GEÇMİŞTEN GÜNÜMÜZE TAKIM TEZGAHI TEKNOLOJİLERİNDEKİ GELİŞMELERİN GENİŞ BİR PERSPEKTİFLE İNCELENMESİ

Yıl 2025, Cilt: 66 Sayı: 720, 507 - 531, 30.09.2025

Ayşegül Çakır Şencan

Öz

Bu çalışmada, talaşlı imalat sektöründe kullanılan takım tezgahlarının teknolojik gelişimi, ilk çağlardan günümüze uzanan bir süreç içinde geniş bir bakış açısıyla incelenmiştir. Ayrıca bu gelişmelerin geleceğe yansıyacak olası etkileri de ele alınmıştır. Hedef malzemenin şekillendirilebilmesi için gerekli güç ve hareketi sağlayan sistemler olarak tanımlanabilecek takım tezgahlarının, öncelikle enerji kaynağındaki değişimlere paralel olarak evrildiği görülmüştür. Sonraki süreçte ise, takım hareketlerini sağlayan mekanizasyon sistemlerindeki ilerlemelere bağlı olarak geliştiği anlaşılmıştır. Zamanla, kesici takım ve tezgah hareketlerinin kontrolünü üstlenen otomasyon sistemlerinin gelişmesiyle, günümüzde yaygın olarak kullanılan bilgisayarlı sayısal denetim (CNC) özellikli takım tezgahlarının ilk örnekleri ortaya çıkmıştır. Malzeme bilimi, elektronik, bilgisayar yazılımı ve donanımı gibi alanlarda kaydedilen hızlı ilerlemeler, bu tezgahlarda mekanizasyon ve otomasyon sistemlerinin uyum içinde çalışmasını mümkün kılmıştır. Bu teknolojik gelişmeler, "yardımcı robotlar" olarak tanımlanan çevre ekipmanlarının ve karar destek görevini üstlenen uzman sistemlerin takım tezgahlarıyla entegre biçimde kullanılmasının önünü açmıştır. Böylece geniş kapsamlı bir kontrol ve karar alma ağı oluşturan bu sistem, bilgisayarla tümleşik imalat (CIM) kavramı altında tanımlanmıştır. Öte yandan, günümüzde kullanılmaya başlanan hibrit takım tezgahları sayesinde, talaşlı imalat işlemleriyle birlikte eklemeli imalat, kaynak gibi farklı üretim yöntemleri de aynı makinede gerçekleştirilebilmektedir. Tüm bu gelişmelere paralel olarak, bilgisayarla tümleşik imalat (CIM) ve bilgisayar destekli süreç planlama (CAPP) gibi alanlarda karar alma süreçlerinin, gelecekte tamamen yapay zeka destekli uzman sistemler aracılığıyla yürütüleceği öngörülmektedir. Ayrıca, yeni nesil akıllı takım tezgahlarında yeşil hidrojen, biyoyakıt ve güneş enerjisi gibi yenilenebilir ve karbon nötr enerji kaynaklarının etkin biçimde kullanılacağı tahmin edilmektedir.

Anahtar Kelimeler

Takım tezgahları , Mekanizasyon , Otomasyon , Hibrit tezgahlar , Akıllı makinalar

A WIDE PERSPECTIVE REVIEW OF DEVELOPMENTS IN MACHINE TOOL TECHNOLOGIES FROM PAST TO PRESENT

Öz

In this study, the technological development of machine tools used in the machining sector has been examined from a broad perspective in a process extending from the early ages to the present. In addition, the possible effects of these developments that will be reflected in the future have been discussed. It has been observed that machine tools, which can be defined as systems that provide the necessary power and movement for the shaping of the target material, have evolved primarily in parallel with the changes in the energy source. In the following process, it has been understood that they have developed depending on the advances in the mechanization systems that provide tool movements. Over time, with the development of automation systems that undertake the control of cutting tool and machine movements, the first examples of machine tools with computer numerical control (CNC) features, which are widely used today, have emerged. Rapid advances in fields such as material science, electronics, computer software and hardware have made it possible for mechanization and automation systems to work in harmony in these machines. These technological developments have paved the way for the integrated use of peripheral equipment defined as "assistive robots" and expert systems that undertake decision support tasks with machine tools. Thus, this system, which creates a comprehensive control and decision-making network, has been defined under the concept of computer-integrated manufacturing (CIM). On the other hand, thanks to the hybrid machine tools that are now being used, different production methods such as additive manufacturing and welding can be carried out on the same machine along with machining processes. In parallel with all these developments, it is predicted that decision-making processes in areas such as computer-integrated manufacturing (CIM) and computer-aided process planning (CAPP) will be carried out entirely through artificial intelligence-supported expert systems in the future. In addition, it is estimated that renewable and carbon-neutral energy sources such as green hydrogen, biofuels and solar energy will be used effectively in the new generation of smart machine tools.

Anahtar Kelimeler

Machine tools , Mechanization , Automation , Hybrid machines , Smart machines

Kaynakça

• Akkurt, M. (2012). Talaş Kaldırma Bilimi ve Teknolojisi-CNC Takım Tezgahları ve Üretim Otomasyonu, Birsen Yayınevi, İstanbul.
• Altıntaş, Y. (2012) Manufacruring automation: Metal cutting mechanics, machine tool vibrations and CNC design, Canbridge University Press, USA.
• Bakır, S. (2006). Bilgisayar Destekli Mekanik Tasarım, Yüksek Lisans Tezi. Yıldız Teknik Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Carlsson, B. (1984) The development and use of machine tools in historical perspective, Journal of Economic Behavior & Organization, 5(1) : 91-114. doi: https://doi.org/10.1016/0167-2681(84)90028-3.
• Çetin, M.S. (2011) Bilgisayar destekli bıçaklı bir kesici sistemin çalışma prensibinin analizi, Dokuz Eylül Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi, İzmir.
• Erer, H.İ. (2011). Günümüzde Takım Tezgahları. Makine Mühendisleri Odası. Erişim Adresi: https://www.mmo.org.tr/sites/default/files/ab3238922bcc25a_ek.pdf Erişim tarihi: 02/08/2024.
• Eskicioğlu, H. (2010). Sayısal Kontrol ve Takım Tezgâhları, MMO/544, İzmir.
• Feyz Abadi M.M.K., Liu C., Zhang M., Hu Y., Xu Y., (2025) Leveraging AI for energy-efficient manufacturing systems: Review and future prospectives, Journal of Manufacturing Systems, 78: 153-177. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2024.11.017.
• Goldsmiths' College. (1894). Department of the Engineering Workshops, New Cross, London https://www.lathes.co.uk/southbend/page11.html. Erişim tarihi: 12/09/2024.
• Guergov, S. (2018). A review and analysis of the historical development of machine tools into complex intellıgent mechatronic systems. Journal of Machine Engineering, Vol. 18, No. 1, 107-11. doi: https://doi.org/10.5604/01.3001.0010.8828.
• Gülesin, M. (2006). CNC Torna ve Freze Tezgahlarının Programlanması. Asil Yayın Dağıtım.
• Kalpakjian, S., Schmid, S. R. (2014). Manufacturing Engineering and Technology. Pearson.
• Koren, Y., Shani, A., Ben-Uri, J. (1970). Numerical control of a lathe. IEEE Transactions on Industry and General Applications, (2), 175-179. Liu, C., Vengayil, H., Zhong, R. Y., Xu, X. (2018). A systematic development method for cyber-physical machine tools. Journal of Manufacturing Systems, 48(Part C), 13–24. https://doi.org/10.1016/j.jmsy.2018.02.001.
• Mansoori D.A., Agyarko L.B., Estevez L.A., Fallahi B., Gladyshev G., dos Santos R.G., Niaki S., Perišić O., Mika Sillanpää M., Tumba T., Yen T., (2021) Fuels of the Future for Renewable Energy Sources (Ammonia, Biofuels, Hydrogen), Cornel University, https://doi.org/10.48550/arXiv.2102.00439.
• Mauthner G., Votruba W., Ramsauer C., Plessing L., Trautner T and Bleicher F (2022) Development of a CAM-in-the-Loop System for Cutting Parameter Optimization using an Instrumented Tool Holder, Procedia CIRP, 107: 326-331.
• Parkurda (2024). NC ve CNC Tarihçesi. Erişim adresi: https://www.parkurda.com/tr/sektorden-haberler/nc-ve-cnc-tarihcesi-p-18. Erişim tarihi: 02/10/2024.
• Pixels. (2016). Belt Drive Factory from Underwood Archives. https://pixels.com/featured/belt-drive-factory-underwood-archives.html. Erişim tarihi: 12/09/2024.
• Rogall, C., Mennenga, M., Herrmann, C., & Thiede, S. (2022). Systematic development of sustainability-oriented cyber-physical production systems. Sustainability, 14(4), 2080. https://doi.org/10.3390/su14042080.
• Renna, P., Materi, S. (2021). A Literature Review of Energy Efficiency and Sustainability in Manufacturing Systems. Applied Sciences, 11(16), 7366. https://doi.org/10.3390/app11167366.
• Scheer, A. W. (2013). CIM Computer integrated manufacturing: Der computergesteuerte Industriebetrieb. Springer-Verlag.
• Siemens. (2024). Erişim adresi: https://www.siemens.com/tr/tr/sektorel-cozumler/makine-imalati/takim-tezgahlari/cnc4you/katmanl-uretim.html. Erişim tarihi: 12/10/2024.
• Singh, N. (1996). Systems approach to computer-integrated design and manufacturing, 775-775. https://doi.org/10.1080/15458830.1996.11770725.
• Smid, P. (2000). CNC Programming Handbook, Industrial Press.
• Stančin, H. Mikulčić, H. Wang, X. Duić, N. (2020) A review on alternative fuels in future energy system, Renewable and Sustainable Energy Reviews, (128), 109927, ISSN 1364-0321, https://doi.org/10.1016/j.rser.2020.109927.
• Strassmann, W.P. (1963). Technological change in the machine tool industry 1840-1910: Discussion. The Journal of Economic History. Erişim Adresi: https://www.jstor.org/stable/2116207. Erişim tarihi: 10/07/2024.
• Tezel, T., Topal, E.S. ve Kovan, V. (2018). Hibrit imalat: eklemeli imalat ile talaşlı imalat yöntemlerinin birlikte kullanılabilirliğinin incelenmesi. Internatıonal Journal of 3D Printing Technologies and Digital Industry 2:3 (2018) 60-65.
• TİAD. (2019). Türkiye takım tezgahları ve aksesuarları sektör raporu. Erişim adresi: https://tiad.org/wp-content/uploads/2022/07/SektorRaporu_2019.pdf. Erişim Tarihi 03/11/2024
• Uyanık, A.S. (2006). Üç eksenli terco yüzey işleme tezgahının bilgisayar ile kontrolü. Yüksek Lisans Tezi. Marmara Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, İstanbul.
• Woodbury, R.S. (1963). The originds of the lathe, Sxientifics American INC. Erişim Adresi: https://www.jstor.org/stable/24936538?seq=1. Erişim tarihi: 12/07/2024.
• Wright, I. (2018). Hybrid Manufacturing & The Future of 3D Printing for Production. Erişim adresi: https://www.engineering.com/hybrid-manufacturing-the-future-of-3d-printing-for-production/. Erişim tarihi: 16/10/2024. Xu, X. (2017). Machine Tool 4.0 for the new era of manufacturing. Int J Adv Manuf Technol. 92:1893–1900. doi: https://doi.org/10.1007/s00170-017-0300-7.
• Zhou J. and Camba J.D., (2021) Computer-Aided Process Planning In Immersive Enviroments: A Critical Review, Computers in Industry, Volume: 133.
• Zhu, K. and Zhang, Y. (2018). A Cyber-Physical Production System Framework of Smart CNC Machining Monitoring System, in IEEE/ASME Transactions on Mechatronics, vol. 23, no. 6, pp. 2579-2586. doi: https://doi.org/10.1109/TMECH.2018.2834622