výuka obsluhy, seřizování a programování cnc strojů ve 3. ročníku

Výuka obsluhy, seřizování a programování

CNC strojů

ve 3. ročníku oboru Obráběč kovů

Brno 2016 Doležal Miroslav

2

Prohlášení

Prohlašuji, ţe jsem bakalářskou práci vypracoval samostatně, s vyuţitím pouze

citovaných informačních zdrojů.

Souhlasím, aby práce byla uloţena na Masarykově univerzitě v Brně v knihovně

Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům.

V Tišnově 19.3.2016

3

Poděkování

Děkuji paní JUDr. Mgr. Ing. Kateřině Šmejkalové za odborné vedení, cenné rady

a připomínky a za obětavou pomoc, kterou mi poskytla při zpracování bakalářské práce.

4

1 Obsah

1 Obsah ........................................................................................................................ 4

2 Úvod .......................................................................................................................... 7

3 SŠTE Brno ................................................................................................................ 8

3.1 80–ti letá historie školy ...................................................................................... 8

3.2 Po roce 1989 ....................................................................................................... 8

3.3 Současnost .......................................................................................................... 8

3.4 Vybavení školy ................................................................................................... 9

4 Učební obor Obráběč kovů (23‒56‒H/01) .............................................................. 10

4.1 Stručné seznámení s oborem ............................................................................ 10

4.2 Profil absolventa ............................................................................................... 10

4.2.1 Odborné kompetence ................................................................................ 10

4.2.2 Obsah vzdělávání ...................................................................................... 11

4.2.3 Uplatnění absolventa v praxi ..................................................................... 12

4.3 Ukončení vzdělávání absolventa ...................................................................... 12

5 Odborný výcvik ....................................................................................................... 14

5.1 Pojetí vyučovacího předmětu ........................................................................... 14

5.1.1 Obecný cíl ................................................................................................. 14

5.1.2 Charakteristika učiva ................................................................................. 14

5.1.3 Metody a formy výuky .............................................................................. 14

5.1.4 Hodnocení výsledků ţáka ......................................................................... 15

5.1.5 Rozvoj klíčových kompetencí a průřezových témat ................................. 15

5.2 Obráběči kovů v odborném výcviku ................................................................ 16

5.2.1 První ročník ............................................................................................... 16

5.2.2 Druhý ročník ............................................................................................. 17

5.2.3 Třetí ročník ................................................................................................ 17

6 Hodinová dotace k vybraným tématům .................................................................. 19

6.1 Výukový CNC soustruh a programování v ISO kódu ...................................... 19

6.2 CNC soustruh se systémem FANUC Oi TC .................................................... 21

6.3 CNC soustruh se systémem Sinumerik 810 D ................................................. 23

7 Popis vyučovacího dne ............................................................................................ 25

7.1 Struktura vyučovacího dne ............................................................................... 25

8 Výukové prostory .................................................................................................... 27

5

8.1 CNC dílna ......................................................................................................... 27

8.2 Učebna .............................................................................................................. 28

9 Výuková témata ...................................................................................................... 29

9.1 Vybraná témata ................................................................................................. 29

10 Výukové texty ......................................................................................................... 30

10.1 Ovládání stroje TALENT 6/45 s řídícím systémem Sinumerik 810D.......... 30

10.2 Ovládání stroje TALENT 6/45 s řídícím systémem Fanuc .......................... 34

10.3 Nástroje a jejich upínání ............................................................................... 35

10.4 Korekce nástrojů a NBO obrobku ................................................................ 41

10.5 Jemné korekce nástrojů ................................................................................. 45

10.6 Programování základních funkcí .................................................................. 46

10.7 Kruhová interpolace ...................................................................................... 48

10.8 Pevné cykly ................................................................................................... 50

10.9 Korekce zaoblení špičky nástroje na soustruhu ............................................ 51

11 Cvičná práce ............................................................................................................ 54

11.1 Zadání cvičné práce ...................................................................................... 54

12 Souborná práce ........................................................................................................ 59

12.1 Zadání souborné práce .................................................................................. 59

12.2 Hodnocení souborné práce ........................................................................... 62

13 Hodnocení výukových textů ................................................................................... 64

14 Závěr ....................................................................................................................... 65

15 Odborná literatura ................................................................................................... 66

16 Internetové zdroje ................................................................................................... 67

17 Seznam tabulek ....................................................................................................... 67

18 Seznam obrázků ...................................................................................................... 67

19 Seznam příloh ......................................................................................................... 69

20 Anotace ................................................................................................................... 69

20.1 Česky ............................................................................................................ 69

20.2 Anglicky ....................................................................................................... 69

21 Klíčová slova ........................................................................................................... 70

21.1 Česky ............................................................................................................ 70

21.2 Anglicky ....................................................................................................... 70

7

2 Úvod

Učební obor Obráběč kovů – obráběč na CNC strojích (23‒56‒H/01) je velice rozšířený

učební obor na středních odborných školách se zaměřením na strojírenství.

I kdyţ jde o obor, který je na našich středních školách vyučován několik desítek roků,

nelze o něm říci, ţe by pozbyl něco ze své atraktivnosti. Myšlena je atraktivita

absolventů pro zaměstnavatele. Ti jsou zaměstnavateli neustále ţádáni. Je to tím, ţe se

tento obor rozvíjí a školy doplňují vzdělávací programy o výuku nových technologií.

Tím jsou především CNC stroje a jejich programování.

Absolvent tohoto oboru z roku 1990 nevěděl o CNC a jejich programování téměř nic.

Dříve byly stěţejní konvenční obráběcí stroje a práce na nich.

Dnes je situace jiná. Absolventi umí ovládat, naprogramovat a seřídit alespoň

ty nejrozšířenější systémy, jako je Sinumerik, Fanuc a Heindenhein.

Pokud však chceme nové technologie vyučovat musíme i na samotnou výuku pouţívat

nové a moderní systémy. To jsou v případě popisovaného oboru Obráběč kovů CNC

simulátory a výukové programy na PC. Vyuţitím této techniky ve výuce odborného

výcviku dosáhneme lepších výsledků ve výchovně vzdělávacím procesu.

Cílem této práce bude prezentování materiálů pro potřeby výuky tohoto oboru. V úvodu

bude stručně seznámeno se Střední školou technickou a ekonomickou Brno

( dále jen SŠTE Brno), její historií, oborem Obráběč kovů a ŠVP tohoto oboru. Další

kapitoly budou věnovány výukovým prostorům. CNC dílně, učebně a výuce odborného

výcviku. Největší část práce bude věnována výukovým materiálům a textům. Materiály,

které jsou součástí této práce budou zaměřeny na CNC soustruhy se systémem řízení

Sinumerik a Fanuc.

Součástí bakalářské práce budou rovněţ fotografie dílny, výrobků, výkresy cvičných

a 1 souborné práce. Většina fotografií byla pořízena v prostorách školy. Fotografování

povolil pan Ing. Jindřich Felkel ‒ zástupce ředitele pro praktické vyučování.

8

3 SŠTE Brno

3.1 80–ti letá historie školy

Historie školy začíná po První světové válce v roce 1918. Zaloţení školy souvisí se

vznikem Zbrojovky Brno.

V září 1931 byly tehdejším Ministerstvem školství a osvěty schváleny Stanovy

odborné učňovské školy pro živnosti československé Zbrojovky a.s. v Brně. První

„Tovární učňovská škola pro ţivnosti československé Zbrojovky a.s.“ sídlila v Nové

ulici (dnešní Šumavské), později přešla do hlavního závodu Zbrojovky a.s. na Lazaretní

ulici V roce1983 byla postavena nová budova školy na ulici Olomoucká.

3.2 Po roce 1989

Po změně politického reţimu v roce 1989 se z tehdejšího Středního odborného učiliště

stává integrovaná střední škola. Jedná se o zcela nový typ střední školy, který dosud

v naší výchovně ‒ vzdělávací soustavě chyběl. Integrovaná střední škola v sobě pojí

pozitivní stránky středního odborného učiliště a střední odborné školy. Zabezpečuje

výuku v učebních oborech ukončených výučním listem a současně ve studijních

oborech s maturitou.

Mezi jednotlivými obory existuje vzájemná prostupnost a vzdělávací cestu si student

můţe volit podle svého zájmu a dosahovaných studijních výsledků. Je školou

celoţivotního vzdělávání pracovníků, protoţe vedle uvedených učebních a studijních

oborů zabezpečuje nástavbové studium, semináře, specializační odborné rekvalifikační

kurzy a další formy vzdělávání podle poţadavků trhu práce.

3.3 Současnost

V současné době je SŠTE Brno jednou z největších středních odborných škol

zřizovaných Jihomoravským krajem. Je stabilní vzdělávací institucí s významem daleko

přesahujícím náš region. Mimo strojírenských oborů nabízí ke studiu i obory

elektrotechnické, ekonomické a IT.

http://www.sstebrno.cz/stranka/80

9

Ve všech vyučovaných oborech vyuţívá moderní metody výuky. Například E ‒

learning, vyuţívání interaktivních tabulí, CAD‒CAM systémů ve strojírenských

oborech. Ţáci IT oborů mají moţnost získat mezinárodní ECDL Certifikát ve

výpočetní technice.

Škola vyučuje obory žádané na trhu práce, spolupracuje s desítkami firem v regionu,

čímţ uplatňuje uplatnění absolventů v praxi.

informační technologie;

elektrotechnika a elektronika;

strojírenství;

ekonomika.

Přednosti školy spočívají ve vysoce efektivním systému řízení, v inovativním

a pravidelném zavádění nových technologií do výuky a ve vyuţití dlouhodobě

prosperující a mimořádně bohaté spolupráce se sociálními partnery. Ve svém vývoji

směřuje škola k neustálému zvyšování kvality procesu vzdělávání.

3.4 Vybavení školy

Technické vybavení školy pro výuku je velmi moderní. Je z velké části financované

z projektů Evropské Unie.

internet ‒ studenti mají pro výuku k dispozici 368 počítačů zapojených v síti

na internet 24 hod. denně, WIFI síť, další PC pro volné uţití mimo výuku

v informačním centru školy včetně tisku a kopírování;

Učebny ‒ specializované multimediální pro výpočetní techniku, CAD/CAM.

technologie, fyziku, odborné předměty, cizí jazyky, techniku administrativy,

humanitní předměty, laboratoře elektroniky, mechatroniky a další;

odborná pracoviště pro odbornou praxi v oblasti CNC technologií a programování.

CNC strojů, robotů, elektropneumatických a elektrohydraulických systémů řízení.

multimediální techniky, elektroniky a další.1

V následující kapitole bude blíţe představen učební obor Obráběč kovů.

1 http://www.sstebrno.cz/o-skole/historie-a-soucasnost/

10

4 Učební obor Obráběč kovů (23‒56‒H/01)

4.1 Stručné seznámení s oborem

Jedná se o tříletý učební obor zakončený závěrečnou učňovskou zkouškou. Po ukončení

přípravy a úspěšném vykonání závěrečné zkoušky je absolvent schopen samostatně

provádět nastavení, obsluhu a údrţbu základních druhů obráběcích strojů. Výuka je

zaměřena na soustruţení, frézování a broušení kovových a nekovových materiálů

v kusové i sériové výrobě.

Obráběč kovů je ţádanou profesí jak u velkých tak u malých firem. Absolventi tohoto

oboru mohou také samostatně podnikat v oblasti obrábění a zpracování kovů.

4.2 Profil absolventa

Kaţdý absolvent získává teoretické a odborné kvalifikace a kompetence. Profil

absolventa, vypovídá o cílovém stavu, ke kterému činnost vyučujících a studentů

směřuje.

4.2.1 Odborné kompetence

Odborné kompetence absolventa školního vzdělávacího programu Obráběč na CNC

strojích tvoří otevřený soubor vědomostí, dovedností a pracovních návyků, který se

vytváří při profesní přípravě zejména v speciálně - odborných vzdělávacích předmětech

a v odborném výcviku.

Popis a rozvoj konkrétních kompetencí je uveden v učebních osnovách vzdělávacích

předmětů. Získané kompetence vyjadřují takové kvality, které by absolvent měl být

schopen dále rozvíjet a upevňovat, nejen při výkonu profesní činnosti, ale i při dalším

studiu. Vzdělávání směřuje k tomu, ţe absolvent je vybaven a disponuje těmito

odbornými kompetencemi:

čte výkres;

vyhledává údaje v normách, podnikových katalozích;

načrtne součást;

rozlišuje materiály, dokáţe posoudit a určit obrobitelnost;

volí vhodné pracovní postupy, prostředky a metody;

posuzuje pouţití jednotlivých obráběcích strojů;

11

volí vhodné nástroje;

nastaví na stroji vhodné řezné podmínky;

určí parametry řezu, nástroje a materiály pro pracovní proces;

seřídí stroj, upne nástroje a obrobek;

obrobí na klasických obráběcích strojích technologicky nesloţité obrobky;

vytvoří program pro obrobení technologicky nesloţitého obrobku;

kontroluje výrobek měřením rozměrů, vzájemné polohy ploch, jakosti povrchu;

zná obecné zásady a postupy péče o stroje;

má základní vědomosti o počítačové technice;

pouţívá běţný software;

sestaví jednoduchý program pro CNC stroj v základním (obecném) formátu;

dodrţuje předpisy týkající se bezpečnosti a ochrany zdraví při práci;

má osvojeny zásady a návyky bezpečné pracovní činnosti;

rozpozná moţnost nebezpečí úrazu, ovládá zásady poskytování první pomoci;

chápe kvalitu jako nástroj konkurenceschopnosti;

zná systém jakosti na pracovištích a dbá na zabezpečení kvality;

posoudí uţitečnost vykonávané práce a její finanční ohodnocení;

zvaţuje efektivnost náklady, zisk, vliv na ţivotní prostředí.

4.2.2 Obsah vzdělávání

Vzdělávání ve jmenovaném oboru směřuje k tomu, aby si ţáci vytvořili v odpovídající

úrovni odborné a klíčové kompetence.

druhy materiálů a jejich pouţití;

technická příprava výroby včetně technické dokumentace;

různé typy obráběcích strojů, jejich nastavení, obsluha a údrţba;

technologický postup výroby;

volba a nastavení řezných podmínek;

12

volba vhodného nástroje a jeho údrţba;

různé způsoby upínání nástrojů a obrobků;

obsluha a údrţba nejmodernějších obráběcích strojů včetně CNC strojů s řídícími

systémy Acramatic, Heidenhain, Siemens Sinumeric, Fanuc;

jednoduché programování o nastavování, obsluha a údrţba CNC strojů a příprava

programů a manipulace s nimi;

vypracování technologické dokumentace pro obrábění na CNC strojích.

4.2.3 Uplatnění absolventa v praxi

Absolventi se uplatní firmách, ve kterých je výrobní činnost zaměřena na obrábění

materiálů.

obráběč na CNC strojích;

CNC soustruţník;

CNC frézař;

operátor NC strojů;

obráběč kovů ‒ soustruţník, frézař, brusič;

nástrojař.2

4.3 Ukončení vzdělávání absolventa

Základní legislativní normou je zákon č. 561/2004 Sb., Zákon o předškolním,

základním středním, vyšším odborném a jiném vzdělávání. Střední vzdělání se ukončuje

závěrečnou zkouškou. Dokladem o dosaţení středního vzdělání s výučním listem je

vysvědčení o závěrečné zkoušce a výuční list.

Vyhláška č.47/2005 Sb. o ukončování vzdělávání ve středních školách závěrečnou

zkouškou a o ukončování vzdělávání v konzervatoři absolutoriem stanovuje jednotlivé

samostatně klasifikované zkoušky závěrečné zkoušky konané v pořadí:

písemná zkouška;

praktická zkouška;

ústní zkouška.

2 http://sstebrno.cz/stranka/files/studium/2012-13/OK.pdf

13

Témata pro jednotlivé zkoušky stanoví ředitel školy.

Škola se také můţe zapojit do projektu Nová závěrečná zkouška. Jedná se o nový

projekt Ministerstva školství a Národního ústavu pro vzdělávání. Vyuţívá jednotné

zadání závěrečných zkoušek.

Ty připravují řešitelské týmy sloţené z učitelů a odborníků v daném oboru. Jednotné

zadání přispívá ke srovnatelnosti – umoţňuje navzájem srovnávat výsledky absolventů

oboru z různých škol a pomáhá i jejich lepšímu uplatnění na trhu práce.

V 5. kapitole bude seznámeno s odborným výcvikem oboru Obráběč kovů.

14

5 Odborný výcvik

5.1 Pojetí vyučovacího předmětu

5.1.1 Obecný cíl

Cílem výuky odborného výcviku v oboru obráběč kovů je, aby ţáci získali nejen

teoretické, ale i praktické informace o strojírenství, dostatek praktických zkušeností

z oblasti základních rukodělných prací s kovy a seznámili se s obsluhou běţných

klasických obráběcích strojů. Dále se ţáci učí obsluhovat a programovat CNC obráběcí

stroje, běţně pouţívané v praxi. Vzhledem k širokému záběru tohoto oboru je nutné,

aby si ţáci osvojili základní jednoduché manuálně technické zručnosti, naučili se

správným technickým postupům při důsledném dodrţování bezpečnosti práce a to vše

plně provázali při konkrétní praktické činnosti. V návaznosti na to ţáci pomocí

výpočetní techniky obsluhují CNC obráběcí stroje (soustruhy, frézky, centra),

pouţívané ve strojírenském průmyslu. Hlavním cílem výuky je vést ţáky k tomu, aby

pouţívali v celé šíři získané teoretické znalosti a vyuţívali je pro praktickou činnost.

5.1.2 Charakteristika učiva

Učivo předmětu odborný výcvik je velmi důleţitou sloţkou komplexního

středoškolského vzdělání ve školním vzdělávacím programu ‒ Obráběč kovů na CNC

strojích. Důsledně navazuje na poznatky získané v teoretickém vyučování, které jsou

dále prohlubovány, rozvíjeny a aplikovány do praxe.

5.1.3 Metody a formy výuky

Při výuce je kladen důraz na pouţívání moderních metod výuky s ohledem na vybavení

školy. Velmi důleţitým faktorem výuky je zapojit ţáka tak, aby byl motivován

k samostatné odpovědné činnosti a sám se tak podílel na kvalitě svého vzdělávání.

Základní organizační formou výuky předmětu odborný výcvik je výuka skupinová,

kolektivní a samostatná práce ţáků při zhotovování různých výrobků.

Důleţitou součástí výuky jsou praktická cvičení na strojích. Nejúčinnější metodou

v této fázi výuky je projektové vyučování a samostatná práce ţáků.

15

5.1.4 Hodnocení výsledků žáka

Předmětem hodnocení ţáka je kvalita konkrétních výrobků a zhotovené práce, přístup

k ní, odpovědnost a dodrţování bezpečnosti práce. Jednotlivé výrobky zhotovované

ţáky jsou hodnoceny známkou podle stanovených hodnotících tabulek s příslušnými

výrobními tolerancemi, které odpovídají sloţitosti a náročnosti přiměřené oboru

vzdělávání. Na konci klasifikačního období je zařazena samostatná kontrolní práce,

které shrnuje získané poznatky a dovednosti v probraných tématech. Známka z této

kontrolní práce je základním prvkem hodnocení klasifikačního období, učitel ale přihlíţí

k dílčím známkám z průběţných prací. Ve třetím ročníku v předmětu odborný výcvik

nebude nejenom předmětem hodnocení ţáka jen zhotovený fyzický finální výrobek, ale

také u některých témat i SW produkt, výkres, program, dokument, který bude hodnocen

stejně jako finální výrobek.

5.1.5 Rozvoj klíčových kompetencí a průřezových témat

Výuka předmětu odborný výcvik směřuje k tomu, aby si ţáci osvojili a rozvinuli

následují kompetence:

kompetence k řešení problémů ‒ samostatně řeší běţné pracovní i mimopracovní

problémy;

komunikativní kompetence ‒ vyjadřují se v písemné i ústní formě v různých

učebních, ţivotních i pracovních situacích;

kompetence k pracovnímu uplatnění a podnikatelským aktivitám ‒ optimálně

vyuţívají svých osobnostních a také odborných předpokladů pro úspěšné uplatnění

ve světě práce, pro budování a rozvoj své profesní kariéry a s tím související

potřebu celoţivotního učení.3

V odborném výcviku se realizují průřezová témata ‒ Člověk a ţivotní prostředí v rámci

výuky ve strojních a rukodělných dílnách. Například při úklidu dílen, odvozu třísek,

čištění a údrţbě strojů a při výměnách provozních kapalin.

Průřezové téma Člověk a svět práce je realizováno ve třetím ročníku před konáním

závěrečné zkoušky formou exkurzí ve firmách budoucích zaměstnavatelů a na nabídce

pracovních příleţitostí organizovaných školou ve spolupráci s Úřady práce.

3 ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno

16

5.2 Obráběči kovů v odborném výcviku

V odborném výcviku je třída rozdělena do tzv. učebních výrobních skupin (UVS). Tyto

skupiny tvoří maximálně 10 ţáků. Kaţdá UVS pracuje na svém pracovišti. Kaţdý

ročník je rozdělen na několik okruhů.

Základní vyučovací jednotkou v odborném výcviku je vyučovací den. Ten je rozdělen

na 7 hodin po 60 minutách

V prvním ročníku učiva se ţáci seznámí s ručním zpracováním kovů a se základy práce

na soustruzích a frézkách. Také mají samostatný okruh strojnictví. Ve druhém ročníku

svoje vědomosti ze strojního obrábění prohlubují a získávají první samostatné

vědomosti ze seřizování a programování CNC strojů.

5.2.1 První ročník

V tomto ročníku je výuka rozdělena na 4 základní okruhy.

základy zpracování kovů 90 hodin;

soustruţení 165 hodin;

frézování 165 hodin;

strojnictví 75 hodin.

Základy zpracování kovů ‒ orýsování, měření různými měřidly, pilování a dělení

materiálu, vrtání ruční i stolní vrtačkou

Soustruţení ‒ obsluha soustruhu, soustruţení čelních a válcových ploch, navrtávání,

vrtání, dokončovací metody na soustruhu (smirkování, leštění), rýhování a vroubkování

Frézování ‒ obsluha frézky, speciální měřidla (kalibry, mikrometry), frézování

rovinných a sdruţených ploch, frézování šikmých ploch pomocí úhlových podloţek,

úhlovými frézami, dělení materiálu na strojní pilce

Strojnictví ‒ druhy spojů (rozebíratelné a nerozebíratelné), pruţiny, převody a jejich

součásti, potrubí a armatury, hydraulické a pneumatické mechanismy.4


17

5.2.2 Druhý ročník

I ve druhém ročníku je vyučováno více okruhů. Frézování a soustruţení je stejné jako

v prvním ročníku. Je ovšem více zaměřeno na sloţitější práce na strojích. Místo ručního

zpracování kovů a strojnictví se ţáci vyučují základům programování a obsluhy CNC

strojů. Hodinová dotace v tomto ročníku je 577 hodin.

soustruţení kovů 231hodin;

frézování kovů 231hodin;

základy CNC 115 hodin.

Soustruţení ‒ válcových ploch (vnějších i vnitřních) s tolerancí 0,05mm, zapichování a

upichování, vnější i vnitřní závity, vrtání a vystruţování otvorů, soustruţení kuţelových

a tvarových ploch, pokrokové metody při soustruţení (více noţů, moderní řezné

materiály)

Frézování ‒ rovinných ploch, frézování dráţek (průběţných i neprůběţných), vrtání,

zahlubování otvorů na frézce, frézování tvarových ploch, dělící přístroj, frézování

dráţek na kuţelu, frézování sloţitých obrobků a šroubovic, odborné pokrokové metody

na frézkách (moderní řezné materiály)

Základy CNC‒ souřadné systémy, základy programování, G a M funkce, programování

soustruţení válcových ploch, simulátor ELTEK, seřízení výukového stroje.5

5.2.3 Třetí ročník

Ţáci třetího ročníku oboru Obráběč kovů mají 1 týden teoretického vzdělávání a 1 týden

odborný výcvik. Celková hodinová dotace odborného výcviku je 560 hodin. Výuka

v celém ročníku je věnována CNC strojům a jejich programování. Celková hodinová

dotace ve 3. ročníku je 560 hodin.

ovládání a obsluha soustruţnického CNC obráběcího stroje 175 hodin;

ovládání a obsluha CNC frézovacího stroje 192,5 hodin;

programování pomocí DOP 192,5 hodin.

CNC soustruh ‒ souřadné systémy, seřízení stroje, korekce nástrojů, NBO,

programování základních funkcí, kruhová interpolace, pevné cykly, podprogramy.


18

CNC frézka ‒ souřadný systém, polární souřadnice, seřízení stroje, korekce nástrojů,

NBO, programování základních funkcí, lineární a kruhová interpolace, programování

přes polární souřadnice, poloměrová korekce, pevné cykly, podprogramy, posunutí

NBO

Programování pomocí DOP ‒ programování a realizace v programu EDITOR, vyuţití

korekce G41 a G42, pevné cykly, programování kontury (soustruh i frézka).6

6. kapitola se věnuje hodinové dotaci jednotlivým tématům v odborném výcviku

popisovaného oboru Obráběč kovů.


19

6 Hodinová dotace k vybraným tématům

6.1 Výukový CNC soustruh a programování v ISO kódu

V tomto tématu se ţáci učí programování a základní obsluhu a seřízení CNC stroje.

Naučí se také několik způsobů měření korekcí nástrojů. Hodinová dotace je 164 hodin.

Konkrétnímu rozpisu učiva a získaným kompetencím se věnuje tabulka 1.

Tabulka 1: Témata k výukovému soustruhu SUF 16 CNC a jeho programování

( Zdroj: ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno).

Ovládání řídicího systému a obsluha

soustruţnického CNC obráběcího stroje

(celkem 164)

Ţák:

‒ dodrţuje bezpečnostní předpisy,

pracovní hygienu, poţární a školní řád

Školení BOZP a PO (4)

‒ školení, přezkoušení

(osnova č.1B, 2, 13 z aktuální ON 011)

‒ hygiena práce, předpisy, osobní hygiena

‒ poţární předpisy

‒ seřídí výukový stroj v ručním reţimu

‒ provede potřebné délkové korekce

Opakování z 2. ročníku (7)

‒ rozdíl mezi konvenčním a CNC strojem

‒ historie a vývoj CNC strojů a řídicích

systémů

‒ hlavní části CNC stroje

‒ řídicí panel – piktogramy

‒ reţimy provozu CNC stroje

‒ souřadné systémy

‒ důleţité body na CNC stroji (NBO,

NBS, REF, NBN, VB)

‒ programování G90, G91

‒ stavba programu – věta, formát věty,

slovo, význam adres N, X, Z, G, F, S, T,

M

Výsledky vzdělávání a kompetence

Učivo

(doporučený počet hodin)

20

‒ upínání obrobků, nástrojů, seřízení stroje

v R.R.

‒ programování pomocí funkcí

‒ pomocí základních funkcí G00, G01,

G02, G03 vytvoří program se dvěma a

více nástroji

‒ vytvoří cvičný program jednoduché

součásti pomocí funkcí G90, G91 a

odsimuluje jej

‒ cvičně seřídí výukový stroj a provede

délkové korekce nástrojů

Seřízení výukového stroje (14)

‒ seřízení výukového stroje v ručním

reţimu

‒ délkové korekce

‒ na CNC stroji hrubuje pomocí pevného

cyklu

‒ na CNC stroji obrábí čelní plochy

pomocí pevného cyklu

‒ na CNC stroji vrtá pomocí pevného

cyklu

‒ na CNC stroji řeţe závity pomocí

pevného cyklu

‒ na CNC stroji provádí zápichy pomocí

pevného cyklu

Programování základních funkcí (35)

‒ programování základních funkcí (G00,

G01, G02, G03) se dvěma a více nástroji

‒ cvičení programování jednoduché

součásti (G90, G91) a její simulace

‒ cvičení na výukovém stroji (seřízení

stroje, délkové korekce nástrojů)

‒ po výkladu a ukázce se orientuje

v pouţívání funkcí G29, G25, G26, G27,

M17, M30

‒ na PC odsimuluje funkce G29, G25,

G26, G27, M17, M30

Pevné cykly (21)

‒ hrubovací – podélný,

‒ čelní

‒ vrtací

‒ závitovaní

‒ zapichovací

‒ objasní kruhovou interpolaci jinou neţ

90°, najde způsoby řešení

‒ na PC odsimuluje kruhovou interpolaci

jinou neţ 90°

Podprogramy (17)

‒ výklad a ukázka pouţívání funkcí G29,

G25, G26, G27, M17, M30

‒ Cvičení (simulátor)

‒ na CNC soustruhu provede korekci G41

21

‒ na CNC soustruhu provede korekci G42

‒ na PC odsimuluje korekce na soustruhu

Kruhová interpolace, kruhová interpolace

jiná neţ 900 (35)

‒ způsob řešení.

‒ cvičení (simulátor)

‒ podle zadání vytvoří kontrolní program,

zadanou součást odsimuluje na PC a na

CNC stroji vyrobí k prokázání získaných

znalosti a dovednosti z témat

programování základních funkcí a pevné

cykly, kruhová interpolace

Korekce na soustruhu (24)

‒ G 41

‒ G 42

‒ Opakování a procvičování látky

(simulátor – stroj)

Souborná kontrolní práce k probraným

tématům simulátor – stroj (7)

‒ programování základních funkcí

‒ pevné cykly

‒ kruhová interpolace

6.2 CNC soustruh se systémem FANUC Oi TC

Ve druhém vybraném tématu se ţáci seznámí se systémem řízení FANUC Oi TC a

produkčním soustruhem TALENT 6/45. Na zvládnutí této výuky je vyčleněno 100

hodin (viz tabulka 2).

Tabulka 2: Témata k produkčnímu TALENT 6/45 se systémem FANUC Oi TC a jeho

programování.

( zdroj: ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno)

Výsledky vzdělávání a kompetence Učivo

(doporučený počet hodin)

Ovládání řídicího systému, obsluha a

programování soustruţnického CNC stroje

Talent 6/45 s řídicím systém Fanuc OiTC

(celkem 100)

22

‒ dodrţuje bezpečnostní předpisy,

pracovní hygienu, poţární a školní řád

Školení BOZP (2)

‒ školení, přezkoušení

(osnova č.1B, 2 , 3, 13 z aktuální ON 011)

‒ hygiena práce, předpisy, osobní hygiena

‒ postupně se seznámí s ovládáním

řídicího systému a obsluhou

soustruţnického CNC stroje

Talent 6/45 s řídicím systém Fanuc series

Oi‒TC od zapnutí, nájezdu do výchozí

polohy a jednotlivými tlačítky na

ovládacím panelu

Úvod (7)

‒ seznámení, zapnutí, nájezdy do výchozí

polohy, ovládací panel

‒ umístí nástroje do zásobníku, změří

jejich hrubé a jemné délky

Nástroje (7)

‒ umístění v zásobníku, obsluha

zásobníku, měření hrubých a jemných

délek nástrojů ‒ přímo ve stroji i na

odměřovacím zařízení

‒ při práci v MDI nastaví nulový bod a

ověří správnost nastavení

Nastavení nulového bodu (7)

‒ práce v MDI

‒ ověření správnosti nastavení

‒ naprogramuje a realizuje program

EDITOR s vyuţitím kompenzace

poloměru špičky G40, G41, G42.

Programování a realizace

programu EDITOR (7)

‒ vyuţití kompenzace poloměru špičky

G40, G41, G42.



více nástroji

‒ cvičně seřídí stroj a provede délkové

korekce nástrojů

Programování základních funkcí (35)




‒ cvičení na stroji (seřízení stroje,

korekce nástrojů)

‒ na CNC stroji hrubuje pomocí pevného

cyklu

‒ na CNC stroji vrtá pomocí pevného

Pevné cykly (28)

‒ hrubovací, dokončovací G70,G71

‒ vrtací G65

23

cyklu

‒ na CNC stroji řeţe závity pomocí

pevného cyklu

‒ na CNC stroji provádí zápichy pomocí

pevného cyklu

‒ závitovaní G76

‒ zapichovací G75


a na CNC stroji vyrobí k prokázání

získaných znalosti a dovednosti z témat


cykly,kruhová interpolace


tématům (7)


‒ pevné cykly

‒ kruhová interpolace

‒ seřízení nástrojů a stroje

‒ výroba součástky

6.3 CNC soustruh se systémem Sinumerik 810 D

I třetí vybrané téma je věnováno soustruhu. Tentokrát s velmi sofistikovaným řídícím

systémem Sinumerik 810 D. Soustruh je opět TALENT 6/45. Hodinová dotace je stejná.

100 hodin (viz tabulka 3).

Tabulka 3:Témata k produkčnímu soustruhu TALENT 6/45 se systémem

SINUMERIK 810D a jeho programování.

( Zdroj: ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno)

Ovládání řídicího systému a obsluha

soustruţnického CNC stroje Talent 6/45

řídicí systém Sinumerik 810 D (celkem

100hod.)

‒ postupně se seznámí s ovládáním

řídicího systému a obsluhou

soustruţnického CNC stroje

Talent 6/45 s řídicím systém Sinumeric

810D od zapnutí, nájezdu do výchozí

polohy a jednotlivými tlačítky na

ovládacím panelu

Úvod (7)

‒ seznámení, zapnutí, nájezdy do výchozí

polohy, ovládací panel

24

‒ umístí nástroje do zásobníku, změří

jejich hrubé a jemné délky

Nástroje (7)

‒ umístění v zásobníku, obsluha

zásobníku, měření hrubých a jemných

délek nástrojů ‒ přímo ve stroji i na

odměřovacím zařízení

‒ při práci v MDI nastaví nulový bod,

ověří správnost nastavení

Nastavení nulového bodu (7)

‒ práce v TSM

‒ ověření správnosti nastavení pomocí

příkazu POLOHA


v jazyce ISO


Dialog – Shop Turn

Programování (7)

‒ v jazyce – ISO

‒ Dialog – Shop Turn



více nástroji, vzájemně zkombinuje oba

druhy programování

‒ cvičně seřídí stroj a provede délkové

korekce nástrojů

Programování základních funkcí v ISO

kódu, pomocí Dialogu Shop ‒Turn a

vzájemnou kombinací (35)




‒ cvičení na stroji (seřízení stroje,

korekce nástrojů)

‒na simulátoru naprogramuje a na CNC

vyrobí tvarově sloţitou součástku

‒seřídí stroj

Programování pomocí konturty (28)

‒ pomocí kontury naprogramovat tvarově

sloţitou součástku


a na CNC stroji vyrobí k prokázání

získaných znalosti a dovednosti z témat


cykly,kruhová interpolace


tématům (7)


‒ Shop‒Turn

‒seřízení nástrojů a stroje

‒výroba součástky

V následující kapitole se tato práce bude týkat popisu vyučovacího dne v odborném

výcviku.

25

7 Popis vyučovacího dne

Vyučovací jednotkou odborného vyučovaní je jeden vyučovací den. Ţáci oboru

Obráběč kovů ve 3. ročníku mají pravidelný týdenní cyklus. Vţdy po týdnu se střídá

teoretická výuka s odborným výcvikem.

Výuka v odborném výcviku začíná v 7:30 hod. a končí v 15:00 hod. společným

odchodem do šaten. Během dne mají ţáci dvě, někdy tři přestávky. První od 08:45 hod.

do 09:00 hod. tzv. malá přestávka na svačinu a v 11:00 hod. aţ 11:30 hod. následuje

druhá přestávka na oběd. V případě, ţe jsou ţáci na učebně a pracují na PC mají nárok

na třetí, zdravotní přestávku mezi 13:30 hod. ‒ 13:45hod.

7.1 Struktura vyučovacího dne

Vyučovací den můţeme rozdělit do třech částí. Na úvodní, pracovní, a závěrečnou část.

Úvodní část:

Zahájení výuky je v 07:30 hod.

Ranní nástup ţáků. Ten slouţí ke kontrole počtu, ustrojenosti a připravenosti.

Následuje zápis do třídní knihy.

Motivační část. Sdělení ţákům téma a výukový cíl dne. Také se dozví kritéria

hodnocení daného dne a tématu.

Pracovní část:

Vysvětlení ţákům probírané učební látky, zápis důleţitých informací do sešitu.

Připomenutí zásad BOZP v návaznosti na probírané téma.

Zadání úkolů jednotlivým ţákům (práce na stroji, tvorba programu na PC, vlastní

příprava a seřizování nástrojů, měřidel a přípravků, přípravné práce na obrobcích).

Samostatná práce ţáků. Učitel odborného výcviku ţáky při práci kontroluje a případně

upozorňuje na chyby, tak aby ţáci pracovní činnost prováděli správně.

Závěrečná část:

Úklid strojů a dílny.

Zhodnocení, zda se dosáhlo všech cílů dne, opakování a krátká rozprava mezi učitelem

odborného výcviku a ţáky o probraném tématu.

26

Hodnocení ţáků – jak jejich pracovní nasazení, tak to jak zvládali při práci minulá

témata.

V 8. kapitole této práce budou popsány výukové prostory.

27

8 Výukové prostory

Výuka ţáků probíhá na 2 samostatných pracovištích. Na učebně nebo CNC dílně.

O harmonogramu vyuţití obou pracovišť je rozhodnuto jiţ před začátkem školního

8.1 CNC dílna

CNC dílna (obr. 1) je vybavena 5 produkčními CNC stroji. Jsou to stroje, primárně

určené k průmyslové výrobě. Jedná se o dva soustruhy TALENT 6/45. Kaţdý s jiným

systémem řízení. Na jednom je nainstalován systém FANUC OiTC a na druhém

SINUMERIK 810D. Dále jsou zde 3 frézky. Dvě 3osé VMC 600 se systémy

SINUMERIK 810D a jedna 5osá SMV 610, systému řízení SINUMERIK 840D.

Přímo na tomto pracovišti jsou ţákům k dispozici veškeré drţáky nástrojů, některé

nástroje a přípravky k seřizování. Součástí dílny je i odměřovací zařízení nástrojů

GARANT VG1 (obr. 24).

I zde má kaţdý ţák k dispozici PC se stejným softwarovým vybavením jako na učebně.

Dílna slouţí především k nácviku seřizování a práce na CNC. Po zvládnutí některých

z témat následuje i tzv. produktivní práce na CNC. Jedná se o sériovou výrobu

součástek k některým školním výrobkům. Např. čepy a zámečky k poutům, ozdobné

paličky na maso nebo hlavolamu Ježek v kleci. Produkční práce je vţdy vázána

k některému z probíraných témat.

Obr. 1: CNC dílna (Zdroj: vlastní)

28

8.2 Učebna

Učebna (obr. 2) slouţí při teoretické výuce, kdy nejsou zapotřebí produkční CNC stroje.

Například při tématech, jako je programování, volba a určování správných řezných

podmínek. Je vybavena 16 osobními počítači, na kterých jsou nainstalovány simulátory

strojů, a různé podpůrné programy. Ty pomáhají při odborných výpočtech, volbě

technologie a správných nástrojů. Všechny ţákovské PC jsou neustále monitorovány

přes program Vision. Ten umoţňuje učiteli odborného výcviku on ‒ line sledovat,

kaţdého ţáka a jeho práci na počítači. Ten tak můţe zabránit nechtěným a neţádoucím

aktivitám ţáků na počítači. Učitel tak také můţe ze svého počítače kontrolovat a ihned

korigovat chyby, kterých se ţák dopustí při samostatné práci. Součástí učebny je i data

projektor.

Na učebně jsou také 2 výukové CNC stroje, frézka F 16 CNC a soustruh SUF 16 CNC.

Oba stroje mají systém řízení ELTEK.

Obr. 2: Učebna CNC (Zdroj: vlastní)

Jedná se o CNC stroje velmi kompaktních rozměrů. Nejsou určeny pro produkční práci.

Slouţí výhradně pro výukové účely. Na nich si ţáci prakticky samostatně ověří

správnost toho, co si sami naprogramovali. Slouţí také k nácviku seřizování

produkčních strojů.

Další kapitola se týká vybraných témat, které budou dále popisovány.

29

9 Výuková témata

V této práci nejsou prezentovány výukové texty (viz. kapitola 10) ke všem probíraným

tématům. Jde o průřez témat, která jsou klíčová. Po zvládnutí učiva těchto okruhů je

ţák schopen samostatné práce na CNC. Tím je myšleno naprogramování, volba

nástrojů, určení řezných podmínek a seřízení stroje.

9.1 Vybraná témata

Ovládání stroje Hardinge Talent 6/45 s ŘS Sinumerik 810D;

Ovládání stroje Hardinge Talent 6/45 s ŘS Fanuc;

Nástroje a jejich upínání;

Korekce nástrojů a NBO obrobku;

Jemné korekce;

Programování základních funkcí;

Kruhová interpolace;

Pevné cykly;

Korekce zaoblení špičky nástroje na soustruhu.

Na kaţdé z vybraných témat jsou vázány cvičné práce na stroji. Při těchto pracích si

ţáci prakticky vyzkouší, to co bylo předmětem tématu. Do kaţdé práce je vţdy zahrnuto

opakování některého z dřívějších témat. Cvičné práce také slouţí k aplikaci probíraného

učiva na konkrétní produkční stroj a řídící systém.

Příklad:

Programování základních funkcí ‒ vyučování probíhá na odborné učebně. K pochopení

a procvičení učiva slouţí simulátory CNC strojů a výukové CNC stroje.

Na toto téma navazuje cvičná práce na CNC dílně s názvem Zápich na válcové ploše.

Zde jsou ţáci seznámeni s drobnými odchylkami programování v různých řídících

systémech. Zároveň si opakují předešlé učivo ‒ obsluha CNC stroje, nástroje a jejich

upínání, měření korekcí nástrojů.

Konkrétnímu cvičení na stroji se tato práce věnuje v kapitole 11. V přílohách 3-6 jsou

prezentovány výkresy k dalším cvičným a kontrolním pracím.

Konkrétní výukové texty k popisovaným tématům následují v další kapitole č. 10.

30

10 Výukové texty

Výukové texty jsou zpracovány pro účely výuky oboru Obráběč kovů. Slouţí jako

příprava a výuková opora pro učitele odborného výcviku.

Prezentované fotografie a obrázky jsou pouze ilustrační pro potřeby této bakalářské

práce. Při běţné výuce nejsou tyto fotografie potřebné, protoţe k názorné ukázce máme

stroje, skutečné nástroje a přípravky. Některé náčrty a výkresy jsou převzaty

z prezentací a materiálů určených přímo k výuce.

Při tvorbě výukových opor i materiálů pro ţáky (viz přílohy 1, 2) byla vyuţita odborná

literatura (pedagogická i strojírenská), manuály dodané ke strojům, katalogy výrobců

nástrojů a vlastní poznámky a zápisy.

10.1 Ovládání stroje TALENT 6/45 s řídícím systémem Sinumerik

810D

Téma: Ovládání stroje TALENT 6/45 (obr.3) s řídícím systémem Sinumerik 810D

Motivace: Správné ovládání kaţdého stroje je pro obsluhu jednou z nejdůleţitějších

činností. CNC stroje nevyjímaje.

Cíl: Po prostudování tématu budou ţáci schopni ovládat jmenovaný stroj s uvedeným

systém:

spustit stroj;

zreferovat stroj;

ovládat stroj v ručním i automatickém reţimu;

orientovat se v nabídkovém menu systému;

provést základní údrţbu stroje;

zavést nástroj do tabulky nástrojů;

v program manageru najít a spustit CNC program;

spouštět program od poţadovaných bloků;

vypnout stroj.

Nové výrazy: Referenční body stroje, ruční reţim, automatický reţim

31

Obr. 3: Soustruh Talent 6/45‒systém Fanuc OiTC (Zdroj : vlastní)

Spuštění stroje: U CNC strojů je třeba rozlišit mezi zapnutím stroje a spuštěním

systému. Kaţdý stroj má hlavní vypínač. Po jeho zapnutí spustíme řídící systém stroje.

Po jeho spuštění můţeme teprve spustit stroj samotný. Zachování správného pořadí je

velmi důleţité. Pokud spustíme stroj v jiném sledu, riskujeme jeho poškození.

Nájezd do referenčních bodů: v referenčním bodě dochází k přesnému sladění polohy

nástroje s odměřovacím systémem. Nájezd do tohoto bodu je nutno provést po zapnutí

stroje a ve specifických případech je moţno realizovat i najíţdění reference z NC

programu. Metodika najíţdění referenčního bodu však můţe být na jednotlivých CNC

strojích odlišná. Systém Sinumerik má pro nájezd do referencí klávesu (obr. 4). Ta je

označena piktogramem „referenčního bodu“ a pokud stroj není odborně a správně

zreferován, na klávesnici bliká kontrolka. Systém Sinumerik najede do referencí

postupně ve všech osách.

Obr. 4: Tlačítko pro najetí do referencí (Zdroj: vlastní)

32

Ovládat stroj v ručním i automatickém režimu: V ručním reţimu můţeme měnit

nástroje, pojíţdět v obou osách (X i Z) suportem, roztočit vřeteno. K pojíţdění suportu

můţeme pouţít i tzv. ruční kolečko (obr. 5). Při tímto způsobu řízení si zvolíme nejprve

ovládanou osu a potom inkrement (0,001mm,0,01mm 0,1mm).

Obr. 5: Ruční kolečko (Zdroj : vlastní)

Systém SINUMERIK má i poloautomatický reţim T,S,M. V něm si můţeme roztočit

vřeteno určitými otáčkami, zapolohovat vřeteno, vyměnit nástroj, zvolit posunutí

nulového bodu obrobku, nebo spustit jakoukoli M ‒ funkci.

V automatickém reţimu je na stroji spuštěn CNC program. Ten je moţno spustit

kontinuálně, nebo blok po bloku.

Nabídkové menu systému : Pro komunikaci mezi strojem a obsluhou disponuje systém

soustavou menu. Menu je zpracováno pomocí tzv. funkčních kláves.

Tyto klávesy z menu jsou umístěny kolem monitoru a jejich funkce se mění v závislosti

na reţimu stroje, editace programu, editace NBO, zavádění nových nástrojů a tak

podobně. Význam kláves se automaticky zobrazí na monitoru. Mimo to také můţeme

do některých submenu a reţimů přejít rovnou pomocí kláves přímého vstupu. Ty jsou

na klávesnici mimo funkční klávesy.

Základní údržba stroje: Ta se skládá zejména z doplňování chladící kapaliny, čistění

od třísek a mazání výrobcem určených míst. Některé z uvedených činností se provádí

denně ‒ čistění od třísek, kontrola mazání stroje.

Mazání stroje spočívá v kaţdodenní kontrole oleje v zásobníku (obr. 6). Pokud je oleje

v nádrţce málo je třeba jej doplnit po horní rysku ukazatele. Kdyţ obsluha olej včas

nedoplní, stroj nahlásí chybu mazání a nelze jej spustit v automatickém reţimu.

33

Obr. 6: Olejová nádržka na CNC stroji (Zdroj: vlastní)

Chladící kapalina se doplňuje podle potřeby. Při doplňování se musíme řídit pokyny

výrobce jak stroje, tak chladící kapaliny.

Tabulka nástrojů: Tato tabulka slouţí ke správě nástrojů v systému. O nástrojích jsou

zde všechny důleţité informace. Typ nástroje, směr otáček při řezu, šířka a délka břitu,

chlazení vnější, nebo vnitřní. K jednotlivým nástrojům, které zavádíme se také přiřazuje

konkrétní hodnota korekcí (obr.7). Informace z tabulky nástrojů vyuţívá CNC program.

Obr. 7: Tabulka nástrojů (Zdroj: vlastní)

Program manager: Jedná se o klasický file manager, který známe z PC. V něm CNC

programy rozděleny do jednotlivých adresářů (volba závisí na obsluze). Po označení

programu si pomocí funkčních kláves můţeme zvolit, zda chceme program, editovat,

zavést do paměti a program spustit, kopírovat, nebo vymazat.

Spouštění programu od požadovaných bloků: V některých případech při spouštění,

zvláště při seřizování je třeba spustit program od jiného bloku, neţ je první.

34

Zde se však obsluha musí správně rozhodnout od kterého bloku. Například nemůţeme

zpustit závitování, aniţ bychom měli vyvrtány otvory pod závity. Proto je důleţité pro

obsluhu, aby se v programu orientovala. To se usnadňuje textovými popisy

zakomponovanými do programu. Pro spuštěni programu od poţadovaného bloku nám

slouţí funkční klávesa „Vyhledávání bloku“ .

Vypnutí stroje: Stroj vypínáme v opačném pořadí, neţ jej zapínáme. Nejprve vypneme

pohony stoje a později samotný systém. Naposledy vypneme hlavní vypínač stroje.

10.2 Ovládání stroje TALENT 6/45 s řídícím systémem Fanuc

Téma: Ovládání stroje TALENT 6/45 (obr. 8) s řídícím systémem Fanuc

Motivace: Kaţdý řídící systém stroje má rozdílně zpracované menu a panel ovládání.

Pokud tedy máme dva stejné stroje, ale s rozdílnými řídícími systémy, bude jejich

ovládání rozdílné.

Cíl: Na jednom typu stroje, ale jiným řídícím systémem vysvětlit rozdíly v ovládání.

Obr. 8: Soustruh Talent 6/45‒systém Sinumerik 810D (Zdroj: vlastní)

Ovládání systému Fanuc: Oproti systému Sinumerik je zde několik rozdílů. Tím

nejdůleţitějším je správa nástrojů. Fanuc nemá tabulku nástrojů. Tu nahrazuje tabulka

korekcí (obr. 9 ).

35

Obr. 9: Tabulka korekcí (Zdroj: vlastní)

V této tabulce se zapisují korekce nástrojů. Při programování se k jednotlivým

nástrojovým pozicím přiřazují adresy korekcí z určené tabulky. Tnnkk je formát volby

nástroje v programu. T znamená ISO příkaz pro vyvolání nástroje, nn pozici

v revolverovém zásobníku nástrojů a kk adresu přiřazené korekce. V praxi by tento

blok vypadal následovně – T0136. Znamená, ţe k nástroji v 1 pozici máme přiřazenu

adresu korekcí 36. K stejnému nástroji můţeme mít v 1 programu přiřazeno více adres

korekcí. Toho lze vyuţít, např. při korekcích na zapichovací nůţ.

K tomuto výukovému tématu mají ţáci k dispozici popis ovládacího panelu, který je

vloţen na server školy, kam mají ţáci přístup ‒ viz. příloha 1.

10.3 Nástroje a jejich upínání

Téma: Nástroje a jejich upínání

Motivace: Abychom mohly naplno vyuţít potenciál CNC strojů, musíme pouţívat

nástroje, které nám to umoţní. V případě stroje Talent 6/45 jde o soustruţnické noţe

s výměnnými břitovými destičkami. Mezi největší výrobce těchto nástrojů patří firmy

Pramet, Iscar, WNT. Pro upínání těchto nástrojů byly vyvinuty normalizované speciální

upínací systémy.

Cíl: Po zvládnutí tohoto tématu bude ţák schopen:

určit správný soustruţnický nůţ pro poţadované obrábění;

vybrat správnou břitovou destičku;

36

zjistit doporučené řezné podmínky;

vybraný nástroj správně upnout do VDI drţáku.

Nové výrazy: Výměnná břitová destička (VBD), VDI drţák

Soustružnické nože s VBD a jejich správné použití: Základní práce na soustruhu

můţeme rozdělit na soustruţení vnější, otvorů, zápichů a závitů. Na kaţdou práci máme

jiný typ soustruţnického noţe.

Pro soustruţení vnějších ploch pouţíváme univerzální soustruţnické noţe typu SVJC

(obr. 10 ) a SCAC (obr. 11).

Obr.10: SVJC (Zdroj : katalog Pramet 2014) Obr. 11: SCAC (Zdroj: katalog Pramet 2014)

Při soustruţení otvorů máme k dispozici noţe typu SDUC (obr. 12)

nebo SCLC (obr.13 ).

Obr.12: SDUC (Zdroj: katalog Pramet 2014) Obr.13: SCLC (Zdroj: katalog Pramet 2014)

Pro soustruţení závitů a zápichů pouţíváme noţe typu GFIR (obr. 14), na vnější závity

a pro zápichy SER (obr. 15). Na závity vnitřní máme nůţ typu SIR (obr. 16).

37

Obr.14: GFIR (zdroj zdroj katalog Pramet 2014) Obr.15: SER (zdroj katalog Pramet 2014)

Obr.16: SIR (Zdroj: katalog Pramet 2014)

Popisované soustruţnické noţe nejsou jediné, které můţeme pouţít. Kaţdá z firem má

zpracované katalogy, ve kterých jsou noţe detailně popsány, včetně jejich

doporučeného pouţití. V katalogu je rovněţ popsáno značení noţů. Z označení (např.

SCLC) se dozvíme způsob uchycení břitové destičky, její tvar, velikost, úhel břitu.

Břitové destičky: Pro kaţdý soustruţnický nůţ máme výměnou břitovou destičku

(VBD). Kaţdý typ VBD je k dispozici v několika provedeních. Při stejné velikosti mají

rozdílný tvar a rádius břitu. Rovněţ se můţe lišit materiál, za kterého jsou vyrobeny.

Na kaţdý obráběný materiál a kaţdou operaci (hrubování, dokončování) je doporučen

jiný tvar břitu a materiál VBD (obr. 17). O vhodnosti tvaru břitu a materiálu informuje

katalog výrobce VBD a soustruţnických noţů. Také na krabičce, ve které jsou VBD se

můţeme dozvědět, na který druh obrábění a materiálu jsou vhodné. Výrobci mají

obráběné materiály rozděleny do několika kategorií (obr. 18). Kaţdá určená kategorie

má na krabičce v katalogu svoji barvu pro lepši rozlišení.

Obr.17: VBD (Zdroj: Katalog Pramet 2014)

38

Obr. 18: Tabulka kategorií materiálů (Zdroj: Katalog Pramet 2014)

39

Výrobci ke kaţdé VBD dodávají informace o rozsahu doporučených řezných podmínek.

Získáme je na kaţdé krabičce s VBD (obr. 19).

Obr. 19: Krabička s VBD (Zdroj: Katalog Pramet 2014)

Seřizovač CNC stoje však musí vycházet z dané situace. Musí zváţit tuhost stroje,

tuhost upnutí a typ obráběného materiálu. S těmito informacemi se teprve můţe

rozhodnout, jaké zadá konkrétní řezné podmínky. Konkrétní příklady z praxe jsou

zpracovány v příkladech 1 a 2.

Příklad 1: Materiál: Ocel třídy 11 140

Polotovar: Taţená kruhová tyč Ø 25 mm

Obrábění: Osoustruţit v délce 34mm na Ø 15,98 mm(pod

závit M16)

Upnutí: Kleština

Délka vysunutí: 40 mm

Ocel třídy 11 140 je dobře obrobitelný materiál s menší pevností. Upnutí v kleštině

s poměrně krátkým vysunutím (1,6 násobek průměru) se jeví jako dostatečně tuhé.

Na obrábění pouţijeme soustruţnický nůţ SCLCR (obr. 20) ‒ výrobce PRAMET.

40

Ten bude osazen povlakovanou břitovou destičkou MCMT (velmi univerzální VBD),

vyrobenou z materiálu T8330. Ten je určen pro obrábění oceli, nerezových ocelí i litiny.

Obr. 20: SCLCR (Zdroj: Katalog Pramet 2014)

VBD ‒ typ CCMT

Podle katalogu zjistíme doporučené řezné podmínky. Ty mají podle výrobce celkem

široký rozsah. Vzhledem ke konstrukci stroje, upnutí a obráběnému materiálu můţeme

vybírat z horních hodnot ‒na grafu označeny červeně (obr. 21). Jako startovací řezné

podmínky lze tedy navrhnout posuv 0,3mm/ot při hloubce řezu 2mm .

Obr. 21 Podmínky 1 pro CCMT (Zdroj: vlastní)

Příklad 2: Materiál: Ocel třídy 17 023

Polotovar: Taţená kruhová tyč Ø 7 mm

Obrábění: Osoustruţit v délce 18 mm na Ø 5 mm

Upnutí: Kleština

Délka vysunutí: 22 mm

Ocel třídy 17 023 je hůře obrobitelný materiál. Upnutí v kleštině je dostatečně pevné.

Problémem je však poměrně velké vysunutí (3,1 násobek průměru). Tato skutečnost je

velmi důleţitá při určení řezných podmínek. Pokud naddimenzujeme řezné podmínky,

můţe dojít ke zničení obrobku i řezné destičky.

41

Na obrábění opět pouţijeme soustruţnický nůţ SCLCR. Ten bude osazen

povlakovanou břitovou destičkou MCMT. I v tomto případě vyrobenou z materiálu

T8330. Ten je určen pro obrábění oceli, nerezových ocelí i litiny.

Podle katalogu zjistíme doporučené řezné podmínky. Ty mají podle výrobce celkem

široký rozsah. Vzhledem k velkému vysunutí, malému obráběnému průměru a špatně

obráběnému materiálu musíme vybírat hodnotu řezných podmínek ze spodní poloviny

hodnot ‒ na grafu označeny červeně (obr. 22 ). Jako startovací řezné podmínky lze tedy

navrhnout posuv 0,15mm/ot při hloubce řezu 0,5mm.

Obr. 22: Podmínky 2 pro CCMT (Zdroj: vlastní)

10.4 Korekce nástrojů a NBO obrobku

Téma: Korekce nástrojů a NBO obrobku

Motivace: Základem kaţdé práce seřizovače je zjistit (změřit) správné hodnoty korekce

nástrojů nadefinovat nulový bod obrobku. Pokud neuděláme 1 ze jmenovaných věcí,

můţe dojít ke zničení obrobku, nástroje, nebo poškození stroje.

Cíl: Po zvládnutí tohoto tématu bude ţák schopen a vědět :

správně určit korekci nástrojů pomocí odměřovacího přístroje Garant;

změřit korekci nástrojů přímo na stroji pomocí nástrojové sondy;

zadat nulový bod obrobku (NBO).

Nové výrazy: Nulový bod obrobku, korekce nástrojů

42

Korekce nástrojů: “Protože všechny nástroje nemají stejné rozměry, jsou jejich břity

při vychýlení revolverové hlavy v různých polohách, to znamená, že jsou jejich

vzdálenosti od nulového bodu nástroje různé“7(Piegler, str. 99 1994)

Délky nástrojů jsou uváděny v souřadnicích os kartézského systému (obr. 23). Velikost

je vztaţena k nulovému bodu nástroje, nebo k nulovému nástroji. Korekce nástrojů

můţeme měřit na daném obráběcím stroji, nebo k tomu danému přístroji mimo stroj.

Obr. 23: Korekce nástrojů (Zdroj: vlastní)

Měření korekce nástrojů: Změřit korekci nástrojů můţeme několika způsoby. Máme

na výběr moţnost změřit nástroj na speciálním přístroji ‒ mimo stroj, nebo jej změřit

přímo ve stroji pomocí nástrojové sondy. Nástrojové sondy mohou být různé.

Jednoduché mechanické aţ čistě bezdotykové ‒ laserové.

Měření na odměřovacím přístroji: Garant VG1 (obr. 24) je přístroj slouţící pro

měření a přednastavování nástrojů na strojích popř. obráběcích centrech. Skládá se

z upínače drţáků nástrojů, CMOS kamery vysokého rozlišení, zdroje světla a dotykové

obrazovky velikosti 15“.8 S kamerou je moţno pojíţdět ve dvou přesně měřených

osách. Pomocí kamery si na obrazovce zaměříme měřenou část nástroje. Nitkový kříţ se

zobrazí přesně na jeho hraně (pomocí systému měření největšího kontrastu). Obrazovka

zobrazí hodnoty délky a poloměru nástroje. Na tomto přístroji můţeme měřit nejenom

úhly ale také rádiusy.

Tento způsob měření je velice přesný a rychlý. Jeho výhodou je, ţe při měření nástrojů

neblokujeme stroj. A ten můţe vyrábět. Také zjistíme korekci v obou osách během 1

kroku. Nevýhodou tohoto způsobu je cena přístroje a nutnost přenášet nástroje.

7 Piegler, str. 99 1994 8 Manuál Garant VG1

43

Obr.24: Přístroj Garant (Zdroj: vlastní)

Další varianta měření je přímo ve stroji. K tomu musíme mít nástrojovou sondu

(obr.25). Tu nejjednodušší ‒ mechanickou si můţe kaţdý vyrobit sám. Stačí číselníkový

úchylkoměr přidat ke vhodnému drţáku.

Obr. 25: Nástrojová sonda (Zdroj: vlastní)

Při tomto způsobu měříme odděleně osu X i Z .

Na délkovou korekci (osa Z) potřebujeme nástrojovou sondu. Princip měření je takový,

ţe vynulujeme stroj při dotyku sondy s revolverovou hlavou (obr. 26). Čímţ získáme

pevný vztaţný bod. Na dotykovou sondu posléze přijíţdíme jednotlivými nástroji a

můţeme přes menu „měření nástroje“ se korekce automaticky zapíše do nástrojové

tabulky k příslušnému nástroji (obr. 27).

44

Obr. 26: Nulování stroje (Zdroj: vlastní) Obr. 27: Měření délkové korekce (Zdroj: vlastní)

K měření korekce v ose X potřebujeme pomocný materiál. Ten v ručním reţimu

osoustruţíme a změříme mikrometrem. Naměřenou hodnotu zapíšeme přes určené

menu“měření nástroje“ do tabulky nástrojů. Princip měření nástrojů přímo ve stroji je u

všech systémů stejný. Liší se jen strukturou menu daného systému a správou nástrojů.

Další z moţností je bezdotyková laserová sonda (obr. 28). Tato varianta je nejpřesnější,

nejrychlejší, ale také nejdraţší. Vyuţívá se na víceosých obráběcích centrech a tam, kde

jsou vysoké nároky na přesnost.

Obr. 28: Princip měření laserem (Zdroj: vlastní)

Nulový bod obrobku: Nastavuje jej obsluha stoje na základě určení programátora.

Provádí se „naškrábnutím“ nástrojem. U soustruhů určujeme pouze NBO v ose Z. Osa

X má nulový bod vţdy v ose otáčení vřetena (obrobku). Poté přes menu systému

vynulujeme osu Z. Určit NBO můţeme provést pouze se správně změřenými korekcemi

nástroje. Tímto způsobem se ztotoţní nulový bod vyhotoveného programu s nulovým

bodem polotovaru obrobku9“

9 ŠTULPA, Miloslav. CNC Programování obráběcích strojů. Praha : Grada Publishing a.s.,2015. 240 s.

ISBN 978-80-247-5269-3.

45

Ukázka výukového materiálu prezentovaná ţákům –viz. příloha 2.

10.5 Jemné korekce nástrojů

Téma: Jemné korekce

Motivace: Jemné korekce nástrojů nám pomáhají nejlépe eliminovat drobné odchylky

od programovaných (poţadovaných) rozměrů. Ty vznikají opotřebením nástroje.

Cíl: Po zvládnutí tématu budou ţáci schopni pomocí jemných korekcí korigovat

rozměry výrobku v řádu 0,005 mm.

Nové výrazy: Korekce opotřebení

Tato korekce slouţí k přesnějšímu doladění korekce nástroje a k dodatečným úpravám

korekce během obrábění, nutným z důvodu opotřebení řezné hrany nástroje. Maximální

hodnota korekce opotřebení nástroje je 1 mm, tím je sníţena moţnost hrubé chyby,

která by mohla mít za následek havárii stroje.

Tabulka korekcí opotřebení je dostupná z hlavní tabulky korekcí (nástrojů).

Kaţdý rozměr je na výkrese zakótován v určitých tolerancích. Programátor se zadává

také do programu tzv. střední hodnotu. To je aritmetický průměr horní a dolní mezní

úchylky. Při výkresové kótě 20 mm, s tolerancí ‒ 0mm + 0,05mm je programováno

20,025mm .

Abychom dosáhli poţadované přesnosti, máme u kaţdého řídícího systému k dispozici

tzv. korekci opotřebení. Ta nám umoţňuje jemné změny hlavní korekce (geometrické

korekce). Při seřizování je třeba dát korekci opotřebení v ose X do + (např. 0,2mm).

Výsledný rozměr pak bude větší. Tím zabezpečíme, ţe nebudeme mít neopravitelný

zmetek. Obrobek změříme a podle naměřených rozměrů provedeme změnu v korekci

opotřebení na ose X.

Korekci opotřebení je moţno mít v kladných i záporných hodnotách.

Pokud hodnotu korekce opotřebení zvětšujeme ‒ výsledný rozměr se zvětší.

Pokud hodnotu korekce opotřebení zmenšujeme ‒ výsledný rozměr se zmenší.

46

10.6 Programování základních funkcí

Téma: Programování základních funkcí

Motivace: Kaţdý seřizovač CNC se musí orientovat v programu. I kdyţ program sám

netvoří, musí mu rozumět a umět provést případnou editaci. Ne vţdy je totiţ program

napsán správně.

Cíl: Po ukončení tématu se bude ţák schopen

orientovat se v CNC programu;

bude programu rozumět;

naprogramuje jednoduchou součástku.

Nové výrazy: ISO kód, přípravné funkce, pomocné funkce

V programu pro číslicově řízené stroje musí být obsaţeny všechny nutné geometrické a

technologické informace pro obrábění dané součástky.

Geometrické informace jsou informace o tvaru a rozměrech součástky. Technologické

zase informace o řezných podmínkách a nástrojích. Nedílnou součástí CNC programu

jsou informace pomocné. Ty spouští pomocné funkce např. chlazení, výměnu nástrojů,

odvoz třísek dopravníkem, výměnu palety s obrobkem.

Kaţdý program se skládá z jednotlivých vět (bloků). Kaţdá věta můţe být (ale i nemusí)

označena svým číslem (pro adresovatelnost např. při volání podprogramu).

N 10 G1 X100 Z50 M6 S1000 F250 - věta programu

Kaţdá věta se skládá ze slov. G, X100, Z50. Jednotlivé slovo obsahuje adresnou část,

tvořenou písmenem(S,G…) a významovou, tvořenou číslicí (obr. 29).

Obr. 29: Věta programu (Zdroj: Skripta programování CNC - Operační program pro konkurenci schopnost)

47

Význam adresných částic:

N Číslo bloku

G Přípravné funkce

M Pomocné funkce

X,Z Osy souřadného systému

I,K,R Interpolační parametry

T Nástroj

F Posuv

S Otáčky vřetene

Vybrané přípravné funkce:

G0 Rychloposuv

G1 Lineární interpolace (pracovní posuv). Musí být doplněna informací o velikosti

posuvu F

G2 Kruhová interpolace po směru hodinových ručiček (doprava)

G3 Kruhová interpolace proti směru hodinových ručiček (doleva)

G40 Korekce dráhy nástroje vlevo od obrobku

G41 Korekce dráhy nástroje vlevo od obrobku

G42 Korekce dráhy nástroje vpravo od obrobku

G90 Absolutní programování (všechny souřadnice jsou vztaţeny k NBO)

G91 Inkrementální programování (Souřadnice koncového bodu se vztahují jen k

předchozímu bodu. Programujeme tedy přírůstek).

G94 Rychlost posuvu v mm/min

G95 Rychlost posuvu v mm/otáčku

G96 Konstantní řezná rychlost

Vybrané pomocné funkce:

M0 Nepodmíněný stop automatického cyklu

M1 Podmíněný stop automatického cyklu

M3 Roztočení vřetene po směru hodinových ručiček

M4 Roztočení vřetene proti směru hodinových ručiček

M6 Výměna nástroje

M8 Zapnutí chlazení

M9 Vypnutí chlazení

48

M30 Konec programu a návrat na 1. větu

Vysvětlení některých funkcí:

G0 nájezd do polohy (rychloposuv).

Formát: G0 X100 Z100

X100, Z100 – souřadnice koncového bodu

Povel G0 přemístí nástroj rychloposuvem do polohy v souřadném systému obrobku.

G1 lineární interpolace (řezný posuv).

Formát:G1 X 25 Z ‒10 F100

X25, Z‒10 – koncový bod řezu

F100 ‒ velikost posuvu

Příkaz G1 slouţí k soustruţení čelních, válcových a kuţelových ploch, k vrtání,

vystruţování apod. Souřadnice zadané v bloku s G1 budou stavěny posuvem zadaným

pod adresou F v obou souřadnicích současně po přímkové dráze.

Rychlost posuvu zadaná adresou F zůstane v platnosti, dokud nebude zadána nová

hodnota. Rychlost posuvu nemusí být zadávána v kaţdém bloku zvlášť.

10.7 Kruhová interpolace

Téma: Kruhová interpolace

Motivace: Velkou výhodou CNC strojů je moţnost soustruţení rádiusů bez nutnosti

tvarových soustruţnických noţů. Je ale nutné matematicky správně rádius popsat

v CNC programu

Cíl: Po ukončení výuky tohoto tématu budou ţáci schopni:

správně naprogramovat úplné i neúplné rádiusy;

dopočítat chybějící kóty;

budou schopni součástku s rádiusy vyrobit.

Nové výrazy: kruhová interpolace, interpolační parametry

49

Kruhová interpolace: Nástroj se z výchozích do koncových souřadnic bude pohybovat

po kruhové dráze ve směru (G2), nebo proti směru (G3) hodinových ručiček (obr 30).

Velikost zaoblení lze zadat buď přímo jako poloměr zaoblení pod adresou R nebo

určením středu zaoblení od výchozího bodu pomocí inkrementálních souřadnic I a K.

G2, G3 kruhová interpolace

Formát: G2 X30 Z ‒ 30 I 0 K ‒10 F 100 nebo: G2 X 30 Z‒ 30 R 10 F100

G3 X30 Z ‒ 30 I 0 K - 10 F 100 nebo: G2 X 30 Z‒ 30 R 10 F100

X30, Z ‒ 30 – absolutní nebo inkrementální souřadnice koncového bodu oblouku

R – poloměr zaoblení (maximálně pro oblouky do 180 stupňů)

I – posunutí středu zaoblení vůči výchozímu bodu v ose X

K – posunutí středu zaoblení vůči výchozímu bodu v ose Z

F – řezný posuv. F není nutno zadávat, je‒li správný posuv zadán jiţ v předcházejících

blocích

Obr. 30: Kruhová interpolace (Zdroj: https://publi.cz/books/182/06.html)

Dopočítávání chybějící kóty: Na vţdy jsou na výkrese všechny kóty, které pro definici

rádiusu potřebujeme. Pokud kóty chybí, je nutno je dopočítat, z nám známých údajů

(viz. příloha č.3).

Většinou se jedná o koncový bod kruhové interpolace nebo střed rádiusu. K výpočtu si

vystačíme s Pythagorovou větou.

50

10.8 Pevné cykly

Téma: Pevné cykly

Motivace: Pouţití pevných cyklů nám výrazně zkrátí program a zjednoduší

programování.

Cíl: Po zvládnutí tématu budou ţáci znát a schopni pouţívat:

závitovací, vrtací, podélný hrubovací, čelní hrubovací, zapichovací cyklus;

vyrobit na stroji součástku za pouţití pevných cyklů v programu (závit, vrtaný

otvor ...).

Nové výrazy: pevné cykly

Pevné cykly: Cykly zahrnují obrábění určité části obrysu obrobku do jedné jediné věty

‒ definice cyklu.

Před vyvoláním kaţdého cyklu musíme nejdříve postavit nástroj na tzv. startovací bod.

Od tohoto bodu bude vyvolaný cyklus vykonáván.

Závitovací cyklus: Při tomto cyklu odebíráme třísku o hloubce H a je řezán závit

stoupání K. Tříska je odebírána postupně aţ na souřadnice X a Z, které zadáme. Jakmile

se cyklus ukončí, nástroj se navrátí do původní polohy (startovacího bodu).

Formát: G78 X 13,3 Z ‒ 25 H 0,2 K 2

Vrtací cyklus: Vrtání hlubokého otvoru na souřadnici Z rychlosti F. Vţdy po vyvrtání

přírůstku H je vrták vysunut za účelem odstranění třísek. Zpětný pohyb rychloposuvem.

Po vyvrtání otvoru pokračuje program od startovacího bodu.

Formát: G83 Z ‒ 25 H 3 F125

Podélný hrubovací cyklus: Funkce G64 se pouţívá k odebrání přídavku na válcové

ploše postupně po jednotlivých třískách. Do adres X a Z se také zapisuje koncový

průměr a do adresy poloha čela vzniklého čepu, U tloušťka třísky při jednom průchodu,

a do adresy F posuv pracovních pohybů. Sled pohybů začíná nabráním přídavku U,

následuje soustruţení válcové plochy v délce dané adresou Z, odlehčení od obrobené

plochy a návrat. Tento sled se opakuje aţ do dosaţení poţadovaného průměru. Nůţ

obrobí poslední třísky, zarovná čelní plochu a vrátí se do výchozího bodu cyklu.

Formát: G64 X 15 Z ‒40 H 1 F180

51

Čelní hrubovací cyklus: Cyklus se pouţívá k odebrání většího přídavku na čele

součásti po jednotlivých třískách o tloušťce H. Po odebrání poslední třísky nástroj

začistí válcový průměr zbylého čepu.

Formát: G68 X 10 Z ‒ 10 H 1 F 160

Zapichovací cyklus: Tohoto cyklu vyuţijeme k vytvoření dráţky širší neţ je

zapichovací nůţ, postupným zapichováním. Adresami X a Z jsou dány konečné

rozměry zápichu, do adresy H se zapisuje šířka zapichovacího noţe.

Cyklus začíná z výchozího bodu zapíchnutím, mezi jednotlivými zápichy se nástroj

přesune o hodnotu H ‒ 0.5 mm, po posledním zápichu nástroj začistí dno dráţky a vrátí

se do výchozího bodu.

Formát: G66 X 15 Z ‒25 H 3 F120

Kaţdý systém má jiné definice pevných cyklů. Přesné formáty zápisu pevného cyklu

jsou k dispozici v manuálech konkrétního stroje.10

10.9 Korekce zaoblení špičky nástroje na soustruhu

Téma: Korekce zaoblení špičky nástroje na soustruhu

Motivace: Pokud chceme správně vyrobit kuţelovou plochu, nebo rádius, musíme

zapnout funkci G41(G41). Tyto funkce zajistí posunutí skutečné dráhy nástroje oproti

dráze programované tak, aby se eliminoval vliv poloměru špičky nástroje na tvar

obrobku. Jedině tak bude mít kuţelová nebo radiusová plocha poţadovaný geometrický

tvar.

Cíl: Po ukončení tématu budou ţáci umět:

pouţívat korekci G41,G42;

budou vědět, kterou z těchto funkcí pouţít.

Nové výrazy: korekce zaoblení špičky nástroje, kompenzační pojezd

Soustruţnické noţe nemají z důvodů stability, opotřebení a kvality povrchu ostrou

špičku nástroje.

10 Manuál S2000

52

Protoţe se však při dosavadním programování uvaţovaly pouze korekce vycházející ze

špičky soustruţnického noţe, dochází ke špatnému zkreslení tvaru u šikmých obrysů a

rádiusů

Při podélném a příčném soustruţení toto zkreslení nenastává.

Obr. 31: Korekce rádiusu špičky nože (Zdroj: http://www.scrigroup.com/limba )

Poloha nástroje je dána polohou jeho teoretické špičky – bodem P. Protoţe ve většině

případů je špička nástroje zaoblena poloměrem několika desetin milimetru, není

skutečný tzv. utvářející bod ostří totoţný s bodem P. Jeho poloha na špičce se mění

podle směru pohybu nástroje. Na obr.32 je zadaná polohou uzlových bodů A - E.

Program pro výrobu součásti bude pomocí souřadnic těchto bodů zapsán. Při obrábění

bude bod P nástroje zadanými body postupně procházet. Utváření konečného povrchu

součásti bude ale prováděno tečnými body na špičce nástroje a tvar vyrobené součásti

bude dán body A, B1, C1, D1, E1.

Ke korekci tohoto rozdílu lze s výhodou pouţít funkce G41 nebo G42, přičemţ není

nutno během programování se zaoblením špičky nástroje dále uvaţovat, poţadovaný

tvar se naprogramuje tak jak je zakreslen na výkrese a potřebné korekce provede řídící

systém stroje.

G41 se programuje, pokud je nástroj nalevo od kontury obrobku (obr. 32).

G42 uţijeme, kdyţ se nástroj nachází napravo od obrysu obrobku (obr. 32).

53

Obr. 32: Rozdíl G41 a G42 (Zdroj: Technologie číslicově řízených obráběcích strojů, využití simulačních

programů ve výuce)

54

11 Cvičná práce

Nedílnou součástí výuky kaţdého tématu jsou cvičné práce na stroji. Při nich si ţáci

prakticky vyzkouší to, co bylo probíráno zatím v teoretické rovině (obr. 33). Cvičná

práce slouţí i k procvičení témat starších, dříve probíraných. Ukázky výkresů ke

cvičným pracím jsou v přílohách 3-6. Vzhledem k menšímu počtu strojů, neţ je ţáků,

jsou při praktických cvičeních na stroji ve dvojících. Učitel odborného výcviku provede

praktickou ukázku výroby součástky. Po ukázce následuje samostatná práce ţáků.

Obr. 33: Cvičné práce (Zdroj: vlastní)

11.1 Zadání cvičné práce

K výukovému tématu pevné cykly je přichystána cvičná práce Závit M16 (obr. 35). Zde

si ţáci procvičí programování všech pevných cyklů – podélný, hrubovací, zapichovací,

závitovací a prakticky si cykly vyzkouší na stroji. Zopakována jsou starší témata ‒

obsluha stroje, upínání a měření nástrojů a jemné korekce.

Jako zadání práce ţáci dostanou seřizovací list (obr. 36) a výkres (obr. 37) a výpis

programu (viz str. 52). Program je jiţ nahrán v paměti stroje. Učitel odborného výcviku

provede názornou ukázku zápisu programu do stroje, výroby součástky a seřízení

nástrojů. Jsou zvláště upozorněni na specifika konkrétní práce a připomenuty základní

poučky bezpečnosti práce. Při samostatné práci ţáků na stroji je učitel ţákům

k dispozici pro případnou konzultaci.

55

Popis práce: Taţená kruhová tyč je na strojní pilce nadělena na cca 500mm (obr. 34).

Následně je upnuta do sklíčidla soustruhu. Délka vysunutí je 25mm. Ţáci změří korekce

nástrojů (stranový nůţ SLCR, zapichovací nůţ GFIR a závitovací nůţ SER) a určí

nulový bod obrobku. Zadají korekci opotřebení na stranový a závitovací nůţ. Osoustruţí

základní konturu obrobku a změnou korekce opotřebení doladí Ø 16 pod závit. Poté

obrobí zápich. Jako další operace následuje řezání závitu noţem SER. I zde musí doladit

závit na závitový kalibr pomocí korekcí opotřebení. Nakonec je obrobek oddělen

upichovacím noţem – upíchnutím (viz. výpis programu str. 56).

Obr. 34: Polotovar na Závit M16 (Zdroj: vlastní) Obr. 35: Závit M16 (Zdroj: vlastní)

Obr. 36: Seřizovací list: Závit M16 (Zdroj: vlastní)

56

Obr. 37: Výkres: Závit M16 (Zdroj: vlastní)

57

PROGRAM ‒ Závit M16

O0209 ;

Jméno programu

T0001 ;

Načtení korekce 1

G00 X150. Z150. ;

Bezpečná vzdálenost

T0101 ; (STRANOVY ) Nůţ č.1, korekce 1

M4 S1100 ;

Roztočení vřetene

G99 F0.09 ;

Definice pusuvu

G96 S120 ;

Konstatní řezná rychlost

G50 S3500 ;

Maximální otáčky

G0 X27. Z1. M8 ;

G01 Z0 ;

G1 X‒0.5 ;

G1 Z1. ;

G0 X27. Z0 ;

Startovací blok

G71 U1. R1 ;

Hrubovací cyklus

G71 P50 Q80 U0.3 W0.3 ; Hrubovací cyklus

N50 G1 X13 ;

Začátek kontury

G1 X16 Z‒1 ;

G1 Z‒12 ;

G1 X18 ;

G1 X19.989 Z‒13 ; (20 h7)

G1 Z‒18 ;

N80 G1 X27 ;

Konec kontury

M4 S1200 G99 F0.07 ;

G70 P50 Q80 ;

Dokončovací cyklus

G0 X100 Z100 ;

T0505 ; (ZAPICHOVAK) Nůţ č. 5 , korekce 5

M4 G96 S50 ;


G99 F0.06 ;

Definice posuvu

G0 X40 Z‒11.5 ;

G0 X17 ;

58

G1 X12 ;

G1 X17 ;

G0 X30 ;

G0 X100 Z100 ;

T0303 ; (ZAVITOVY ‒P 2) Nůţ č. 3, korekce 3

M3 G96 S60 ;


G0 X30 Z2 ;

Definice posuvu

G0 X16 ;

Startovací blok

G76 P020060 Q30 R0.025 ; Závitovací cyklus

G76 X13.54 Z‒11 R0 P1226 Q438

F2 ; Závitovací cyklus

G0 X30 ;

G0 X100 Z100 ;

T0505 ; (ZAPICHOVAK‒ UPICH) Nůţ č. 5, korekce 5

M4 S50 ;


G99 F0.06 ;

Definice posuvu

G0 X30 Z‒18 ;

G0 X25 ;

G1 X-0.5;

Upíchnutí součástky

G0 X26 ;

G0 X40 ;

G0 X120 Z120 ;

M30 ;

Konec programu

%

Mimo cvičných prací dostávají ţáci zadání na práce souborné. Ty vţdy slučují několik

probraných témat. Konkrétněji bude popisována v kapitole 12, včetně kritérií

hodnocení.

59

12 Souborná práce

Vţdy po několika probraných tématech a cvičeních na stroji následují souborné práce.

Tyto práce slouţí i jako práce kontrolní. Učitel odborného výcviku je vyuţívá

k prověření znalostí a dovedností ţáků.

12.1 Zadání souborné práce

Práce a tedy i zadání se skládá se ze dvou částí.

1. Vypracovat program podle zadaného výkresu (obr. 38). Jedná se o součástku, kde

se vyskytují téměř všechna probraná témata, která se týkají programování.

Vyhotovený program má být pro stroj Talent6/45 se systémem řízení Fanuc OiTC.

Na tvorbu programu mají ţáci určených 90 minut. Podmínkou je pouţít alespoň 5

nástrojů a 4 pevné cykly. Výsledkem je vyhotovený program a seřizovací list.

Obr. 38: Souborná práce ‒ programování (Zdroj: vlastní)

60

2. Vyrobit na stroji Talent 6/45 zadanou součástku (obr. 40). K dispozici mají

seřizovací list (obr. 41) a výkres (obr. 42). Po zadání výkresu mají ţáci určenou

1hod. na přípravu. Samotná práce u stroje je omezena na 2 hod. Záleţí na jejich

volbě, zda u měření korekcí nástrojů pouţijí seřizovací přístroj Garant nebo změří

nástroje na stroji samotném. U práce na stroji jsou ţákům povolena jejich vlastní

písemná příprava a vlastní materiály (poznámky, nákresy). Učitel odborného

výcviku ţáky při jejich práci kontroluje.

Obr. 39: Polotovar: Čep (Zdroj: vlastní) Obr. 40: Čep (Zdroj: vlastní)

Popis práce: Podle seřizovacího listu ţáci změří nástroje a upnou do stroje. Konečný

výrobek je obráběn ve dvou polohách (na 2 upnutí). Při první poloze je upnuta kruhová

tyč o délce 400 mm a Ø 40 mm (obr. 39) do sklíčidla (nebo kleštiny). Délka vysunutí je

90 mm. Dále je třeba určit nulový bod obrobku. Při této poloze je obráběn Ø 36 mm,

Ø 26, Ø 14, zápich a závit M14. Ţáci musí zadat korekci opotřebení na těch noţích,

které mají při této poloze nějakou operaci. Po kaţdé operaci následuje programový stop

M0 a stroj zastaví pro potřeby změření polotovaru. V některých částech výroby je třeba

spustit program vţdy příslušné operace. Po tom, co doladí korekce tak, aby nůţ obráběl

správný rozměr následuje vţdy další část programu. Jako poslední operace při prvním

upnutí je upíchnutí polotovaru součástky.

Při druhé poloze je třeba polotovar upnout přes upínací pouzdro. Obráběn je otvor Ø 16,

vnější plocha Ø 22. I zde jsou třeba jako při první poloze doladit korekce opotřebení.

61

Při souborné práci je program nahrán na stroj jiţ před započetím práce. Součástka není

vyrobena podle programu, který vytvoří ţáci jako první část souborné práce. Program

tvoří učitel odborného výcviku.

První sekvence programu Čep:

07005 (AL. CEP)

Jméno programu

T0303 M4 S2222

Nůţ 3, korekce 3

G0 X100 Z100

G0 X44 Z1.5 M8

G1 X-1 F0.15 G99

Definice posuvu

G0 X42 Z2

G1 Z0

G1 Z-1

G0 X42 Z2

Startovací bod

G90 X36 Z-47.2

Hrubovací cyklus

X32

X28.5

G0 X30

Startovací bod

G90 X24 Z-18

Hrubovací cyklus

X20

X16.5

G0 X100 Z100 M5

M0

Programový stop

62

Obr. 41: Seřizovací list: Čep (Zdroj: vlastní)

Obr. 42: Souborná práce: Čep (Zdroj: vlastní)

12.2 Hodnocení souborné práce

Souborná práce je ohodnocena 2 známkami. Program i práce na stroji je hodnoceno

kaţdé zvlášť.

63

U programu je přihlíţeno na technologickou správnost a „funkčnost“, správné pouţití

jednotlivých cyklů a dostatečnou přehlednost programu (textové popisy).

Pro hodnocení výrobku je připravena hodnotící tabulka (obr.32). Rozměr na součástce

je bodově hodnocen. Podle získaného počtu bodů dostává ţák známku.

Obr. 43: Hodnotící tabulka (Zdroj: vlastní)

64

13 Hodnocení výukových textů

Pro odborný výcvik nejsou jednotné učební materiály. Při výuce je nutné vyuţívat

několik různých učebních materiálů. Z tohoto důvodu vznikly nové texty prezentované

v této práci. Byly vytvořeny jako výběr z několika zdrojů do jednoho uceleného celku,

podle kterého se dané téma vyučuje. Slouţí jako část přípravy učitele a výuková opora

pro něj. V návaznosti na tyto texty vznikly i další učební materiály určené pro ţáky

oboru (viz přílohy 1 a 2).

V dosavadní praxi se tyto materiály osvědčily. Jejich hodnota spočívá v celkové

ucelenosti a návaznosti jednotlivých témat. Učiteli odborného výcviku ulehčí při práci

tvorba písemných příprav na výuku. Pilotně byly materiály ověřeny ve školním roce

2014/2015. Podle těchto materiálů je vyučováno jiţ druhým školním rokem.

V závislosti na aktuální situaci jsou průběţně doplňovány. Například dané téma

Nástroje a jejich upínání bylo inovováno poté, co byly zakoupeny nové soustruţnické

noţe.

65

14 Závěr

Cílem této bakalářské práce bylo poskytnout náhled do problematiky výuky na CNC

strojích a zpracovat návrhy didaktických textů.

V úvodních kapitolách bylo seznámeno se školou, její historií a učebním oborem

Obráběč kovů. S odbornými kompetencemi, profilem, vzděláváním a konečným

uplatněním na trhu práce absolventa tohoto oboru.

Další část této práce se věnovala odbornému výcviku. Metodám a formám výuky, cílům

a hodnocení výuky.

4. a 5. kapitola se týkala výuky Obráběčů kovů v odborném výcviku. Seznámení

s hodinovými dotacemi jednotlivých témat a ŠVP tohoto oboru.

Další kapitoly seznámily s vyučovacím dnem v odborném výcviku a výukovými

prostorami.

V 8. kapitole byly prezentovány vybraná témata, jejichţ výukovým materiálům se

podrobně věnuje kapitola 9.

Závěr této práce obsahoval popis cvičné a souborné práci na stroji.

66

15 Odborná literatura

Frieschers, A. Technologie zpracování kovů 2. Praha: Wahlberg. 1994. 280 s. ISBN 80-

901657-2-9.

Chlup, O. Středoškolská didaktika. Brno: 1935, s. 93.

Jůva, V. Úvod do pedagogiky. Brno: Paido, 1997.110 s. ISBN 80-85931-78-8.

Katalog Pramet 2014

Konop, Josef. Technologie číslicově řízených obráběcích strojů, využití simulačních

programů ve výuce. Plzeň, 2012, bakalářská práce. Západočeská universita v Plzni.

Fakulta pedagogická.

Kusala, J. Internet ve škole. Praha: Fortuna, 2009, 69.s. ISBN 80-7168-709-X.

Leinveber, J. Strojnické tabulky. Praha: Scientia. 984 s. ISBN : 80-7183-164-6.

Lazarová, B. a kol. Cesty dalšího vzdělávání učitelů. Brno: Paido, 2006. 232 stran,

ISBN 80-7315-114-6,

Manuál Garant VG1

Manuál ke stroji 1997

Manuál ke stroji 1998

Skripta programování CNC : Operační program pro konkurenci schopnost

Spilková, V. a kol. Standart středoškolského odborného vzdělávání. Praha : Fortuna,

1999, 128 s. ISBN 80-7168-604-2.

Štulpa, M. CNC Programování obráběcích strojů. Praha: Grada Publishing a.s.,2015.

240 s. ISBN 978-80-247-5269-3.

Švec, V. Klíčové dovednosti ve vyučování a výcviku. Brno MU, 1998. 178 s. ISBN 80-

210-1937-9.

ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno

Zelinková, O. Pedagogická diagnostika a individuální vzdělávací program. Brno:

Portál, 2011. 208 s. ISBN 978-80-262-0044-4.

67

16 Internetové zdroje

Elektronické ruční kolečko [online]. [cit. 1.3. 2016]. Dostupné z:

http://www.aurchina.com/Man_machine_hand_wheels.asp

Programování CNC [online]. [cit. 2.3. 2016]. Dostupné z:

https://publi.cz/books/182/06.html

Přijímací řízení [online]. [cit. 3.3. 2016]. Dostupné z:

http://sstebrno.cz/stranka/files/studium/2012-13/OK.pdf

Řídící systém MIKROPROG [online]. [cit. 3.3. 2016]. Dostupné z:

http://www.scrigroup.com/limba/ceha‒slovaca/51/st‒speciln‒MIKROPROG‒S‒Soustru

31127.php

SŠTE Brno [online]. [cit. 3.3. 2016]. Dostupné z: http://www.sstebrno.cz/o-

skole/historie-a-soucasnost/

17 Seznam tabulek

Tabulka 1: Témata k výukovému soustruhu SUF 16CNC a jeho programování

( Zdroj: ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno)

Tabulka 2: Témata k produkčnímu TALENT 6/45se systémem FANUC Oi TC a jeho

programování ( Zdroj: ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno)

Tabulka 3: Témata k produkčnímu soustruhu TALENT 6/45 se systémem SINUMERIK

810D a jeho programování ( Zdroj: ŠVP Obráběč kovů SŠTE Brno)

18 Seznam obrázků

Obr. 1 : CNC dílna (Zdroj : vlastní)…...…………………............................................24

Obr. 2 : Učebna CNC (Zdroj: vlastní)……………………..… ……………………… 25

Obr. 3 : Soustruh Talent (Zdroj: vlastní)………………………..……………….…….28

Obr. 4 : Tlačítko pro najetí do refernecí (Zdroj: vlastní)……………………………….29

Obr. 5 : Ruční kolečko (Zdroj:

http://www.aurchina.com/Man_machine_hand_wheels.asp).........................................29

http://www.aurchina.com/Man_machine_hand_wheels.asp

https://publi.cz/books/182/06.html

http://sstebrno.cz/stranka/files/studium/2012-13/OK.pdf

http://www.scrigroup.com/limba/ceha-slovaca/51/st-speciln-MIKROPROG-S-Soustru31127.php

http://www.scrigroup.com/limba/ceha-slovaca/51/st-speciln-MIKROPROG-S-Soustru31127.php

http://www.sstebrno.cz/o-skole/historie-a-soucasnost/

http://www.sstebrno.cz/o-skole/historie-a-soucasnost/

68

Obr. 6 : Olejová nádrţka na CNC stroji (Zdroj: vlastní)…………………..…………...30

Obr. 7 : Tabulka nástrojů (Zdroj: manuál ke stroji 1997 )…………………………......31

Obr. 8 : Soustruh Talent (Zdroj: vlastní) ………………………………….…….….….32

Obr. 9 : Tabulka korekcí (Zdroj: manuál ke stroji 1998)...……………...................…..32

Obr. 10 : SVJC ( Zdroj: Katalog Pramet 2014)………….…………………............….34

Obr. 11 : SCAC (Zdroj: katalog Pramet 2014 )…………….…………..………….......34

Obr. 12 : SDUC (Zdroj: katalog Pramet 2014)…...……………………………..….….34

Obr. 13 : SCLC (Zdroj: katalog Pramet 2014)…………………...…………………….34

Obr. 14 : GFIR (Zdroj: katalog Pramet 2014)………………..………………...…....…34

Obr. 15 : SER (Zdroj: katalog Pramet 2014)……………………………………...…....34

Obr. 16 : SIR (Zdroj: katalog Pramet 2014)...........................…………………...……..34

Obr. 17 : VBD (Zdroj: katalog Pramet 2014)………………………………….....…….35

Obr. 18 : Tabulka kategorií materiálů (Zdroj: katalog Pramet 2014)..…..……………..35

Obr. 19 : Krabička s VBD (Zdroj: katalog Pramet 2014)…………....……………..…36

Obr. 20 : SCLCR (Zdroj: katalog Pramet 2014)…….………..……………………….36

Obr. 21 : Podmínky 1 pro CCMT (Zdroj: vlastní)………………………………....…..37

Obr. 22 : Podmínky 2 pro CCMT(Zdroj: vlastní)…………………….....…...……..…38

Obr. 23 : Korekce nástrojů (Zdroj: vlastní)………………………..………….…….…39

Obr. 24 : Přístroj Garant (Zdroj: vlastní)…………………..…………………...........…39

Obr. 25 : Nástrojová sonda (Zdroj: vlastní)………………………...………………….40

Obr. 26 : Nulování stroje (Zdroj: vlastní)……………………..…………….………….40

Obr. 27 : Měření délkové korekce (Zdroj: vlastní)…………………………………..…40

Obr. 28 : Princip měření laserem (Zdroj: vlastní)……………………………..…..…...41

Obr. 29 : Věta programu (Zdroj: Skripta programování CNC : Operační program pro

konkurenci schopnost )…….……………………………………….. …………………43

Obr. 30 : Kruhová interpolace (Zdroj: https://publi.cz/books/182/06.html)……...........46

Obr. 31 : Korekce radiusu špičky noţe

(Zdroj:http://www.scrigroup.com/limba/ceha‒slovaca/51/st‒speciln‒MIKROPROG‒S‒

Soustruh1127.php)……………………………………………………………………. 48

Obr. 32 : Rozdíl G41 a G42 zdroj Technologie číslicově řízených obráběcích strojů,

vyuţití simulačních programů ve výuce (Zdroj: Bakalářská práce, Josef Konop )..…..49

Obr. 33 : Cvičné práce (Zdroj: vlastní)……………………..………….…….……...…50

Obr. 34 : Polotovar na závit M16 (Zdroj: vlastní)……………………………........…..51

Obr. 35 : Závit M1(Zdroj: vlastní)………………...……………………...…………….51

Obr. 36 : Seřizovací list : Závit M16 (Zdroj: vlastní)…………………………..……...51

Obr. 37 : Výkres závit M16 (Zdroj: vlastní)………………………..…….........………52

69

Obr. 38 : Souborná práce programování (Zdroj: vlastní)……………………...……….55

Obr. 39 : Polotovar Čep (Zdroj: vlastní)……………………… …...…………..…..…56

Obr. 40 : Čep (Zdroj: vlastní)………………………..……...…………………..……...56

Obr. 41 : Seřizovací list : Čep (Zdroj: vlastní)……………………………...........…….57

Obr. 42 : Souborná práce: Čep (Zdroj: vlastní)…….…………………………………..58

Obr. 43 : Hodnotící tabulka (Zdroj: vlastní)………………….…………….…………..59

19 Seznam příloh

Příloha č.1: Ovládací panel soustruhu- systém FANUC (Zdroj:vlastní)

Příloha č.2: Soustruh Harding (FANUC)-korekce nástojů + NBO (Zdroj: vlastní)

Příloha č.3: Výkres 1- cvičná práce Kulový čep NBO (Zdroj: vlastní)

Příloha č.4: Výkres 2- cvičná práce Osazený hřídel (Zdroj: vlastní)

Příloha č.5: Výkres 4- cvičná práce Zápich (Zdroj: vlastní)

Příloha č.6: Výkres 4- kontrolní práce Otvor 14h7 (Zdroj: vlastní)

20 Anotace

20.1 Česky

V mé bakalářské práci bych chtěl seznámit s problematikou výuky práce na CNC.

Práce bude rozdělena na dvě části. V první – seznámím se střední školou, kde vyučuji a

oborem Obráběč kovů. Ve druhé části zpracuji výukové materiály a texty.

20.2 Anglicky

In my work I want to get acquainted with the problems of teaching work at the CNC.

Work will be divided into two parts. The first - acquainted with high school where I

teach, and of machinists. In the second part I will work teaching materials and texts.

70

21 Klíčová slova

21.1 Česky

CNC, Soustruh, Simulátor CNC, Programování, Téma, Výuka

21.2 Anglicky

CNC, Lathe, Simulator CNC, Programing, Topic, Education

výuka obsluhy, seřizování a programování cnc strojů ve 3. ročníku

Documents