Drilling Machine – 1

Yepyeni bir yazı dizisi. Bilgisayar kontrollü baskı devre kartı delme makinesi (CNC PCB Drilling Machine) yapmak isteyenler, gerçekleştirilmiş olan bu projeye ilişkin yazı dizisini kaçırmasınlar! MAXIMUS'un hikayesi bu yazı dizisiyle başlıyor!

BİLGİSAYAR KONTROLLÜ BASKI DEVRE KARTI DELME MAKİNESİ
(CNC PCB DRILLING MACHINE)

MAXIMUS'un Hikayesi

Yıllardır, evde ufak tefek hobi işlerimde kullanabileceğim basit bir CNC (Computer Numerical Control) makinesi yapmayı hayal ediyordum. Böyle bir makine ile yüzlerce delikten oluşan baskı devre kartlarını hatasız ve hızlı biçimde delebilecek, yeterli gelişmeyi sağlayabilirsem, kartları kazıyarak baskı devre prototiplerini oluşturabilecek ve bilgisayarda çizdiğim parça tasarımlarını çeşitli malzemeler üstünde üretebilecektim.

Biraz cesaret, birazda kendime güvenle bu makineyi üniversitede bitirme projesi olarak yapmaya karar verdim. Sevgili hocam Uğur Baysal bu projeyi bana vermeyi kabul etti. (Kendisine çok teşekkür ediyorum.)

Başlangıç olarak sadece baskı devre kartlarının hatasız biçimde delinmesini amaçlıyordum. Bu projeden edineceğim bilgi ve tecrübe ile baskı devre kartlarını kazıma (routing) ve freze (milling) işlerini yapabileceğim daha gelişmiş bir CNC yapmayı hedefliyordum.

Projeye Temmuz 2002 döneminde başladım. Başlangıçta mekanik hakkında hiçbir bilgim yoktu. Tornanın ve frezenin ne işe yaradığını dahi bilmiyordum. Internette aramalar yaparak işe koyuldum. Internette 2-3 ay süre ile bulabildiğim tüm "Hobi CNC" sitelerini inceledim. Her geçen gün projeye olan hevesimi arttıran süper siteler buluyordum. (Örn. Zoltar) Bu sitelerin tamamını linkler bölümünde sizler için derlemeye çalıştım. Internet araştırmalarının yanı sıra çeşitli e-group'lara katıldım ve bu gruplardaki insanlarla bilgi paylaşımında bulundum. Türk gruplarından tanıştığım bazı insanlar bana oldukça destek oldular. Kendilerine sonsuz teşekkür ediyorum. (Ökkeş Gökdeniz, Adnan Bektüre, Şerafettin Yılmaz, Murat Seven)

Bir yandan da AutoCAD programını kurcalayıp 3 boyutlu tasarım yapmayı öğrendim. Bu sırada, programı kullanmayı bilen arkadaşlarımdan yardım aldım. (Makine mühendisliğinde okuyan Cihan Çoruh ve metalurji mühendisliğinde okuyan Burak Değer.)

Internetten ve e-group'lardan edindiğim 100'lerce resimi inceleyerek Cihan ile beraber 3 eksenli bir tasarım yaptık. Makinanın tüm parçalarının 2 boyutlu teknik çizimlerini hazırladık. Sırada sanayiye gidip çelik ve alüminyum malzemeden bu parçaları yaptırmak vardı.

Ostim Organize Sanayi Bölgesinin web sitesinden işimize yarayacak firmaların listesini çıkardım. Ostim krokisinide elimize alıp bir sabah bu firmalarla görüşmek için Ostime gittik. Bütün gün o sokak senin bu sokak benim tüm ostimi turladık. Firmalarla "-Kaç bin adet istiyorsun? – Abi biz öğrenciyiz bir tane olacak" diyologları sonrası kibarca "başka kapıya" sözleriyle karşılaştık. Sadece birkaç küçük torna atölyesinde bizim işimizi yapabilecek insanlarla tanıştık.

Bunun dışında, bazı parçaları hazır alabileceğimiz (Örn. Sonsuz vida mili, civa çeliği. Bknz. Mekanik) yerler bulduk. Ayrıca, sert plastik adı verilen malzemelerin varlığını keşfettik ve alüminyumdan yapmayı düşündüğümüz kısımları bu malzemelerden yapmaya karar verdik. Bu sayede makine parçaları hafif ve kolay işlenebilir olacaktı.

Bu düşünceden hareketle, tüm makinenin iskeletini kestamid adı verilen sert plastikten satın aldık. Anlaştığımız torna atölyelerinden birinde bu parçaları kestirip(testere), gerekli delikleri açtırdık. Bu işlemlere bir öğrenci için fazla sayılabilecek bir ücret ödedim.

Yaptırdığım kestamid parçalarla hazır aldığım çelik milleri birleştirip tek eksende bir step motor, basit bir sürücü ve bir bilgisayar programı ile denemeler yaptım. 10cm lik bir mesafede yaklaşık 1cm hata oluyordu. Parçalardaki kasılmalardan dolayı step motorda step kaçırmaları yaşanıyordu. Bir CNC için gerçekten harika bir çözünürlük elde etmiştim! :(

Yaşadığım bu hüsrandan sonra, mekanik sistemin daha düzgün ve hatasız olması gerektiğini ve ilk aldığım kestamid parçaları kullanamayacağımı anlamıştım. Edindiğim tecrübeden tüm makineyi bir seferde yapmaktansa adım adım ilerlemenin daha doğru olacağı sonucuna vardım. Tek eksen için yeni bir tasarım yaptım. Yeniden malzeme aldım. Bu sefer daha ucuz olduğu için polietileni tercih ettim. Parçaları freze kullanarak hassas bir şekilde kestirdim ve gerekli delikleri açtırdım. (Bu aşamada Hacettepe Üniversitesi Fizik Mühendisliği Bölümündeki mekanik atölyesinden ücretsiz olarak faydalandım. Uygar Abi'ye teşekkürler.)

Yaptığım ikinci denemede daha gelişmiş bir motor sürücüsüyle yeni mekanik sistemi denedim. Sonuç oldukça iyiydi. Kumpasla yaptığım ölçümlerde 0.1mm lik bir hata bile yoktu. Aynı sistemi diğer iki eksene de uygulayabilirsem makinenin mekanik aksamını hazır hale getirebilecektim.

Kalan iki eksen için de polietilen malzeme satın aldım. Parçaları Ostimde freze ve torna tezgahlarında hassas bir ölçüde yaptırdım. (Harun Usta'ya her tür yardımlarından ötürü teşekkürler.) Parçaları yaptırırken üç dört günüm sabahtan akşama kadar tornacıda geçti.

Sonuçta tüm mekanik sistem ufak tefek kusurlar dışında Nisan 2003 itibariyle hazır hale gelmişti. O tarihe kadar step motor sürücülerini de hazır hale getirmiştim. Geriye projenin MCU(Micro Controller Unit) ve PC yazılımı kalmıştı.

Kalan iki ayda da projenin yazılımı üstüne yoğunlaştım ve makineyi PC ile haberleşecek hale getirdim. Tasarladığım GUI (Graphical User Interface) ile sistemi kontrol edebiliyor ve delgi dosyaları ile makineyi otomatik çalıştırabiliyordum. Proje ilk amaçlanan noktaya gelmişti.

Tamamlanan projeyi 2003 Haziran ayı içerisinde Hacettepe Üniversitesi Elektrik-Elektronik Mühendisliği Bölümünde öğretim üyeleri ve bölümdeki öğrenci arkadaşlara sergiledim. Aynı dönem içinde, bölümden aldığım destekle okulumuzu temsilen ODTU Elektrik-Elektronik Proje Fuarına katıldım.

Tüm bu çalışmalar sonucunda, MAXIMUS adını verdiğim bitirme projem, prototip kart yapımı işlerinde rahatlıkla kullanılabilecek bir mini CNC haline gelmişti. Projeden aldığım en önemli kazanç ise tüm bu süreç esnasında edindiğim bilgi ve tecrübeler olmuştu. Bu deneyimler, ileride yapacağım gelişmiş CNC makinesi "BITWISER" ın temelini oluşturacaktı…

Alper YILDIRIM
b0164043@hacettepe.edu.tr