 Y2.0
G00 Z0.1
M30
Bu örnekte, takım telafisi (G41) kullanılarak karmaşık bir kontur işlenmektedir.
Mazatrol Kontrol Ünitelerinde G02
Mazatrol, hem EIA/ISO kodlarını (G kodları) hem de konuşma dilinde programlamayı destekler. G kodu modunda, G02 kullanımı şöyledir:
- IJK formatı:
G02 X... Y... Z... I... J... K... F... - R formatı:
G02 X... Y... Z... R... F...
Mazatrol’ün konuşma dilinde programlama modunda, dairesel hareketler için özel çevrimler ve formlar kullanılır, ancak arka planda yine G02 komutu çalışır.
Mazatrol için G kodu örneği:
G00 G90 X0 Y0 Z10.0
G01 Z-3.0 F100
G02 X30.0 Y30.0 I30.0 J0 F120
G01 X60.0 Y30.0
G02 X60.0 Y0 I0 J-15.0
G01 X0 Y0
G00 Z10.0
M30
Heidenhain Kontrol Ünitelerinde G02
Heidenhain, kendi özel programlama dilini kullanır ve G kodlarından farklı bir formata sahiptir. Ancak, ISO programlama modunda G02 komutu şu şekilde kullanılabilir:
- Merkez noktası ile:
G02 X... Y... Z... I... J... K... F... - Yarıçap ile:
G02 X... Y... Z... R... F...
Heidenhain’in kendi dilinde dairesel enterpolasyon için CT (Circle Tangential) veya CR (Circle with Radius) komutları kullanılır.
Heidenhain kendi dilinde kompleks örnek:
0 BEGIN PGM CIRCULAR MM
1 BLK FORM 0.1 Z X+0 Y+0 Z-20
2 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z+0
3 TOOL CALL 1 Z S3500
4 L X+0 Y+0 Z+2 R0 FMAX M3
5 L Z-5 F1000
6 L X+20 Y+20 RL F300
7 CR X+50 Y+50 R+20 DR+
8 CR X+20 Y+80 R+20 DR+
9 CR X-10 Y+50 R+20 DR+
10 CR X+20 Y+20 R+20 DR+
11 L X+0 Y+0 R0 F1000
12 L Z+50 FMAX
13 M2
14 END PGM CIRCULAR MM
Bu örnekte, CR komutu ile yarıçap tanımı ve DR+ parametresi ile saat yönünde hareket (G02 eşdeğeri) belirtilir.
Mitsubishi Kontrol Ünitelerinde G02
Mitsubishi kontrol ünitelerinde G02 komutu şu formatlarda kullanılır:
- IJK formatı:
G02 X... Y... Z... I... J... K... F... - R formatı:
G02 X... Y... Z... R... F...
Mitsubishi sistemlerinde özel olarak, P parametresi ile tam daire oluşturma özelliği vardır:
G02 I... J... P1 F...
Burada P1, tam bir daire oluşturulacağını belirtir.
Mitsubishi için kompleks örnek:
G90 G17
G00 X0 Y0 Z5.0
G01 Z-2.0 F80
G02 X40.0 Y0 I20.0 J0 F120
G02 X0 Y-40.0 I-20.0 J0
G02 X-40.0 Y0 I0 J20.0
G02 X0 Y40.0 I20.0 J0
G01 Z5.0
G00 X0 Y0
M30
Bu program, farklı merkez noktaları kullanarak karmaşık bir kontur işler.
G02 Komutunun Parametre Farklılıkları ve Uygulamaları
IJK ve R Formatı Arasındaki Farklar
G02 komutunda iki temel format kullanılır:
- IJK Formatı:
- I, J ve K parametreleri, daire merkezinin başlangıç noktasına göre ofsetini belirtir
- Tam daire programlamak için uygundur
- Karmaşık yol hesaplamalarında daha hassastır
- R Formatı:
- R parametresi, yayın yarıçapını belirtir
- Daha basit programlama sağlar
- Genellikle 180° den küçük yaylarda kullanılır
- Tam daire programlamak için uygun değildir
R formatı kullanımında dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta, 180° den büyük yaylarda pozitif R değeri ile 180° den küçük yaylar, negatif R değeri ile 180° den büyük yaylar oluşturulur.
Örnek:
G02 X50.0 Y50.0 R25.0 F120 ; 90° lik yay (küçük)
G02 X50.0 Y50.0 R-25.0 F120 ; 270° lik yay (büyük)
Çalışma Düzlemi Seçimi ve Etkisi
CNC programlamada dairesel hareketler, seçilen düzlemde gerçekleşir. Düzlem seçimi, farklı kontrol ünitelerinde şu kodlarla yapılır:
- G17: XY düzlemi (Freze işlemlerinde yaygın)
- G18: ZX düzlemi (Torna işlemlerinde yaygın)
- G19: YZ düzlemi
Seçilen düzlem, I, J ve K parametrelerinin hangi eksenleri temsil ettiğini belirler:
- G17 (XY düzlemi): I = X ekseni ofseti, J = Y ekseni ofseti
- G18 (ZX düzlemi): I = Z ekseni ofseti, K = X ekseni ofseti
- G19 (YZ düzlemi): J = Y ekseni ofseti, K = Z ekseni ofseti
Örnek:
G17 ; XY düzlemini seç
G02 X50.0 Y50.0 I25.0 J0 F120
G18 ; ZX düzlemini seç
G02 X50.0 Z50.0 I0 K25.0 F120
G19 ; YZ düzlemini seç
G02 Y50.0 Z50.0 J0 K25.0 F120
İleri Seviye G02 Uygulamaları
Helisel Enterpolasyon (Helical Interpolation)
Helisel enterpolasyon, dairesel hareketle birlikte üçüncü eksende doğrusal hareketin kombinasyonudur. Bu, özellikle büyük çaplı delik delme, vida açma ve kanal açma işlemlerinde kullanılır.
Örnek (XY düzleminde helisel hareket):
G17 G90
G00 X0 Y0 Z5.0
G01 Z0 F100
G02 X0 Y0 I15.0 J0 Z-10.0 F120
G01 Z5.0
G00 X0 Y0
M30
Bu programda, takım XY düzleminde tam bir daire çizerken aynı zamanda Z ekseninde -10mm’ye doğru ilerler.
Spiral Enterpolasyon (Spiral Interpolation)
Spiral enterpolasyon, yarıçapın sürekli değiştiği dairesel hareketleri tanımlar. Bu özellikle Arşimet spirali gibi formların işlenmesinde kullanılır.
Spiral oluşturmak için birden fazla G02 komutu ardışık olarak kullanılır, her komutta merkez noktası veya yarıçap değeri değiştirilir.
Örnek:
G17 G90
G00 X0 Y0 Z5.0
G01 Z-2.0 F80
G01 X10.0 Y0
G02 X0 Y10.0 I-10.0 J0 F120
G02 X-15.0 Y0 I0 J-10.0 F120
G02 X0 Y-20.0 I15.0 J0 F120
G02 X25.0 Y0 I0 J20.0 F120
G02 X0 Y30.0 I-25.0 J0 F120
G01 Z5.0
G00 X0 Y0
M30
Bu program, giderek büyüyen yarıçaplı bir spiral oluşturur.
Takım Telafisi ile G02 Kullanımı
Takım telafisi (G41/G42) ile G02 kombinasyonu, karmaşık konturların işlenmesinde büyük kolaylık sağlar. G41 (sol taraf telafisi) veya G42 (sağ taraf telafisi) komutları, programlanmış yolun takım yarıçapı kadar ofsetlenmesini sağlar.
Örnek:
G90 G17
G00 X0 Y0 Z5.0
G01 Z-3.0 F100
G41 D1 X10.0 Y10.0 F150 ; D1, takım yarıçapı değerini içerir
G02 X30.0 Y30.0 I20.0 J0
G01 X50.0 Y30.0
G02 X70.0 Y10.0 I0 J-20.0
G01 X70.0 Y-10.0
G40 X50.0 Y-30.0 ; Takım telafisini iptal et
G00 Z5.0
M30
Bu programda, takım telafisi ile karmaşık bir kontur işlenmektedir. Takım telafisi kullanıldığında, programlanan yol parça konturu olur ve takım, yarıçapı kadar ofsetle hareket eder.
G02 Dairesel Enterpolasyon İçin Matematiksel Arka Plan
G02 kodunun doğru kullanımı için matematiksel temelleri anlamak önemlidir. İki temel hesaplama yöntemi vardır:
Merkez Noktası Hesaplama (IJK Formatı)
Başlangıç noktası (X1, Y1) ve bitiş noktası (X2, Y2) verildiğinde, merkez noktası (Xc, Yc) şu şekilde hesaplanır:
Xc = X1 + I
Yc = Y1 + J
Burada I ve J, merkez noktasının başlangıç noktasına göre ofsetidir.
Tersine, merkez noktası (Xc, Yc) biliniyorsa, I ve J değerleri şöyle hesaplanır:
I = Xc - X1
J = Yc - Y1
Yarıçap Hesaplama (R Formatı)
Başlangıç noktası (X1, Y1) ve bitiş noktası (X2, Y2) arasındaki mesafe (chord) ve R yarıçapı verildiğinde, yayın merkezi iki farklı noktada olabilir. Pozitif R değeri, daha küçük yayı (180° den az), negatif R değeri ise daha büyük yayı (180° den fazla) tanımlar.
İki nokta arasındaki mesafe formülü:
d = √[(X2-X1)² + (Y2-Y1)²]
Yarıçap R ile iki nokta arasındaki mesafe d arasında şu ilişki vardır:
2R ≥ d
Bu koşul sağlanmadığında, CNC kontrol ünitesi genellikle bir hata verir.
G02 Kullanımında Yaygın Hatalar ve Çözümleri
Tam Daire Programlama Hataları
Tam daire programlarken bitiş noktasının belirtilmemesi gerekir. Fanuc ve birçok sistemde, tam daire için:
G02 I... J... F...
formatı kullanılır. X, Y, Z parametreleri belirtilmez, çünkü bitiş noktası başlangıç noktasıyla aynıdır.
Mitsubishi gibi bazı sistemlerde tam daire için P parametresi kullanılır:
G02 I... J... P1 F...
Merkez Noktası Tanımlama Hataları
IJK formatında en yaygın hata, merkez noktasının yanlış tanımlanmasıdır. Merkez noktası daima başlangıç noktasına göre göreceli olarak tanımlanır (mutlak programlama modunda bile).
Yanlış:
G90 ; Mutlak programlama
G02 X50.0 Y50.0 I50.0 J50.0 F120 ; Yanlış! I ve J mutlak koordinatlar değil
Doğru:
G90 ; Mutlak programlama
G02 X50.0 Y50.0 I25.0 J25.0 F120 ; Doğru! I ve J başlangıca göre ofset
Düzlem Seçimi Hataları
Yanlış düzlem seçimi, beklenmeyen hareket yollarına neden olabilir. Örneğin, torna işleminde G17 (XY düzlemi) yerine G18 (ZX düzlemi) kullanılmalıdır.
Yanlış:
G17 ; XY düzlemi (torna için yanlış)
G02 X50.0 Z-20.0 I20.0 J0 F120 ; J parametresi Y eksenine ait, hata!
Doğru:
G18 ; ZX düzlemi (torna için doğru)
G02 X50.0 Z-20.0 I0 K-20.0 F120 ; I parametresi Z eksenine, K parametresi X eksenine ait
Sonuç
G02 dairesel enterpolasyon komutu, CNC programlamada karmaşık konturların, dairelerin, yayların ve helisel yapıların oluşturulmasında vazgeçilmez bir araçtır. Farklı kontrol üniteleri ve makine tipleri arasındaki farkları anlamak, etkili ve hatasız CNC programları yazmanın anahtarıdır.
Bu makalede incelediğimiz gibi, G02 komutu torna ve işleme merkezi makinelerinde farklı uygulamalara sahiptir ve Fanuc, Siemens, Haas, Mazatrol, Heidenhain ve Mitsubishi gibi çeşitli kontrol ünitelerinde bazı syntax farklılıkları gösterebilir. Ancak temel matematik ve hareket prensipleri aynıdır.
İleri seviye uygulamalar ve kompleks örneklerle, G02 kodunun CNC programlamanın temel yapı taşlarından biri olduğunu ve doğru kullanıldığında hassas ve verimli işleme süreçleri sağladığını görmüş olduk.
CNC programlamada ustalaşmak isteyen her operatör ve programcı için G02 dairesel enterpolasyon kodunun tüm inceliklerini bilmek, karmaşık parçaları başarıyla işlemenin en önemli adımlarından biridir.