Kompenzacija radijusa vrha

oštrice alata

M. Bošnjaković1 1Veleučilište u Slavonskom Brodu, Dr. Mile Budaka 1, 35000 Slavonski

Brod

*Autor za komunikaciju: M. Bošnjaković, mladen.bosnjakovic@vusb.hr

Sažetak:

U radu je opisana problematika vezana za uporabu

kompenzacije vrha oštrice alata pri programiranju CNC strojeva.

Kompenzacija vrha oštrice alata je funkcija kojom upravljačka jedinica

CNC stroja računa potrebnu korekciju putanje vrha alata radi

dobivanja točnih dimenzija obratka. Pri tome je bitno poznavati

pravila vezana za definiranje prilazne i odlazne putanje na kojoj se

kompenzacija uključuje, odnosno isključuje. Nepridržavanje ovim

pravilima može dovesti do neželjenih odstupanja dimenzija obratka.

Ključne riječi:CNC programiranje, kompenzacija vrha oštrice alata

1. UVOD

Pri izradi cilindričnih dijelova na CNC strojevima, osim ploha

paralelnih s x i z osi, potrebno je obraditi i zaobljenja, skošenja i konusne

površine. Pri obradi ploha paralelnih x i z osi, ne pojavljuju se problemi

točnosti pri obradi, ali pri obradi zaobljenja, skošenja i konusaproblemi

točnosti obrade se javljaju, ako se ne koristi kompenzacija radijusa vrha

oštrice alata. Razlog za to je što se programiranjem vodi imaginarni vrh

oštrice alata P po konturi zadanoj crtežom, a stvarni dodir alata s

obratkom se ostvaruje u nekoj drugoj točki alata (slika 1).

Pri obradivanjskog ili unutarnjeg promjera duž z osi, točke A i P se nalaze

na istoj putanji, a pri obradi ploha uzduž xosi, točke B i P se nalaze na

istoj putanji. Stoga, iako su stvarne točke rezanje A i B, ostvarene

dimenzije su u oba slučaja točne (slika 1 desno). Međutim, prilikom

obrade konusnih ploha i radijusa situacija je posve različita. Alat se kreće

u smjeru obje osi istovremeno po putanji CD, dok je programirana

putanja od točke P1 do točke P2. Kao što se vidi iz crteža, doći će do

odstupanja dimenzija.

Slika1 Odstupanje dimenzija ako se ne koristi kompenzacija radijusa vrha alata

Veličina odstupanja u smjeru osi xi z, ovisno o kutu pod kojim je

kontura i o radijusu vrha oštrice alata, prikazana je u tablici 1.

Tablica 1. Veličina odstupanja pri izradi skošenja

Kut 15° 30° 45°

Odstupanje X Y X Y X Y

Radijus

vrha alata

0,4 0,09 0,35 0,17 0,25 0,24 0,24

0,8 0,19 0,69 0,34 0,51 0,47 0,47

2. Funkcije za korekciju putanje vrha oštrice alata

Da bi se dobile točne izmjere obratka, nužno je korigirati putanju vrha

oštrice alata. Ovo se može ostvariti na dva načina:

- ručnim izračunom točaka korigirane putanje

- uporabom gotovih funkcija CNC upravljačke jedinice

Na slici 2 prikazana je

korigirana putanja alata. Treba

primijetiti da je putanja središta

vrha radijusa alata u svim

točkama jednako udaljena od

konture obratka, a da točke 2 i 4

ne leže na konturi obratka. Slika 2 Korigirana putanja alata

1.1 Funkcije za programiranje kompenzacije radijusa vrha oštrice

alata

G42 – uključivanje desne

kompenzacijeradijusavrha oštrice alata

G41 – uključivanje lijeve

kompenzacijeradijusavrha oštrice alata

G40 – isključivanje

kompenzacijeradijusavrha oštrice alata

Slika 3 Prikaz primjene funkcija G41 i G42

Kako bi korekcija vrha radijusa alata bila

uspješna, upravljačkoj jedinici stroja su

potrebni podaci o veličini polumjera rε i

orijentacijivrha oštrice noža.

Slika 4 Orijentacija vrha noža

Kompenzacija radijusa vrha oštrice alata može se uključiti i isključiti

samo pri pravocrtnom gibanju alata, tj. pri zadavanju funkcija G1 i G0.

Kompenzacija se uključuje po prilaznoj putanji, a isključuje po odlaznoj

putanji, što je prikazano na slici 5.

Slika 5 Putanja za

uključivanje i

isključivanje

kompenzacije

3. Definiranje prilazne i odlazne putanje

Ako je prvi obrađivani element kuglasta površina (radijus),

prilazna putanja sadrži specifičnosti koje su objašnjene na primjeru niže.

Kako je vidljivo iz slike, prilazna putanja

se sastoji iz dva dijela. Prvi dio putanje

mora biti pravocrtno gibanje od točke T1

do T2 (G0) kako bi se mogla uključiti

kompenzacija radijusa vrha alata, a drugi

dio putanje je kružni tangencijalni prilaz

obrađivanoj površini.

Slika 6 Prilazna putanja na kuglasti dio

Duljina putanje pravocrtnog gibanja u smjeru osi z mora biti

najmanje dvostruko veća od radijusa vrha pločice. Ako odaberemo 3 mm,

tada smo pokrili uporabu tri standardne veličine radijusa pločica: 0,4 mm,

0,8 mm i 1,2 mm. Također treba upamtiti da radijus kružnog

tangencijalnog prilaza mora biti veći od radijusa vrha alata. Odabir

vrijednosti od 2 mm je razumno rješenje koje zadovoljava izbor svih

standardnih pločica.Dio programa koji rješava ovu problematiku bi

izgledao: … N100 G0 X-4 Z5 N110 G42 G0 Z2 N120 G2 X0 Z0 CR2 N130 G3 X30 Z-15 CR15 …

Neiskusni programeri nastoje pojednostaviti programiranje pa pogrešno

definiraju prilaznu putanju. Tipični primjeri nepravilnih putanja prikazani

su na crtežu niže. U svim slučajevima, G42 se aktivira duž prilazne

putanje i formalno zadovoljava prethodno opisane zahtjeve.

Slika 7 Tipične pogreške u programiranju prilazne putanje

Prethodni primjeri kriju

nepravilnost obrađene površine,

što je prikazano na slici lijevo.

Slika 8 Nepravilnost obrade pri

pogrešno definiranoj prilaznoj putanji

Pri programiranju obrade čeone površine, također su moguće pogreške u

programiranju putanje alata. Na slici niže, prikazani su takvi slučajevi.

Treba obratiti pažnju da pri kretanju alata duž putanje 2-3 dolazi do

promjene smjera gibanja alata, a time i do promjene korekcije G41 u G42.

…

G41 G0 X35 Z0

G1 X-2.5

G42 G1 X20 Z2.5

G1 X30 Z-2

…

…

G41 G0 X35 Z0

G1 X-2.5

G1 Z1

G42 G0 X24

G1 X30 Z-2 …

…

G41 G0 X35 Z0

G1 X-2.5

G1 Z2.5

G42 G0 X21

G1 X30 Z-2

…

Pogreška kutnog odlaska

alata od konture

Nedovoljna udaljenost za

promjenu korekcije alata

Ispravan način

programiranja putanje

Slika Pogreška! U dokumentu nema teksta navedenog stila..4 Pogreške pri

programiranju obrade čela obratka

Da bi se izbjegle prikazane pogreške i njima slične, u tablici niže su

prikazane preporuke za najmanje potrebne udaljenosti pri uporabi

kompenzacije radijusa vrha alata.

Tablica 2

Radijus vrha alata 0,4 0,8 1,2 1,6

Najmanja udaljenost po x osi (po promjeru) 1,6 3,2 4,8 6,4

Najmanja udaljenost po z osi 0,8 1,6 2,4 3,2

Navedene vrijednosti su najmanje, pri programiranju treba uzeti nešto

veće (zaokružene na cijeli broj).Pri programiranju odlazne putanje, treba

obratiti pažnju da se kompenzacija radijusa vrha alata vrši izvan

predmeta. U nastavku su prikazani primjeri odlaznih putanja.

;odlazna putanja, ako je zadnji element

konture skošenje

…

N200 G1 X38 Z-28 ; Točka 2

N210 G40 G0 X43 ; Točka 3

N220 G0 Z150

…

;odlazna putanja, ako je zadnji element

konture vanjski plašt

…

N200 G1 X36 Z-28 ; Točka 1

N210 G40 G1 X41 ; Točka 2

N220 G0 Z150

…

;odlazna putanja, ako je zadnji element

konture radijus

…

N200 G2 X34 Z-21 CR2 ; Točka 2

N210 G40 G0 X39 ; Točka 3

N220 G0 Z150

…

Slika5 Odlazna putanja u različitim slučajevima

4. ZAKLJUČAK

Pri programiranju CNC strojeva radi postizanja točnih dimenzija obratka

potrebna je koristiti komenzaciju vrha oštrice alata. U tu svrhu neophodno je

definirati orjentaciju vrha oštrice alata te radijus vrha alata. Pri programiranju

prilazne putanje treba obratiti pozornost na mogućnost nastajanje nepotpune

obrade plohe. Kod programiranja odlazne putanje, pažnju treba usmjeriti na

mogućnost nastajanja kutne greške, odnosno na odabir dovoljne duljine putanje

alata kako bi se kompenzacija vrha alata pravilno izvršila.

5. LITERATURA

1. Evans, K., Programming of CNC Machines, Industrial Press Inc. (2nd

edition), New York, 2001.

2. Smid, P., CNC Programming Handbook, Industrial Press Inc. (2nd

edition), New York, 2003.

3. Mattson, M. CNC Programming: Principles and Application, Delmar, Cengage

Learning, 2010.