ra ČunalniŠko programiranje nc izdelave plo …

Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo

- 1 -

RAČUNALNIŠKO PROGRAMIRANJE NC IZDELAVE PLOČEVINASTIH IZDELKOV

Diplomsko delo

Študent: Fredi GREGORN

Študijski program: visokošolski strokovni; Strojništvo

Smer: Proizvodno strojništvo

Mentor: red. prof. dr. Jože BALIČ

Somentor: izr. prof. dr. Ivo PAHOLE

Maribor, 2009


- 2 -


- 3 -

I Z J A V A Podpisani Fredi Gregorn izjavljam, da:

• je bilo predloženo diplomsko delo opravljeno samostojno pod mentorstvom prof.

dr. Jožeta Baliča;

• predloženo diplomsko delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev

kakršnekoli izobrazbe na drugi fakulteti ali univerzi;

• soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet

Univerze v Mariboru.

Maribor, 28.5.2009 Podpis:


- 4 -

ZAHVALA Zahvaljujem se mentorju prof. dr. Jožetu Baliču za pomoč in vodenje pri opravljanju diplomskega dela. Zahvaljujem se tudi sodelavcu Antonu Pliberšku za strokovne nasvete. Posebna zahvala velja moji partnerki prof. Albini Avsec za lektorsko delo in najinemu sinu Vidu za vzpodbudo pri pisanju.


- 5 -

RAČUNALNIŠKO PROGRAMIRANJE NC IZDELAVE PLOČEVINASTIH IZDELKOV Ključne besede: tehnologija proizvodnje, modeliranje, programiranje CNC strojev UDK: 621.91-5(043.2) POVZETEK

V diplomski nalogi je predstavljen potek izdelave pločevinastih izdelkov s

pomočjo CNC tehnologije. Naloga je razdeljena na štiri glavne opisovalne dele.

Za lažje razumevanje naloge so v prvem delu predstavljeni numerično krmiljeni

obdelovalni stroji. Drugi del opisuje rezanje pločevine s CNC laserjem. V tretjem

delu je opisana izdelava pločevinastega izdelka s pomočjo modelirnega programa

Autodesk Inventor, medtem ko četrti del obsega izdelavo CNC programa. Končni

rezultat diplomske naloge je prikaz obdelave modela pločevinastega izdelka v

proizvodnji.


- 6 -

COMPUTER-AIDED NC PROGRAMMING OF SHEET METAL

Key words: production technology, modeling, programming CNC machines UDK: 621.91-5(043.2) ABSTRACT

The thesis is presented in the course of manufacture of sheet-metal products by

means of CNC technology. The task is divided into four main descriptive parts. To

facilitate understanding of the tasks the first part presents a numerical controlled

machine. The second part is focused on the cutting sheet metal with CNC laser. The third

part describes the production of tin product through the modeling of Autodesk Inventor,

while the fourth part deals with production of CNC program. The final result of the

diploma thesis is a display thesis processing model of tin in the manufacture of the

product.


- 7 -

KAZALO

1 UVOD ...................................................................................10

2 NUMERIČNO KRMILJENI OBDELOVALNI STROJI....11 2.1 Princip NC krmilja .................................................................................. 11 2.2 Razvoj NC strojev .................................................................................... 14 2.3 CNC tehnologija....................................................................................... 15 2.4 Način programiranja ................................................................................. 17 2.5 Splošno o programiranju .......................................................................... 17 2.5.1 Zgradba NC programa .......................................................................... 18 2.5.2 Podatki pri programiranju...................................................................... 19

3 REZANJE PLOČEVINE S CNC LASERJEM .................19 3.1 Zgodovina laserja .................................................................................... 19 3.2 Kaj je laser ............................................................................................... 20 3.3 Značilnost laserskega rezanja .................................................................. 21 3.4 Vrste rezanja ............................................................................................. 22 3.4 Obdelava rezanja ..................................................................................... 23

4 IZDELAVA PLOČEVINASTIH IZDELKOV .....................25 4.1 Parametrično modeliranje ........................................................................ 25 4.2 Predstavitev okolja (Sheet metal) ........................................................... 26 4.3 Izdelava 2D skice .................................................................................... 26 4.4 Risanje elementov ................................................................................... 26 4.5 Urejanje skice .......................................................................................... 26 4.6 Izdelava modela ....................................................................................... 27 4.7 Urejanje modela ....................................................................................... 28 4.8 Razvijanje pločevine z modulom Sheet metal ......................................... 33 4.9 Shranjevanje v DXF obliko ..................................................................... 38 4.10 Izdelava tehnične dokumentacije ........................................................... 38

5 IZDELAVA CNC PROGRAMA .........................................41 5.1 Shranjevanje elementov ........................................................................... 41 5.2 Nanašanje elementov na pločevino ......................................................... 42 5.3 Tehnologija rezanja ................................................................................ 44 5.4 Izdelava CNC programa ........................................................................... 45

6 SKLEP ........................................................................ 46

7 LITERATURA .............................................................. 47 8 SEZNAM SLIK............................................................. 49 Priloga 1: ....................................................................................................... 51 Priloga 2: ....................................................................................................... 52


- 8 -

UPORABLJENI SIMBOLI

N - številka stavka

G - delovna funkcija X, Y, Z, I, J, K - koordinate gibanja

F - hitrost premika S - vrtilna hitrost

T - orodje

M - pomožne funkcije EL - sevalna energija EA - absorbirana laserska energija ER - odbita laserska energija Epr - prevajalna toplota Esev - sevalna energija Ekon - konvekcijska energija Ekem - kemijska energija κ - toplotna prevodnost d - difuzija

ρ - gostota

c - specifična toplota

Tt - temperatura tališča

Tv - temperatura vrelišča

Qt - talilna toplota

Qi - izparilna toplota


- 9 -

UPORABLJENE KRATICE

NC - numerical control CNC - computerized numerical control DNC - distributed numerical control DAM - computerized numerical control CAD - computer aided design


- 10 -

1 UVOD

Danes si vsakdo želi, da bi kar najhitreje, s čim manj dela in vloženega truda prišel

do čim boljšega izdelka, saj nenazadnje to zahteva tudi današnji način in tempo življenja.

Zato so ljudje izdelali pripomočke, naprave oziroma stroje, ki nam olajšajo delo,

prihranijo čas in trud. Prav zaradi tega so mnogi delovni procesi s pomočjo elektronike

popolnoma avtomatizirani in v posameznih fazah proizvodnje človek sploh ni več

potreben. Podjetja, katera se ukvarjajo s proizvodnjo, strmijo k temu, da proizvedejo čim

več izdelkov, v čim krajšem času, s čim manjšimi stroški, ob tem pa si želijo, da je

kvaliteta izdelka konstantna. Slednje se nanaša na ponovljivost proizvodnje. Ko

govorimo o ponovljivosti pa si moramo priznati, da lahko ponovljivost nekega delovnega

procesa veliko lažje zagotovimo z računalnikom kot s človekom. Zato danes v industriji z

ekonomskega vidika skoraj vse govori v prid avtomatizaciji ter robotizaciji proizvodnih

postopkov in strojev. Tako se je robotika v zadnjih desetletjih utrdila v številnih

industrijskih procesih kot nepogrešljiv del moderne, ekonomične in človeku prijazne

tehnologije.

Diplomska naloga zajema področje proizvodne tehnologije in strojništva. Z vidika

tehnologije je predstavljen potek izdelave CNC programiranja, z vidika modeliranja pa

izdelava pločevinastega izdelka. Namen diplomske naloge je opis programiranja CNC

laserskega stroja in izdelava pločevinastega cevovoda v modelirnem programu. Cilj

diplomskega dela je prikaz obdelave modela pločevinastega izdelka v proizvodnji.

Naloga je strukturirana v štiri glavne opisovalne dele. V prvem poglavju so

predstavljeni numerično krmiljeni obdelovalni stroji, princip njihovega delovanja,

zgodovina NC strojev, CNC tehnologija, načini programiranja in splošni podatki o

programiranju. Sledi opis rezanja pločevine s CNC laserjem, ki obsega zgodovino laserja

in opis le-tega, značilnosti in vrste laserskega rezanja ter obdelavo rezanja. V naslednjem

poglavju je prikazana izdelava pločevinastega izdelka s pomočjo modelirnega programa

Autodesk Inventor po posameznih fazah od začetne skice do končnega modela z vso

pripadajočo tehnično dokumentacijo. Nazadnje je izdelan CNC programa za laserski

razrez. Za lažje razumevanje tematike so vsa poglavja v nalogi opisana čimbolj

enostavno.


- 11 -

2 NUMERIČNO KRMILJENI OBDELOVALNI STROJI

2.1 Princip NC krmiljenja

Pojem NC krmiljenje izvira iz angleške besedne zveze numerical control (številsko

– numerično upravljanje). To pomeni, da obdelovalnemu stroju posredujemo vse podatke

za obdelavo v numerični obliki, poseben del stroja, t.i. krmilje, pa te podatke procesira in

jih prilagojene posreduje izvršilnim elementom na stroju (npr. koračnim

elektromotorjem) [1].

Informacije, ki jih posredujemo obdelovalnemu stroju, so:

- številka stavka (N),

- delovna funkcija (G),

- koordinate gibanja (X, Y, Z, I, J, K),

- hitrost premika (delovna, hitra; F),

- vrtilna hitrost (S),

- orodje (T),

- pomožne funkcije (smer vrtenja, menjava orodja, vklop hladilne tekočine …; M).

Za vsako os premika imamo vgrajeno posebno regulacijsko zanko, kot prikazuje

slika.

Slika 2.1: Regulacijska zanka pozicioniranja po položaju

ŽELJENA VREDNOST

PRIMERJALNI ČLEN

NASTAVNI ČLEN

VODILA STROJA

SISTEM ZA MERJENJE

POTI


- 12 -

Informacijo posredujemo primerjalnemu členu, ki jo primerja z dejansko vrednostjo

in če obstaja razlika, primerjalni člen posreduje ukaze nastavitvenemu členu, le-ta pa

izvršnim elementom na stroju. Premik zazna sistem za merjenje, ki posreduje ustrezne

signale primerjalnemu členu, postopek pa se ponavlja tako dolgo, dokler ni dejanska

vrednost enaka želeni. Regulacijskih sistemov v NC stroju je več, tako da lahko izvajamo

gibanje v več oseh hkrati.

Glede na način gibanja orodja ločimo:

1. Krmiljenje od točke do točke

Orodje se giblje od začetne točke A do končne točke B po poljubni poti v hitrem hodu in

medtem ne obdeluje; obdeluje le v končnih položajih. Gre za najenostavnejši tip

krmiljenja, ki ga uporabljamo pri vrtalnih strojih, strojih za točkovno varjenje, merilnih

napravah itd.

Slika 2.2: Krmiljenje od točke do točke

2. Krmiljenje po ravnih linijah

Orodje med gibanjem obdeluje po ravnih linijah od začetne do končne točke. Gibanje je

vzporedno s koordinatnima osema ali pod kotom 45°. Ta tip krmiljenja se uporablja pri

delu na stružnicah in pri osno paralelnem frezanju.


- 13 -

Slika 2.3: Linijsko krmiljenje

3. Izboljšano krmiljenje po ravnih linijah

Ta tip krmiljenja omogoča gibanje orodja iz začetne v končno točko pod poljubnim

kotom, pri čemer je vključen linearni interpolator poti. Uporablja se pri stružnicah

(struženje konusov) in pri frezalnih strojih (frezanje poljubnih ravnih ploskev).

Slika 2.4: Izboljšano linijsko krmiljenje

4. Krmiljenje po poljubni poti

Orodje med gibanjem obdeluje in izdela poljubno konturo, ki je podana numerično, tudi

prostorsko. Vključen je interpolator poti po enačbi 2. reda. Na ta način stružimo in

frezamo. Dejansko pozicijo na stroju ugotavljamo z dvema principoma merjenja:

- indirektno ali

- direktno.


- 14 -

Pri prvem je na osi koračnega motorja in vretena pritrjen digitalni merilnik. Dejansko

pozicijo dobimo, ko število impulzov merilnika pretvorimo po določeni zakonitosti, le da

napake pozicioniranja ne moremo zaznati. Pri drugem principu je merilni element

posebna letev, ki je samostojno nameščena. Vrtenje vretena se spremeni v linearni premik

vodil stroja, s čimer premakne merilni jeziček. Doseženo vrednost odčitamo, upoštevamo

pa lahko tudi vse napake pozicioniranja. [3, 5]

Slika 2.5: Konturno krmiljenje

2.2 Razvoj NC stojev

Prvi NC stroji so se pojavili v začetku 50. let v ZDA, razvoj NC strojev pa je

posebno intenziven v poslednjih 15 letih, ko je prišlo do izredno hitrega razvoja

mikroelektronike. Uvajanje visoko avtomatiziranih NC strojev v proizvodne obrate ima

velik vpliv na racionalno proizvodnjo in zmanjšanje proizvodnih stroškov v maloserijski

in srednjeserijski proizvodnji pa tudi v posamični proizvodnji. Ti tipi proizvodnje

predstavljajo 85 % vse proizvodnje v strojegradnji. Do zdaj smo imeli visoko

avtomatizirano le velikoserijsko in masovno proizvodnjo, ki zavzema le 15 % delež v

strojegradnji, razvoj NC strojev (posebno NC krmilja) pa je privedel do obdelovalnih

sistemov višjega tehnološkega nivoja.

Poglavitne stopnje razvoja NC strojev so:

• NC,

• CNC,

• DNC,

• fleksibilne obdelovalne celice.


- 15 -

Takšen razvoj je že privedel do popolnega integriranja in medmrežne povezave procesa

projektiranja proizvoda (CAD) s procesom izdelave proizvoda (DAM) in avtomatske

kontrole.

Leta 1969 je bilo po svetu v uporabi približno 25.000 NC strojev, leta 1980 že

200.000, leta 1993 pa že 1,000.000 NC strojev. Tako velik razmah NC strojev seveda je

posledica njihove učinkovitosti in ekonomske upravičenosti.

Slika 2.6: Razvoj NC strojev

2.3 CNC tehnologija

Pojem CNC krmiljenje izvira iz angleške besedne zveze computerized numerical

control (računalniško številsko – numerično upravljanje). CNC obdelovalni stroji

sestojijo iz dveh glavnih delov:

• obdelovalnega stroja, s katerim izvajamo obdelavo obdelovanca,

• CNC krmilja, ki vodi - krmili obdelavo.

Vse potrebne informacije za obdelavo se nahajajo v krmilju v obliki NC programa.

Operater stroja vstavi ustrezen program v krmilje in nadzira obdelavo.


- 16 -

Slika 2.7: Shema CNC-ja

Med NC in CNC tehnologijo obstajajo določene razlike. NC tehnologija je

sestavljena iz obdelovalnega stroja in krmiljenja, v katerega operater stroja vstavi NC

program, ki ga lahko zažene in prekine, ne more pa ga spreminjati.

Slika 2.8: Shema NC in CNC sistema

CNC - sistem ima računalnik - krmilnik, kjer ima operater stroja možnost

spreminjati ali na novo napisati NC program. V današnjem času se večinoma uporabljajo

CNC stroji. Vendar pa poleg tega vedno govorimo še o NC programih oz. NC

tehnologiji.

Med obema sistemoma ni razlik pri:

• programskem jeziku in


- 17 -

• obdelovalni tehnologiji na stroju.

CNC krmiljenje je sestavljeno iz vhodne enote, računalnika in krmilnika. [1]

2.4 NAČIN PROGRAMIRANJA CNC STROJEV

CNC stroj upravlja operater. Zanj moramo napisati program, ki ga naložimo v

krmilno enoto in bo izvajal zahtevano nalogo ali pa imamo program, katerega naložimo

na računalnik in bo znal avtomatsko generirati strojniško kodo. Poznamo dva načina

programiranja:

• absolutni način programiranja vsebuje le eno ničelno oziroma izhodiščno točko,

ki je postavljena v izhodiščni koordinatni sistem, vse naslednje koordinate pa

predstavljajo vrednosti in odaljenosti od izhodiščne točke;

• inkrementalni način programiranja meri oddaljenost koordinat med eno in drugo

točko, rezultat pa je razlika med koordinatama obeh točk. [2]

2.5 SPLOŠNO O PROGRAMIRANJU

Program, je zbir geometrijskih in tehnoloških ukazov, ki jih s pomočjo nekega

fizičnega medija (luknjast trak, disketa ali medmrežna povezava) vstavimo v krmilno

enoto NC stroja, da bi ta opravil vnaprej zamišljene operacije. Programiranje je postopek

izdelave NC programa po vnaprej definirani tehnologiji, izvedemo ga lahko ročno ali pa s

pomočjo računalnika. Program je razdeljen v manjše celote, ki predstavlja zaključeno

operacijo znotraj programa. Program je sestavljen iz niza črk in pripadajočih številčnih

vrednostih. Geometrijske informacije razumemo kot:

• mere za dokončno konturo,

• definiranje ničelnih in delovnih točk v delovnem prostoru stroja.

Tehnološke informacije pa so:

• podatki o rezanju (pomik, vrtilna hitrost, rezalna hitrost ...),

• dodatne strojne funkcije (hladilno sredstvo, izklop, vklop...),

• potrebna orodja.


- 18 -

Za izdelavo NC programa najprej potrebujemo risbo obdelovanca. V naslednjem

koraku določimo vsakokratni vrh orodja s pomočjo ustreznih koordinat, jih označimo na

konturi in zapišemo v tabelo. V nadaljevanju opišemo gibanje orodja v pravilnem

vrstnem redu in s tem končamo izdelavo konture. Obdelovanec obdelujemo ponavadi v

enem gibu, in sicer le do določene globine. V nasprotnem primeru, kadar želimo

odvzemati več materiala, moramo to narediti v večih korakih. Temu primerno napišemo

tudi program, ki mu določimo dolžino in globino hoda.

NC program poleg geometrijskih podatkov vsebuje tudi vrsto tehnoloških

podatkov, kot so:

• vrste orodja,

• pomik,

• rezalne hitrosti,

• število vrtljajev ipd.

2.5.1 ZGRADBA NC PROGRAMA

Pri NC programiranju uporabljamo poseben programski jezik, ki je sestavljen iz

stavkov. Stavki so sestavljeni iz črk in številk, kot na primer:

N10 GO1 X100 Y150 Z20 F200 S1100 T03 M03.

To je tipičen programski stavek, ki vsebuje podatke o poti in ostale potrebne podatke. S

črko G v glavnem krmilimo gibanje orodja. Za dodatne pogoje uporabljamo črke, kot so:

• X, Y, Z – predstavljajo koordinate,

• F – pomik,

• S – število vrtljajev,

• T – številka orodja,

• M – vrtenje v desno.


- 19 -

2.5.2 PODATKI PRI PROGRAMIRANJU

Za programiranje je potrebno definirati vse potrebne parametre, pri čemer je

izredno pomebna sistematičnost. Zato moramo imeti že vnaprej pripravljene informacije,

kot so:

• načrt obdelovanca,

• delovni plan,

• vpenjalne podatke,

• orodni list,

• list za program,

• nastavni list orodja in vpenjal.

Osnova za izdelavo NC programa je načrt obdelovanca, ki mora biti izdelan zelo

natančno, tako da brez dodatnega preračunavanja izdelamo program. Načrt mora

vsebovati tudi podatke o obdelavi površin in toleranc. Poleg načrta obdelovanca moramo

imeti tudi delovni načrt, kjer programer najde potrebne podatke o obdelavi, kot so:

• potek obdelave,

• material surovca,

• njegove mere.

Izbrati je potrebno še ustrezno vpenjalno orodje, medtem ko izbiro orodja, tj. opis,

izmere, številko, določimo na orodnem listu, na katerem so navedeni tudi podatki o

pomiku in vrtilni hitrosti. [1, 3, 5]

3 REZANJE PLOČEVINE S CNC LASERJEM

3.1 Zgodovina laserja

Korenine laserja segajo v leto 1917, ko je eden najbolj znanih fizikov Albert

Einstein razložil stimulirano emisijo, tj. atom ob trku s fotonom, ki odda dodaten foton in

preide v nižje energetsko stanje. Do prvega praktičnega primera pa je prišlo šele

desetletja kasneje.


- 20 -

Leta 1954 so Townes (ZDA), Bassov in Prokorov (Rusija) predstavili napravo, ki

oddaja ojačano mikrovalovno sevanje in jo poimenovali MASER (Microwave

Amplification by Stimulated Emission of Radiation), za katero so leta 1964 prejeli

Nobelovo nagrado za fiziko. Že štiri leta kasneje sta Townes in Schawlow (oba zaposlena

kot raziskovalca v BELL-ovih laboratorijih) postavila pogoje za vidno lasersko svetlobo.

Nato je leta 1960 Theodore H. Maiman predstavil prvi pravi LASER, ki je uporabljal

rubinov kristal in je oddajal kratke bliske rdeče svetlobe.

Laserska obdelava je konec sedemdesetih let dosegla svojo zrelo dobo. Prvemu

laserju na trdno snov (rubinski laser) so sledili plinski laserji (CO2, He-Ne, Ar itn.), a

šele kombinacija laserja s krmilnim sistemom NC je laser privedla tudi v proizvodnjo.

Danes se na področju laserskega rezanja najpogosteje uporabljajo CO2- in Nd-YAG-

laserji. V zadnjih desetih letih gre razvoj predvsem v nove koncepte izvorov žarka,

izboljšanje kakovosti žarka in s tem obdelave, v povečevanje robustnosti laserskih

sistemov, zmanjšanje stroškov izdelave pri povečani moči laserjev in višje podajalne

hitrosti ter vključevanje laserskih sistemov v velike računalniško krmiljene obdelovalne

centre, ki so enako učinkoviti pri velikoserijski proizvodnji kot pri hitrih spremembah v

obliki in vrsti obdelovancev prototipne izdelave.

3.2 Kaj je laser

Beseda LASER je kratica za Light Amplification by Stimulated Emission of

Radiation (ojačevanje svetlobe s stimulirano emisijo sevanja) in je ime naprave, ki

emitira ozek snop svetlobe strogo določene valovne dolžine. Med poljubnimi točkami v

svetlobnem snopu je vedno konstantna fazna razlika (koherentna svetloba), zato mu

pravimo tudi kvantni izvir koherentne svetlobe.

Laser je naprava, v kateri nakopičimo energijo, ki se nato v trenutku sprosti v zelo

močnem svetlobnem curku. Sestavljen je iz treh osnovnih delov:

- sredice oz. medija, ki je kristal ali cev s tekočino ali plinom, kamor dovajamo energijo,

- napajalne naprave, ki lahko proizvaja močne bliske svetlobe ali močne radijske valove

(npr. bliskavica),


- 21 -

- resonatorja, ki ustvarja stoječe elektromagnetno valovanje in natančno usmeritev

laserskega curka (ponavadi dve vzporedni zrcali, eno nepropustno, drugo pa pol

propustno).

3.3 Značilnosti laserskega rezanja

Žarek, ki je izvor sevalne energije EL, je fokusiran na površino obdelovanca. Tako

dosežemo zadostno površinsko gostoto moči, da se material segreje, stali ali upari.

Material del laserske energije v obliki svetlobe določene valovne dolžine absorbira v

obliki toplote EA, del jo odbije ER, del pa jo lahko tudi prepusti skozi. Absorbirana

laserska energija služi kot toplota, potrebna za fazne spremembe materiala obdelovanca v

območju interakcije. Pri laserskem rezanju se material obdelovanca stali in odstrani,

preden pride do pomembnega prevajanja toplote Epr v okolico reza, pri čemer so izgube

zaradi sevanja Esev in konvekcije Ekon zanemarljive. Energijska bilanca laserskega

rezanja je prikazana na sliki.

Slika 3.1: Energijska bilanca laserskega rezanja


- 22 -

Najpomembnejše lastnosti materiala za lasersko obdelavo so:

1. lastnosti, ki povezane z absorpcijo, in sicer stanje površine, absorpcijski koeficient in

reflektivnost pri valovni dolžini laserske svetlobe določenega izvora; te lastnosti

definirajo, kako dobro se energija svetlobe veže z nekim materialom;

2. lastnosti, ki so povezane s prenosom toplote oz. toplotnim tokom v materialu in

določajo temperaturno porazdelitev, in sicer toplotna prevodnost κ in difuzija d, ki ovirata

rezanje; z laserjem učinkoviteje režemo toplotne izolatorje (plastične mase, lesne izdelke,

gume, tekstil ...) kot prevodnike (kovine);

3. termodinamične lastnosti, in sicer gostota ρ, specifična toplota c, temperatura tališča

Tt in vrelišča Tv ter talilna toplota Qt in izparilna toplota Qi, določajo količino energije

(toplote), ki je potrebna za želene fazne spremembe v materialu, taljenje in izparevanje.

3.4 Vrste laserskega rezanja

Pri laserskem rezanju v procesu sodeluje curek rezalnega plina, zato so pomembne

tudi fizikalno-kemijske lastnosti, povezane predvsem z reakcijami materiala na rezalne

pline. Pri rezanju konstrukcijskih jekel s kisikom predstavlja eksotermna reakcija dodaten

izvor energije Ekem, kar je ponazorjeno na zgornji sliki. Običajno plin dovajamo soosno

z žarkom, v posebnih primerih pa tudi od strani ali s spodnje strani obdelovanca. Curek

plina ima poleg fizikalno-kemijskega učinka namen izpihovati talino iz rezalnega kanala.

Zaradi pretoka plina se lahko izgubi del absorbirane toplote v obliki konvekcije Ekon.

Prav kombinacije intenzitete žarka in vrste ter tlaka rezalnega plina v povezavi z

materialom obdelovanca določajo tri osnovne načine laserskega rezanja.

• Lasersko sublimacijsko rezanje

Večina materiala se z visoko intenzivnostjo laserskega žarka upari in odnese pod nizkim

pritiskom inertnega plina (dušik in tudi stisnjen zrak med 10 do 100 kPa ). Materiali, pri

katerih uporabljamo tovrstno rezanje, so: les, papir, umetne mase, keramika … Za

lasersko sublimacijsko rezanje so značilni majhna hrapavost na površini reza, majhno

območje, odvisno od toplote, visoka hitrost podajanja za zgoraj naštete materiale, pri

rezanju kovin na ta način pa je potrebna zelo velika energija.


- 23 -

• Lasersko talilno rezanje

Material je segret in staljen z laserskim žarkom ter odnesen s tokom inertnega plina, pri

čemer med plinom in obdelovancem ne pride do eksotermne reakcije. Za rezalni plin se

najpogosteje uporabljata dušik in argon pod visokim tlakom (1 do 2 MPa). Materiali, pri

katerih uporabljamo lasersko talilno rezanje, so: visokolegirana in Cr-Ni-jekla, nikljeve

legure, titanove zlitine … Prednosti tovrstnega rezanja so neoksidirana površina reza,

majhno območje, odvisno od toplote, in oksidacija ob učinkoviti zaščitni atmosferi, t.i.

»clean cut« oz. čisti rez. Pomanjkljivosti so večja hrapavost površine reza zaradi

staljenega materiala, nizka hitrost podajanja in zaradi velike porabe rezalnih plinov visoki

stroški obdelave.

• Lasersko plamensko rezanje

Kisik (približno 500 kPa) se uporablja za povečanje dovedene energije v obliki

eksotermne reakcije in oksidacije (gorenja) materiala, segretega z laserjem. Materiali, ki

se uporabljajo pri tovrstnem rezanju, so nizkoogljična jekla. Prednosti laserskega

plamenskega rezanja, so: oksidacija železa zviša absorpcijski koeficient za sevanje CO2-

laserja na 90 %, eksotermno gorenje daje tudi do 70 % procesne energije, iz česar sledi

visoka hitrost rezanja pri nižjih laserskih močeh. Slabši so rezultati rezanja, na površini

reza ostane oksidna plast, vendar ni večjih mehanskih sprememb.

3.5 Obdelava pri laserskem rezanju

Hrapavost Ra pri obdelavi z laserjem je odvisna od materiala, ki določa, kateri

način laserskega rezanja izberemo: sublimacijski, talilni ali plamenski. Na hrapavost

posebej vpliva debelina materiala. Ra se giblje med 1 in nekaj več kot 10 µm, v izjemnih

primerih pa je tudi manj kot 1 µm (sublimacijsko rezanje polimerov). Koničnost reza

ponazarja odstopanje realne konture reza od idealne pravokotne. Zaostajanje žarka ima

velik vpliv na dimenzijsko odstopanje pri debelejših pločevinah, saj pri rezanju majhnih

radijev prihaja do napake, ki je izrazita na spodnjem robu pločevine. Pri rezanju tankih

pločevin so odstopanja od želenih dimenzij zaradi zaostajanja žarka bistveno manjša. Na

sliki so ponazorjene okvirne vrednosti za koničnost in hrapavost pri rezanju

konstrukcijskih jekel v odvisnosti od debeline materiala. Na hrapavost vplivata predvsem


- 24 -

izvor laserskega žarka (moč, kakovost žarka, goriščna razdalja idr.) in mesto merjenja na

površini reza. Za obdelavo pri laserskem rezanju je treba nastaviti naslednje parametre:

• lečo ustrezne goriščne razdalje,

• višino gorišča,

• šobo z najprimernejšo odprtino in višino reže med šobo in površino obdelovanca,

• pretok rezalnih plinov,

• hitrost pomikanja.

Izbira teh parametrov je izkustvena, vendar so vrednosti za različne primere obdelave

toliko podobne, da je za večino običajnih primerov mogoče nastaviti zadovoljive pogoje

že po nekaj eksperimentih. [8, 9, 10]

Slika 3.2: Hrapavost pri obdelavi z laserjem


- 25 -

4 IZDELAVA PLOČEVINASTIH IZDELKOV

4.1 Parametrično modeliranje

Za parametrično modeliranje uporabljamo programski paket, ki omogoča, da

izdelek spremljamo preko celotnega razvoja do izdelave. Eden izmed programov, ki jih

uporabljamo, je tudi AUTODESK INVENTOR. Program nam omogoča modeliranje

posameznih delov, modele lahko sestavljamo v sklope ter izdelamo delavniško

dokumentacijo. Modeliranje poteka v naslednjem vrstnem redu:

• izdelava posamičnih sestavnih delov (Standard.ipt, Inventor Part),

• sestavljanje modelov v sklop (Standard.iam, Inventor AsseMbly),

• med izdelavo modela in sklopa se celotni postopek zapisuje v zgodovino.

Model izdelamo v naslednjih korakih:

• izdelava skice v prostoru ( 2D Sketch),

• poljubna skica v prostoru (3D Sketch),

• parametrični model (Solid).

Sklop se lahko izdela na dva načina:

• znotraj sestava dodajamo in modeliramo nove elemente, kar nam omogoča

uporabiti značilnosti že izdelanih elementov,

• sestavo izdelamo s sestavljanjem obstoječih modelov.

Pri modeliranju spremljamo izdelek v realnem času. Vse narejene spremembe se

odražajo v vseh fazah dela. Model je osnovan za vse nadaljnje aplikacije, vsebuje

geometrijske in negeomertrijske značilnosti elementa. Modele sestavljamo v sklope in z

njihovo pomočjo nato izdelamo delavniško dokumentacijo. Vse spremembe, ki se

nanašajo na model, se odražajo na risbah, sklopih in na vseh drugih aplikacijah. [4]


- 26 -

4.2 Predstavitev okolja (Sheet Metal)

Pločevinasti izdelki se nekoliko razlikujejo od okolja za izdelavo navadnih

komponent. Vendar je nabor ukazov precej različen kot pri izdelavi navadnih komponent.

Zato moramo pločevinaste izdelke narediti tako, da se dajo razviti. Program izdela

razvitje samodejno glede na podane tehnološke podatke.

Modeliranje pričnemo s skico, nanjo naredimo osnovno stranico in ji dodamo

zavihke. Za osnovne karakteristike, kot so: material, debelina pločevine, radij krivljenja,

metode za izračun razvite dolžine itd., uporabimo slog (Sheet Metal Styles).

Razvito pločevino lahko izvozimo v DWG ali DXF obliki za nadaljnjo uporabo v

AutoCADu ali pa direktno na CNC stroj za razrez pločevine.

4.3 Izdelava 2D skice

Ko zaženemo Inventor, izberemo predlogo Standard.ipt. Za izdelavo modela

moramo najprej izdelati dvodimenzionalno skico. Zato uporabimo modul 2D Sketch

Panel, ki se aktivira samodejno ob izdelavi nove skice oziroma pri izdelavi nove

komponente.

4.4 Risanje elementov

Pri risanju elementov najprej izberemo ukaz za risanje določenega elementa (Line

(črta), Circel (krog) …), vnesemo točke, ki določajo element. Element lahko zbrišemo

tako, da ga označimo in s tipko Delate (izbriši) zbrišemo.

4.5 Urejanje skice

Skico je treba večkrat popraviti in urediti. Pri urejanju oziroma spreminjanju si

pomagamo z ukazi:

• Trim – rezanje elementov,

• Mirror-Rotate-Copy – zrcaljenje-vrtenje-kopiranje.


- 27 -

Slika 4.1: Okolje za risanje v Autodesk Inventorju

4.6 Izdelava modela

Za izdelavo modela moramo zapustiti skicirko in 2D skici v modelu Part dodati

tretjo dimenzijo. Na ta način dobimo telo oziroma model. Izberemo funkcijo Extrude, s

tem ukazom raztegnemo profil v prostor. Odpre se pogovorno okno za vpis parametrov

za razteg. V seznamu Extents imamo na voljo različne možnosti za določanje višine

raztega:

• distance – razteg v izbrani smeri za določeno distanco,

• to next – razteg do naslednje površine v izbrani smeri,

• to – razteg do izbrane površine,

• from to – razteg med dvema izbranima površinama,

• all – razteg skozi vse, npr: odrez skozi celoten model.

V pogovornem oknu izberemo distanco in vpišemo vrednost, določimo smer

raztega (+Z, -Z ali v vsako smer polovico). Kliknemo na OK in tako dobimo osnovno 3D

telo.


- 28 -

Slika 4.2: Ukaz Extrude – razteg

4.7 Urejanje modela

Neposredno na modelu bomo izdelali še ostale elemente. V modelu Part Features

najprej postavimo novo delovno ravnino (Work plane). Delovne ravnine lahko

postavljamo na več načinov:

• postavitev ravnine s pomočjo treh točk,

• postavitev s pomočjo enega roba in ploskve telesa,

• postavitev ravnine pravokotno na določen rob

• postavitev ravnine pravokotno na ploskev preko določenega roba telesa,

• postavitev ravnine med dvema soležnima stranicama,

• postavitev ravnine vzporedno s ploskvijo,

• postavitev ravnine preko določenega kota med osnovno ploskvijo,

• postavitev ravnine vzporedno med določeno ploskvijo in delovno točko,

• postavitev ravnine tangentno na določen valj,

• postavitev delovne ravnine na sredino med dve ravnini ali ploskvi izdelka.

Ravnino odmaknemo za 150 mm, nova ravnina nam bo služila za izdelavo nove

skice.


- 29 -

Slika 4.3: Ukaz Work Plane – delovna ravnina

Na novo izdelamo skico kroga in jo uredimo, skico nato z ukazom Finish Sketch

(zaključi skico) zaključimo.

Slika 4.4: Izdelava skice na novi delovni ravnini

V meniju Part Features izberemo ukaz Loft. Loft je namenjen za izdelavo telesa

preko reber (sections) in vodilnih krivulj (rails) ali srednjic (centerline). Reber in vodilnih

krivulj je lahko poljubno število. Telo lahko naredimo s pomočjo najmanj dveh skic. Ko

aktiviramo ukaz, se odpre pogovorno okno, v katerem izberemo določene profile in

vodilne krivulje preko katerih bo napeljano telo, določimo prištevanje ali odštevanje

telesa.


- 30 -

Slika 4.5: Ukaz Loft – izdelava telesa preko reber in vodilnih krivulj

Ker potrebujemo še en enak model, si bomo pomagali z ukazom Mirror Feature

(zrcaljenje), ki je namenjen zrcaljenju gradnikov. Najprej naredimo delovno ravnino,

preko katere bomo zrcalili izbrani gradnik. Pokažemo gradnik, nato preklopimo na gumb

Plane in pokažemo še zrcalno ravnino. Potrdimo z gumbom OK in na nasprotni strani

dobimo zrcalno sliko gradnika. Gradnik je povezan z osnovnim, če se spremeni osnovni

gradnik, se spremeni tudi njegova zrcalna slika.

Slika 4.6: Ukaz Mirror – zrcaljenje

V naslednjem koraku si izdelamo pomožno skico za zgornji del modela. Preden

začnemo z risanjem, določimo projektno geometrijo. Z ukazom Project Geomerty lahko

na skicirano ravnino pravokotno projiciramo izbrano geometrijo (robove, oglišča,


- 31 -

delovne gradnike, elemente drugih skic itd.). Projicirani robovi so povezani s svojimi

originali in se odzivajo na spremembe originalov.

Slika 4.7: Ukaz Project Geomerty

Za izdelavo zgornjega dela cevovoda bomo dodali še dva gradnika. Najprej

postavimo novo delovno ravnino (Work plane), sledi skiciranje kroga ter urejanje in

kotiranje z ukazom General Dimension (splošne dimenzije). Na enak način naredimo še

spodnji del. Določimo delovno ravnino in nanjo skiciramo krog, na koncu skico uredimo.

.

Slika 4.8: Delovna ravnina Slika 4.9: Izdelava skice

Na prvo skico izdelamo izvlečenje, nakar se odpre pogovorno okno, v katerem določimo

razteg do naslednje površine v izbrani smeri.


- 32 -

Slika 4.10: Izdelava raztega Na drugo skico izdelamo razteg po poti z ukazom Sweep. Poznamo tri načine.

• Tip Path; na ta način lahko profil zapeljemo po določeni poti in s tem naredimo

3D telo. Pokažemo skico profila (2D skica) in skico poti (2D ali 3D skica).

• Tip Path and guide rail; pri tem načinu imamo poleg poti še vodilno krivuljo. Ta

določa skaliranje in rotiranje profila. Tukaj je razlika med ukazom Sweep in Loft;

Sweep vedno ohranja obliko profila, tako da jo skalira in rotira.

• Tip Profile and Guide surface; pri tem načinu pokažemo profil, vodilno krivuljo

in vodilno površino. Profil je v tem primeru vedno pravokoten na vodilno

površino.

Slika 4.11: Ukaz Sweep


- 33 -

Preden dokončno shranimo model, moramo odvečen spodnji del izbrisati. Pri tem si

pomagamo s funkcijo Delete Faces.

Slika 4.12: Ukaz Delete Faces

Na spodnji sliki je sedaj prikazan izgled končnega modela. Model shranimo, saj ga

bomo uporabili pri razvijanju pločevine.

Slika 4.13: Končni izdelek

4.8 Razvijanje pločevine z modulom Sheet metal

Program Autodesk Inventor pri izdelavi razvitja preračunava deformacije v

krivljenih conah in s tem zagotovi, da je izdelek po krivljenju takšnih dimenzij, kot smo


- 34 -

ga skonstruirali. Na osnovi k-faktorja (k-factor) ali krivilne tabele (Bend Table) se izdela

preračun. Razvitje lahko direktno izvozimo v SAT, DWG ali DXF formatu, kar nam

omogoča nadaljnjo obdelavo na laserskem rezalniku pločevine. Na vsaki razviti pločevini

so prikazane tri črte: krivilna linija (po sredini) ter dve tangentni liniji, ki predstavljata

začetek in konec krivine. Razvitja lahko prikažemo tudi na izrisih.

Za modeliranje delov iz pločevine v Inventorju odpremo novo predlogo Sheet

Metal.ipt. Delo se prične na enak način kot klasično volumsko modeliranje, torej s skico.

Slika 4.13: Predloga Sheet Metal.ipt

V funkcijskem meniju Sheet Metal za odpiranje modela odpremo model, ki smo ga

shranili kot osnovo za razvitje pločevine. Shranjen model odpremo s funkcijo Derived

Component (izpeljane komponente). Izpeljane komponente so lahko iz sestavov ali iz

posameznih komponent. V primeru sestavov imamo možnost seštevanja in odštevanja

komponent, v primeru izpeljevanja komponent pa možnost skaliranja ali izdelave zrcalne

komponente. Odpre se novo pogovorno okno Derived Part. Nato v drevesnem meniju

označimo Surfaces (površine) želene komponente in potrdimo.


- 35 -

Slika 4.14: Ukaz Derived Part Slika 4.15: Določitev potrebnih površin

Vrnemo se v modul Sheet Metal Features in v meniju Styles (stili) za vse sestavne

dele modela določimo material, debelino pločevine in k-faktor ter shranimo.

Slika 4.16: Ukaz Sheet Metal Styles

Preklopimo v Part Features, izberemo ukaz Thicken/Offset za debeljenje površin in

dobimo volumsko telo. Na enak način izdelamo še preostale komponente.


- 36 -

Slika 4.17: Ukaz Thicken/Offset

Odpremo novo predlogo in izberemo opcijo Standard.iam. Program Inventor

namreč deluje tako, da je vsak del shranjen v svoji datoteki (končnica ipt), medtem ko

sestavi delov direktno ne vsebujejo (končnica iam).

Slika 4.18: Predloga Standard.iam

Nato v drevesnem meniju Assembly Panel izberemo ukaz Place Component, ki

služi vstavljanju obstoječih komponent (delov ali sestavov). Odpremo vse gradnike in

sestavimo model.


- 37 -

Slika 4.19: Ukaz Place Component Slika 4.20: Izdelek

Ponovno se vrnemo v modul Sheet Metal.ipt. Model moramo še popraviti, in sicer

izrezati luknjo. Pri tem si pomagamo z ukazom Cut.

Slika 4.21: Ukaz Cut

Sedaj izberemo enega izmed gradnikov, ga označimo in odpremo ter s pomočjo

ukaza Flat Pattern (generiranje razvoja plašča, ki je potrebno zaradi postopka izdelave

pločevinastega sestavnega dela) razvijemo izbrani model v plašč.


- 38 -

Slika 4.22: Ukaz Flat Pattern. Slika 4.23: Razvita pločevina

4.9 Shranjevanje v DXF obliko

V modulu Sheet Metal.ipt izberemo ukaz Flat Pattern, s pomočjo katerega se

prikaže razvita pločevina. Z desnim gumbom miške kliknemo na Flat Pattern v zgodovini

in izberemo ukaz Save Copy As …, s katerim shranimo format datoteke v DXF. Na isti

način naredimo še za preostale gradnike.

Slika 4.24: Shranjevanje v dxf obliko

4.10 Izdelava tehnične dokumentacije

Za izdelavo izrisa uporabimo novo prdlogo s končnico idw (idw = Inventor

Drawing). Po izbiri predloge se odpre list papirja z glavo in okvirjem, na katerega s


- 39 -

pomočjo ukazov na levi strani postavljamo poglede in oznake. Na voljo imamo tri ukaze,

ki so namenjeni izdelavi izrisov, in sicer:

• drawing management (za postavljanje pogledov, prerezov, detajlov);

• drawing annotation (za kotiranje, postavitev simbolov in oznak);

• sketch (izdelava dodatnih skic na izrisu).

Osnovni pogled se izdela z ukazom Base View, nakar se odpre pogovorno okno, v

katerem moramo določiti, iz katerega modela bomo naredili osnovni pogled. Če

uporabljamo pločevinaste izdelke, imamo dodatno možnost izbire, ali naj se izriše

krivljen izdelek ali razvita pločevina, vendar moramo poprej v modelu izdelati razvitje

(Flat Pattern). V razdelku Orientation določimo usmerjenost osnovnega pogleda, pri

čemer lahko izbiramo med različnimi orientacijami, kot so zgoraj, spodaj, levo, desno.

Vezane so na koordinatni sistem modela. Če nam nobeden od osnovnih pogledov ne

ustreza, lahko model postavimo izometrično. V razdelku Scale določimo merilo pogleda,

merilo lahko izberemo iz spustnega menija ali pa ga sami v obliki decimalnega zapisa

vpišemo direktno. Nastavimo lahko še tip pogleda v razdelku Style. Izbiramo lahko med

štirimi načini prikaza:

• prikaz skritih robov;

• prikaz kontur brez skritih robov;

• osenčen pogled s prikazom skritih robov;

• osenčen pogled brez skritih robov.

Ko imamo poglede postavljene, jih lahko še dodatno urejamo:

• zasuk pogleda (Rotate View) – zasučemo ga lahko vertikalno, horizontalno ali

pod določenim kotom;

• projekcija pogleda (Projected View) – naredimo še eno ali več projekcij pogleda;

• premikanje pogledov in izbiranje elementov pogleda;

• pogled postrani (Auxiliary View);

• prerezi (Section View);

• detajli (Detail View);

• prelom pogleda (Break);

• izrez (Break Out).


- 40 -

Na izris lahko tudi kotiramo in postavljamo oznake. Kotiramo lahko na več načinov:

• samodejen prenos kot z modela, to pomeni, da vse kote, ki so bili podani na

modelu, program samodejno prikaže na posameznih pogledih modela;

• kotiranje z ukazom General Dimension – kotiranje se izvaja na enak način kot pri

izdelavi skice, kotiramo pa lahko premere, polmere, linearne kote, kotne mere.

Na pločevinastih izdelkih je pogosto potrebno označiti, v katero smer naj se krivi

posamezni zavihek. Za izpis smeri, kota in radija krivljenja uporabimo ukaz Bend Notes.

Lahko pa za izbran izdelek na izris postavimo tabelo z uporabo ukaza Table. V tabeli so

zbrani vsi podatki krivljena. Krivilne linije se označijo z zaporednimi številkami. [6]

Slika 4.25: Predloga Inventor Drawing idw Slika 4.26: Osnovni pogled

V prilogi je izrisan delovni načrt s kosovnico.


- 41 -

5 IZDELAVA CNC PROGRAMA

5.1 Shranjevanje elementov

Programski paket TOPS ima na razpolago podobne ukaze, kot vsi CAD sistemi za

risanje. Zato najprej shranimo datoteko z DXF-i, ki smo jo ustvarili v programu

AUTODESK INVENTOR, v program TOPS. Elemente je najprej potrebno pretvoriti v

GEO obliko, ki jo bere programski paket. Še preden pa si bomo element dokončno

shranili v GEO obliko, moramo na elementu preveriti, če ima kakšne pomanjkljivosti,

kot so nezaključene konture, sekajoče črte, dvojne črte. Za hitrejši ogled napak ima

program na voljo ukaz za prikaz vseh točk. Na konturi, kjer je napaka, se pojavi rdeč

kvadrat, če napak ni, je kontura na ogliščih obarvana zeleno. Element, ki se bo lasersko

rezal, mora biti zaključen, v nasprotnem primeru nam program javi napako, ko ga želimo

shraniti.

V modulu za risanje lahko spreminjamo barve črt. V programu TOPS imajo barve

različne pomene, tako npr. rumena barva pomeni graviranje. Na element je možno tudi

dodatno risanje in urejanje, npr. posnetje vogalov.

Vse dolžine, višine in kote lahko izmerimo s pomočjo ukaza za merjenje. Za vsak

element, ki ga spremenimo iz DXF v GEO obliko, nam program odpre posebno okno s

karakteristikami in okvirnimi dimenzijami DXF oblike. Elemente lahko vrtimo,

premikamo, zrcalimo, režemo in kopiramo.

K elementu lahko ustvarimo besedilo, v mojem primeru ga bom uporabil kot

oznako za številko pozicije.

Ko je element popravljen in so konture zaključene, ga shranimo v GEO obliko.

Program sam pa ga postavi v položaj xy nič.


- 42 -

Slika 5.1: Shranjevanje v geo obliko

5.2 Nanašanje elementov na pločevino

V programu TOPS odpremo modul NEST, v tem modulu gre za spisek elementov,

ki jih bomo rezali in vsebujejo:

• elemente za rezanje,

• število elementov,

• material za rezanje,

• rotiranje elementov.

TOPS ima možnost, da nanašamo elemente ročno ali avtomatsko. Elemente, ki jih

bomo uporabili za nanašanje, najprej izberemo iz shranjene datoteke, ki smo jo

predhodno spremenili v GEO obliko. V pogovornem oknu nam program ponuja, na

kakšen način naj izvede nanašanje. Na voljo so opcije rotiranje elementov, nerotiranje,

kar pomeni, da bodo elementi na plošči v položaju, kot je bil shranjen, lahko pa jih

postavimo pod določenim kotom. Katero opcijo bomo izbrali, je odvisno od programerja


- 43 -

in njegovih izkušenj. Na koncu določimo število elementov, ki jih bomo odrezali, in

potrdimo.

V obeh primerih ročnega ali avtomatskega nanašanja moramo izbrati ploščo. Plošči

moramo določiti naslednje parametre:

• kakovost materiala – v knjižnici so shranjeni materiali za navadno jeklo, nerjavo

jeklo in aluminij;

• dimenzije plošč – že po izbiri materiala nam program sam ponudi dimenzijo

plošče, določimo pa jo lahko sami, vendar moramo upoštevati velikost delovne

mize;

• vrsta razporejanja po plošči – na voljo je, da elemente razvrstimo po plošči

optimalno ali na način Rechtecke (pravi kot), na voljo imamo tudi možnost

Multiformat, kar pomeni, da lahko določim več plošč različnih dimenzij;

• nazadnje med elementi določimo še razdaljo, da rezanje ne bo vplivalo na obliko

elementov.

Po končanem opravilu program elemente glede na predhodne nastavitve

avtomatsko razvrsti na plošče. Te plošče so tudi prikazane, tako da vidimo, če smo z

razvrstitvijo po ploščah zadovoljni, saj bi se lahko odločili, da bi kateri element želeli

postaviti drugače ali pa celo na drugo mesto zaradi izkoristka. Vse elemente je mogoče

rotirati, premikati, brisati, kopirati in podobno. Vsi elementi, ki so na plošči, so v

zgornjem delu vidni, podani so s številom, ki smo ga določili za razrez. Če je število

določenih elementov enako, kot je število elementov na plošči, je obarvano z zeleno

barvo. Nasprotno rdeča barva pomeni, da na plošči ni vseh elementov, ki smo jih določili.


- 44 -

Slika 5.2: Nanašanje elementov na pločevino

5.3 Tehnologija rezanja

Tehnologija rezanja je zadnji del programiranja, da pridemo do NC programa.

Postopek ima predvsem vpliv na kakovost rezanja. Podatki za različne materiale se

nahajajo v banki podatkov programa TOPS. Z izbiro materiala te podatke vnesemo in jih

apliciramo v sam CNC program, ki nam kasneje služi za krmilje stroja. V sami banki se

nahajajo podatki glede na obdelavo in vrsto materiala, uporaba plina, določene so rezalne

hitrosti in moč laserja.

Program TOPS ima za vsak material izdelano svojo tabelo, v kateri so zbrani

ustrezni podatki. Te podatke je možno spreminjati ali pa jih dopolniti. V tabelah so

naslednji podatki:

• oznaka materiala,

• debelina materiala,

• goriščne razdalje,

• vrsta plina in tlak,


- 45 -

• moč laserja glede na konturo, tj. velike, srednje in majhne konture,

• hitrosti rezanja glede na konture.

Naslednji korak je določanje rezalnih poti in točk rezanja. V začetni fazi nam

program avtomatsko sam ponudi začetne točke in poti rezanja. Lahko pa to storimo sami

na ročni način. Po končanem opravilu ploščo še razrežemo.

Slika 5.3: Določanje rezalnih poti in točk rezanja

5.4 Izdelava CNC programa

Ko imamo vse določene vse parametre, zaključimo tehnologijo in pristopimo k

izdelavi CNC programa. To je za programerja najenostavnejši in najhitrejši postopek

programiranja, saj proces poteka popolnoma enostavno.

Najprej programu določimo ustrezno oznako, kot rezultat dobimo CNC program,

grafično predstavitev ter plan obdelave (Bearbeitungsplan). Ta plan lahko natisnemo in

ga posredujemo operaterju na stroj. Operater iz razpoložljive dokumentacije vidi


- 46 -

razporeditev elementov po plošči, potrebno količino rezanih elementov, podani so tudi

vsi parametri rezanja, kot so dimenzije plošč, vrsta materiala, debelina materiala in

število ponavljanj programa. [7]

V prilogi je izpisan NC-program za prikazan primer. Koda je napisana za

SINUMERIC krmilje.

6 SKLEP

V zadnjih letih izredno narašča časovni pritisk na proizvajalce. Izdelki morajo biti

izdelani kvalitetno in v zelo kratkem roku. Zato se podjetja vedno bolj opremljajo s

sodobnejšimi in zmogljivejšimi stroji, ki pa poleg zmogljivosti potrebujejo tudi sodobno

programsko opremo. V zadnjem času se je tudi filozofija vodstvenega kadra v podjetjih

precej spremenila. Če je še pred leti bilo vloženih sredstev v programsko opremo le

toliko, da so podjetja razpolagala s CAD programom za risanje v 2D dimenziji, danes

temu ni tako. V današnjem času podjetja premorejo najmanj enega izmed številnih

programov za 3D modeliranje.

V diplomski nalogi sem skušal na čim bolj enostaven način prikazati pripravo

tehnološkega poteka za izdelavo pločevinastega cevovoda. S pomočjo programske

opreme za risanje in modeliranje Autodesk Inventor sem prikazal hitrejše reševanje

problema za razvijanje pločevin. Ker je v današnjem proizvodnem procesu na razpolago

vse manj časa in so izdelki vse bolj zahtevni, si ni treba več pomagati s klasičnimi

metodami za razvijanje pločevin, kjer s programi določamo točke za izris krivulje. V

modelirnem programu sem uporabil modul za razvijanje pločevin Sheetmetal, kateri

omogoča nadaljevanje priprave za laserski razrez. Najprej sem prikazal izdelavo

prostorskega modela, ga nato razvil v plašč in ga izvozil v DXF obliki. To obliko

datoteke sem kasneje uporabil za razrez na CNC laserju v laserskem programu Tops 100,

kjer sem opisal postopek celotnega programiranja. Prednost programa Autodesk Inventor

je tudi v tem, da lahko za celoten model naredimo tehnično dokumentacijo. Za svoj

izdelek sem naredil načrt s kosovnico, ki se nahaja v prilogi. Le-ta delavcem v

proizvodnji omogoča enostavnejšo predstavo o izgledu končnega izdelka.


- 47 -

7 SEZNAM SLIK

Slika 2.1: Regulacijska zanka pozicioniranja po položaju

Slika 2.2: Krmiljenje od točke do točke

Slika 2.3: Linijsko krmiljenje

Slika 2.4: Izboljšano linijsko krmiljenje

Slika 2.5: Konturno krmiljenje

Slika 2.6: Razvoj NC strojev

Slika 2.7: Shema CNC-ja

Slika 2.8: Shema NC in CNC sistema

Slika 3.1: Energijska bilanca laserskega rezanja

Slika 3.2: Hrapavost pri obdelavi z laserjem

Slika 4.1: Okolje za risanje v Autodesk Inventorju

Slika 4.2: Ukaz Extrude razteg

Slika 4.3: Ukaz Work Plane – delovna ravnina

Slika 4.4: Izdelava skice na novi delovni ravnini

Slika 4.5: Ukaz Loft

Slika 4.6: Ukaz Mirror - zrcaljenje

Slika 4.7: Ukaz Project Geomerty

Slika 4.8: Delovna ravnina

Slika 4.9: Izdelava skica

Slika 4.10: Izdelava raztega

Slika 4.11: Ukaz Sweep

Slika 4.12: Ukaz Delete Faces

Slika 4.13: Končni izdelek

Slika 4.13: Predloga Sheet Metal.ipt

Slika 4.14: Ukaz Derived Part

Slika 4.15: Določitev potrebnih površin

Slika 4.16: Ukaz Sheet Metal Styles

Slika 4.17: Ukaz Thicken/Offset

Slika 4.18: Predloga Standard.iam


- 48 -

Slika 4.19: Ukaz Place Component

Slika 4.20: Izdelek

Slika 4.21: Ukaz Cut.

Slika 4.22: Ukaz Flat Pattern

Slika 4.23: Razvita pločevina

Slika 4.24: Shranjevanje v dxf obliko

Slika 4.25: Predloga Inventor Drawing idw

Slika 4.26: Osnovni pogled

Slika 5.1: Shranjevanje v geo obliko

Slika 5.2: Nanašanje elementov na pločevino

Slika 5.3: Določanje rezalnih poti in točk rezanja


- 49 -

8 LITERATURA

[1] Aberšek, Boris (2007): Sodobne tehnologije proizvodnje (CNC). Novo mesto:

Visoka šola za tehnologije in sisteme.

[2] Balič, Jože (2002): CAD/CAM postopki. Maribor: Fakulteta za strojništvo.

[3] Balič, Jože/Pahole, Ivo (2003): Proizvodne tehnologije. Maribor: Fakulteta za

strojništvo.

[4] Broz Žižek, Erika (2005): Snovanje in konstruiranje 1. Ljubljana: Tehniška

založba Slovenije.

[5] Pahole, Ivo/Drstvenšek, Igor/Ficko, Mirko (2003): Programiranje numerično

krmiljenih strojev – rezkanje. Maribor: Fakulteta za strojništvo.

[6] Prijatelj, Sašo (2007): Autodesk Inventor. Ljubljana: Basic d.o.o.

[7] TRUMPF Werkzeugmaschinen GmbH + Co. KG. Grundlagen. (2002). Ditzingen:

Technische Dokumentation der Firma.

[8] http://www.logme.si/varnost/index.php?option=com_content&task=view&id=124

&Itemid=45

[9] http://www.irt3000.si/default-300,291.html

[10] http://medfiz.fmf.uni-lj.si/Files/Sem_Laserji%20v%20medicini.pdf


- 50 -

ŽIVLJENJEPIS

Rodil sem se 23. 8. 1975 v Mariboru. Živim v Mariboru, skupaj s partnerko in

otrokom.

Osnovno šolo sem obiskoval v Rušah. Po končani osnovni šoli sem se vpisal v

srednjo stojno tehniško šolo v Mariboru in jo uspešno končal.

Najprej sem se zaposlil v podjetju MONTAVAR v Mariboru, sedaj pa sem

zaposlen v podjetju Impol Inotechna v Slov. Bistrici, kjer opravljam delo tehnologa.

V šolskem letu 2001/2002 sem se vpisal v visoki strokovni študijski program v

Mariboru, kjer študiram ob delu.

ra ČunalniŠko programiranje nc izdelave plo …

Documents