obradni sistemi 1 - za usmeni
Post on 17-Oct-2014
793 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
RAZVOJ ALATNIH MAŠINA
KLASIFIKACIJA OBRADNIH SISTEMA
OBRADNI STROJEVI PROIZVODNOG STROJARSTVA
ALATNI STROJEVI
STROJEVI ZA PLASTIČNU OBRADU
STROJEVI ZA ZAVARIVANE
STROJEVI ZA TOPLINSKU OBRADU
STROJEVI ZA LIJEVANJE
Podjela prema postupcima obrade
Podjela prema broju izradaka koji se istodobno obrađuju
Podjela prema tehnološkoj razini
Podjela prema proizvodnosti ili veličini serije
Podjela prema složenosti obradnog stroja
Podjela prema točnosti kvalitete obrade
Podjela prema težini alatnog stroja
Podjela prema brzini obrade
Podjela prema vrsti materijala izratka
Podjela prema postupcima obrade:
Univerzalne , produkcione, vertikalne, revolverske, kopirne, jedno i više vreteni automati
TOKARILICE
Univerzalne, vertikalne, horizontalne , specijalne ,alatne i kopirne
GLODALICE
Univerzalne , vertikalne , horizontalne i specijalne RENDISALJKE
Stolne , stupne ,koordinatne, radijalne jedno i više vretene, agregatne
BUŠILICE
Za ravno brušenje , za cilindrično brušenje BRUSILICE
Univerzalne , tračno piljenje ,kružno , reljefno gibanje SRTOJEVI ZA PILJENJE
Horizontalni , vertikalni , specijalni STROJEVI ZA PROVLAČENJE Glodanje ,relativno kotrljanje , specijalni strojevi STROJEVI ZA OZUBLJENJA Glačanje , superfiniš , honovanje STROJEVI ZA FINU OBRADU
Podjela prema broju izradaka koji se istodobno izrađuju:
Strojevi sa jednim obratkom
Strojevi sa dva ili više obradaka
Podjela prema tehnološkoj razini:
Klasični
Nekonvencionalni (NC i CNC upravljanje)
Fleksibilni
Adaptivno upravljanje
Prema proizvodnosti i veličini serije:
Pojedinačna obrada sa jednim alatom
Pojedinačna obrada sa više alata
Obrada većeg broja izradaka
Strojevi za serijsku proizvodnju
Strojevi za masovnu proizvodnju
Prema brzini obrade:
Sporohodni strojevi sa n ≤ 1000 [°/min]
Srednjohodni strojevi sa n = 1000 ÷ 3000 [°/min]
Brzohodni strojevi sa n ≥ 3000 [°/min]
Prema složenosti obradnog stroja :
Niži stupanj složenosti - jednostavni
Srednji stupanj složenosti - univerzalni
Viši stupanj složenosti - specijalni strojevi
Visoki stupanj složenosti - CNC
Najviši stepen složenosti - fleksibilni obradni sistemi
Podjela prema težini obradnog stroja:
Lagani strojevi do 1500 [kg]
Srednje težine od 1500 ÷ 5000 [kg]
Teški strojevi od 5000 ÷ 10000 [kg]
Vrlo teški strojevi ,preko 10000 [kg]
Podjela prema točnosti - kvaliteti obrade:
Male točnosti N11
Srednje točnosti N10 i više
Visoke točnosti N9 ÷ N11
Vrlo visoke točnosti N1 ÷ N4 Osnovni uslovi razvoja alatnih mašina mogu se prikazati kroz:
1) Razvoj materijala alata i materijala za gradnju alatnih mašina .Tek razvojem materijala alata moglo se doći do bržeg razvoja kompjuterskih upravljačkih mašina s obzirom na veće brzine obrade;
2) Pogonsko energetski sistem je osnovni uslov razvoja pogonskog sistema za moderne mašine .Razvoj novih motora omogućio je bezstepenu promjenu brzine obrade.
3) Upravljački sistemi su omogućili razvoj NC i CNC upravljanja što je zamijenilo bregastu ploču i mehanički sistem upravljanja.
4) Razvoj novih tehnologija omogućio je izradu elemenata od tvrdih metala koji se ranije nisu mogli obrađivati , što je utjecalo na razvoj novih mašina.
5) Razvoj tribologije i triboloških procesa omogućio je obradu materijala na velikim brzinama , preko 6000 [°/min] , što ranije nije bilo moguće.
Koncepcija razvoja i izgradnje alatnih mašina
Koncept razvoja i izgradnje alatnih strojeva je višedimenzionalni problem koji ima svoj razvojni put od univerzalnog stroja do fleksibilnog tehnološkog sistema.
Univerzalni strojevi
- prvi izgrađeni strojevi Specijalni strojevi - za posebne serije i masovnu
proizvodnju
- za sitne dijelove od šipkastog materijala
Automati Više vreteni
automati - više operacija obrade istovremeno Transfer linije - veza sa transportnim sistemima
Obradni centri - primjena NC i CNC mašina
Fleksibilni
tehnološki sustavi - najviši stupanj složenosti
DEFINICIJA ALATNE MAŠINE
Alatna mašina je sistem koji koristi odgovarajući alat za obradu materijala .Pod
obradnom mašinom se podrazumijeva mašina za obradu struganjem metalnih materijala. Prema tome obradna mašina služi za obradu različitih geometrijskih figura , gdje je osnovni cilj skinuti višak materijala i tako transformirati početni materijal u gotovi proizvod .Pored naziva alatna mašina često se koristi naziv obradni sistem. Obradni sistem je širi pojam od alatne mašine. Obradni sistem pored mašine podrazumijeva i obradni proces, tj. Transformaciju ulaznih veličina ( materijala , energije , informacija , tehnologija ) u izlaznu veličinu ( izradak , gotov proizvod).
MODEL OBRADNOG SISTEMA
Model obradnog sistema može biti izgrađen na osnovu klasičnih i numerički upravljanih alatnih mašina. Obradni sistem je sinteza alatne mašine , procesa obrade ,obradka , alata i pribora.
U1
PROCES STRUGANJA
STROJNI SISTEM
E - PODSISTEM
K - PODSISTEM
U - PODSISTEM
M - PODSISTEM
Yi(t)
U2 U3 U4 . . . . . . . . . . Ui
Ui(t) M
Y1
Y2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
. Yi
Sl. Izgled obradnog sistema
E - energetski sistem I - sistem za presnimavanje U - upravljački sistem M –mjerni sistem Y1 - kvaliteta izradka Y2 – kvalitet obrađene površine Y3 – broj ozradaka Yi -otpadak materijala itd. Pored ulaznih i izlaznih veličina postoje i poremećajne veličine Zi(t) {F1 , Fd , Fs ….. FØ} Fi - komponente sile rezanja Fd – sile elastične deformacije ( obradak – alat , stezni pribor i mašina) Fs - sile stezanja FØ - sile temperaturnih dilatacija Kinematika alatnih mašina Za obavljanje kvalitetnog rada i ekonomičnog procesa obrade , pored alata , obradtka i informacija neophodno je imati kinematski sistem glavnog i pomoćnog kretanja i energije. Kinematski sistem omogućuje izbor odgovarajuće brzine obrade , zavisno od prečnika «d» , vrste materijala , zahtijevane hrapavosti obrađene površine Ra , i optimalnog područja parametara vop i sop . Svaki proces obrade , a tako i alatna mašina ima glavno i pomoćno kretanje . Prema vrsti kretanja mašine mogu biti:
Mašine sa glavnim kružnim kretanjem (strugovi) - kod ovih mašina obradak ima glavno ,a alat pomoćno kretanje.
Mašine sa pravolinijskim kretanjem ( rendisaljke i mašine za provlačenje ) Mašine sa glavnim kružnim kretanjem alata (brusilice i glodalice ) Mašine sa glavnim i pomoćnim kretanjem alata ( bušilice).
Svaka ovakva mašina treba da obezbijedi područje izbora tehnoloških parametara. Dubina rezanja je :
vfs
Pa
s
m
⋅⋅⋅
=η
gdje je: Pm – snaga motora η - stepen iskorištenja η = 0,65 ÷0,90 v – brzina rezanja fs – specifična sila rezanja
1000
ndv ⋅⋅=
π snvs ⋅=
s – posmak obrade koji zavisi od traženog kvaliteta površinske obrade
( )218 ⋅⋅⋅= ZRrs
gdje je : r - radijus zaobljenja vrha noža RZ – hrapavost obrađene površine Područje promjene brzina ( brojeva okretaja ) Područje promjene brojeva okretaja može biti konvencionalno (stepenasto ) , koje se koristi kod univerzalnih i klasičnih mašina i bezstepenasto koje je u primjeni kod CNC mašina. Pogonski sistem osigurava široki opseg stepenovanja i regulacije broja okretaja. Uslov da se postigne visoka ekonomičnost alatne mašine i zahtijevani kvalitet obrade je široko područje izbora parametara , što jedino mogu osigurati NC i CNC mašine.
Aritmetičko stepenovanje Prirast broja okretaja glavnog vretena alatne mašine između dva uzastopna stepena iznosi : cnnnnnnn ii =Δ=−=−=− +12312 Ako uzmemo da je : nnnnn Δ+=⇒= 12max1 Gdje je: c – konstanta razlike broja obrtaja m – broj stepeni promjene broja okretaja
1
1
−−
=Δm
nnn m 1minmax +
Δ−
=nnn
m 1
minmax
−−
=Δ=m
nnnc
Dijagram aritmetičkog stepenovanja broja okretaja: Debljina izvučene linije na dijagramu sa slike označava režim rada i istovremeno ograničenje područja u kojem je rad moguć. Radni dijagram može se konstruisati za poznate vrijednosti nmin i nmax i za izabranu vrijednost brzine ve . Iz dijagrama se može za svaki prečnik obradka naći broj okretaja koji treba izvršiti obradu tako da se koristi najveća dozvoljena moguća brzina rezanja . Nedostatak aritmetičkog stepenovanja je što u području velikih prečnika ima malo brojeva okretaja,
odnosno u području malih prečnika , ima više nego što je potrebno. Vrijednost ugla tačaka smanjenja ekonomske brzine može se odrediti preko izraza:
2
1
dvv
tg e −=β
( )
1002
222
2
122 nd
nndndd
ndndtg Δ⋅=
Δ−⋅−⋅⋅=
⋅⋅−⋅⋅=
πππππβ
Da bi donekle nedostatak aritmetičkog stepenovanja izbjegli u praksi se češće koristi recipročno aritmetičko stepenovanje , gdje je odnos brojeva okretaja recipročan vrijednosti prečnika . Ako uzmemo da je : d1 =dmax ddd Δ−=⇒ 12 gdje je - konstanta aritmetičkog stepenovanja. dΔ
dddddddd Δ−=Δ−Δ−=Δ−= 21123
ddd
m m
Δ−
=− 11
Maksimalni broj okretaja je :
1maxmin1 d
cd
vnn e =
⋅==
π
m
em d
cd
vnn =
⋅==
πminmax
Grafički prikaz pilastog dijagrama popravlja promjenu broja okretaja kod većih prečnika obrade :
Geometrijsko stepenovanje broja okretaja Geometrijsko stepenovanje se izvodi tako da je prirast broja okretaja glavnog vretena između dva uzastopna stepena određena faktorom stepenovanja :
Cn
nnn
nn
i
i ===== +1
2
3
1
2 .........ϕ
Prenosnici za pretvaranje kružnog u pravolinijsko kretanje Kinematika pomoćnog kretanja zasniva sa na pretvaranju kružnog u pravolinijsko kretanje. Postoji više pretvarača, od kojih su najpoznatiji mehanički i hidraulučki prijenosnici. Obično se pretvara kružno kretanje dobiveno od elektromotora u pravolinisjko kretanje alata ili nekog drugog uređaja. Mehanički pretvarači su: navojno vreteno i matica, navoj i zupčasta letva, vreteno sa kugličastom maticom, zupčanik i zupčasta letva, koljenasti mehanizam, mehanizam sa krivuljom i kulisni mehanizam, u kombinaciji sa koljenastim mehanizmom. L r vijak navrtka navrtka S=2r puž navratka
α
vijak pužno kolo
npr. «Testere»
Vrmax. Vpmax.
β
vijak
Kod pomoćnih pogona većina je izvedena na bazi mehanizma s njihajućom kulisom koja pretvara jednoliko kružno kretanje u nejednoliko kretanje alata ili nekog drugog elementa mašine. Da se dobije pravolinijsko kretanje mora se pored kulisnog mehanizma dodati koljenasto vratilo kako je prikazano na slici.
II I L α O
max2180min2180*
minmax*
min,max,
)2minarcsinmin(
)2maxarcsinmax(
360min2180*
minmax,max
360max2180*
maxmin,min
2180360
1:
)2180(:)2180(:
22max
22max
αα
=VrsrednjeRm
α
α
αη
αη
α
αα
π
π
+°+°
=
=
°+°
=
°+°
=
+°°
==
=+
−°+°=−
=−
=
+=
+=
SS
Vrsrednje
LS
LS
SVrsrednje
SVrsrednje
SntrSVrsrednje
ntptrtphoda
itrhodaradnogvremenaOdnostptr
rnr
LnLVoVp
rnr
LnLVoVr
povratnog
S.
h
2 1α
rNoO1 Vrmax.
Vpmax.
Postoji više izvedbi njihajuće kulise od kojih je najbolja ona koja daje približno konstantnu vrijednost radnog hoda, što je vrlo teško ostvarivo. Približno konstantna vrijednost se postiže kod koljenastog mehanizma sa rotirajućom kulisom. Ipak ovaj mehanizam zbog složenosti izrade manje je u upotrebi. r1 O Vrmax. Vpmax. S=2r
Hidraulični pogoni
Razvojem elektronike sve se više koriste hidraulični pogoni alatnih mašina. Hidraulični pogoni služe za bezstepenu promjenu brzine pravolinijskog kretanja. U tome su znatno bolji od mahaničkih pogona.
Hidraulučni pogoni za promjenu brzine imaju na početku pogonski elektromotor koji
pogoni pumpu, a na kraju, fluid prolazi kroz određene ventile, cijevne vodove dolazeći do hidromotora koji pogoni određeni mehanički element (navojno vreteno, navrtku).
Ovi pogoni imaju više dobrih osobina:
- Omogućavaju bezstepenu promjenu brzine; - Hidraulični motor za pravolinijsko kretanje radnog stola je vrlo prost; - Hidraulični pogon daje veću silu i momente pogona za jednako velik električni
motor; - Promjena smjera kretanja je vrlo prosta; - Hidraulični i električni pogonski sistemi izvanredno su podobri i imaju dobru
saradnju.
Pogon alatnih mašina
Pogon alatnih mašina treba da osigura glavno kretanje pomoćnih radnog vratila,
posmično kretanje alata, i pomoćno kretanje pomoćnih mehanizama (hlađenje i podmazivanje, transport nastale strugotine, stezanje i izmjena alata itd.). Pogonski sistem u energetskom smislu treba da osigura rad svih funkcija dodatne mašine uz što manje gubitaka energije. Kod klasičnih mašina obično postoji 1 pogonski elektromotor i veći broj prijenosnika (zupčanički ili remeni). Kod NC i CNC mašina postoji više pogonskih motora, obično za svaku osu kretanja i pomoćne funkcije. Kod ovih mašina svaka osa pored pogonskog sistema ima mjerući, odnosno senzorski sistem za mjerenje pomaka i broja okretaja. POGONSKI SISTEMI KLASIČNIH
Pogon glavnog vretena Pogon pomoćnog kretanja (nosača alata)
PRIJENOSNIC Pogon pomoćnih funkcija (hlađenje,
podmazivanje itd.) OBIČNO ZAJEDNIČKI POGON POGONSKI SISTEM NC i CNC
Pogonski sistem glavnog kretanja (osi X, Y, Z, C)
Pogonski sistemi pomoćnih kretanja (nosača alata)
Pogonski sistem pomoćnih funkcija
Pogon glavnog vretena (jednog ili više) stroja, osi X, Y, Z, C
Pogon pomoćnih kretanja (jednog ili više nosača alata) stroja
-hlađenje -podmazivanje -izmjena alata -brzo primicanje alata -pozicioniranje -izmjena obradka
RAZDVOJENI - VLASTITI POGONI
Položaj pogonskog elektromotora
a) položaj EM prema drugoj izvedbi Prijenos energije može da se izvede na alat ili na obradak što zavisi od postupka obrade.
PRIJENOS ENERGIJE glavno pomoćno
EM
EM
+
IZVOR ENERGIJE Električni Mehanički Hidraulički Toplinski Ostali
PRIJENOSNIK Mehanički Hidraulički Kombinarni Elektromagnetni Stupnjeva ili kontiunirana brzina
ALAT ILI OBRADAK
Materijal Geometrija Dimenzije Konvencionalni ili nekonvenc- ionalni
IZRADAK Geometrija Složenost Dimenzije Tačnost Kvalitet obrade Vrijeme obrade Troškovi Otpadak
• Tokarenje • Dugohodno blanjanje
kretanje kretanje pg zs me PPV gp m PPV rg
ENERGIJA OBRADAK
ALATkretanje pomoćno
ENERGIJA kretanje glavno
• Bušenje • Glodanje • Piljenje • Kratkohodno
blanjanje z
Alatne mašine su obradne jedinice kod kojih se unosi velika količina energije, koja se
jednim dijelom pretvara u koristan rad, a drugim dijelom u deformacije mehaničke i toplotne elemenata alatne mašine. Količina unešene energije, raspored masa i struktura alatne mašine utječu na opterećenje i deformacije noseće strukture i elemenata prijenosnog mehanizma.
Snaga elektromotora
Za izračunavanje snage pogonskog elektromotora potrebno je poznavati potrebnu snagu rezanja Ph, snagu posmoka Ps, snagu prodiranja alata Pa i snagu praznog hoda Po, tj.
Pm = Ph + Ps + Pa + Po
Snaga praznog hoda uključuje snagu za savlađivanje trenja i snagu masa. Snaga skidanja čestica materijala:
Ph = Fh × v = Fh × d¶n
Snaga posmičnog kretanja:
Ps = Fs × Vs = Fs × S × n Snaga prodiranja za uzdužnu obradu
Pa = Fa × Va = Fa × o = O jer je Vp = Va = O Prema tome snaga se može prikazati u obliku:
P = {Fh, Fs} {Vh, Vs} Korisna snaga Pk = Ph + Ps = Fh × Vh + Fs × Vs Drugi član jednadžbe je zanemarljiv, jer je
Ps = (0.05 ÷ 0.15) Ph Kod AS gdje je prijenosnik za posmično kretanje nezavisan od prijenosnika glavnog kretanja, treba izračunati potrebnu snagu posmičnog pogona:
ŋs = 0.55 ÷ 0.75, stupanj iskoristivosti prijenosnika posmičnog kretanja. Potrebna snaga pogona motora je veća za vrijednost gubitka.
ssnFs
sVsFsPs
ηη***
==
Stupanj iskoristivosti snage:
PulazaPizl
PizgPhPh
PulFh .
=∑+
==η
Snaga motora:
mVFh
mPhPm
ηη*
==
ŋm = 0.70 ÷ 0.85 Pizlaza = Ph + Ps (snaga rezanja); Pulaza = Ph + Ps + Σ Pizg.
Također postoje gubici u pogonskom elektromotoru.
Snaga pogonskog elektromotora Pe koja se dobije iz mreže veća je od mehaničke snage Pm koja se daje As
e
PmPeη
=
Iskorištenje elektromotora ovisi o izvedbi i veličine motora. Tako je iskorištenje snage asinhronih motora 0,75 ≤ ŋe < 1,0 Nazivna snaga elektromotora PN i stupanj iskoristivosti ŋe
Pn kw 1.0 5.0 10.0 20.0 50.0 > 50 ŋe - 0.75 0.58 0.87 0.88 0.90 > 0.90
Izrazi pokazuju da je neophodno za izračunavanje snage motora poznavati snagu potrebnu za glavno kretanje, odnosno snagu skidanja strugotine. Snaga rezanja se može odrediti na temelju parametra procesa obrade tj. [ ]kwsfs
mVFh
ηη 61200**
61200max*
=m
vaPm *=
gdje su: Fh – glavna sila rezanja (N) fs – specifična sila rezanja (N/nm2) V – brzina skidanja čestica (m/s) pri ekonomskoj postojanosti.
a – dubina rezanja (mm) n – broj okretaja (pri brzini V i promjeni D) s – posmak (mm/o) mehanički stupanj iskoristivosti koji ovisi o vrsti stroja
Potrebni moment )(2
.maxmaxNm
DFhMm =
Snaga motora može se izračunati prema izrazu:
NMmD
nDMmVFhPM .max2.max2.max ===
Pogonski motori mogu biti elektromotori izmjenične struje (trofazni osinhrovi), elektromotori istomjerne struje, pogonski motori (elektromotorna hidropumpa-hidromotor) električni koračni motori male snage obično za pomoćna kretanja, elektrohidroulični motori male snage za glavni ili pomoćni pogon.
Klasični AM imaju 1 pogonski EM koji je obično veće snage, dok CNC mašine imaju više motora manje snage.
Glavni pogon mora osigurati u radnom području procesa obrade, regulaciju zaokretnog momenta i konstantnu snagu u jednom ili oba smjera okretaja. Pomoćni pogon također postavlja uvjete pri izboru pogonskog motora. Osnovni su uvjeti:
• nominalni i maksimalni moment • nominalna i maksimalna brzina • nominalna snaga • područje promjene broja okretaja • tačnost regulacije
Nominalni i maksimalni moment ima relativno visok nivo odnosa maksimalnog i
nominalnog momenta od 4:8. Kod procesa obrade minimalna brzina motora je manja od 1 min do 4000 okretaja, akod brzohodnih mašina do 10 000 okretaja. U zadnjih 10 godina najveće su pomoći napravljeni u razvoju upravljačkih sistema i razvoju motora izmjenične struje.
Glavni pogoni
Pile (testere)
Služe za odrezivanje i pripremu materijala za proces obrade. Postoji više vrsta pila , i
to: 1. sa kružnom kretanju ( kružne pile , trakaste , okvirne )
2. prema konstrukciji mogu biti mehaničke i hidraulične 3. prema glavnom kretanju mogu biti sa glavnim kružnim kretanjem i sa glavnim
pravolinijskim kretanjem Osnovni parametri kod ovih mašina su brzina alata , što znatno povećava brzinu rezanja i posmak alata ili obratka .
Agregatne mašine
Z
X
Radni stol
Nosač alata
Kod ovih mašina automatizirani su slijedeći zahvati:
Glavno i pomoćno kretanje alata ili obradka dok je postavljanje, stezanje, skidanje i kontrola nekad automatizirana, a nekad nije što zavisi od složenosti proizvoda i zahtjevane tačnosti. Obrada se izvodi obično pri jednom stezanju uz okretanje obradka na pojedinim pozicijama obrade. Agregatne mašine mogu biti iz jednog i više modula obrade. Više modula obrade je kod veoma složenih komada. Prema vrsti pogona mogu biti sa elektromotornim pogonom, hidramehaničkim i hidropneumatskim pogonom. Agregatne mašine ili njihovi moduli imaju kretanje u sve tri koordinatne osi.
NC i CNC – MAŠINE
Počele su da se razvijaju od 1947. kada je Amerikanac John Porsons došao na ideju za izradu fleksibilnih mašina. NC i CNC mašine predstavljaju početak automatizacije mašina u smislu pogona, upravljanja i kontrole. Ove mašine nisu samo viši stepen automatizacije, već su i viši stepen kvaliteta obrade uz veću proizvodnost i manje gubitke i zastoje. Prema tome, numeričke mašine imaju prednost u odnosu na klasične:
• skraćenje svih pomoćnih vremena uz povećanje proizvodnosti, • veći stepen iskorištenja mašine • velika fleksibilnost pri obradi • visoka tačnost itd.
Ove mašine imaju i nedostatke:
• obavezno planiranje procesa obrade do u detalje • veliki investicioni troškovi • veći zahtjevi u pogledu održavanja • viši nivo znanja.
Usporedom klasičnih i NC mašina dolazi se do podatka da jedna NC mašina zamjenjuje 3÷8 klasičnih mašina. Proizvodnost se povećava preko 50%, tačnost 2÷3 puta. Razvoj ovih mašina počeo je i znatno prije od same pojave NC – mašine. Kod NC mašina dalji razvoj upravljanja bio je uslovljen razvojem računara, što je uvjetovalo velikoserijsku proizvodnju CNC mašina , tek od 1975 . godine. Samo za dvije godine proizvedeno je u svijetu 28000 CNC mašina. Od 1978. godine pouzdanost NC mašina u prosijeku je iznosila po jedan zastoj u svakih 10 mjeseci rada. Međutim sadašnja pouzdanost CNC mašina iznosi po jedan zastoj na svaka 33 mjeseca po sistemu upravljanja. Osnovna karakteristika koja definira fleksibilnost današnjih CNC mašina , tj.obradnih centara sastoji se u slijedećem :
• obrada prizmatičnih elemenata u jednom stezanju sa 4 ili više strane • obrada različitim alatima • automatska izmjena alata • automatsko uključivanje broja okretaja i posmaka • automatska izmjena radnih komada • korištenje sistema paletizacije • automatsko mjerenje na mašini • korekcija programa na samoj mašini.
NC mašine
CNC upravljanje
Kod ovih mašina u odnosu na NC razvijene 1960.god. postoje također razlike . Kod
NC mašina upravljanje je izvedeno tranzistor i dioda. Koristeći ove elemente bilo je potrebno 300 štampanih ploča za jednu NC – upravljačku jedinicu.Razvojen integralnih kola 1969.god. broj štampanih ploča je smanjen na 40. Pojavom integrisanih štampanih ploča za jedan upravljački sistem NC mašine bilo je dovoljno samo 5 . Pojavom mikroprocesora oko 1973 .god. došlo je do razvoja CNC upravljanja što je omogućilo znatno sniženje cijene upravljačkihjedinica , povećanje pouzdanosti , lakše održavanje i znatno smanjivanje dimenzija. Sve to dovelo je do razvoja upravljačkih jedinica sa velikim kapacitetom memorije , što je omogućilo razvoj fleksibilnih tehnoloških sistema .
Slika : Mašinski sistem sa CNC upravljanjem Karakteristike obradnih procesa sa komjuterskim upravljanjem sastoji se u tome što
se sve naredbe i interakcije odvijaju automatski pomoću računara .Suština upravljanja sastoji se u programiranju procesa rada na nosač informacija koji se unosi u upravljačku jedinicu. Upravljačka jedinica pohranjuje informacije obrađuje ih i prema stepenu prioriteta daje naredbe izvršnim organima obradnog procesa .
∑
STRUKTURE CNC MAŠINA
E -podsistem A- podsistem
K- podsistem O- podsistem
U-podsistem Wi(t,τ)
M-podsistem Q- podsistem
Sistemi za mjerenje prate kretanje alata u obradnim procesima i ostale programirane aktivnosti i prenose informacije upravljačkom sistemu koji ih prenosi , obrađuje i na taj način vrši upravljanje obradnim sistemom i obradnim procesom kako je prikazano na slici:
Slika: Princip CNC upravljanja glavnim i pomoćnim kretanjima
Jedan od ciljeva uvođenja CNC sistema je zamjena što je moguće više
konvencionalnog NC hardvera sa softverom. Minimum hardvera koji ostaje u upravljačkoj jedinici mora sadržavati pojačivač signala i mjerne senzore.
U svim CNC – sistemima upravljački pogon izvodi upravljanje posmokom, usporenjem i ubrzanjem.
Obrada informacija za CNC alatnu mašinu prikazana je na slijedećoj slici:
ALATNI STROJ RAČUNALO Čitač
trake Ručna
korekcija
Program za učitavanje i dekodiranje
Memorija za pozicioniranje
Memorija za uključivanje
Program interpolacije
Program za naredbe uključivanja
Regulacioni krug Geometrijski podaci M – motor D – davac
Interpolator
Upoređivač Mjerenje pozicije
Pojačalo
-
Vel. vođ.-
- Regulaciono odstupanje
UKLJUČIVANJA: Brzina glavnog kretanja, brzina pomoćnog kretanja, izbor alata.....
D M
Regulisana veličina
Prednosti CNC upravljanja
Prelaskom od klasičnih, NC na CNC upravljanje ostvarene su mnoge prednosti: - Poredana fleksibilnost - Poredana tačnost obrade - Lakše korigovanje greške u programu - Mogućnost korištenja računara za ispitivanje, optimizaciju i korigovanje programa. - Mogućnost prilagođavanja za izvođenje niza dodatnih funkcija koje su teško
izvedive na NC mašinama. - Poboljšanje tehnoloških osobina mašina, kroz kompenzaciju greške upotrebom
zavojnog vretena, kompenzacija zazora, automatska izmjena alata. - Optimizacija programa obrade, što kod konvencionalnih NC nije moguće. - Memorija upravljačkog sistema omogućuje korekciju programa na samoj mašini. - Na ekranu upravljačke jedinice se pokazuje realno stanje u realnom vremenu
(izmjena alata, izmjena obratka, promjena broja okretaja, informacije o broju alata itd.).
- Posebna vrijednost je dijagnoza grešaka što podrazumijeva ispitivanje ispravnosti rada mašine i upravljačke jedinice.
- Kod direktne dijagnoze kontimirano se provjera ispravnost rada, stanje pogona, pogonski servo motori, pri čemu se utvrdi i
Zupčasta pumpa
Zupčaste pumpe spadaju u grupu zapreminskih pumpi, kod kojih su radni elementi za
potiskivanje tečnosti zubi zupčanika.
Zapremina tečnosti koja se potiskuje je ograničena brojem i veličinom međuzublja zupčanika i brojem okretaja zupčanika u jedinici vremena. Veoma su jednostavne konstrukcije. Šematski prikaz im je dat na slici.
usisna strana R
ηuk=0,65
Vijčane zavojne pumpe Ova pumpa umjesto zupčanika koristi 2 ili više elemenata u obliku puža. Vijčana pumpa i hidromotor imaju niz dobrih strana:
• Jednostavna konstrukcija, kompaktna, široko područje broja okretaja i kapaciteta.
• Loša strana su srazmjero veliki gubici, kroz zazore pri višim pritiscima. • Optimalna je primjena kod pritiska od 50÷100 bara.
Kada se pumpa uroni u tečnost smanje se gubici na usisnoj strani na minimum.
ZHAVokretajajednogkodvolumenSpecifičpe
2*: =
:)1)(sin180
(4
*4
:222
sugdjeZpZpApovršinaRadna DdD −−°
−−
= απαπ
do 300 bar do 100 cm3/okr. n=1500 º/min. ηvol.=0,80÷0,85
potisna strana
gdje je : A – radna površina pumpe
H – korak navoja vijka Z – broj početka navoja vijka D – vanjski promjer vijka
ddD
22cos: −
=αα
do 150 bar do 2000 cm3/okr. n=3000 º/min. ηvol = 0.8 ηuk = 0.65
Krilna pumpa i motori
Krilna pumpa sastoji se od motora i krilaca koji su postavljeni u žljebove na motoru. Centar motora je pomjeren u odnosu na centar statora za veličinu e -(ekscentriciteta).
Pumpa dobiva pogon od EM. Ako je (e) pumpe e=0 pumpa ne radi (rad na prazno). Specifični kapacitet pumpe za jedan okretaj motora: q=V×Z=Arm×π×e×b Ukupni kapacitet: Q=q×n=Arm×π×e×b×n
2,: nRodnosnorReitetEkscentric rm
+=−=
Tako da je ukupni kapacitet: Q=0.5 (D2-d2)π×bn gdje su: R (polumjer statora (kućišta)) do 175 bar
do 200 cm3/okr. n = 1500 º/min. ηvol = 0.80 ηu = 0.65
rm – polumjer srednjeg kruga Z – broj krilaca b – širina krilaca r – promjer rotora n – broj okretaja rotora.
Ispitivanje alatnih mašina
Ispitivanje alatnih mašina se sastoji iz više faza i postupaka, kao što su: 1. Geometrijska i radna tačnost koja je određena odgovarajućim standardima.
Kod ovog ispitivanja moraju se koristiti zakonitosti mjernih nizova. Mjerni niz postoji na svakom maš. el. ili sklopu. Članovi niza su međusobno zavisni, tako da promjer jednog utječe na promjer ostalih.Članovi mjernog niza raspoređuju se po zatvorenoj kontoi, kako je prikazano na slici. A5 A4 A3 AD
A1 A2 AD = (A1+A2) – (A3+A4+A5)
2. Ispitivanje statičke krutosti Svaka AM ima određenu krutost koja garantira pojavu elastičnih deformacija u zoni dozvoljenih. Statička krutost je propisana prema standardima i svaka mašina podliježe ispitivanju statičke krutosti kako bi se tačnost proizvoda nalazila u telerantnom polju.
3. Dinamička krutost Pomak nekog elementa mašine kada djeluje dinamička sila je periodička funkcija sa amplitudom oscilovanja Ao(μm) i frekvencijom f(Hz) tako da je
QiKist
AiFoKidkrutostdinamičinjepas
fT
aoscilovanjperiodTjegdjeHzwT
f
.max
),(1
),(2
1
===
−==π
gdje je Fo – dinamička sila, Aimax. – max. amplituda, Qi – faktor
dinamičkog pojačanja 2Di1Qi − gdje je Di faktor dinamičkog prigušenja, i
gdje je 2 stepen slobode. 4.) Dinamičko – energetski bilans Pokazuje iskorištavanje snage mašine u području dinamički stabilnog rada za određeni
interval brzina rezanja (brojeva okretaja) u odnosu na minimalnu instaliranu snagu i gubitke
A4
A5
A3
A1
A2 A
D
snage (praznog hoda). Dinamički stabilno područje rada prekriva režime rezanja u kojima je dinamičko ponašanje alatne mašine stabilno. 5.) Temperatura i temperaturne deformacije Ispitivanje temperature i temperaturne deformacijaalatne mašine obuhvata određivanje priraštaja temperature na karakterističnim mjestima mašine i relativne pomake elemenata koji utiču na tačnost obrade, a nastaju kao posljedica razvijene toplote. 6.) Ispitivanje zračnosti i buke
je utvrđivanje stvarnog stanja promjena fizičkog stanja sredine, gdje se promjene prostiru u vidu zvučnih valova od mjesta izvora nastanka buke. Prema propisima ova ispitivanja su obavezna i određena su standardima. 7.) Ispitivanje prijenosa i prijenosnih elemenat (spojka, kočnica, zupčanici itd.).
Ova ispitivanja pokazuju stanje prenosnika u odnosu na propisna standardna stanja za alatne mašine.
EKSPLOATACIJA ALATNIH MAŠINA
Obradni sistemi predstavljaju složene kompleksne sisteme koji pored mašinskog dijela
(mehanika, energetika, hidroulika, pneumatika) imaju optičke, elektronske i računarske konponente, tako da je eksploatacija i njihovo održavanje vrlo složeno.
Eksploatacija obradivog sistema se uvijek određuje kapacitetom. Kapacitet može da se
mjeri količinom proizvoda za određeni vremenski period pri normalnim uslovima procesa obrade.
Također kapacitet je karakteristika koja, kojih i kakvih proizvoda mašina može da proizvede u jedinici vremena. U proizvodnim sistemima posebno u industriji pod pojmom eksploatacije određenog kapaciteta najčešće se misli na tehnološku sposobnost mašine, te se negdje govori o kvantitativnom kapacitetu (količina), vremenskom kapacitetu (vrijeme rada) ili kvalitativnom kapacitetu (kvalitet).
Prema slijedećoj slici postoje:
• CT – teretski kapacitet koji predstavlja idealni instalirani ili tzv. max kapacitet • Cr – realni kapacitet (proizvodni) • Cp – planirani kapacitet • Ci – korišteni kapacitet
Ct
Cr
Cp
Ci
SKRIVENE REZERVE
POZNATE REZERVE
GUBICI (zastoj, otkazi...)
Faktori poboljšanja eksploatacije
1. Promjena strukture i volumena proizvodnje 2. Promjena stupnja iskorištenja kapaciteta 3. Primjena optimizirane ili nove tehnologije 4. Automotizacija ručnog rada 5. Poboljšanje osobina i parametara alata 6. Povećanje stupnja automotizacije kod konvencionalnih strojeva 7. Izmjena zahtjeva tečnosti i kvaliteta obrade 8. Poboljšanje tehnologičnosti 9. Smanjenje zastoja i otkaza 10. Primjena optimalne tehnološke organizacije 11. Primjena novih znanja 12. Tribolagija obrade 13. Nove tehnologije
Osnovne su podloge za eksploataciju obradnih sistema prikazane na slijedećoj slici:
Mašine za nekonvencionalne postupke obrade
Razvojem novih nekonvencionalnih tehnologije razvile su se i mašine za ove postupke. Tako postoje mašine za elektro-erozijsku obradu.
EKSPLOATACIJA OBRADNIH SUSTAVA
ALATPRIPREMAK IZRADAK
Tehničko- tehnološke
osobine stroja
Održavanje stroja
Nivo upravljanja automatizacija
KONTROLA NAPRAVE
Nivo projektirane tehnologije
ELEKSIBILNOST
Tehnološka priprema stroja
Tehnološka organizacija
top related