m.sc.kenan deljkic zr

Univerzitet u SarajevuMainski fakultet

KENAN DELJKIStrukturiranje CNC programa za izradakkoji je predstavljen u programu CATIA

- zavrni rad -

Sarajevo, juni 2012. godine

Osnovne informacije o raduVrsta rada Zavrni rad za sticanje zvanja magistra struke, M.Sc.Autor B.Sc. Kenan Deljki, Mainski fakultet SarajevoMentor Doc.dr. Ahmet eki, Mainski fakultet Sarajevolan komisije/mentor V.prof. Maida ohodar, Mainski fakultet SarajevoPredsjednik komisije Doc.dr. erzija Begi, Mainski fakultet SarajevoNaslov rada nabosanskom jeziku

Strukturiranje CNC programa za izradak koje jepredstavljen u programu CATIA

Naslov rada naengleskom jeziku

Structuring the CNC program for workpiece which izpresented in CATIA

Jezik rezimea bosanski i engleskiJezik publikacije bosanskiGodina izdanja 2012. god.

Nauno-istraivakeinstitucije i/ili industrijskipartneri koji su pruiliusluge i pomogli izradu

Mainski fakultet Sarajevo - Univerzitet u Sarajevu | Bosnai HercegovinaSIEMENS | NjemakaKPM | Bosna i HercegovinaMetal - Tehnika | Bosna i HercegovinaMann + Hummel BA | Bosna i Hercegovina

Fiziki opis rada

Broj poglavlja 8Broj stranica 109Broj slika 95Broj tabela 20Broj priloga 2Broj citirane ilikoritene literature 13

Naune oblasti Mainski proizvodni inenjeringKljune rijei CNC programiranje, CAD/CAM, CATIA, ShopTurn V 06.04Mjesto arhiviranja Biblioteka Mainskog fakulteta SarajevoDatum odbrane 20.06.2012. god.

ZAHVALNICAPosebnu zahvalnost dugujem mentoru Doc. dr. Ahmetu ekiu na pomoi priplaniranju i izradi zavrnog rada, kao i korisnim savjetima koji su mi pomoglitokom studiranja. Sa velikim zadovoljstvom se elim zahvaliti mentoru Prof.dr.Maidi ohodar i lanu komisije Doc.dr. erziji Begi na strunim savjetima priizradi zavrnog rada.Zahvalnost dugujem firmama: SIEMENS, KPM, Metal Tehnika iMANN+HUMMELU BA na pruenoj pomoi pri izradi zavrnog rada.Najveu zahvalnost dugujem dragom Bogu, koji mi je dao snagu, vrijeme i eljuda zaponem i zavrim fakultet. Takoer, veliku zahvalnost dugujem mojimroditeljima i sestri na nesebinoj podri koju su mi pruili tokom cjelokupnogkolovanja, a posebno u periodu izrade zavrnog rada.

Kenan Deljki

SAETAK

U uslovima trine konkurencije glavni ciljevi obrade su: poveanje preciznosti ikvaliteta proizvoda uz istovremeno smanjenje vremena rada te smanjenje utrokaenergije, itd. Ovi faktori su vani i veoma bitni za konkurentnostmetalopreraivake industrije na otvorenom savremenom tritu. Ali bezodgovarajuih CNC alatnih maina, te primjene CAD/CAM sistema kojiomoguavaju simulaciju i brzu izradu proizvoda nije mogue ispuniti navedeneciljeve. Kako tehnologija struganja zauzima znaajno mjesto u dananjim tokovimaobrade metala rezanjem to je u ovom radu dat jedan sveobuhvatni pristup priprojektovanju tehnoloke dokumentacije za izradu radnog komada ZAK_2012.

Takoer, u zavrnom radu je definisan upravljaki program za izradu datogkompleksnog proizvoda na CNC strugu, uz primjenu dva CAD/CAM programskapaketa, CATIA V5 i ShopTurn-a V 06.04.

Navedeni programski paketi su vezani za pojam CAD/CAM sistemi kojipredstavljaju direktno povezane sisteme, prema kojim se dimenzije projektovanogdijela, potrebne za obradu, izuzimaju sa CAD sistema i na temelju njih u CAMsistemu definiu putanje kretanja alata koje se potprocesorom prevode u NC kodza odgovarajuu CNC alatnu mainu..

ABSTRACT

The main objectives of the conditions of a market competition are to increase theaccuracy and quality of the model with a reduction of working time and energyexpenditure. In a modern market, these factors are of great importance forcompetitiveness of manufacturing industry. But without the corresponding CNCmachines and the use of CAD/CAM systems, which enable the simulation and afast product design, it is not possible to fullfil these objectives. Since the lathemachining takes an important place in a current machining processes, this paperalso presents a comprehensive approach into a process of design-documentationfor manufacturing of model ZAK_2012.In this paper there is also a defined nummerical control program for machiningcomplex model on CNC lathe machine, with the use of the two CAD/CAMprograms package, CATIA V5 and ShopTurn V 06.04.These programs are connected to the term ''CAD/CAM systems'', which representthe directly connected systems, according to which the dimensions of thedesigned part, required for the machining process, are taken from the CADsystems and based on that, the CAM system defines a trajectory of movement ofthe tools which are then by the postprocessor translated to the corresponding NCcode for the corresponding CNC machine.

MAINSKI FAKULTET SARAJEVOKatedra za Mainski proizvodni inenjeringDrugi (II) ciklus studija

ZADATAKzavrnog rada

Ime i prezime studenta: Kenan DeljkiNaslov: Strukturiranje CNC programa za izradak koji je predstavljen u

programu CATIA.Opis zadatka:U uslovima globalne trine konkurencije imperativ je modernizacija iautomatizacija proizvodnih procesa uz kompleksnu softversku podrku programakao to su: CATIA, Mastercam, Pro/Engineer, Unigraphics, itd. Lanac interaktivnopovezanih modula, od formiranja 3D modela, preko alata za analizu te simulaciju iispitivanje modela, logino se zavrava formiranjem izvrnog programskog kodaza generiranje CNC programa za odgovarajuu alatnu mainu. Kako je obradastruganjem najee primjenjivani postupak obrade materijala u kompleksusavremenih proizvodnih tehnologija u radu je potrebno:

1. Openito opisati tehnologiju struganja (parametre obrade, rezne alata, itd.).2. Opisati principe runog i automatskog naina programiranja CNC alatnih

maina.3. Za jedan kompleksan proizvod (C-osa):

a) odrediti redoslijed tehnolokih operacija,b) izvriti izbor i podeavanje karakteristika maine, tipova i geomterije

reznih alata, oblika steznog pribora kao i ostalih obradnih i geometrijskihparametara,

c) kreirati minimum za jednu tehnoloku operaciju model obrade na CNCstrugu pomou CATIA na osnovu 3D modela,

d) kreirati CNC program za izradu datog proizvoda te izvriti simulacijukretanja alata kao i analizu definisanih putanja, broja prolaza i drugo.

4. Dati zakljuna razmatranja.Mentor/i

______________________Doc.dr. Ahmet eki

______________________Prof.dr. Maida ohodar

SADRAJ

1. UVOD ........................................................................................................................ 11.1. Opi historijski razvoj proizvodnih procesa i sistema........................................... 11.2. Opis problema .................................................................................................... 41.3. Struktura rada..................................................................................................... 5

2. OBRADNI SISTEMI................................................................................................... 62.1. Sredstva rada ..................................................................................................... 62.2. Obradni procesi .................................................................................................. 7

3. STRUGANJE ............................................................................................................ 93.1. Kretanja kod struganja............................................................................................ 93.2. Reimi obrade pri struganju..............................................................................103.3. Alati za struganje...................................................................................................113.3.1. Izbor reznog alata za struganje .......................................................................113.3.2. Materijali reznih alata za obradu odvajanjem estica .....................................12

4. ALATNE MAINE ZA STRUGANJE SA CNC UPRAVLJANJEM............................144.1. Osnovne karakteristike i vrste CNC strugova ........................................................164.2. Koordinatni sistemi na CNC strugovima ................................................................184.3. Stezanje alata i obradaka na CNC strugovima ......................................................184.4. Mjerne glave za CNC alatne maine .....................................................................22

5. PROJEKTOVANJE TEHNOLOKIH PROCESA ZA CNC ALATNE MAINE .........245.1. Analiza tehnologinosti proizvoda (analiza crtea izratka) .....................................265.2. Izbor polaznog oblika materijala pripremka.........................................................275.3. Izbor CNC alatne maine ......................................................................................285.4. Tehnoloka dokumentacija....................................................................................29

6. PROGRAMIRANJE CNC STRUGOVA ....................................................................376.1.Osnove programiranja ............................................................................................376.2. Znaenje koordinatnog sistema na CNC strugu.....................................................386.3. Naini kretanja alata..............................................................................................386.4. Interpolacija kretanja alata.....................................................................................40

6.5. Karakteristine take maine, obratka i alata.........................................................426.6. Sistemi mjerenja....................................................................................................456.7. Unoenje mjera i korekcija alata............................................................................466.8. G i M funkcije sa osvrtom na upravljaku jedinicu - SIEMENS...............................496.9. Metode programiranja ...........................................................................................546.9.1. Runo programiranje ......................................................................................556.9.1.1. Geometrijske podloge runog programiranja................................................556.9.1.2. Tehnoloke podloge..................................................................................55

6.9.2. Programiranje u CAD/CAM sistemima ............................................................566.9.2.1. Ekspertni sistemi i tehnika umjetne inteligencije...........................................56

7. IZRADA CNC PROGRAMA ......................................................................................577.1. IZRADA NC KODA ZA OBRADU RADNOG KOMADA ZAK_2012

U PROGRAMSKOM PAKETU SHOPTURN V 06.04.............................................577.1.1. Opis programa ................................................................................................577.1.2. Izbor i definisanje dimenzija alata ..................................................................597.1.3. Postupak definisanja poetnog oblika (pripremka) ..........................................617.1.4. Definisanje programa za izradu izratka ZAK_2012..........................................63

7.2. IZRADA NC KODA ZA OBRADU RADNOG KOMADA ZAK_2012U PROGRAMSKOM PAKETU CATIA....................................... .............................86

7.2.1. Modeliranje obratka ........................................................................................877.2.2. Izrada programa za obradu izratka ZAK _ 2012..............................................93

8. ZAKLJUAK..........................................................................................................108

9. LITERATURA.........................................................................................................109

10. PRILOG..................................................................................................................11010.1. NC KOD ............................................................................................................11110.2. RADIONIKI CRTE.........................................................................................115

1. Uvod

1

1. UVOD

Pred dananje kompanije, specijalizirane za obradu metala odvajanjem estica,postavljaju se visoki zahtjevi za samu obradu, a neki od njih su: optimalni kvalitetobrade, niski trokovi proizvodnje, potivanje rokova isporuke, racionalnoupravljanje materijalnim i informacijskim tokovima u proizvodnom sistemu, itd. Ovoje sve nezamislivo bez primjene tzv. CNC tehnologija kao i savremenih metoda uprojektovanju tehnolokih postupaka obrade proizvoda.Da bi proizvodni sistemi bili konkurentni, potrebno je u to kraem vremenskomroku i sa to manjim trokovima plasirati na trite traeni proizvod. Da bi seskratilo vrijeme i smanjili trokovi u svim segmentima proizvodnje, konstruktivnoj,tehnolokoj i operativnoj pripremi, neposrednoj proizvodnji i kontroli, poredostalog, imperativje primjena raunara i odgovarajuih softvera za upravljanjeproizvodnim procesima i sistemima. Takoer, i kompjutersko upravljanje CNCalatnim maina u metalopreraivakoj industriji je pratilo taj imperativ. Procesupravljanja proizvodnim procesima i sistemima se odvija tako da se na osnovuizraene konstruktivne dokumentacije (crtea), vri planiranje, pripremai realizacijaproizvodnje. Izmeu ostalog, pomou odgovarajuih softvera vri se iprocesuiranje i postprocesuiranje programa za odreenu CNC alatnu mainu nakojoj e se vriti obrada. Ovako dobijen upravljaki program upravlja skoro svimakcijama alatne maine sa ciljem dobijanja obraenog proizvoda zadatog kvaliteta(oblika, mjera, kvaliteta obraenih povrina, itd.). To omoguuje veu tanost ikvalitet proizvoda kao i koritenje radne snage nie kvalifikacije u neposrednomradu na maini, mogunost koritenja jednog radnika na vie radnih mjesta itd.Primjenom CNC upravljanja znatno se uveavaju ekonomski pokazateljiposlovanja proizvodnih sistema.

1.1. Opi historijski razvoj proizvodnih procesa i sistema

U cilju zadovoljenja svojih potreba, ovjek je kroz historiju iskoritavajui prirodneresurse (energiju i sirovine), razvijao proizvodnu tehnologiju a u posljednje vrijemeostvarena informacijska tehnologija doivjela je naglu ekspanziju. Time je ovjeknastojao da pobolja uvjete ivota, otkrivajui tehniko-tehnoloke i drugespoznaje ili usavravajui ve postojee, to rezultira znanstveno tehnolokimprogresom ovjeanstva. Naime, nijedno tehniko ili tehnoloko rjeenje nijedanas toliko dobro, a da ve sutra ne moe biti bolje. Ovo je omoguilo stvaranje i

1. Uvod

2

razvoj novih proizvoda, a to je utjecalo na razvoj novih postupaka obrade,tehnologija i tehnolokih procesa, alatnih maina odnosno obradnih sistema ialata. U posljednih pedeset godina otkriveno je vie pronalazaka nego u itavomprethodnom razdoblju postanka ovjeka. Pojedini pronalasci su se usavravalikroz historiju, pa tako na prostorima bive civilizacije Egipta, 1300 p.n.e,pronaena je prva maina koja je bila pretea dananjeg struga. Izmeu 19 i 20stoljea, napravljene su prve univerzalne alatne maine sa elektrinim pogonom.Sa razvojem drutva i sve vee potrebe za brzim odgovorom na zahtjeve trita samalim brojem proizvoda, univerzalne alatne maine (strug, glodalica, builica, itd)su se vremenom razvijale.

Poslije drugog svjetskog rata, John Parsons je postavio osnove numerikogupravljanja. Pet godina poslije, tanije 1952. godine, napravljena je prva numerikiupravljana alatna maina uz pomo znanstvenika MIT-a (Massachusetts Instituteof Technology). Novina maine je bila uvoenje elektronikog upravljanja pomoutzv. upravljake jedinice u koju se program unosio preko buene papirne trake.Veliina poetnih upravljakih jedinica je bila vea od same maine. U odnosu nakonvencionalne maine za pogon glavnog i pomonog kretanja upotrebljeni suistosmjerni motori. U poetku su numeriki upravljane alatne maine za obraduskidanjem strugotine (obrada rezanjem) proizvedene za pojedine operacije(struganje, glodanje, buenje itd). Iako se poveala proizvodnost u automobilskoj,avionskoj i ostalim industrijama, problem je predstavljalo pomono vrijeme izrade.Naime, za sloeni izradak, bilo je potrebno koristiti vie operacija obrade, gdje jepomono vrijeme bilo presudan faktor za konkuretnost na tritu. Zbog toga,naredna faza razvoja koncepta alatnih maina je bila koncetracija razliitih vrstaobrade, kao to su: buenje, glodanje, struganje, izrada navoja, itd kao iautomatsko rukovanje kompleksom alata.

esdesetih godina dvadesetog vijeka, (1962 i 1968), Eugen Merchant i Williamsse prvi definisali proizvodni fleksibilni obradni sistem. Naime, primjenomnumerikog upravljanja nastale su funkcionalne maine ili obradni centri savisokom tehnolokom fleksibilnou i visokim stepenom automatizacije. Razvojemovih alatnih maina nastali su fleksibilni tehnoloki sistemi (eng. FlexibleManufacturing System) sa raunarskim upravljanjem da bi se kasnije sistemproirio u integralni proizvodni sistem.Razvojem raunara, 1972 godine nastala je prva CNC alatna maina.Time jeomoguen brz prijenos podataka i komunikacija od raunara do upravljakejedinice. Sedamdesetih godina u civilnoj industriji je omogueno direktno slanjeprograma iz DNC raunara u pojedine CNC alatne maine. Ogranienemogunosti numerikog upravljanja u smislu fleksibilnosti i optimizacije procesaobrade dovele su do razvoja adaptivnog upravljanja (AC). Adaptivno upravljani

1. Uvod

3

proces za podlogu ima NC sistem proiren dodatnim modifikacijama kojeomoguavaju varijaciju parametara obrade u samom procesu obrade, u ciljupostizanja definisanih zadataka. Osamdesetih godina, je omoguena bra izradaNC koda zahvaljujui razvoju i upotrebi razliitih CAD/CAM sistema. Takoer, od1980. godine poinje razvoj kompjuterski integrisane proizvodnje (CIM). CIMpredstavlja kombinaciju hardvera i softvera za dizajn proizvoda, planiranjeproizvodnje i kontrole, te upravljanje proizvodnjom. Kao i kod tradicionalnogpristupa proizvodnji, svrha CIM-a je da se dizajn proizvoda i tok materijala dogotovog proizvoda postigne uz minimalne trokove i u najkraem moguem roku.Glavni zadaci koji su ukljueni u CIM su:

a) dizajn proizvoda (CAD)b) planiranje proizvodnje (CAPP)c) izvrenje proizvodnje (CAM)d) kompjuterski potpomognuto ispitivanje (CAI) i kompjuterski potpomognuto

izvjetavanje (CAR)Od 1990-tih godina se razvijaju LEAN proizvodnja i JUST-IN-TIME proizvodnja. Zaimplementaciju tzv. LEAN proizvodnje, funkcije proizvodnog sistema, kao to suproizvodnja, upravljanje zalihama, kontrola kvaliteta, te odravanje i smanjenjetroenja alata, itd. su funkcije koje se integriu u jednu cjelinu. Dok, JIT konceptproizvodnje je prvi put implementiran od strane kompanije Toyota (Japan), kako bise eliminisao gubitak materijala, maina, kapitala, radne snage i zaliha.Impletentacija JIT proizvodnje u odnosu na fleksibilni proizvodni sistem, pokazuje:

a) smanjenje od 20 - 40 % u trokovima proizvodnje,b) smanjenje od 60 - 80 % u zalihama,c) smanjenje do 50 % u otpadu,d) poveanje od 30 - 50 % u izravnoj proizvodnosti rada ie) poveanje do 60 % u neizravnoj proizvodnosti rada.

Danas je trend razvoja sve vea automatizacija tvornikih sistema u industriji, tj.razvoj tzv. tvornica budunosti (Factory of the future - FOF). Integracija uproizvodni sistem: novih tehnologija, CNC alatnih maina, obradnih centara,robota, automatska skladita, zajedno sa CAD, CAM i CAPP, su pojavu FOF-auinili mnogo realnijom. Cjelokupnu proizvodnju, tok materijala, montau, pregled iinspekcijee obavljati raunarski upravljane maine i oprema, a uloga ovjeka ebiti usmjerena na aktivnosti kao to su:cjelokupni nadzor, preventivno odravanje,nadogradnja maina iopreme, obezbjeivanje sirovina, programiranje,nadogradnja i nadziranje raunarskih programa te otprema gotovih proizvoda.

1. Uvod

4

1.2. Opis problema

Obrada metala rezanjem je jedna od vanijih i najee koritenih tehnologija umetalopreraivakoj industriji. Pod obradom metala rezanjem u uem smislupodrazumijeva se proces pretvaranja pripremka u koristan proizvod uz primjenuodgovarajuih proizvodnih tehnika. Najvaniji procesi obrade metala rezanjem su:struganje, glodanje, buenje, bruenje, itd. Tehnologija struganjazauzimaznaajno mjesto u dananjim tokovima obrade metala rezanjem.U uslovima trine konkurencije glavni ciljevi obrade su: poveanje preciznosti ikvaliteta proizvoda uz istovremeno smanjenje vremena rada te smanjenje utrokaenergije, itd. Ovi faktori su vani i veoma bitni za konkurentnostmetalopreraivake industrije na otvorenom savremenom tritu. Ali bezodgovarajuih CNC alatnih mainate primjene CAD/CAM programa kojiomoguavaju simulaciju i brzu izradu proizvoda nije mogue ispuniti navedeneciljeve i biti konkurentan. Zavrni rad se upravo bazira na definisanju upravljakogprograma za izradu jednog kompleksnog proizvoda na CNC strugu, uzprimjenudva CAD/CAM programska paketa, CATIA V5 i ShopTurn-a V 06.04.CATIA predstavlja lanac interaktivno povezanih modula, od formiranja 3D modela,preko alata za analizu, simulaciju i ispitivanje modela koji se zavravajuformiranjem NC koda za upravljanje alatnim mainama. Osim toga, program Catiaprua izbor alatne maine (CNC glodalica, CNC strug, koordinatna builica),korekcije alata, izbor reima obrade i reznog alata do dobijanja izlaznog NC ili APTkoda.Osim CATIE, u cilju boljeg upoznavanja programiranja na alatnim mainama, uradu je koriten i program ShopTurn V 06.04, od kompanije SIEMENS. Veinadananjih kompanija koristi ovaj programski paket, jer je razvijen poseban modulprogramiranja zvani grafiko programiranje. Grafiko programiranje predstavljadijelove podprograma koji reprezentuju svaku mainsku operaciju (gruba i finaobrada, vanjska ili unutranja obrada, izrada navoja, ljebova i sl.). Takoer,program omoguava de se AutoCad crte formata dxf. proslijedi u programShopTurn, u cilju dobijanja konture izratka.Navedeni programski paketi su vezani za pojam CAD/CAM sistemi kojipredstavljaju direktno povezane sisteme, prema kojim se dimenzije projektovanogdijela, potrebne za obradu, izuzimaju sa CAD sistema i na temelju njih u CAMsistemu definiu putanje kretanja alata koje se postprocesorom prevode u NC kod.Inae, pod programiranjem CNC alatnih maina u irem smislu podrazumijeva sepriprema proizvodnje koja se moe podijeliti na tehniku i operativnu. Tehnikapriprema proizvodnje podrazumijeva konstrukcijsku pripremu koja se bavi

1. Uvod

5

oblikovanjem proizvoda, te tehnoloku pripremu koja se bavi daljnom razradomprocesa obrade s ciljem to efikasnije, jeftinije i kvalitetnije proizvodnje i dobijanjakonkuretnog proizvoda na tritu. Programiranje CNC alatnih maina u uemsmislu je kodiranje geometrijskih i tehnolokih informacija potrebnih za izradunekog dijela na odgovarajuoj alatnoj maini.

1.3. Struktura rada

Rad je podijeljen u osam poglavlja. U uvodu je opisana aktuelnost i znaajprimjene CNC tehnologija u savremenoj metalopreraivakoj industriji. Dat jekratki historijski razvoj proizvodnih sistema i procesa.U drugom poglavlju su objanjeni obradni procesi i sredstva rada, koji zajednoine obradni sistem.U treem poglavlje je opisana tehnologija struganja, gdje je dat kratak osvrt nanaine kretanja, reime obrade i izbor reznog alata.U etvrtom poglavlju je dat kratak opis, vrste i karakteristike CNC strugova.Detaljnije su objanjeninaini stezanja obradaka i alata kao i mjerne glave.U petom poglavlju objanjena je tehnoloka dokumentacije za izradu radnogkomada na CNC strugu, opis polaznog materijala, te tehnike karakteristike CNCstruga Style 510 i ostala potrebna dokumentacija.esto poglavlje je namijenjeno za programiranje na CNC strugu, gdje suobjanjeni koordinatni sistem, nulte i referetne take, nain kretanja alata,interpolacija, pregled glavnih i pomonih funkcija. Takoer, u poglavlju je datkratak osvrt na runo i automatsko programiranje te primjena dananjih ekspertnihsistema.U sedmom poglavlju je putem CAD/CAM sistema, objanjeno programiranje usoftverima ShopTurn V 06.04 i CATIA V5 za izradu radnog komada ZAK 2012.U osmompoglavlju su dati zakljuci i kritiki osvrt na razmatranu temu.

2. Obradni sistemi

6

2. OBRADNI SISTEMI

Obradni sistemi predstavljaju jednu ili vie alatnih maina na kojima se vritransformacija pripremka u gotov proizvod. Obradni sistemi za obradu odvajanjemestica (obrada rezanjem) sastoje se od sredstava rada i obradnih procesa sakarakteristinim ulaznim i izlaznim veliinama, slika 2.1.

Slika 2.1. Struktura sistema za obradu metala rezanjem

2.1. Sredstva rada

Sredstva rada obuhvataju pet podsistema: maine, rezni alati, pribori, mjerniistrumenti mjerila i predmeti obrade. Podsistem maina ini jedna ili vie alatnihmaina sa svim instalacijama i agregatima. Podsistem alata se sastoji od jednog ilivie reznih alata za izvoenje procesa obrade. Podsistem pribora obuhvata svestandarde, univerzalne i specijalne pribore za pozicionianje, voenje i stezanjealata i obratka. Podsistem mjerila ine univerzalna i specijalna sredstva mjerenja ikontrole prema ISO 9001:2001 standardu1 i drugim standardima. Podsistempredmeta obrade ini jedan ili vie predmeta obrada.

1 ISO 9001:2001 je meunarodno priznata norma za standardizaciju (ISO) za sistemeupravljanja kvalitetom.

2. Obradni sistemi

6

2. OBRADNI SISTEMI



2.1. Sredstva rada



2. Obradni sistemi

6

2. OBRADNI SISTEMI



2.1. Sredstva rada



2. Obradni sistemi

7

2.2. Obradni procesi

Obradni procesi se sastoje od: procesa obrade (direktnih procesa) i pomonih (dopunskih) procesa.

Procesi obrade su oni procesi koji omoguavaju transformaciju predmeta obradeod pripremka do gotovog proizvoda (izratka). Transformacija se odvija na nain dase konaan oblik izratka dobije skidanjem dijela materijala sa pripremka (sirovac),Na slici 2.2 je prikazana podjela postupaka obrade metala rezanjem prema DIN8580. Pomoni procesi omoguavaju izvoenje procesa obrade, a to supozicioniranje i stezanje alata i obratka, odlaganje obradaka, ukljuivanje iiskljuivanje alatne maine, itd.

Slika 2.2. Prikaz postupaka odvajanjem estica

2. Obradni sistemi

8

Obradni proces se realizira prema tehnolokom postupku obrade. Kako je uuslovima globalne trine konkurencije imperativ brzo, jeftino i kvalitetno izraditiproizvod, to zahtijeva definisanje ne bilo kakvog ve optimalnog procesa obrade.Za definisanje i izvoenje produktivnog i optimalnog procesa obrade, potrebno jepoznavati sve mehanizme interakcije i zakonitosti meudjejstva, maina-alat-obradak-strugotina-okolina. Uticajni faktori procesa obrade su: materijalpripremka(hemijski sastav, veliina zrna, proces proizvodnje, termika obrada,mikrostruktura, nemetalni ukljuci, mehanike osobine, itd.), rezni alat (tvrdoa napovienim temperaturama, vrstoa, ilavost, geometrija reznog dijela, itd.), alatnamaina (krutost, kvalitet, pouzdanost, vrijednosti glavnih i pomonih kretanja,snaga, itd.), vrsta tehnoloke operacije (struganje, buenje, glodanje, obradalaserom, itd.), sredstvo za hlaenje i podmazivanje (vrsta, uslovi, nain i mjestodovoenja), itd. Kako je vana i meusobna zavisnost ovih faktora na obradniproces, moe se zakljuiti da je izrada tehnoloke dokumentacije sloen izahtjevan zadatak.

Tehnoloki postupak je skup svih obrada na obratku u toku izrade naodgovarajuim alatnim mainama, uz primjenu reznih, steznih i kontrolnih alata.Elementi tehnolokog postupka su tehnoloke operacije. Operacija je obradapripremaka na jednoj maini, odnosno jednom radnom mjestu, uz jednu pripremumaine. Operacija je osnovni element tehnolokog procesa, a sastoji se odpripremnog i izvrnog dijela. Pripremni dio ine: postavljanje i baziranje pripremka,stezanje pripremka te dovoenje do zahvata.Izvrni dio ine prolazii zahvatireznogalata. U okviru jedne operacije moe postojati vie podoperacija koje predstavljajujedan poloaj predmeta obrade u odnosu na mainu, stezni alat i pribor. Svakaoperacija, odnosno podoperacija se sastoji od zahvata i prolaza. Zahvat jekreiranje jedne ili vie novih povrina pomou jednog ili vie alata, a pri tome suparametri obrade konstantni. Postoje tri vrste zahvata: pojedinani, sloeni igrupni. Pojedinani zahvat je zahvat kojim se obrauje jedna povrina jednimalatom. Sloeni zahvat je proces oblikovanja sloene povrine jednim alatom.Takvim zahvatom vri se obrada na vieosnim obradnim mainama. Grupnimzahvatom se obrauje istovremeno vie povrina veim brojem alata. Prolaz je diozahvata u kojem se jedan sloj materijala uklanja jednim alatom. Posljednjimprolazom zavrava se zahvat tj. proces oblikovanja i obrada povrine.

3. Struganje

9

3. STRUGANJE

Struganje je postupak obrade odvajanjem estica (rezanjem) preteno rotacijskih(simetrinih i nesimetrinih, okruglih i neokruglih) povrina, ali je mogua obrada iravnih povrina.

3.1. Kretanja kod struganja

Struganje se izvodi na alatnim mainama - strugovima, pri emu je glavno (rezno)kretanje kruno kontinuirano i izvodi ga obradak. Posmino (pomono) kretanje jepravolinijsko kontinuirano u ravni koja je okomita na pravac brzine glavnogkretanja i obavlja ga rezni alat. Osa obrtanja glavnog kretanja zadrava svojpoloaj prema obratku, bez obzira na smjer brzine posminog kretanja. Relativnakretanja alata i predmeta obrade uslovljavaju vrstu proizvodne operacije u obradistruganjem, (uzduna obrada, poprena obrada, izrada konusa i sl.), slika 3.1.

a) b) c)

d) e) f)

g) h) i)

Slika 3.1. Osnovna kretanja alata i predmeta obrade u obradi struganjema) vanjska uzduna obrada, b) poprena obrada, c) usijecanje, d) izrada konusa, e) izradavanjskog navoja, f) nerotaciona obrada prizmatinih dijelova, g) unutranja uzduna obrada,

h) unutaranje usijecanje, i) izrada unutranjeg navoja

3. Struganje

10

3.2. Reimi obrade pri struganju

Glavni tehnoloko-inenjerski zadatak u proizvodnoj praksi je odreivanjeoptimalnih reima obrade sa kojima e se proces obrade izvriti najbre ilinajeftinije ili pak dobiti proizvod traenog kvaliteta. Osnovni elementi reimarezanja pri struganju su: brzina rezanja Vc, m/min; posmak fn, mm/o i dubinarezanja ap, mm.slika 3.2. Brzina rezanja i veliina posmaka su dvije zasebneveliine u obradi odvajanjem estica. Meutim, ova dva parametra se estosmatraju parom u obradi zbog svog kombiniranog efekta na proces rezanja. Brzinarezanja i posmak zajedno odreuju uinak obrade metala rezanjem. Posmak kodstruganja je iznos pomaka alata za jedan obrtaj obratka i omoguava kontinuitetobrade. Brzina rezanja kod struganja Vc je je obodna brzina obratka koji rotira iindirektno se izraava, preko broja obrtaja obratka - n (vai za sve postupkeobrade sa glavnim obrtnim kretanjem). Broj obrtaja n je frekvencija obrtaja glavnogvretena.

Brzina rezanja zavisi od slijedeih parametara: materijala koji se obrauje (elik, aluminij, bronza, sivi liv, austenitni elik

itd), materijala od koje je izraen rezni alat (brzorezni elik, tvrdi metal,

keramika, itd), geometrije alata (uglovi, dimenzije, radius vrha ploice ili alata), tipa operacije i vrste obrade (gruba ili fina obrada, vanjska ili unutranja,

itd.), i ekonominom vijeku trajanja alata, itd.

Brzina rezanja se odreuje i na osnovu slijedeih ulaznih informacija: koliina odvojenih estica (zavrna obrada materijala moe biti obraena sa

veim brzinama rezanja uz manji posmak), stalna i adekvatna primjena SHIP-a, krutost dijelova maine, reznog i steznog alata, vrste rezanja: kontinuirano ili isprekidano, stanje obraivanog materijala: homogen, nehomogen, itd.

Prevelika brzina obrtanja vretena (brzina rezanja) ima za uticaj preveliko troenjealata, oteenja te pojavu vibracija. Koritenjem racionalne (optimalne) brzinerezanja uveliko se utie na ivotni vijek trajanja alata a time i na ekonominostproizvodnje.

3. Struganje

11

Slika 3.2.Parametri (reimi) obrade, [2]

3.3. Alati za struganje

Alat za struganje je strugarski no definisane geometrije reznog dijela sa jednomglavnom reznom otricom. Sastavljen je od reznog dijela koji osigurava procesobrade i drke koja slui za prihvat na alatnu mainu i prijenos sila rezanja.

3.3.1. Izbor reznog alata za struganje

Izbor reznog alata je vaan parametar pri definisanju tehnoloke dokumentacije, avri se na osnovu:

geometrije obraivane povrine, tj. od sloenosti obratka koji je potrebnoizraditi,

uslova obrade (dobri, loi, srednji), npr. sredstvo za hlaenje ipodmazivanje utie na uslove obrade,

vrste obrade, gruba ili zavrna obrada, materijala pripremka, itd.

Najee upotrebljivan no za obradu struganjem je s izmjenjivom ploicom odtvrdog metala. Postoje razliiti oblici reznih ploica, od kojih zavise reimi obradekao i vrstoa rezne otrice, slika 3.3. Oblici, oznake i nosai ploice sustandardizovani i uzimaju se iz kataloga proizvoaa alata.

3. Struganje

12

Slika 3.3. Oblici reznih ploica, [6]

3.3.2. Materijali reznih alata za obradu odvajanjem estica

Procesi odvajanja estica su praeni termikim, elastino-plastinim i frikcionimefektima, kao i fiziko-hemijskim meudejstvom maina-alat-obradak-strugotina-okolina. Odvijaju se pri visokim specifinim pritiscima i temperaturama, sa vrlovelikim brzinama teenja materijala. Sve ovo uvjetuje, da materijal reznog alatamora zadovoljiti razliite zahtjeve. Mora imati odgovarajuu vrstou, usljeddijelovanja tribolokih procesa, mora biti otporan na troenje zbog toplinskihpojava, mora imati dobra mehanika svojstva i dobro provoditi toplotu, zboghemijskih procesa koji se deavaju na povienim temperaturama, mora bitihemijski postojan, itd.Od svih karakteristika kod materijala za rezne alate najvanije su:

otpornost protiv troenja, (rezna postojanost), ilavost i vrstoa i tvrdoa na povienim temperaturama.

Rezni materijal koji istovremeno ima veliku ilavost, savojnu vrstou, tvrdou ipostojanost na visokim temperaturama ne postoji, slika 3.4.

3. Struganje

13

Slika 3.4. Prikazi reznih svojstava materijala

4. Alatne maine za struganje sa CNC upravljanjem

14

4. ALATNE MAINE ZA STRUGANJE SA CNC UPRAVLJANJEM

Alatna maina je dio obradnog sistema koja slui za osiguravanje meusobnogkretanja izmeu reznog alata i obratka. Vrste i varijante CNC alatnih maina subrojne (glodalice i obradni centri, strugovi i strugarski centri, builice, laseri, itd.).Najznaajniji pozitivni efekti primjene CNC alatnih maina su:

Visok stepen fleksibilnosti (nezavisno od tipa proizvodnje), tj. CNC alatnamaina moe izraivati veu ili manju seriju proizvoda ili samo jedanproizvod, potrebno je samo pozvati drugi program i pustiti mainu u rad.

Mogunost izrade dijelova vrlo sloenog oblika, (izrada trodimenzionalnihsloenih oblika na klasinim mainama je skupa, a ponekad i nemogua).Na CNC alatnim mainama je mogua izrada, a time i konstruisanje i takvihsloenih oblika proizvoda koje prije nije bilo ekonomino proizvoditi.

Visok stepen tanosti i kvaliteta proizvoda, (pomou CNC alatnih mainamogue je proizvesti veliku koliinu (100, 1000 ili vie) potpuno jednakihproizvoda odjednom ili povremeno. Razlike koje mogu nastati meduproizvodima obino su zanemarljive, a nastaju zbog troenja alata i dijelovamaine. Na klasinim mainama to nije mogue.

Uticaj ljudskog faktora u proizvodnji je sveden na minimum, tj. pri obradi naklasinim alatnim mainama tanost obratka zavisi od vjetine operatera namaini, dok pri obradi na CNC alatnim mainama operater obavljaeventualno samo izmjenu alata i obratka.

Zastoji u proizvodnji i kart su svedeni na minimum, (puno je veamogunost pojave karta na klasinim mainama nego na CNC alatnimmainama).

Manji trokovi skladitenja rezervnih dijelova, (da bi zadrali svoju funkciju,maine je potrebno redovno odravati). Nakon odreenog vremenapojedine dijelove je potrebno zamijeniti. Te dijelove mora osiguratiproizvoa maine. Ako se dijelovi izrauju na klasinim mainama,proizvoa ih mora proizvesti i uskladititi kako bi ih nakon pet ili viegodina dostavio kupcu. Dranje dodatnih dijelova na skladitu ini troak.Neki od tih dijelova se nikad i ne isporue kupcu jer se dizajn maine umeuvremenu promijeni pa dijelovi postanu zastarjeli. Na CNC alatnojmaini je potrebno samo sauvati programe, a dijelovi se u kratkom rokuizrade po narudbi kupca. Pri tome je troak znatno manji od skladitenjagotovih dijelova.


15

Upotreba novih standardnih reznih alata tj. nisu potrebni specijalni alati(profilni noevi) u cilju dobijanja radijusa ili konture obratka.

Naravno, CNC alatne maine imaju i svojih negativnih efekata, a to su: Velika investicijska ulaganja (poetna ulaganja su mnogo vea nego za

klasine alatne maine). Potreba programiranja CNC alatne maine (potrebni su visoko obueni

pojedinci koji moraju posjedovati znanja iz vie oblasti, kao to su:poznavanje materijala, tehnologije izrade i procesa programiranja, itd.).

Visoki trokovi odravanja (CNC maine su veoma sloene. Mainemoraju biti redovno odravane kako bi zadrale svoje prednosti, a pogotovotanost obrade).

Neisplativost izrade jednostavnih predmeta odnosi se na predmetejednostavne geometrije u pojedinanoj proizvodnji ili u malim serijama.

Najkarakteristinije vrste tj. podjela CNC alatnih maina je prema broju numerikoupravljanih NC osi (eng. numerical control). Proizvode se CNC alatne maine sa:

a) dvije ose - alat izvodi simultano kretanje po dvjema osama, najeaprimjena kod struga, lasera, plazme, itd.

b) tri ose koriste se tri ose X, Y i Z, po kojima se vri translacija. Najeaprimjena kod glodalica.

c) etiri ose programiranje se svodi na programiranje dva dvoosna strugaistovremeno, gdje jedan obavlja obradu vanjskih povrina a drugi obraduunutranjih povrina. Najea primjena kod strugova.

d) pet osa pri kretanju se koriste tri primarne ose X, Y, Z, pri emu je osa Zparalelna sa osom glavnog vretena. Ostale dvije ose pruaju mogunostrotacije oko X i Y osa, najea primjena kod obradnih centara.

e) est osa princip kretanja je isti kao i kod CNC alatnih maina sa pet osa,uz mogunost zakretanja glave prilikom glodanja. Najea primjena kodobradnih centara.

Danas se sve vie proizvode tzv. vieoperacijske CNC alatne maine. Postojeslijedee vrste prema obliku obratka, koji se na njima mogu obraivati:

a) obradni centri - za obradu prizmatinih obradaka: glodanjem, buenjem,struganjem i bruenjem,

b) strugarski centri - za obradu osnosimetrinih obradaka: struganjem,buenjem, glodanjem, bruenjem i

c) brusni centri - za bruenje sloenih brusnih povrina.Vieoperacijske alatne maine su visokoautomatizovane numeriki upravljanealatne maine na kojima se u automatskom ciklusu rada, koji obuhvata izbor iizmjenu alata u zoni glavno vreteno - spremnik alata, automatsko pozicioniranjeobratka i alata, te stalna kontrola broja obrtaja, posmaka i pomonih funkcija,


16

obrauje obradak u jednom stezanju bez prekida automatskog rada nizomrazliitih metoda obrade. Osnovne prednosti vieoperacijskih numerikihupravljanih obradnih maina su poviena ekonominost i fleksibilnost, to seodraava kroz:

a) znatno smanjenje ciklusa proizvodnje,b) znatno smanjenje pomonog vremena,c) smanjenje glavnog vremena obrade, posebno primjenom visokobrzinskih

obrada,d) znatno smanjenje radne povrine i broja operatera,e) znatno poveanu tehnoloku, kapacitivnu i prostornu prilagodljivost, itd.

Najznaajniji dalji trendovi razvoja savremenih sistema alatnih maina su: visokobrzinski pogoni glavnih vretena, aplikacija linernih motora i paralelne kinematike, rastue upotrebe tehnologije regulacije, simulacije i upravljanja, mrene informacije i komunikacije, itd.

4.1. Osnovne karakteristike i vrste CNC strugova

CNC alatna maina - strug ima najiru primjenu u metalopreraivakoj industriji.Do danas podruje alatnih maina se intenzivno razvijalo u konstrukcijskom iupravljakom dijelu, pa shodno tome postoje i razliite vrste CNC strugova:horizontalni, vie suportni, vievreteni, strugovi sa suprotnim vretenima, itd. Umetalopreraivakoj industriji se najvie primjenjuju horizontalni CNC strugovi kojimogu imati od dvije do est numeriko upravljanih osa:

Strugovi sa tri ose imaju dodatnu osu koja se oznaava sa C. Dodatnemogunosti su joj popreno glodanje, izrada ljebova, buenje sloenihprofila u 2D i 3D interpolaciji. Mjerni ureaj je rotacioni inkrementalni mjernidava. Primjer izrade otvora na CNC strugu sa tri ose, bit e prezentovan usedmom poglavlju.

Strug sa etiri ose ima potpuno drugaiji koncept od onog sa tri ose.Programiranje struga se svodi zapravo na programiranje rada dva dvoosnastruga istovremeno, gdje jedan obavlja obradu vanjskih povrina, a drugiobradu unutranjih povrina.

Strugovi sa est osa su specijalni strugovi sa dva magazina alata te sasetom od tri ose po magazinu. Primjenjuju se za izradu vijaka i sl.

Osnovni elementi CNC struga sa tri ose su prikazani na slici 4.1.


17

Slika 4.1. Osnovni elementi CNC struga, [1]

Standard ISO R841:20012 definisao je pozitivne pravce za glavne ose X, Y i Z naosnovu pravila desne ruke slika 4.2. Takoer i rotacijske ose A, B, C (pozitivansmjer kazaljke na satu) su definisani preko glavnih osa. Eventualna odstupanja odnavedenog kao razlog mogu imati olakanje kod programiranja. Inae, bez znanjao postavkama osa na maini nije mogue programirati istu. Kod CNC strugova Z osa predstavlja osu radnog vretena, dok smjer pozitivnog dijela X ose zavisi osmjetaju nosaa alata (sa prednje ili zadnje strane).

2ISO R841:2001 Standard koji definie pozitivne pravce za glavne ose X, Y i Z , kao i zarotacijske ose A, B, i C s ciljem pojednostavljenja procesa programiranja. Ovaj standardse odnosi na sve CNC alatne maine.

Slika 4.2. Pravilo desne ruke za definisanje pozitivnih pravaca kretanja kod CNC alatnih maina, [1]


18

4.2. Koordinatni sistemi na CNC strugovima

Koordinatni sistem kod CNC struga je dvoosni, tj. u osi izratka nalazi se osa Z aokomito na osu izratka osa X. Pozitivna osa X moe biti postavljena u jednom ilidrugom smjeru to ovisi o poloaju alata odnosno revolverske glave u odnosu naizradak, slika 4.3.

Slika 4.3. Koordinatni sistem kod CNC struga

4.3. Stezanje alata i obradaka na CNC strugovima

a) Stezanje alata na CNC strugovima

Najei sistem stezanja alata na CNC strugovima je pomou tzv. revolverskeglave(naziv revolverski strugovi). Revolverska glava za NC/CNC maine je postalastandard za fiksni smjetaj alata za obradu (6, 8, 12, itd. pozicija). S obzirom naosu rotacije revolverske glave u odnosu na osu rotacije obratka, razlikujemo triosnovna tipa (slika 4.4):

a) osa revolverske glave paralelne osi rotacije (manji prostor ali i opasnost odkolizije),

b) osa rotacije revolverske glave okomita na osu radnog komada (vei prostor,kolizija izbjegnuta) i

c) koso postavljenja osa rotacije revolverske glave (kompromisno rjeenje).


19

Slika 4.4. Vrste revolverskih glava kod CNC struga, [1], [2]

Prema vrsti i mjerama reznih alata proizvode se odgovarajui drai sastandardnim dijelom za prihvat i centriranje u revolverskoj glavi, slika 4.5a. Radniprostor CNC strugova, slika 4.5b, definie se softverskim graninicima koji su ufunkciji nakon to revolver glava (zakretanje u oba smjera) sa alatima ode u svojureferetnu taku (R). Standard za revolversku glavu tj. nosa alata je DIN 69880.Razmjetaj alata mora biti takav da ne doe do meusobne kolizije (alat steznaglava obradak). Ovisno o tipu reznog alata mogue je dovoenje SHIP kroz alatili sa vanjske strane na grudnu ili/i lenu povrinu.

a) b)Slika 4.5. Vrste draa alata ovisno o obradi i radni prostor kod CNC struga, [1]

b) Stezanje obradaka na CNC strugovima

Sistem stezanja obradaka na CNC strugu zavisi od oblika i dimenzija obratka tetraenog kvaliteta izratka. Kod automatizovane obrade na strugovima se koristedostavljai ipki (eng. bar feeding) koji imaju funkciju dopreme ipkastog iliprofilnog materijala do stezne glave struga, slika 4.6. Time je omogueno da jedanoperater nadgleda cijeli proces.


20

Slika 4.6. Dodava ipki (eng. bar feeding)

Za stezanje ipkastog materijala najkvalitetnije rjeenje je upotreba elastinestezne ahure koja omoguava brzo i kvalitetno stezanje, slika 4.7.

Slika 4.7. Sistem stezanja ipkastog materijala pomou elastine ahure, [1]

Alati za stezanje i pozicioniranje osiguravaju za vrijeme obrade pravilan poloaj obratka uodnosu na rezni alat. Najee se koriste slijedei alati:

stezna glava (samocentrirajua ili specijalna), planska ploa, lineta, konji sa pinolom i iljkom.

O njihovoj kvaliteti uveliko ovisi i kvalitet izraenih predmeta. Izvedba alata zastezanje i pozicioniranje treba omoguiti:

da se obradak ne savije vie od doputene vrijednosti, da obradak ne promijeni poloaj pod djelovanjem sila rezanja, da se obradak ne uniti silama stezanja na obraenim povrinama, da ne doe do loma obratka prilikom djelovanja sila, da se obradak pozicionira i stegne u to kraem vremenu, itd.


20









20









21

Naini stezanja se odreuju s obzirom na geometriju obratka i zahtjevani kvalitetpovrine, vodei rauna o tome je li to zadnja operacija ili faza obrade. Izbornaina oslanjanja i stezanja utjee na sljedee:

veliinu povrina koje se mogu obraditi, tanost izrade, veliinu doputenih sila rezanja, a time i na izbor reima obrade, putanju alata, a time na oblik i veliinu reznog alata, itd.

Prilikom izrade postoje dvije vrste obradaka koje je potrebno stegnuti, a to su: obratci koji su kruno simetrini i obratci koji nisu kruno simetrini.

Obratci koji su kruno simetrini u veini sluajeva steu se steznom glavom sa trieljusti (slika 4.8a). Kruno nesimetrini obratci se steu steznom glavom sa etirieljusti (slika 4.8b). eljusti kod steznih glava mogu biti tvrde i mekane. Koja odovih eljusti e se koristiti zavisi od vrste obrade, pa tako za grubu obradu sekoriste tvrde eljusti a za finu obradu meke eljusti. Osim toga, meke eljusti semogu izraditi glodanjem za konkretni obradak iz odgovarajueg pripremka.

Slika 4.8. Samocentrirajua stezna glava: a) sa tri eljusti, b) sa etiri eljusti, [3]

Pored oslonca u steznoj glavi kod obrade dugakih komada potrebno je izvritipozicioniranje jednog kraja komada u pinoli konjia ili jahaa, slika 4.9. Takoer,za velike duine izratka koriste se linete u cilju spreavanja savijanja ili lomljenjaobratka.Za stezanje obradaka nesimetrinog oblika, koriste se planske ploe koje mogubiti sa eljustima ili bez eljusti. Planske ploe sa eljustima omoguavaju stezanjekruno nesimetrinih oblika, dok planske ploe bez eljusti slue za stezanjenesimetrinih oblika (ploe, odlivci, itd.).


22

4.4. Mjerne glave za CNC alatne maine

Za poveanje proizvodnosti i kvaliteta proizvoda,na CNC alatnim mainamaneophodna je i dodatna oprema. Najznaajnija dodatna oprema za kontrolu izratkate za brzo i precizno mjerenje dimenzija reznog alata (prednamjetanje reznihalata van prostora alatne maine) su mjerne glave. Mjerne glave su programskaoprema koja automatski kompenzira duinu i prenik reznog alata, poloajpredmeta obrade (definisanje nulte take izratka) i direktno vre kontrolu mjeraizratka. Prema tome, mjerne glave omoguavaju:

Smanjenje vremena podeavanja alata i pripreme maine za rad (potrebnoje smanjiti neproduktivno vrijeme podeavanja, zastoje u radu maine, itd.).

Smanjenje karta kao posljedica greaka pri podeavanju (npr. mjernaglava se postavi kod struga u leite vretena, i na taj nain se odreujepoloaj predmeta obrade, te utvruju greke pri pozicioniranju. itd.).

Smanjenje proizvodnih trokova. Poboljanje nadzora nad procesom (mjernom glavom se omoguava stalna

kontrola izratka u cilju provjere odstupanja istog od zadate geometrije). Izmjenu oteenog ili istroenog alata (mogunost izmjene alata automatski

ili uz pomo operatera). Poboljanje sigurnosti, itd.

Runo podeavanje alata, priprema maine i kontrola su radovi koji oduzimajumnogo vremena i podloni su ljudskim grekama. Uspjeh pri upotrebi runihtehnika mjerenja zavisan je od strunosti operatera a i podloan je subjektivnimgrekama. Zbog toga, da bi se smanjio ljudski utjecaj na pojavu greki, povealaproizvodnost i ekonominost, eliminisali koritenje razliitih mjernih sredstva, itd.obavezno se uvede tzv. mjerne glave. Na slici 4.10 je prikazan princip radamjernih glava.

Slika 4.9. Sistem stezanja dugakih komada na CNC strugovima, [1], [3]


23

Slika 4.10. Princip rada mjernih glava

Kao i CNC alatne maine, mjerne glave se mogu podijeli prema broju upravljanihosa, a najvie se koriste troosne i petoosne. Na slici 4.11. prikazane su vrste iprimjena mjernih glava na obradnim centrima.

a) b)

c) d)Slika 4.11. Vrste i primjena mjernih glava na obradnim centrima

a) troosne mjerne glave, b) petoosne mjerne glave, c) kontrola geometrije izratka, d)kontola istroenosti alata

5. Projektovanje tehnolokih procesa za CNC alatne maine

24

5. PROJEKTOVANJE TEHNOLOKIH PROCESA ZA CNC ALATNE MAINE

CNC (Computer Numerical Control) program je skup ifriranih geometrijsko-tehnoloko-funkcionalnih naredbi kojima se putem razliitih fizikih medija dajuupravljakoj jedinici da alatna maina realizuje unaprijed zamiljene radnje. Zaizradu odgovarajueg programa prethodno je potrebno izraditi kompletnutehnoloku dokumentaciju. Projektovanje tehnolokih procesa (postupaka) obradepredstavlja sistemsko odreivanje naina na koji e neki dio efikasno iekonomino biti transformisan od pripremka do gotovog proizvoda (izratka). Tozapravo znai, pretvaranje podataka sa crtea u podatke za pripremanje, voenje ikontrolu proizvodnog procesa, slika 5.1.

Slika 5.1. Mjesto i znaenje projektovanja tehnolokog procesa


25

Iz ovog slijedi da tehnoloka dokumentacija podrazumijeva odreivanje redosljedaoperacija, definisanje steznih, reznih i kontrolnih alata, definisanje parametarareima obrade, itd. Zadaci pri projektovanju tehnolokih procesa su:

analiza crtea izratka, izbor primarnog procesa obrade, odreivanje redosljeda operacija, odabir maina, odabir alata, naprava i mjernih ureaja, odreivanje reima obrade, izraunavanje tehnolokih vremena, mjerenje i statistika obrada planskih vremena (pripremno zavrno i

jedinino tj. norma vrijeme), izrada tehnoloke dokumentacije (plana izrade), itd.

Prema tome, programiranju prethodi odgovarajua priprema koja se sastoji odizrade tehnoloke dokumentacije u tehnikoj pripremi. Pri tome, moraju se prikupitipodaci o steznim i reznim alatima, maini i reimima obrade. Programiranje i samispis programa slijedi nakon to se izradi plan rezanja, koja je najvanijatehnoloka dokumentacija. Prije same izrade prvog komada na maini se vrisimulacija programa. Nakon to se izradi prvi komad na maini i nakoneventualnih korekcija programa, pristupa se serijskoj proizvodnji. Zapravo, podprogramiranjem CNC alatnih maina podrazumijeva se izrada sljedeedokumentacije:

a) Operacijski list sadri redoslijed tehnolokih operacija obrade radnogpredmeta sa potrebnim (definisanim) reimima obrade (brzina rezanja,posmak, itd.) i vremenima izrade.

b) Plan alata za obradu radnog predmeta sadri popis svih koritenih reznihalata za obradu prema redosljedu koritenja, potrebne mjere, standarde,reime i korekcije.

c) Plan stezanja obuhvata osnovne gabarite radnog prostora, poloajradnog predmeta na maini, take oslanjanja predmeta i mjesto stezanja, tepoloaj nulte take (W), itd.

d) Plan rezanja je glavni dokument za ispis programa na kojem su vidljiveputanje kretanja alata za svaku operaciju. Prati se put kretanja vrha alataod poetka do kraja obrade.

e) Ispis programa ili krae PROGRAM je zadnji i najvaniji dokument pokojem se unose naredbe za upravljanje mainom. Razraeni program unosise u programski list kretanja alata za svaku operaciju. Prati se put kretanjavrha alata od poetka do kraja obrade.


26

U narednom tekstu koji slijedi, definisati e se potrebna tehnolokadokumentacijaza izraduradnog komada - ZAK_2012 (radioniki crte izratka jedat u prilogu). U poglavlju 7 e se objasniti primjer strukturiranja NC koda uprogramima ShopTurn V 06.04 i CATIA V5. za izradu datog proizvoda.

5.1. Analiza tehnologinosti proizvoda (analiza crtea izratka)

Prije razrade tehnolokog procesa, potrebno je analizirati tehnologinost datogradnog komada ZAK_2012. Za potrebni radni komad se kae da je tehnologianukoliko zahtjeva manje vrijeme izrade, jeftiniju opremu i materijal, manju koliinuopreme i materijala, jednostavnije operacije, krae vrijeme proizvodnje, itd. Prematome, konstrukcioni crte je prva podloga prilikom projektovanja tehnolokogprocesa. Zato je prvo potrebno prikazati oblik predmeta sa svim detaljima. Zakompleksne geometrije izratka, to je puno lake uiniti ako je isti dizajniran unekom od programa za 3D dizajniranje (npr. CATIA) slika 5.2.

Slika 5.2. Prikaz 3D modela u programu CATIA.

Drugi dokument, koji takoe treba prouiti, jer moe sadravati bitne podatke zaizradu proizvoda, je narudba. Pri tome panju treba usmjeriti na:

mjerne jedinice, nain kotiranja, tolerancije, itd. materijal pripremka, dimenzije i stanje isporuke, hrapavost povrina, navoje, termiku obradu, uklanjanje otrih ivica, itd.


27

Nakon detaljne analize crtea, pristupa se izboru polaznog materijala i izradiostale tehnoloke dokumentacije.

5.2. Izbor polaznog oblika materijala pripremka

Izbor polaznog oblika materijala, odnosno pripremka je vrlo odgovoran tehnoloko ekonomski zadatak tehnologa. Na izbor vrste i oblika pripremka utie:

geometrijski oblik i tehnoloka sloenost radnog komada, koliina proizvodnje, vrsta osnovnog materijala, zahtjevan kvalitet i funkcija izratka u eksploataciji, eksploatacijski, tehnoloki i ekonomski uslovi proizvodnje, itd.

Osnovni kriterij pri izvoru pripremka je da ukupni trokovi materijala i izrade buduminimalni. Pravilo je da manji gubitak materijala doprinosi i manjem utrokuenergije potrebneza transformaciji pripremka u izradak. Polazni oblik materijala zavelike serije, se obino dobiva postupkom vrueg ili hladnog deformisanja(kovanje, izvlaenje, ististkivanje i dr.) ili metodama livenja (livenje pod pritiskom,precizni mikro liv, itd.). Na slici 5.3. prikazan je analizirani izradak ZAK_2012 ivarijante izbora pripremka koje zavise od veliine serije. U cilju manjeg utrokaenergije, rada, sredstava, itd. za male i srednje serije se najee koristi ipkastimaterijal, a za velikoserijsku ili masovnu proizvodnju, odgovarajui otkovciodnosno odlivci.

ipka ZAK 2012 Odlivak ili otkovakSlika 5.3. Izradak ZAK_2012 i varijante izbora pripremka

Konstrukcionim crteom definisan je kvalitet i vrsta osnovnog materijala, pa jeogranien izbor polaznog oblika materijala, npr. ako je materijal liveno eljezo ilielini liv tada e polazni oblik biti odlivak. Funkcija izratka u eksploataciji takoerutie na polazne osobine materijala pripremka. Tako, ako se trai dinamika


28

izdrljivost, polazni oblik se obino dobiva deformisanjem, dok za izratke statikogoptereenja pripremak moe biti odlivak. U eksploataciji materijal treba daodgovori zahtijevima u pogledu statike i dinamike vrstoe, povrinske vrstoe,tvrdoe, otpornosti prema troenju, koroziji i dr. Takoer, tehnoloki uslovi ipostojee proizvodne mogunosti utiu na izbor pripremka u toliko to se polaznioblik materijala moe dobiti na vie naina, a odabire se onaj postupak kojizadovoljava tehnoloke kriterije optimalnosti. Ekonomski kriteriji odreuju polaznioblik materijala koji e imati minimalne trokove izrade. U svakoj konstrukciji,materijal znatno utie na cijenu proizvoda, i to ne samo zbog osnovne cijenematerijala, ve i zbog oblika pripremka. Dakle, pri izboru polaznog oblikapripremka treba primjenjivati savremene metode izrade s malim dodacima zamainsku obradu, jer to znatno skrauje vrijeme obrade i cijenu izrade. Nakonizbora pripremka, pristupa se izboru maine na kojoj e se pripremak obraditi.

5.3. Izbor CNC alatne maine

Jedna od bitnih odluka je koju mainu upotrijebiti za izradu proizvoda. Odlukamoe biti uslovljena mogunostima jedne maine u odnosu na drugu. Takoer,odluku o izboru maine mogu usloviti sloenost geometrije, dimenzije proizvoda ilinjegova masa. Ponekad na odluku utie i zauzetost kapaciteta pojedine alatnemaine u odreenom vremenskom intervalu. Pravilo je da se uvijek odaberenajmanja CNC alatna maina, na kojem je mogua izrada u traenom kvalitetu, jerse na taj nain osiguravaju najmanji trokovi izrade.Projektovanje tehnoloke dokumentacije za izradu radnog komada ZAK_2012 jeizvrenoza CNC strug Style 510. U tabeli 5.1. navedene su osnovne tehnikekarakteristike struga Style 510.Tabela 5.1.Karakteristike struga Style 510MAINAVisina x Duina x irina maine 1850 x 1350 x 1100 xmmTeina maine 2500 kgVRETENOSnaga motora 7,5 11kWMax. moment 1180 NmMax. broj obrtaja 2500 min-1Prenik vretena 80 mmKonus vretena D1 8HODOVI I POSMACIHod po X osi 175 mmHod po Z osi 1300 mmBrzi pomaka po osam X i Z 8 m/minPosmak 0,01 1000 mm/min


29

KAPACITETPrenik stezne glave 260 mmMax. prenik ipke 165 mmRazmak izmeu centara 1100 mmREVOLVERBroj alata 10

Izgled struga Style 510 je prikazan na slici 5.4.

Slika 5.4. Strug Style 510

5.4. Tehnoloka dokumentacija

Tehnoloka dokumentacija je skup dokumenata koji sadravaju informacije kojimase odreuje detaljan postupak izrade proizvoda, te potrebna sredstva za njegovurealizaciju. Obuhvata dokumente kao to su: plan stezanja, plan alata, operacijskilist, plan rezanja, programski list, itd.Tehnoloka dokumentacija e se projektovati za struganje jer je struganje primarniproces za izradu datog proizvoda.


29







29







30

a) Plan stezanja

U tabeli 5.2. je prikazan plan stezanja za dati izradak.

Tabela 5.2. Plan stezanjaOPERACIJSKI LIST

Naziv dijela ZAK 2012Maina Style 510Pripremak Materijal Dimenzije

Poboljani elikDIN C45

Prenik: 105 mmDuina: 120 mm

Stezni pribor Samocentrirajua stezna glava sa steznim eljustimaSkica plana stezanja sa koordinatnim sistemom i nultom takom obratka.

Pri obradi struganjem, na obradak djeluju sile rezanja iji iznos i smjer zavisi odvrste operacije, reima obrade i materijala obratka. U nekim sluajevima te silemogu imati znaajne iznose pa je obradak potrebno sigurno uvrstiti. Stezanjemoe biti izvedeno kao:

mehaniko, hidrauliko, pneumatsko i elektromagnetsko.


31

Na strugu Style 510, stezanje je izvreno mehaniki, pomou samocentrirajuestezne glave. Plan stezanja je dokument koji operateru na maini kazuje kakostegnuti pripremak za pojedine operacije obrade. U njega se ucrtava:

nulta taka izratka (taka W), glavne mjere pripremka koje stezna glava mora prihvatiti, koordinatni sistem obratka, itd.

a) Operacijski list

Operacijski list je dokument koji definie: redoslijed svih operacija i zahvata s obzirom na zahtjeve (geometrijske

tolerancije, linearne tolerancije, hrapavost, termika obrada, itd.), potrebne stezne, rezne i mjerne alate za pojedine operacije izrade, reime obrade, (dubina, posmak, brzina rezanja) za pojedine operacije, pripremno zavrno, pomono i glavno vrijeme obrade.

Pri izradi operacijskog lista treba utvrditi: ponavljaju li se neki elementi; ako se ponavljaju, mogu se napisati u obliku

potprograma, jesu li pojedini elementi ve rijeeni u proizvodnoj praksi, pa se iskustva

mogu primijeniti.

Prvo je potrebno obraditi bazne povrina tj. povrine koje odreuju poloajpripremka u steznoj glavi. Ove povrine su esto odreene na crteu nainomkotiranja i zadanim geometrijskim tolerancijama. Njima treba usmjeriti posebnupanju jer utjeu na tanosti mjera svih povrina koje e se nakon njih obraditi.Takoer, pri stezanju je potrebno voditi rauna o ravnomjernoj raspodijelidodataka za obradu.

Tehnoloki proces se moe organizirati tako da broj operacija u njemu bude manji,a da svaka operacija sadri veliki broj zahvata (koncetracija operacija). Isto tako,tehnoloki proces moe se organizirati tako da broj operacija u njemu bude vei, asvaka operacija da sadri mali broj zahvata (podjela operacija).Pri struganju, najeiredoslijed operacija tj. zahvata je sljedei:

a) Priprema operacije: pripremiti mainu, izmjeriti i postaviti rezne alate, izmjeriti i postaviti pripremak (sirovac), postaviti (izmjeriti) nultu taku obratka.


32

b) Operacije obrade eona obrada, zabuivanje, buenje, unutranja obrada po konturi, vanjska obrada po konturi, izrada lijebova, izrada navoja, odrezivanje.

c) Zavrne radnje otpustiti izradak, oistit izradak, provjeriti ostale mjere i kvalitet obraenih povrina.

U principu se prvo radi gruba obrada, a zatim fina. Meutim, u nekim sluajevimamogue je pojedine elemente obraditi grubo i fino prije prelaska na sljedeielement obrade. Taan redoslijed operacija i zahvata prvenstveno zavisi odzadanih tolerancija izrade, to znai da treba analizirati uticaj redosljeda jednogzahvata na ostale zahvate obrade. U tabeli 5.3, prikazan je operacijski list zaizradu radnog komada ZAK_2012.Tabela 5.3. Operacijski list

OPERACIJSKI LISTNaziv dijela ZAK 2012Maina Style 510Upravljaka jedinica StylePripremak Materijal Dimenzije



Stezni pribor Samocentrirajua stezna glava sa steznim eljustimaMjerni pribor Pomino mjerilo 0-150 mmRed.Br.

Naziv operacijei zahvata Alat

VrijednostiReima obrade

Skicaoperacije -zahvata

Prikaz operacije -zahvata uizometriji

1

Stezanjepoentogmaterijala usteznu glavu,definisanjenulte take

Steznaglava sa trieljusti 253 Serija


33

2Grubo eonostruganjeISO PR

CCMT09T308-

PRan=1 mmfn=0,25mm/obr

vc=365m/min

3

Grubo uzdunostruganje(konturnostruganje)ISO PR

CCMT09T308-

PR

an=2 mmfn=0,25 mm/obrvc=365 m/min

4Zavrnouzdunostruganjekonture

VBMT 1103 04-PF

an=0,3mmfn=0,1 mm/obrvc=550 m/min

5Izrada lijeba E,

i lijeba zanavoj

VBMT 1103 04-PF


6Izrada utora2,5 mm

GM / GC4225N123E2 -0200-

0002-GM

an=1 mmfnz=0,06 mm/obrvc=160 m/min

7 Izrada navojaM68x1,5266R/LG-16MM01A

150fn=1,5 mm/obrS=800 obr/min

8 Buenje otvora25mmDIN 345

Tip N 0628250

an=5 mmfn=0,3 mm/obrS=300 obr/min

9Unutranje

grubo struganje(konturnostruganje)

CCMT09T308-

PR

an=2 mmfn=0,25 mm/obrvc=365 m/min


34

10Zavrnounutranjestruganje

VBMT 1103 04-PF


11 Izrada lijeba VBMT 1103 04-PF

an=0,3 mmfn=0,1 mm/obrvc=550 m/min

12Zabuivanje

Buenje otvora 5 mm

Uputanje ivice

PM-HSSSG

7572Pfn=0,1 mm/obrvc=800 m/min

13 Urezivanjenavoja.DIN 352

RNDIN 13

fn=1 mm/obrS=30 obr/min

b) Plan reznog alata

Plan alata je dokument koji omoguava operateru na maini da izvriprednamjetanje alata te obradu s tano odreenim alatima, redoslijedom inainom kako je predvieno u programu. Sadri sljedee podatke:

naziv, tip i oznaku alata, vrstu i oznaku draa alata, dimenzije alata, broj mjesta gdje je smjeten alat u magazinu alata ili revolver glavi, broj, znaenje i nain odreivanja pojedine korekcije alata i za operacije obrade koje se dugo izvravaju treba osigurati informacije o

trajanju alata, te o nainu zamjene alata.


35

Pri odabiru alata tehnolog treba voditi rauna o: cijeni alata, vrsti i tvrdoi materijala koji se obrauje, stanju materijala, povrinskoj hrapavosti izratka, dimenziji alata s obzirom na dimenzije i tolerancije koje treba ostvariti

obradom, o vrsti i obliku alata s obzirom na geometrijski oblik povrine koja se

obrauje, potrebe koritenja rashladnog sredstva.

Tabela 5.4. Plan reznog alataOPERACIJSKI LIST

Naziv dijela ZAK 2012Maina Style 510Upravljaka jedinica StylePripremak Materijal Dimenzije



Stezni pribor Stezna glava sa steznim eljustimaMjerni pribor Pomino mjerilo 0-150 mmRedBr.

Brojkorecije Naziv alata

Oznakadraa

Oznakaploice

Poluprenik vrharezne ploice

Br.otrica

1 01 Alat za grubuobraduSCLCR/

L0808D06

CCMT09T304PR

0,8 1

2 02 Alat za finuobraduVBMT 1103 04-PF

SVJBR/L1212F11-

B10,4 1

3 03 Alaz za izraduutoraN123E2-0200-

0002-GMR/LF123E08 -1212B 0,1 1

4 04 Alat za izradunavoja266R/LFG-2020-

16266R/LG-16MM01A

1500,4 2

5 05 Burgija 25 DIN 345 Tip N 0628250 --- 2

6 06Alat za

unutranjugrubu obradu

A12K -SCLCR/L 06

CCMT09T308-

PR0,8 1

7 07Alat za

unutranju finuobradu

SVUBR/L 11-EB1

VBMT 1103 04-PF 0,4 1

8 08Buenje

otvora 5 mm PM-HSS SG7572P --- 2


36

c) Plan rezanja

Plan rezanja je dokument koji odreuje: Putanju i smjer kretanja alata u odnosu na izradak, (kod automatskog

programiranja, npr. CATIA, potrebno je samo odrediti poetnu taku do kojee se alat pomjeriti brzim hodom iz take izmjene alata. Ostala kretanja alate obavljati prema dimenzijama ranije definisanog CAD modela).

Mjesto ukljuivanja i iskljuivanja korekcije radijusa alata, (automatski e sevriti u zavisnosti od sloenosti geometrije izratka).

Tabelu sa koordinatama karakteristinih taaka programirane putanjealata,(kod automatskog programiranja karakteristine take su definisanena osnovu CAD modela).

Taku izmjene alata (definie se u programu), itd.Prilikom izrade plana rezanja treba razmotriti ukljuivanje i iskljuivanje rashladnogsredstva za pojedine alate, potrebu povrata alata tj. rekalibracije, itd.

6. Programiranje CNC strugova

37

6. PROGRAMIRANJE CNC STRUGOVA

6.1. Osnove programiranja

Pod programiranjem NC/CNC alatne maine podrazumijeva se skup naredbirazumljivih upravljakoj jedinici maine. Stoga, prilikom runog programiranjatreba imati u vidu postojanje upravljakih jedinica razliitih proizvoaa: SIEMENS,HEIDENHAIN, FANUC, itd. tako da pri pisanju programa treba uzeti u obzir ispecifinosti pojedinih upravljakih jedinica. Takoer, pri izradi programa u nekomod CAD/CAM sistema, npr. CATIA, potrebno je izvriti odabir ili pripremupostprocesora koji priprema NC kod za upravljaku jedinicu koja je na CNC alatnojmaini.

Osnovu CNC alatne maine ini program koji definie sva potrebna kretanjaalata/predmeta i pomone funkcije maine. Program za zadani obradak radi seprema unaprijed razraenoj tehnologiji obrade a sastoji se od niza geometrijskih tehnolokih funkcionalnih informacija u vidu odabranih naredbi za odgovarajuuupravljaku jedinicu, slika 6.1. Dobiveni program se nakon toga transferira (ako seradi direktno na maini to nije potrebno) na alatnu mainu uz pomoodgovarajueg magnetnog nosaa informacija, DNC, LAN, itd.

Slika 6.1. ema programiranja CNC alatnih maina


37







37







38

6.2. Znaenje koordinatnog sistema na CNC strugu

Koordinate sa negativnim predznakom (-X, -Z) oznaavaju kretanje alata premaradnom predmetu, a pozitivni predznak znai odmicanje alata od radnogpredmeta, slika 6.2. Razlog zato je to tako lei u injenici da ako se priprogramiranju zaboravi negativan predznak, nee doi do sudara alata i predmeta,nego e se alat odmaknuti od predmeta. Ishodite koordinatnog sistema na CNCstrugu se najee postavlja na kraju radnog komada. Prije poetka programiranjapotrebno je definisati ciljnu taku koja je predhodno referencirana u odnosu naishodite koordinatnog sistema. Kada je alat tano pozicioniran u ciljnoj taci,operater pokazuje upravljakoj jedinici gdje je ishodite locirano. Ovo je potrebnoza definisanje sljedeih kretanja alata.

Slika 6.2. Koordinatni sistem CNC struga

6.3. Naini kretanja alata

Kretanja alata se moe ostvariti diskretno tj. voenje alata se vri od take dotake, to je najei vid kod obrade buenjem, perforiranje limova na laseru, itd.Osim diskretnog naina, koristi se konturno kretanje alata (npr. struganje,glodanje, luno zavarivanje, itd.) koje moe biti pravolinijsko, kruno ili sloenokrivolinijsko. Ovi razliiti tipovi kretanja upravljani su sistemima za upravljanjekretanjem, i to:

Point to point (od take do take). Kontinualno upravljanje.

Point to point (od take do take) sistemi, se nazivaju i pozicioni sistemi jerpomjeraju radni sto ili alat iz jedne u drugu lokaciju na kojoj se obavlja obrada, npr-buenje, slika 6.3. Ovaj nain definisanja kretanja znai definisanje serije taakaprogramom u kojem se vri obrada. Point to point sistemi se koriste i kod CNCstrugova sa C osom, gdje je potrebno definisati koordinate na kojima e se izvritiobrada (buenjem, urezivanjem navoja, itd.).


39

Slika 6.3. Point to point (pozicioni sistem upravljanja). U svakoj X-Y poziciji, zaustavlja sekretanje radnog stola ili alata radi izvravanja operacije buenja otvora, [8]

Sistemi sa kontinuiranom putanjom kontinuirano simultano upravljaju kretanjem udvjema ili vie osa. Na taj nain se upravlja kretanjem alata u odnosu na radnikomad. Alat pri tome vri obradu. Ovakav upravljaki mod zahtijevaju operacijestruganja i glodanja. Jednostavan dvodimenzionalni profil operacije glodanjaprikazan je na slici 6.4. Kod sistema sa kontinuiranim kretanjem, ukoliko sezahtijeva kretanje alata koje je paralelno sa jednom od osa alatne maine govorese o straight cut NC sistemu. Ukoliko je potrebno simultano kretanje po dvjemaili vie osa koristi se termin konturno kretanje.

Slika 6.4. Kontinurirano (konturno) upravljanje kod NC sistema (samo x-y ravan). Reznialat mora biti pomaknut od radnog komada za veliinu jednaku njegovom radijusu, [8]


40

6.4. Interpolacija kretanja alata

Interpolacija slui za izraunavanje meutaaka koje alat treba da slijedi kako bigenerirao matematiki definisanu ili aproksimiranu putanju. Za generiranje glatkekontinuirane putanje najee se koriste sljedee interpolacione metode:

1. linearna,2. kruna,3. helikoinda,4. parabolina i5. kubna interpolacija.

Svaka od ovih tehnika doputa programeru generisanje mainskih instrukcija zalinearnu ili zakrivljenu putanju koristei nekoliko ulaznih parametara. Interpolacionimodul upravljake jedinici NC alatne maine rauna i usmjerava alat du eljeneputanje.

Linearna interpolacija je temeljna i koristi se kada je potrebno ostvariti pravolinijskokretanje pri konturnoj obradi. Dvo i tro-osne linearne interpolacione putanje seponekada razlikuju, ali su konceptualno iste. Programer specifira poetnu i krajnjutaku pravolinijske putanje, te brzinu posmaka. Interpolator izraunava brzineposmaka po pojedinim osama kako bi dostigao navedenu brzinu posmaka pozadanoj pravolinijskoj putanji.

Kruna interpolacija doputa programiranje krunog luka specificiranjem sljedeihparametara:

koordinata poetne take, koordinata krajnje take, definisanje ili radijusa ili centra kruga, smjera kretanja alata.

Generirana putanja alata sadri seriju malih pravolinijskih segmenata, slika 6.5izraunatu od strane interpolacionog modula. Alat se usmjerava du svakogsegmenta kako bi se generisala glatka kruna putanja. Tanost aproksimacije jeupravljana maksimalnom devijacijom (nazvanom tolerancija) izmeu nominalne(eljene) krive i pravolinijskih segmenata koji su dobijeni obradom kod NCsistema. Ogranienje kod krune interpolacije jeste da ravan u kojoj lei kruni lukmora leati u ravni NC sistema: X-Y, X-Z ili Y-Z.


41

a)

b)

c)Slika 6.5. Definisanje krune putanje alata

a) tolerancija je definisana samo unutar nominalne krive, b) izvan eljene krive,c) tolerancija definisanja i sa vanjske i sa unutranje strane eljene krive, [8]

Helikoidna interpolacija kombinira krunu interpolacionu shemu za dvije ose salinijskim pomjeranjem po treoj osi. Ovo omoguava postizanje helikoidne putanjeu trodimenzionalnom prostoru. Najee se koristi kod izrade navoja.


42

Parabolina i kubna interpolacija omoguuju aproksimiranje proizvoljne trajektorijekoritenjem jednadbi vieg reda. Oni generalno zahtijevaju vie izraunavanja uodnosu na ostale interpolacije. Najee se koriste u avio industriji za postizanjeoblika koji ne mogu biti ostvareni krunom ili linearnom interpolacijom.

Kod CNC sistema interpolator je realiziran softverski. Linearna i krunainterpolacije su uvijek ukljueni kod savremenih CNC sistema, dok je helikoidnainterpolacija opcionalna. Parabolina i kubna interpolacija su manje prisutne ikoristi se samo kod obradnih centara namijenjenih izradi kompleksnih kontura.

6.5. Karakteristine take maine, obratka i alata

Prilikom postavljanja pripremka u steznu glavu alatne maine koordinate pomakanulte take se moraju u potpunosti opisati, s unoenjem dimenzija izratka sacrtea u koordinatni sistem maine. Upravljakoj jedinici se mora dati poloajjedne fiksne take, kako bi sve take izratka bile meusobno povezane.

Na osnovu toga, kod programiranja CNC alatnih maina potrebno je poznavatiodreene referentne, odnosno nulte take koje definiu koordinatni sistem i samupotrebljeni rezni alat. Naime, CNC alatne maine imaju tri meusobno nezavisnageometrijska sistema (tabela 6.1.):a) geometrijski sistem alatne maine,b) geometrijski sistem izratka ic) geometrijski sistem reznog alata.Svaki od tih sistema ima proizvoljno odabranu referentnu (nultu) taku. Da bivoenje otrice alata bilo mogue, potrebno je precizno definisati matematikuvezu izmeu pojedinih referentnih taaka. Sve referentne take definiu seobzirom na koordinatni sistem maine, slika 6.6.


43

Tabela 6.1. Nulte i referetne take kod CNC maina, [4]

MNulta taka maine (Machine zero point). Pozicija ove takese ne moe mijenjati. Odreena je od strane proizvoaa CNCalatne maine. Ona je ishodite koordinatnog sistema i od njese proraunavaju putanje reznog alata. Kod struga se obinonalazi na elu glavnog vretena.

W

Nulta taka izratka (Workpiece zero point). Taka vezana zaizradak. Slobodno se mijenja prema potrebama obrade. U ovojtaki je ishodite koordinatnog sistema koje je prebaeno iztake M a na taj nain je olakan proces programiranja. Nultataka izratka kod struganja se najee postavlja u taki odkoje se najvie dimenzija kotira. Kod struganja se obinostavlja na elo obratka.

R

Referetna taka (Reference point) - Taka u radnom podrujumaine koja je determinisana sa krajnjim prekidaima i slui zakalibriranje mjernog sistema tj. odreena je u fazi konstrukcije,stalna i nepromjenljiva. Obavezna je kod svih maina sinkrementalnim mjernim sistemima i slui za provjeru mjernogsistema maine dovoenjem nosaa alata u krajnji poloaj,runo ili automatski.

TReferentna taka alata (Tool mount reference point), je takaprema kojoj se postavlja korekcija alata i u kojoj se izmjenjujealat, obino se nalazi na dovoljno velikoj udaljenosti od obratkada ne doe do kolizije alata i obratka prilikom izmjene alatauslijed procesa obrade.

BPoetna taka alata (Begin point).Od ove take alat poinjesa obradom i u njoj se najee vri izmjena alata. Ne morabiti definisana.

APrivremena nulta taka obratka. Smjetena na elo stezneglave, a definie se naredbom G54.

PNulta taka alata. Teorijski vrh otrice alata.


43



W


R







43



W


R







44

Slika 6.6. Poloaj referentnih i nultih taaka kod CNC struga za definisaniradni prostor x, z, [4]

Za programiranje je najbitnije definisati nultu taku obratka Wtj. ishoditereferetnog koordinatnog sistema obratka. Ishodite je smjeteno na lokacijiodreenoj od strane programera prema praktinim kriterijumima. Nulta takaobratka pri struganju se iz praktinih kriterijuma najee postavlja na desnueonu stranu obratka po osi Z i na sreditu po osi X. Nulta taka se pomjera zaodreenu veliinu u odnosu na nultu taku maine M. Prvo se vri pomjeranjefunkcijom G54 (G55 G57) na elo stezne glave (A) a zatim drugim funkcijamaG58-G59 ili funkcijom TRANS (ATRANS) na elo odabrane povrine izradtka.Time je lako odrediti poloaj take W samo mjerenjem duine izratka, slika 6.7.

Slika 6.7. Definisanje nulte take obratka, [5]


45

6.6. Sistemi mjerenja

Upravljaka jedinica maine omoguava rad u dva mjerna sistema: apsolutnom i/iliinkrementalnom.

a) Apsolutni mjerni sistem

U apsolutnom mjernom sistemu koordinate pojedinih taaka oznaavajuudaljenost tih taaka od ish

m.sc.kenan deljkic zr

Documents