LUCRARE DE DISERTATIE Utilizarea masina de comanda numerica (CNC) pentru prelucrarea matritelor Mastreand: Pap Lehel – Levente Conducator stiintific: Prof.dr.ing. Sorin Zamfira Prof.dr.ing. Ciprian Olteanu 2010

Universitatea „Transilvania „Transilvania”” d in Bra şov Facultatea de Inginerie Mecanic ă Catedra de Mecanic ă Fină şi Mecatronic ă Program de studii: Inginerie Mecatronic ă-Master

Lucrare de diserta ţie

LUCRARE DE DISERTAŢIE Utilizarea maşina de comand ă numerică (CNC) pentru prelucrarea matri ţ elor ţ elor

Mastreand: Pap Lehel – Levente Conducător stiinţific: Prof.dr.ing. Sorin Zamfira Prof.dr.ing. Ciprian Olteanu

2010 1



Cuprins Rezumatul lucrării.......................................................... rii................................................................................ ............................................. ......................................4 ...............4 Abstract...................... Abstract ............................................ ............................................. ............................................. ............................................ .............................................5 .......................5 1 Introducere .......................................... ................................................................. ............................................. ............................................ ..................................6 ............6 1.1 Scopul lucrăi de disertaţie..........................................................................................6 1.2 Obiectivele .......................................... ................................................................ ............................................. ............................................. .......................... ....66 2 Comanda numerică ............................................ ................................................................... ............................................. .........................................7 ...................7 2.1 Noţiuni introductive.................... introductive ........................................... ............................................. ............................................ ..................................7 ............7 2.2 Avantajele tehnice şi economice ale comenzii comenzii numerice ..........................................8 ..........................................8 2.3 Principiul maşinilor cu Comand ă Numerică ............................................................10 2.3.1 Pregătirea programului...................................... programului............................................................. ............................................. ..........................10 10 2.3.2 Programul în C.N.................... C.N. ......................................... ............................................. ............................................. ............................ ......11 11 2.4 Structura unei maşini-unelte cu comand ă numerică ................................................13 2.4.1 Directorul de comandă .......................................... ................................................................ ...........................................13 .....................13 2.4.2 Interpolarea ............................................ .................................................................. ............................................. ....................................13 .............13 2.4.3 Introducerea programelor...................................... programelor............................................................ ...........................................14 .....................14 2.4.4 Traductoare de pozi ţie şi viteză .......................................................................15 2.4.5 Eroarea de urm ărire sau de avans avans ............................................ .................................................................. ..........................16 16 2.4.6 Pupitrul de comandă ............................................. ................................................................... ...........................................17 .....................17 2.4.6.1 Comenzile axelor; ............................................. ................................................................... ...........................................18 .....................18 2.4.6.2 Poten ţiometre de reglare a vitezei.................................... vitezei.......................................................... ............................ ......18 18 2.4.6.3 Oprire deplasări şi modul de pilotaj manual................................................18 2.5 Reperarea pozi ției unei scule în spa țiul de lucru.....................................................19 2.5.1 Desemnarea sistemului de axe legat de scul ă ..................................................19 2.5.2 Sisteme de cotare .......................................... ................................................................. ............................................. ............................ ......19 19 2.6 Organizarea unui program în comand ă numerică ....................................................19 2.6.1 Structura generală a limbajului........................................................................19 2.6.2 Formatul frazei....................................... frazei............................................................. ............................................. ....................................20 .............20 2.6.3 Funcţiile preparatorii.......................... preparatorii................................................. ............................................. .......................................21 .................21 2.6.3.1 Func ţii „G” definind natura deplas ării.........................................................21 2.6.3.2 Func ţii „G” pentru definirea planului de interpolare...................................22 2.6.3.3 Func ţia „G” pentru pozi ţionarea optimă a sculei sculei în raport cu piesa ............22 2.6.3.4 Corecţia în spaţiu .......................................... ................................................................. ............................................. ..........................25 25 2.6.3.5 Func ţiile pentru fixarea modului de cotare ............................................ .................................................. ......26 26 2.6.3.6 Func ţiile de deplasare a originii sistemelor de axe ......................................27 ......................................27 2.6.3.7 Func ţii diverse........................................... diverse.................................................................. ............................................. ............................ ......28 28 2.6.3.8 Cicluri sau macro-instrucţiuni programate ............................................ .................................................. ......28 28 2.6.4 Funcţii auxiliare normalizate ........................................... ................................................................. ................................29 ..........29 2.6.4.1 Func ţii de oprire M00, M01, M02, M30......................................................29 M30......................................................29 2.6.4.2 Func ţii de punere în mi şcare a arborelui arborelui principal: M03. M04, M13, M14 30 2.6.4.3 Func ţii asigurând simultan mai multe ac ţiuni..............................................30 2.6.4.4 Schimbul sculei................... sculei ......................................... ............................................. ............................................. ............................ ......31 31 3 Matriţare la ciocan .......................................... ................................................................ ............................................ ...........................................32 .....................32 3.1 Principiul procesului de matri ţare la ciocan........................................ ciocan.............................................................32 .....................32 3.2 Noţiuni introductive.................... introductive ........................................... ............................................. ............................................ ................................33 ..........33 4 Modelare .......................................... ................................................................ ............................................ ............................................. ....................................34 .............34 2



4.1 Modelarea 3D piesa Agrichon D1, B1.................................................... B1.....................................................................34 .................34 4.2 Modelarea semimatriţele..........................................................................................36 5 Realizarea programului.................... programului .......................................... ............................................ ............................................. ....................................37 .............37 5.1 Setarea originii piesei................................................ piesei....................................................................... ............................................. ..........................37 37 5.2 Forma semifabricatului ......................................... ................................................................ ............................................. ............................ ......38 38 5.3 Setarea regimului de aschiere: .......................................... ................................................................ .......................................38 .................38 5.4 Setarea nivelurilor de siguranta: .......................................... ................................................................. ....................................38 .............38 5.5 Setarea axei masinei de freazare:....................... freazare: ............................................. ............................................ ................................38 ..........38 5.6 Alegerea tipurilor de traiectorii ale sculei:.......................................... sculei:...............................................................39 .....................39 5.7 Setarea traiectorii ale sculei: ............................................. ................................................................... .......................................39 .................39 5.8 Parametrii si forma sculei aschietoare: ............................................ .................................................................. ..........................40 40 5.9 Optimalizarea traiectorii sculei...................... sculei ............................................ ............................................. ....................................40 .............40 5.10 Evitarea ciocnirii:....................................... ciocnirii:.............................................................. ............................................. .......................................42 .................42 5.11 Fişa fixare reper frezare CNC.................... CNC ........................................... ............................................. .......................................43 .................43 6 Comparaea programarii manuale cu Power Mill ........................................... ............................................................44 .................44 6.1 Avantajele programării manuale:............................................. manuale:................................................................... ................................44 ..........44 6.2 Avantajul programul Powermill pentru obtinerea programului nc:.........................44 7 Fabricarea semimatriţele..................................................................................................45 7.1 Calculul regimurilor de aşchiere.............................................................................46 7.1.1 Viteza de a şchiere ......................................... ................................................................ ............................................. ............................ ......46 46 7.1.2 Viteza de avans .......................................... ................................................................ ............................................ ................................46 ..........46 7.2 Frezele:.....................................................................................................................47 7.3 Materiale folosite la fabricarea sculelor :.................................................... :.................................................................49 .............49 8 Rezultatele........................................................................................................................50 9 Producţiei piese Agrichon B1, D2 Pentru Pentru MICHELIN ............................................. ................................................... ......53 53 9.1 Plan operatii pentru Agrichon B1; B2 ............................................. ................................................................... ..........................53 53 9.2 Proba de forjare....................................... forjare............................................................. ............................................ ...........................................53 .....................53 9.3 Operaţii ulterioare procesului de matri ţare ............................................. ..............................................................54 .................54 9.4 Debavurarea pieselor matri ţate ............................................ ................................................................... ....................................54 .............54 9.4.1 Ştanţa debavurat Agrichon D1...................... D1 ............................................. ............................................. ............................ ......55 55 9.5 Tratamentul termic al pieselor matri ţate..................................................................56 9.5.1 Recoacerea pieselor matri ţate .......................................... ................................................................ ................................56 ..........56 9.5.1.1 Recoacerea detensinare......................................... detensinare............................................................... .......................................56 .................56 9.6 Curăţirea pieselor matri ţate......................................................................................57 9.6.1 Curăţirea prin sablare...................... sablare ............................................ ............................................ ...........................................57 .....................57 9.7 Găurire şi filetate............................................ filetate.................................................................. ............................................. ....................................58 .............58 9.8 Marcare ........................................... ................................................................. ............................................. ............................................. ............................ ......59 59 9.9 Piesa finala .......................................... ................................................................ ............................................. ............................................. ..........................59 59 10 Bibliografie ............................................. ................................................................... ............................................. ............................................. ..........................60 60

3

Universitatea „Transilvania” d in Bra şov Facultatea de Inginerie Mecanic ă Catedra de Mecanic ă Fină şi Mecatronic ă Program de studii: Inginerie Mecatronic ă-Master


Rezumatul lucrării În prezenţa lucrarea de diserta ţie se ocup ă de studiul şi fabricarea unei matri ţe de forjare, pe maşina de frezare cu comand ă numerică. Cu ajutorul matri ţei se fabrică piese forjate pentru fabrica Michelin. Prima parte este introducere. Patea 2 a lucr ării se ocupă cu programarea şi structura maşinelor unelte, cu comand ă numerică. Partea 3 oferă o prezentare general ă în forjare. Partea 4 are ca scop prezentarea modelului 3D, precum şi fabricarea celor dou ă semimatriţe pe baza modelului 3D, în mediul Autodesk Inventor. Partea următoare a lucr ării pune accentul pe realizarea programelor nc Partea 6 oferă o comparare între programarea manual ă şi cea automat ă. Partea următoare prezintă fabricarea matriţei. Partea 8 pune accentul pe controlarea matri ţei pe o ma şină de măsurare

în

coordonate. Partea finală a lucrării pune accentul pe fabricarea produsului, prezent ănd procesul de fabricare pas cu pas.

4



Abstract The topic of the present dissertation deals with the study and manufacturing of a forging die by using a numerical guided milling machine. With the help of this die forged parts are being made for the Michelin factory. 1. The first part deals with the introduction. 2. The second part of the dissertation describes the programming and structure of these numerically guided tools. 3. The third part offers a general overview about forging. 4. The fourth part’s goal is to present the 3D model as well as the manufacturing of the two semi dies, based on this 3D model in an Autodesk Inventor environment. 5. The following chapter has its accent on the creating of numerical programs. 6. The sixth part offers a comparison between manual and automated programming. 7. This part deals with the actual manufacturing of the die. 8. The eight part deals with the handling of the die on a measurement device in coordinates. 9. This final part handles with the manufacturing of the product in a step by step description of this process.

5



1 Introducere Astăzi producţia de matri ţei nu este considerat realizabil f ără maşini rapizi cu comanda numerică. Cu aceste ma şini de unelte se poate realiza produc ţia în orice forma cu precizie ridicat ă. În prezent, maşinile-unelte cu CN asigur ă o precizie de prelucrare ridicat ă, de la ±(0,015–0,02) mm, în cazul centrelor de prelucrare, pân ă la ±0,003 mm, în cazul maşinilor de găurit în coordonate. Cu masini de unelte conven ţionale înainte de proces a fost necesar realizarea unui prototip din lemn sau alt material care a fost supus unei scan ări si copiat cu precizie variabil ă într-o piesa noua. Acest proces era considerat lung. Multi angaja ţi au lucrat mai multe zile la o piesa complexa, pe care cu technologia actual ă se poate produce în timp considerabil mai scurt si cu mare precizie. Este necesar un model construit cu ajutorul calculatorului. În aceasta lucrare este prezentat produc ţia unei matriţe pe maşina de frezare cu comanda numerica. 1.1

Scopul lucrăi de disertaţie

Scopul lucrări este studiul, proiectarea, modelarea, programarea si fabricarea unei matri ţe de forjare pe maşina de frezare cu comanda numeric ă. 1.2

Obiectivele

- studiul programarii maşinii cu comanda numeric ă - studiul forjarii si matritării la cald - realizarea modelului 3D in mediul Autodesk Inventor - realizarea modelului 3D a matri ţei pe baza modelului piesei - realizarea programelor în comanda numerica - comparare între programare manual ă si cea automat ă - fabricarea matri ţei cu ajutorul unei ma şini de frezare cu comanda numeric ă - verificarea matriţei pe o maşină de măsurat în coordonate. - concluziile - urmărirea producţiei piesei cu matri ţele de forjate.

6



2 Comanda numerică 2.1

Noţiuni introductive

Se poate spune c ă un echipament este cu comand ă numerică dacă instrucţiunile care permit punerea în funcţiune a maşinii sunt transmise şi aceasta în form ă codificată. Această definiţie atunci prima maşină-unealtă cu comandă numerică a fost maşina de ţesut a lui Jacquard (1800) care avea ca port-program o band ă perforată. Comanda numerică a maşinilor-unelte este un procedeu de comand ă apărut în anii 1950. ea a fost dezvoltat ă în USA începând cu 1942 pentru a satisface nevoile industriei aeronautice: realizarea suprafe ţelor complexe cum ar fi paletele elicei elicopterelor sau buzunarele de diverse forme în panouri mari de aluminiu.

Figura 1.1. Freză cu comand ă numerică.

Iniţial aceste echipamente dispuneau de organe de comand ă acţionate prin cablu iar introducerea datelor se f ăcea prin cartele perforate. Cu apari ţia microprocesoarelor şi progresul electronicii, costul acestor echipamente a sc ăzut până prin anul 1970, toate ofereau capacităţi pentru tratamentul informaţiilor importante. Suporturile şi transmiterea de date au putut fi asigurate cu ajutorul disketelor, benzilor magnetice etc. Această evoluţie care a autorizat tratamentul de date în timp real, a permis cre şterea posibilităţilor oferite de acest tip de comand ă şi a favorizat integrarea acestor acestora în construcţia de echipamente automatizate.

7



Figura 1.2. Reprezentarea schematic ă a unui echipament clasic cu comand ă numerică.

Utilizarea comenzii numerice (CN) nu se limiteaz ă numai la maşini-unelte cu care se îndepărtează material cu ajutorul unor scule cu t ăiş, ea este prezent ă la toate instalaţiile de decupat cu fascicol laser, la prelucrarea prin electroeroziune, la ma şinile cu fir, la opera ţiile de asamblare etc. ea se întâlne şte de asemenea ast ăzi la comanda meselor ma şinilor de măsurat tridimensionale, robo ţi şi alte echipamente. 2.2

Avantajele tehnice şi economice ale comenzii numerice

În anii ’70 – 80’, era frecvent tenta ţia să se spună că comanda numerică nu era rentabilă decât la realizarea seriilor mari de piese sau la generarea suprafe ţelor complexe cu profil evolventic. Aceast ă judecată era în parte justificat ă dacă se ţine cont de greutatea cu care se realiza preg ătirea fabricaţiei şi programarea (numeroase calcule geometrice f ăcute de mână, timpi de schimbare a tehnologiilor mari, iar dispozitivele de înregistrare şi citire a informaţiilor dificile şi laborioase). La vremea respectiv ă capacităţile slabe de calcul ale echipamentelor electronice de comand ă nu permiteau să se efectueze în timp real corec ţii legate de geometria sculelor şi restricţiona programatorul s ă definească traiectoriile axelor pentru fiecare scul ă sau punct generator de pe fiecare scul ă. Astfel spus, el trebuia s ă scrie programul pentru o scul ă dată iar iar ascuţirea obligă la corecţia programului. În paralel cu aceasta, costul ridicat al echipamentelor nu poate fi autorizat decât la seriile mare şi consecutive de fabrica ţie. Astăzi, comanda numeric ă poate fi utilizată într-o manieră economică în cazul seriei mici sau pentru fabrica ţii individuale de piese, f ără ca acestea din urm ă să aibă forme complicate. În exemplul din figura 1.3, relativ la o plac ă pe care se efectueaz ă găuriri simple şi filetare, se observ ă că la realizarea unei piese aveam un câ ştig de 1h 15’ fa ţă de prelucrarea pe maşini-unelte conven ţionale, în timp ce la prelucrarea a 2 piese câ ştigul este de 4h şi 15’ iar la o serie de 10 piese deja se ajunge la un câştig aproximativ de 40h. Acest câştig de timpi în execu ţie provin din cheltuielile mai reduse de punere în fabrica ţie şi tratament de date pentru un reper. Material prelucrat: - oţel; Viteza de aşchiere: 8 – 15 m/min.; Seria de fabrica ţie 3 – 12 piese; Figura 1.3. Piesa de realizat. 8



Figura 1.4. Timpi de realizare a piesei din figura 1.3. pentru prelucrarea pe ma şini-unelte conven ţ ionale şi cu comand ă numerică

Informaţiile iniţiale, că prelucrările pe maşini-unelte cu comand ă numerică sunt nerentabile trebuie actualizate. Asistenţa informatică permite definirea mai rapid ă a modelului geometric al piesei, a proiectării rapide a tehnologiei de prelucrare, calcule rapide şi în timp real pentru stabilirea condi ţiilor de operare. În acest context, timpii necesari pentru asigurarea program ării pot fi reduşi la jumătate şi timpii de execuţie a celor 10 piese de asemenea pot fi redu şi la jumătate. Aceste avantaje sunt datorate în general aportului tehnic adus de comanda numeric ă, dar sunt mult mai vizibile în cazul program ării asistate de calculator care elimin ă şi restricţiile legate de timpii şi costurile de programare. Permite: - scoaterea în exteriorul postului de lucru a sarcinilor legate de modelarea geometrică, cinematică şi tehnologică a procesului de prelucrare; - reducerea timpilor pentru mersul în gol prin realizarea în regim automat a secvenţelor procesului de prelucrare: prin punerea în pozi ţie de lucru a sculelor cu viteze de avans rapide, prin schimbarea automat ă a sculelor, prin schimbarea automată a vitezelor cu ajutorul variatoarelor; - reducerea numărului de opera ţ ii care erau necesare pentru efectuarea de lucr ări precise: trasare, utilizare de lunete, eliminarea dispozitivelor de copiat; - realizarea de suprafe ţ e complexe – prin deplasarea dup ă mai multe axe simultan şi posibilitatea realizării de piese cu suprafe ţe mult mai apropiate de necesit ăţile funcţionale; - definirea condi ţ iilor optimale de lucru, pentru c ă aceste maşini oferă posibilitatea de a face s ă varieze continuu viteza de lucru şi astfel creşte dura de via ţă a sculelor; - diminuarea gradului de implicare a factorului uman , prin creşterea gradului de automatizare a echipamentelor şi diminuarea sarcinilor de control, care sunt efectuate în timpul derulării operaţiilor de prelucrare, de echipamente speciale; - posibilitatea de a asigura flexibilitatea în raport cu evoluţiile tehnice actuale în materie de moduri de schimbare a sculelor, de proiectare geometric ă şi tehnologică

9



sau utilizarea unor sisteme de tratament de date CFAC (Concep ţia Fabricaţiei Asistată de Calculator). - integrarea echipamentelor periferice (dispozitive pentru m ăsurarea sculelor, manipulatoare, roboţi etc.) sau integrarea MUCN în ansamble automatizate (celule flexibile, linii de fabricaţie). În paginile urm ătoare, sunt prezenta ţi timpii efectivi de productivitate pentru diverse ma şini în funcţie de gradul lor de automatizare şi numărul de ore de disponibilitate dintru-un an calendaristic

Masini-unelte clasice

Masini-unelte cu comanda numerica Centru de prelucrare cu schimabare automata a sculelor si paletizare timp reeal de aschiere,

timp reglare pozitionare,

schimbare scula,

schimbare piesa

Figura 1.5. Productivitatea comparat ă pentru diverse categorii de ma şini-unelte şi gradul de automatizare.

Se observă din figura 1.5. c ă o maşină unealtă prelucrează propriu-zis doar 10-15% din timpul efectiv de produc ţie, diferenţa până la 100% fiind timpi pentru reglat, pozi ţionat, schimbat scul ă sau piesă. Automatizarea şi comanda numeric ă a permis dublarea de la 230h la 258h a timpului cât ma şina produce a şchii. Schimbarea automat ă a sculelor, reglajul automat şi schimbare piesei la sfâr şitul procesului de prelucrare a condus la un timp real de prelucrare propriu-zis de aproximativ 65%. Evident aceast ă analiză a ignorat durabilitatea sculei şi opririle din motive de pan ă sau organizare. Relativ la aportul tehnic şi economic al comenzii numerice, se pot concluziona următoarele: comanda numerică permite progresul spre excelen ţă în fabricaţie pentru c ă ea asigur ă: precizie ridicat ă, repetitivitatea ei, fiabilitate - flexibilitate şi calitate, indispensabile într-o economie de piaţă. comanda numerică asigură fabricaţie de piese cu eforturi materiale şi financiare minime. 2.3

Principiul maşinilor cu Comandă Numerică

2.3.1 Pregătirea programului În funcţie de mijloacele puse la dispozi ţie tehnologului realizeaz ă programul de execu ţie pe MUCN, figura 1.6.: - fie prin programarea manual ă prin analiza şi calculul traiectoriei sculelor i redactarea unui program pe hârtie in limbaj CN. Acest program poate fi scris direct pe tastatur ă sau poate fi 10



editat în funcţie de maşina utilizată pe benzi, diferi ţi suporţi magnetici sau memorie RAM etc. - fie utilizând un calculator ajutat de un postprocesor (program de traducere sintax ă) şi un program pentru editarea programului ce va fi adoptat, transformat prin postprocesor la nevoile maşinii.

Figura 1.6. Modalit ăţ i de programare a MUCN.

2.3.2 Programul în C.N. Programul în comandă numerică a maşinii este realizat în raport cu triedrul triortogonal drept de referinţă, ales de programator, denumit „ originea programului OP” cu originea întrun punct singular în raport cu care se definesc cotele punctelor caracteristice ale traiectoriilor sculelor. Acest sistem de referin ţă indică în mod egal şi orientarea semifabricatului pa masa maşinii. Programul descrie tipul opera ţiei ce urmeaz ă a se efectua, traiectoriile de asigurat pentru scule sau localizarea opera ţiilor de prelucrare, num ărul sculei şi condiţiile de operare. Programul este deci o succesiune de instruc ţiuni bine definite sau astfel supus nimic nu este lăsat la întâmplare.

11



Figura 1.7. Exemplu de reglaj a originii programului pentru frezare cu Mechanical 3D-Touch Probe si măsoar ă lungimea sculei

Pentru a realiza un program corect, operatorul pe ma şina-unealtă cu comandă numerică (MUCN) trebuie: - să poziţioneze corect semifabricatul în sistemul referen ţial de axe al ma şinii, respectând orientarea stabilit ă de programator şi urmărind ca traiectoriile programate să nu iasă în afara suprafe ţelor de lucru ale ma şinii; - stabilirea în comand ă maşinii a pozi ţiei originii OP în raport cu reperul legat de masa maşinii, care este de obicei originea dispozitivului de m ăsură. - originea programului OP şi originea piesei Op - originea piesei este punctul unei piese brute, modelul sau începutul prelucr ării. El va trebui s ă ţină cont eventual de decalajul între OP şi Op; - originea ma şinii Om şi originea sistemului de m ăsurare OM: primul fiind materializat de originile traiectoriilor pe fiecare ax ă. Ea este câteodat ă decala ă de originea echipamentului de m ăsură şi acest decalaj este luat în seam ă în cadrul procedurii automate de deplasare.

Figura 1.8. Sistemele de coordonate ale ma şinii şi piesei. 12


2.4


Structura unei maşini-unelte cu comandă numerică

O maşină cu comandă numerică este înainte de toate o ma şină unealt ă de precizie asociat ă la o comand ă automată de calitate tehnologia unei ma şini MUSC nu este simpl ă: o atenţie particulară se acordă rigidităţii, reducerii frecărilor şi controlul adaptiv al for ţelor de aşchiere şi inerţie înainte de a executa mi şcări frecvente cu viteze şi acceleraţii ridicate. Pentru realizarea deplas ărilor marea majoritate a constructorilor de ma şini-unelte au adoptat ghidajele pe glisiere cu gale ţi şi antrenarea prin şuruburi cu bile pretensionate. 2.4.1 Directorul de comand ă Toate comenzile numerice sunt ast ăzi cu microprocesor încorporat fie integral în directorul de comand ă, fie aparţinând unui calculator situat în tabloul de comand ă al maşinii în comand ă directă. Legătura între partea informatică proprie şi maşină este asigurat ă printrun automat programabil care asigur ă gestiunea captorilor şi acţionărilor prin programe specializate care asigur ă controlul şi deservirea axelor. Fiecare linie din program cuprinde mai multe instruc ţiuni relative fie la deplas ări, fie la condiţiile de operare. Directorul de comand ă cunoscând pozi ţia actuală a sculei în raport cu piesa calculeaz ă punctele intermediare pentru atingerea punctelor definite în blocul de instruc ţiuni. Ordinul de deplasare se execut ă transmiţând la axe succesiunea de schimb ări de viteză care genereaz ă, prin micro-deplasări consecutive, deplasarea global ă programată aceste valori sunt calculate de interpolatoare de axe. 2.4.2 Interpolarea Pentru a prelucra un profil de pies ă care nu este paralel cu nici una dintre axe este necesar să se realizeze deplas ări simultane şi sincronizate pe mai multe axe. În scopul de a nu fi obligat să codificăm în program, toate punctele unei curbe în vederea realiz ări punct cu punct, directorii de comand ă au fost dotaţi cu interpolatoare, adic ă cu instrumente de calcul, care plecând de la coordonatele a dou ă puncte (de plecare şi de sosire) calculeaz ă un număr mare de puncte intermediare într-o manier ă în care traiectoria sculei s ă fie efectuată cu o precizie fixă depinzând de performan ţele calculatorului utilizat şi de calitatea p ărţii operative (variatoare, traductoare etc.). Toate maşinile oferă astăzi posibilităţi de interpolare liniară şi care sunt materializate prin funcţiile G1, G2 sau G3 f ără maşinile „punct cu punct” utilizate la g ăurire, sudare punct cu punct etc. Liniară

Circulară

Fig. 1.9. a) principiul de punere în pozi ţ ie prin interpolare.

13



Fig. 1.9. b) frezare Interpolarea liniar ă sau circular ă.

2.4.3 Introducerea programelor Benzile perforate au constituit primele moduri de schimbare a programelor de lucru pe MUCN. Lăţimea lor era de ţol şi datele erau înregistrate caracter cu caracter pe 8 piste paralele (coloane) în cod ISO, a noua pist ă (serie continuă de găuri) serveşte la asigurarea antrenării în mişcare a benzii. Informa ţiile sunt codificate binar şi prezenţa unei găuri semnaleaz ă un bit pe pista corespondentă.

Fig 1.10. Codificarea ISO pe band ă.

Benzile aveau o durat ă de viaţă destul de redusă: 15 lecturi pentru benzile de hârtie şi 50 pentru benzile din plastic. Din acest motiv benzile au fost abandonate progresiv pentru a fi înlocuite prin portprograme cu citire direct ă cu lectori magnetici pentru diskete.Avantajele suporţilor magnetici nu const ă numai în viteza de lectur ă ci şi în mare densitate de înregistr ări şi o punere în practic ă mai uşoară. Transmiterea informaţiilor între diverse echipamente este realizat ă prin magistrale de comunicare constând din fibre optice care permit circula ţia informaţiilor în ambele sensuri simultan cu debite care pot ajunge la 20Mb/s. „0” logic şi „1” logic este transmis printr-un semnal de tensiune respectiv pozitiv sau negativ cu un nivel maxim de 3v. un protocol de comunicare trebuie s ă coordoneze accesul pe magistrala de comunicare şi secvenţele de emisie şi recepţie şi să permită corecţia erorilor de transmitere. Maşinele moderne are port pentru extinderea memoriei, port pentru communicatia RS232 si RJ45. Comunicaţia dintre terminal şi echipamentul de control se realizeaz ă folosind un set de protocoale de comunica ţie puse la dispozi ţie de producătorul terminalului.

14



Fig. 1.11. conexiunile ma şinei

2.4.4 Traductoare de pozi ţie şi viteză Precizia susceptibil ă a fi atinsă pe MUCN este dependent ă de precizia de m ăsurare a poziţiei sau altfel spus de controlul deplas ărilor. Pe maşinile de calitate directorul de comand ă cunoaşte poziţia de atins şi poziţia reală a elementului mobil. Aceste valori sunt comparate pentru a deduce deplasarea de efectuat. Natura acestui program (abaterea între pozi ţia proiectată şi cea real ă) depind de natura traductorilor de pozi ţie utilizaţi: care pot fi de natur ă analogică cu traductori inductivi (rigle INDUCTOSIN) sau de tip numeric (varia ţia prin increment) cu traductori optice (discuri sau rigle gradate).

Fig.1.12.a) M ăsurarea direct ă a pozi ţ iei. 1 – cititor; 2 – rigl ă gradat ă.

Fig.1.12.b) M ăsurarea indirect ă a pozi ţ iei. 1 – masă; 2 – disc gradat; 3 – şurub ; 4 – generator de semnal

Fig.1.12.c) măsurarea direct ă a pozi ţ iei 1 – motor; 2 – masă; 3 – sistem de m ăsurare; 4 şurub cu bile; 5 – piuli ţă specială.

15



Captor incremental de deplasare liniar ă.

M – originea ma şinii; 1 – scar ă de măsurare binară; 2 – poziţia actuală a mesei; Fig. 1.13.a) M ăsurarea pozi ţ iei absolute.

1 – rigla gradat ă; 2 – poziţia anterioara a mesei; 3 – poziţia curentă a mesei; 4 – masa în pozi ţia de referinţă; Fig. 1.13.b) M ăsurarea pozi ţ iei relative .

Pentru a îmbun ătăţi poziţionarea şi traiectoria este convenabil de asemenea se a controla viteza de deplasare: captorul de viteze putând fi de 2 tipuri: analogic dac ă se utilizează un dinamometru, sau incremental prin descompunerea impulsurilor luminoase plecând de la un disc perforat sau cu din ţi periferici. MUCN deservirea cu bucle – retur în pozi ţie sunt capabile s ă compare instantaneu pozi ţiile elementelor mobile cu valorile stabilite

Fig. 1.14. schema de principi a deservirii axelor.

2.4.5 Eroarea de urm ărire sau de avans Pentru deplasarea în lungul unei axe, întârzierea dinamic ă antrenează un u şor decalaj în timpul dintre ordinul de execuţie şi execuţia propriu-zisă, ceea ce nu are nici un efect asupra pozi ţiei aşteptată de respectiva ac ţiune. Pentru toate deplas ările care nu au loc parale cu axele, aceste întârzieri dinamice antreneaz ă o deformare a traiectoriei reale, în raport cu traiectoria programat ă, funcţie de viteza de deplasare.

16



Fig. 1.15. Abaterea traiectorie reale executat ă de sculă fa ţă de traiectoria programat ă.

Pentru a remedia acest decalaj (abaterea) se utilizeaz ă o buclă de feed-back pentru a face să varieze câştigul de accelera ţie dintr-un lan ţ de deservire a unei axe. 2.4.6 Pupitrul de comand ă Tastatura de comand ă constituie interfaţa care autorizează intervenţiile operatorului: - introducerea manual ă de date, programe bloc cu bloc (nefiind permisă nici o schimbare în procedurile automate); - introducerea corec ţiilor de sculă dacă nu exist ă legătură între bacul de măsurare şi directorul de comand ă; - modificarea corec ţiilor pe parcursul derulării procesului de prelucrare în funcţie de uzura sculelor; - generarea unui diagnostic de erori în programul-piesă sau corecţii; - localizare semifabricatului în sistemul de coordonate ale ma şinii, definind originea piesei; - localizarea punctului de origine a programului; - alegerea unei condi ţii de funcţionare a maşinii: automat, manual, semiautomat; - în funcţie de CNC existente pe maşină introducerea programelor de înv ăţare. Operatorul dispune de un ecran de vizualizare care afişează: - programul curent, blocul curent, funcţiile curent, starea variabilelor şi parametri tehnologici;

Fig. 1.16. pupitrul de comanda

Fig. 1.17.Tastatura 17



- greşeli de sintax ă; - momentele de pan ă ale maşini; - valorile introduse pentru corec ţia traiectoriilor; - coordonatele punctului curent; - erorile care apar; - meniuri; - piesa de prelucrat, scula, semifabricatul pentru controalele dotate cu ecran grafic.

Fig. 1.18.Ecran de afisare

În ultimul timp ecranele sunt de tip grafic şi permit vizualizarea traiectoriilor programului. Tastatura permite introducerea de date alfanumerice, de a efectua manual deplas ări, de a dispune de func ţii de comandă pentru definirea modului de lucru, reprezentate prin simboluri normalizate. Pe tastatură se disting mai multe zone: - zona de gestiune pentru modelare geometric ă; - zona alfanumeric ă pentru editarea de programe, a unor blocuri de comand ă sau orice alte informaţii numerice sau alfanumerice; - zona de alegere a modului de lucru: automat, bloc cu bloc, manual, semiautomat; - zona de pilotaj manual şi intervenţie (potenţiometru oprire avansuri, corec ţie uzuri scule etc.); - zona de alegere a modurilor care d ă acces la diferite moduri de lucru:

Fig. 1.19.Modurile masinei

- modul editare program;

- mod editare suprafa ţă de lucru a mesei; - mod executare a programului automat; - mod executare a programului „bloc cu bloc”; - mod introducere manual ă de date; - mod manual care deblocheaz ă comanda: 2.4.6.1 Comenzile axelor; 2.4.6.2 Poten ţ iometre iometre de reglare a vitezei

Fig.1.20. comenzile axelor

Operatorul poate schimba oricând parametrii folositi in program. Acestea pot fi ajustate in functie de datele furnizate de producatorul sculei. 2.4.6.3 Oprire deplasări şi modul de pilotaj manual

18 Fig.1.20. potentiometre de reglarea vitezei şi oprire deplas ări



Folosirea lor ajuta in masurarea sculei şi alte cazuri în mod manual

Fig.1.21. Modul de pilotaj manual (HANDLE)

2.5

Reperarea poziț poziției unei scule în spaț spațiul de lucru

2.5.1 Desemnarea sistemului de axe legat de scul ă Indiferent de tipul ma şinii, este necesar s ă putem defini în fiecare moment pozi ţia sculei în spa ţiu în raport cu piesa. Pentru aceasta, scula se raporteaz ă la un sistem de axe legat de maşinaunealtă. Direcţia axei OY este orientat ă la 900 faţă de axa X în sens trigonometric. Prin definiţie (norme, STAS-uri) axa Z este totdeauna axa arborelui principal, adic ă: - axa sculei la frezare; - axa piesei la strunjire; - axa broşei în care se fixeaz ă electrodul-sculă la eletroeroziune; - axa fascicolului laser, la ma şinile de prelucrat cu laser. Rezultă că planul XY, la frezare, este planul mesei ma şinii. Sensul pozitiv al axei Z este astfel stabilit ca atunci când cota Z cre şte scula se îndep ărtează de piesă. Axa X este axa mişcării principale perpendicular ă pe Z, iar axa Y completeaz ă triedrul triortogonal drept. 2.5.2 Sisteme de cotare Directorul de comand ă tratează totdeauna cotele reperat în raport cu punctul „origine de măsur ă” indiferent de modul de m ăsurare. 2.6

Organizarea unui program în comand ă numerică

2.6.1 Structura general ă a limbajului Programul este constituit dintr-o suit ă de acţiuni total definite, linie cu linie, fiecare linei constituind un bloc de informa ţii denumit „frază”. Fiecare bloc cuprinde cuvinte care constituie o informa ţie, fiecare cuvânt începe printr-o adres ă care dă un sens fizic datelor numerice care urmeaz ă. De exemplu X 25,30 – semnific ă o deplasare dup ă axa X la cota 25,3 mm, iar S 1000 înseamn ă că turaţia pentru arborele principal este de 1000 [rot./min]. adresa asigur ă f ără ambiguitate identificarea informa ţiei şi separarea cuvintelor. Începutul de program este men ţionat prin utilizarea simbolului „%”. Comentariile ca definiţiile explicite de nume de piese, pot, în cazul anumitor directoare de comand ă, să fie 19



menţionate utilizând un simbol distinctiv, de exemplu punându-le între paranteze. Fiecare frază poate începe printr-un cuvânt-num ăr (litera „N” urmat de un num ăr, ex. N10). Num ăr de frază pentru a efectua bucle în program şi astfel să evităm să rescriem anumite p ărţi. De asemenea, el serve şte pentru a indica utilizarea modului „c ăutarea numărului de secven ţă” care permite demararea unui program pe secven ţe, altul decât cel de început. 2.6.2 Formatul frazei Adresele utilizate uzual în componen ţa unei fraze sunt: • N – pentru num ăr de bloc; • G – pentru func ţii preparatorii; • X, Y, Z – pentru coordonatele principale ale punctului de atins; • A, B, C – pentru coordonate unghiulare; • u, v, w - pentru deplas ări secundare paralele cu axele X, Y, Z; • i, j, k – pentru coordonatele centrului cercului sau a unui arc la interpolare circular ă; • S – pentru turaţia arborelui principal; • F – pentru viteza de avans; • T – pentru a desemna scula: num ărul sculei este definit prin dou ă cifre, număr de registru unde sunt numerotate, m ărcile de scule, • M – pentru func ţii auxiliare.

Fig 1.22. Codificare sculelor.

Sub forma cea mai generală o frază are formatul următor:

20



Datele numerice alocate fiec ărei funcţii din frază depind de tipul echipamentului numeric specificat în manualul de programare. Coordonatele liniare pot fi programate cu o precizie de 1 µm iar cele unghiulare cu o miime de grad. 2.6.3 Funcţiile preparatorii Definesc apelul programului curent înc ărcat în directorul de comand ă în vederea execut ării unei acţiuni bine definite. Ele sunt toate apelate prin adrese de tip „G„ urmate de un număr din intervalul [0 – 100]; de exemplu G01 sau G1 apeleaz ă programul de interpolare liniară, atunci când se dore şte interpolarea circular ă - G2 sau G3 (dup ă cum se doreşte în sens trigonometric sau invers trigonometric). Anumite funcţii pot defini informaţii care figureaz ă în aval de apelare: de exemplu G90 care indic ă coordonatele care urmeaz ă citite sunt în valoare absolut ă, sau G91 care înseamnă că valorile coordonatelor sunt relative. Este cazul func ţiei „G4” utilizat ă pentru definirea timpului de temporizare a unei acţiuni. Funcţia „G4” poate ap ărea în program şi ca funcţie de anulare a unei alte func ţii preparatorii. Exepmlu:

Fig. 1.23. timpului de temporizare a unei ac ţ iuni

N10 ... N20 G4 F3 ; temporizare pentru 3 secunde N30 ... N40 G4 S30 ; temporizare pentru 30 rota ţ ii N50 .. Observa ţ ie:

- cuvintele cu F … şi S … sunt utilizate pentru temporizare doar în bloc cu G4; - orice avans F… şi turaţie S… programată rămân active. 2.6.3.1

Func ţ ii „G” definind natura deplasării

G00 – deplasare rapid ă (paralelă cu axele sau la 45 0). Deplasarea se efectueaz ă cu viteză maximă numai la distanţe mari. La distan ţe mici nu se poate ajunge la regim de deplasare rapidă datorită timpilor de accelerare şi decelerare. G01 - interpolare liniar ă cu avans de lucru – definită cu ajutorul controlului deplas ării printr-o procedură de interpolare. 21



G02 -G03 – interpolare circular ă cu avans de lucru în planele XY, YZ sau ZX. Deplasarea se face după un arc de cerc parcurs în sens orar dac ă este apelată funcţia G02 şi în sens anti-orar dacă este apelat ă funcţia G03. în plus coordonatele punctelor de realizat pot fi calculate dup ă o procedură trebuind doar să fie indicate raza cercului (cu adresa R) şi punctele centrului de interpolare (i, j, k). Apelarea uneia dintre aceste func ţii revocă (anulează) celelalte funcţii „G” care sunt în acţiune.

Fig. 1.24. Specifica ţ ii pentru o interpolare circular ă.

2.6.3.2 Func ţ ii „G” pentru definirea planului de interpolare

G17, G18, G19 – permit alegerea planului de interpolare circular ă în care se face şi corecţia sculei (de raz ă şi lungime). Aceste plane sunt respectiv XY, YZ, ZX iar axa arborelui principal a maşinii-unelte se orienteaz ă după normala la planul indicat.

a.)frezare

b.) strunjire Fig. 1.25. Alegerea planului de interpolare

2.6.3.3 Func ţ ia „G” pentru pozi ţ ionarea optimă a sculei în raport cu piesa

Între profilul geometric teoretic şi cel real descris de axa sculei la prelucrare exist ă o abatere. Ea apare a frezare, de exemplu, când se programeaz ă originea reperului legat de sculă (situată pe axa sculei) iar prelucrarea se face cu partea cilindric ă exterioară.

22



Comenzile numerice actuale permit efectuarea unor calcule şi corecţia poziţiei punctului de referin ţă a sculei în raport cu conturul piesei. G41, G42 – apeleaz ă astfel de funcţii de calcul şi corecţie a traiectoriei sculei în raport cu profilul piesei de prelucrare.

Fig. 1.26. Necesitatea corect ării traiectoriei sculei în raport cu profilul piesei

Funcţia G40 - corec ţ ie de rază – defineşte poziţia axei sculei la frezare în raport cu profilul piesei sau pozi ţia punctului fictiv la strunjire. Funcţia G40 este programat ă asociat cu funcţiile G41 şi G42. - G41 poziţionează scula la stânga profilului piesei; - G42 poziţionează scula la dreapta profilului piesei; - G40 este func ţia de anulare corec ţie poziţie comandat ă prin funcţiile G41 şi G42

Fig. 1.27. Pozi ţ ionarea sculei în raport cu piesa

Angajarea sculei în lucru simultan cu corec ţia sculei: a) angajarea dup ă o dreaptă

N10 T01 D01 M6 N20 Xa Ya F… N30 G1 G41 Xb Yb Fig. 1.28. angajarea după o dreapt ă

N40 G01 Xc Yc

23



b) angajarea dup ă un cerc N10 T01 D01 M6 N20 Xa Ya F… N30 G1 G41 Xb Yb D02 N40 G02 Xc Yc R

Fig. 1.28. angajarea după un cerc

-pentru unghiuri ascu ţite exterioare trebuie realizat ă o reajustare a traiectoriei plecând de la un unghi determinat de fiecare constructor. Aceast ă traiectorie suplimentară va asigura pivotarea în jurul vârfului inducând un arc de cerc de racordare delimitat de cele dou ă normale, figura 1.29., dac ă nu utilizând traiectoriile decalate paralel cu cele dou ă laturi ale unghiului, pân ă în punctul lor de intersec ţie, caz în care drumul parcurs de scul ă este mai mare şi deci timpii de lucru au valori majorate şi un risc de coliziune cu alte suprafe ţe ale piesei ridicat.

Fig 1.29. Corec ţ ia traiectoriei la intersec ţ ia a două segmente

-pentru unghiuri obtuze interioare trebuie limitat ă traiectoria decalat ă înainte de a fi atins punctul situat pe normala trasat ă la extremitatea segmentului. Aceast ă limită, în cazul unui unghi format din dou ă drepte, se găseşte pe bisectoarea unghiului. Pentru un unghi definit printr-o dreaptă şi un arc de cerc, traiectoria liniar ă decalat ă trebui să fie limitată la intersecţia dintre dreaptă şi raza suprafe ţei concave.

Fig. 1.30. Decalajul traiectorie în cazul unghiurilor obtuze interioare. 24



La majoritatea directoarelor de comand ă aceste proceduri de calcul a traiectoriilor decalate sunt satisf ăcute dacă dimensiunea elementelor succesive ale conturului nu este prea mic ă în raport cu raza introdus ă pentru corecţie. Aceast ă situaţie nu poate fi rezolvat ă în cazurile practice.

Fig 1.31. Tipuri de contururi care ridic ă probleme comenzilor numerice actuale.

Este convenabil deci de a corija valorile programate cum este indicat în figura 1.32. aceast ă corecţie este luat ă în calcul automat pe MUCN.

Fprog

=

Fteor .x

R − r R

Fprog

=

Fteor .x

R + r R

Fig. 1.32. Influen ţ a corec ţ iei sculei asupra vitezei de avans.

2.6.3.4 Corec ţ ia în spa ţ iu

Când aşchierea suprafeţelor se face prin interpolare liniar ă succesivă, programul trebui să conţină în plus coordonatele punctelor în X, Y, Z ale direc ţiei vectorului normal la suprafaţă, după acest vector se efectueaz ă corecţia razei. Aceast ă posibilitate nu exista la versiunile iniţiale de comandă numerică, apoi au început s ă fie oferite opţional iar acum întră în programare ca o normalitate. În acest caz pe lâng ă coordonatele X, Y, Z şi cele ale vectorului normal P, Q, R trebui accesat ă funcţia G29. în cazul în care ma şina-unealtă cu comand ă numerică este cu mai mult de 3 axe, vom accesa func ţia G1 cu 5 adrese: G1 X … Y ... Z … A … B … X … Y ... Z … A … B … unde punctul astfel pilotat se g ăseşte invariabil pe axa de rota ţie în continuarea arborelui broşei maşinii. Dificultatea programării în acest caz rezid ă din aceea c ă trebui ţinut cont în calcul corec ţiei atât de elementele anterioare atât de lungimea sculei, vectorul normal la suprafa ţă dar şi de vectorul de orientare a axei sculei în jurul vectorului normal,

25



n

−

P 2 + Q2 + R2

Fig. 1.33. No ţ iunea de suprafa ţă şi vector normal.

Inclinarea sculei

Componentele vectorului normal

Componentele vectorului axei sculei

Fig.1.34. Prelucrarea pe o ma şina-unealt ă cu comand ă numerică cu 5 axe.

2.6.3.5 Func ţ iile pentru fixarea modului de cotare

G90 – informaţiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate în calcul ca şi coordonate absolute în raport cu originea programului; G91 – informaţiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate în calcul ca şi coordonate relative în raport cu originea programului;

Fig 1.35. a.)definitie

26



Fig 1.35. b.)frezare Fig 1.35. c.)strunjire Programarea deplasărilor absolute şi relative.

În prima frază care se referă la sculă, se poate lua originea-m ăsură pe axa B f ără riscul coliziunii între scul ă şi piesă (absenţa valorii după aceste adrese în continuare în program se ia valoarea nul ă pentru originea-măsură. 2.6.3.6 Func ţ iile de deplasare a originii sistemelor de axe

G92 – această funcţie permite să se modifice în cursul execu ţiei programului, poziţia originii OP, adică poziţia sistemului de axe în spa ţiul de lucru. Acest lucru r ăspunde la dou ă necesit ăţi: a) mai multe piese pot fi montate pe ma şină , fiecare dintre ele având sistemul lor de axe asociat. În momentul redact ării programului, programatorul nu cunoa şte încă poziţia piesei în spaţiul de lucru. Anumite comenzi îi vor da posibilitatea de a face apel la func ţiile G (G54 şi G59 la Siemens, Fanuc etc.) care vor activa în momentul execu ţiei registrele din memorie. Aceste registre vor fi completate de operator în timpul reglajelor . b) pentru simplificarea program ării, sunt adesea utilizate astfel de sisteme de axe, de exemplu în func ţie de tipul de cotare (absolut ă sau relativă). Această situaţie este indicat ă în două tipuri de programe: - la indicarea pozi ţiei originii alese în raport cu pozi ţia instantanee a punctului caracteristic de reglare a sculei. Aceste decalaje pot fi invalidate prin func ţia G53 apoi revalidate prin G54.

Fig.1.36. Luarea în considerare a diverselor decalaje.

27



2.6.3.7 Func ţ ii diverse

G9 – func ţ ia decelerare – accelerare – este utilizată la tranziţiile de contur în scopul reducerii erorilor ce pot rezulta în astfel de situa ţii.

Fig.1.37. Reducerea erorii de urm ărire a conturilor pieselor de prelucrat prin utilizarea func ţ iei G9.

2.6.3.8 Cicluri sau macro-instruc ţ iuni programate

Pentru motive de eficien ţă, se găsesc în directorul de comand ă ansamble de macroinstruc ţiuni (cicluri) care permit să definim rapid operaţii repetitive sau având proceduri de execu ţie fixe (găurire, filetare, …). Dintre aceste cicluri, cu excep ţia filetării, trebuie ajutate cu parametri de lucru: viteză, avans, adâncime, cote etc. Dintre aceste funcţii avem la dispozi ţie: G33 – func ţ ia cod normalizat – permite ciclul de filetare la strunjire. Are o sintax ă specifică stabilită de fiecare constructor de ma şini-unelte cu comand ă numerică şi se referă sau nu la adâncimea filetului, num ărul de treceri, unghiul de penetrare, num ărul de începuturi. G81 – ciclu fix găurire sau centrare;

G82 – ciclu fix găurire cu finisarea suprafe ţ ei - este identic cu precedentul doar mai cuprinde o temporizare la sfâr şitul operaţiei;

28



G83 – ciclu fix găurire cu ebo ş.

G84 – ciclu fix filetare

G85 – alezarea cu alezorul - aceste ciclu fiind similar cu G81 doar cu o vitez ă de lucru diferită;

G86 - alezare cu bar ă de alezat – avansul se efectueaz ă la viteza de lucru, muchia sculei este identic ă cu forma geometric ă a fundului găurii iar la sfârşit bara se retrage pe raz ă (xy) cu 1 mm pentru a nu deteriora calitatea suprafe ţei prelucrate la cursa de revenire în poziţia iniţială. G87, G88, G89 - aceste cicluri nu sunt definite prin norme şi sunt utilizate în diferite moduri de către constructor. Remarcă: Anularea unui ciclu anterior se realizeaz ă apelând funcţia G80. 2.6.4 Funcţii auxiliare normalizate 2.6.4.1 Func ţ ii de oprire M00, M01, M02, M30

Funcţiile auxiliare servesc la definirea întreruperilor de program şi acţiunilor generate automat. Principalele grupe sunt: M00 – opre şte programul arborelui principal, la sfârşit de program. Ea permite interven ţia operatorului, de exemplu pentru a modifica prinderea sau pentru a controla un anumit lucru. M01 – oprire facultativi (trebuie validat ă de operator de la pupitrul de comand ă), M02 – sfâr şit de program (de lucru) – reiniţializează sistemul şi şterge registrele. M30 – este identic cu M2 dar antreneaz ă întoarcerea la primul bloc al programului.

29



M00

M01

M02

Fig.1.39. func ţ iile auxiliare

2.6.4.2 Func ţ ii de punere în mi şcare a arborelui principal: M03. M04, M13, M14

M03, M04 – asigur ă punerea în mişcare a broşei: M03 în sens invers trigonometric (orar); M04 în sens trigonometric. La frezare sensul de lucru la majoritatea sculelor este M03. M05 – asigur ă oprirea arborelui principal ; M19 – antrenează broşa într-o poziţie determinată (broşa fiind echipat ă cu senzori).

M03

M04

M19

Fig.1.39.punere în mi şcare

2.6.4.3 Func ţ ii asigurând simultan mai multe ac ţ iuni

Principalele funcţii preparatorii după normele ISO sunt date în urm ătorul: Anulare prin Poziţionare în avans rapid G01, G02, G03 Interpolare liniară la viteza programat ă G00, G02, G03 Interpolare circulară in sens invers trigonometric, cu avans de G00, G01, G03 lucru Interpolarâ circulară in sens trigonometric, cu avans de lucru G00, G01, G02 Func ţ ii definind lipul de deplasare

G00 G01 G02 G03

Func ţ ii pentru opriri temporizate

G17 G18 G19 G40 G41 G42 G29

Alegerea planului XY pentru interpolarea circular ă şi corecţia razei - se stabile şte la Început Alegerea planului XZ pentru interpolarea circular ă Alegerea planului YZ pentru interpolarea circular ă Func ţ ii relative la raza sculer corec ţiei de raz ă a sculei

Anularea Corecţia razei sculei la stânga conturului (pe direc ţia avansului) Corecţia razei sculei la dreapta conturului (pe direc ţia avansului) Corecţia sculer in spa ţiu, contradictoriu cu G4Î şi G42

G18, G19 G17, G19 G17, G18 G41, G42 G40, G42 G40, G41 G40 30


G77 G79


Ajutor de program intercodiţionată a unui program

Apelarea sau a unei suite de Final de bloc secven ţe cu revenire Ieşire condiponată sau necondi ţionată dintr-o secvenţa f ără Final de bloc revenire Func ţ ii definind ciclul de lucru

G33 G34 G35 G80 G81 G82 G83 G84 G85 G86 G87 G88

La strunjire - ciclu de filetare Filetare Filetare Anulare ciclu fix Găurire Ciclu fix găurire - centruire Ciclu fix găurire Ciclu fix filetare Ciclu fix de alezare Ciclu fix de alezare cu oprirea arborelui principal la sfâr şitul operaţiei de prelucrare a g ăurii Alezare cu revenire manual ă in poziţia iniţiala Alezare cu temporizare la sfâr şitul operaţiei

Func ţ ii definind deplasă rile de origine G43 - G52 Diverse tipuri de deplas ări de origine G54 - G59 Deplas ări de origine preschimbabile

G92

Deplasare de origine

G90 G91

Func ţ ii definind modul de cotare Programare cu cotare absolut ă (în raport cu originea) Programare cu cotare relativ ă în raport cu suprafaţa

sau punctul de plecare bloc

G93 G94 G95 G96 G97 G16

Final de bloc Final de bloc Final de bloc Final de bloc G80, G81-G89 G80, G81-G89 G80, G81-G89 G80, G81-G89 G80, G81-G89 G80, G81-G89 G80, G81-G89 G80, G81-G89 Final de bloc Final de bloc Final de bloc

auxiliară

G91 G90

Funcni pentru definirea unităţ ilor de date operatorii Viteza de avans .exprimat ă în intervalul de timp (V/L) Viteaza de avans exprimat ă în rmin/minl

G94 G93. G95 Avansul. în [m/rot.], la stninjire G94 Viteza de aşchiere constant ă, la strunjire G97 Viteza în [rot/ min], la srunjire G96 Orientarea sculei definit ă de sistemul P; Q, R cu semnul.,+"' Final de bloc sau „-„

2.6.4.4 Schimbul sculei

Pentru schimbarea sculei nu este suficient s ă se facă desemnarea ei prin num ărul T .., ci trebuie provocat ă schimbarea deplasând-o printr-o ac ţiune fizică dată de funcţia M06. Acţiunea acestei func ţii se traduce prin ac ţiunea circuitului sculei pentru o schimbare manual ă sau prin declan şarea automată a procedurii de schimbare automat ă. Normele prevăd patru cifre dup ă scrisoarea de adres ă T: primele două desemneaz ă numărul sculei iar ultimele dou ă indicarea numărului registrului conţinând marca sculei. În acest caz la sistemele mai automatizate, pentru ca ac ţiunile să fie executate, trebuie să se facă apel la un subprogram (CN sau automat) care va asigura o execu ţie sincronizată a rotaţiei magaziei de scule cu bra ţul manipulator, deblocarea sculei urm ătoare şi blocarea noii scule. Adesea se utilizeaz ă în acest scop func ţia G77. 31



3 Matriţare la ciocan Matriţarea pe ciocane este şi în prezent cel mai râspîndit procedeu de prelucrare a metalelor prin deformare plastic ă, folosindu-se la producţia de serie si de mas ă a pieselor În prezent, prin matri ţare la ciocane se ob ţin piese cu greutatea variind între 1 şi 10000 N

Fig. 2.1. Ciocan pneumatic

3.1

Principiul procesului de matriţare la ciocan

Principiul după care metalele sunt prelucrate prin deformare plastic ă la ciocane şi în general prin presare const ă, în primul rînd, în modificarea formei semifabricatului ini ţial sub acţiunea unor forţe exterioare pîn ă la umplerea complet ă a locaşurilor matriţei. Prelucrarea trebuie să aibă loc cu respectarea în special a condi ţiilor care permit obţinerea de piese cu structuri corespunz ătoare. În figura este prezentat ă schema procesului de matri ţare, la ciocan, într-un singur locaş de matriţare. Fig. 2.2. Schema procesului de matri ţ are la ciocan într-un singur loca ş: 1 — semimatri ţă superioar ă ; 2 — semimatri ţă inferioar ă ; 3 — semifabricatul ini ţ ial (brut) ; 4 — semifabricatul într-o faz ă intermediar ă ; 5 — piesa matri ţ ata, împreună cu bavura ; 6 — bavur ă după îndepărtare; 7 — piesa matri ţ at ă ; 8 - loca şul pentru bavurâ; 9 — loca şul pentru piesă; 10 — suprafa ţ a de separa ţ ie; F - for ţ a aplicat ă. 32



Semifabricatul brut, debitat la dimensiunile necesare, înc ălzit la temperatura optimă de matriţare şi apoi aşezat în loca ş (semimatriţa inferioară) este lovit de c ătre organele în mişcare ale ciocanului cu for ţă crescîndă. Pentru a obţine umplerea cît mai bun ă a locaşului şi o piesă cît mai bine executat ă, volumul semifabricatului brut (de pornire) trebuie s ă fie ceva mai mare decît volumul piesei matriţate. Surplusul de metal din loca ş este împins în loca şul (şanţul) bavurii. 3.2

Noţiuni introductive

Matriţarea cu bavur ă poate fi considerat ă în prezent ca cel mai r ăspîndit procedeu de confecţionare prin deformare a diverselor piese destinate construc ţiei de maşini. Prin matriţarea cu bavur ă se pot obţine piese foarte apropiate ca form ă şi dimensiuni de cele finite. Matriţele folosite la matri ţarea cu bavur ă pot avea numai un loca ş de matriţare final se matriţează piese simple care nu au nevoie de faz ă pregătitoare sau piese complicate la care semifabricatul a fost preg ătit anterior pe alte utilaje

33



4 Modelare 4.1

Modelarea 3D piesa Agrichon D1, B1

Beneficiar: MICHELIN FRANTA Pe baza desenului tehnic (autocad 2d) am realizat modelul 3D cu canale de bravur ă în mediul Autodesk Inventor.

Fig. 3.1. Piesa Agrichon D1 cu canale de bavur ă

Canalul de bavur ă în jurul piesei în loca şul final al matriţarii pe ciocane are dou ă părţi distincte: -puntiţa canalului de bavur ă -magazia canalului de bavur ă

Fig. 3.2. Canal de bavur ă obi şnuit

Puntiţa canalului de bavur ă are rolul de a frîna curgerea materialului din interiorul loca şului în magazia canalului de bavur ă şi a asigura astfel umplerea cu material a acestuia în cursul matriţării. Magazia canalului de bavur ă are rolul de a primi surplusul de material existent în interiorul locaşului de matri ţare. Canalul de bavur ă folosit la maşinile de forjat orizontal, respectiv jocul dintre matri ţă şi poanson, de şi are o singur ă porţiune, îndeplineşte ambele roluri (cantitatea de material

34



ieşită din locaş în bavură este mult mai mic ă la matriţarea pe ma şini de forjat orizontal în comparaţie cu matriţarea pe ciocane sau prese cu manivel ă).

Fig. 3.3. Etapele matri ţării cu bavur ă.

În procesul matri ţării cu bavură se disting trei perioade, şi anume: -perioada în care are loc deformarea semifabricatului în interiorul loca şului f ără curgerea materialului în bavur ă (fig. a) -perioada în care are loc umplerea loca şului cu curgerea simultan ă a materialului în bavură (fig. b) ; -perioada în care are loc numai curgerea în bavur ă a surplusului de material existent în interiorul locaşului (fig. c). În cea de a doua perioad ă puntiţa canalului de bavur ă are rol pozitiv, de a frîna curgerea materialului în magazie şi de a asigura umplerea pierea loca şului. În perioada a treia, pe măsura închiderii matriţei, înălţimea puntiţei se micşorează, raportul

lb

hb

creşte, iar

rezistenţa la curgere a materialului din locaş în magazia canalului de bavură se măreşte. Cazul ideal al matri ţării cu bavur ă ar fi ca cea de a treia perioad ă să fie exclusă. Pentru siguranţa umplerii locaşului, excluderea completă a celei de a treia perioad ă este prea riscant ă şi de aceea se indic ă a nu se înl ătura complet şi a se reduce la un minimum necesar. Reducerea la minim a acestei perioade este posibil ă printr-o alegere judicioasa a dimensiunilor canalului de bavură şi a volumului semifabricatului supus matri ţării, în funcţie de forma si dimensiunile piesei matri ţate. Pentru a putea realiza acest deziderat este indicat ca la începutul matri ţării fiecărei piese definitivarea volumului semifabricatului s ă fie f ăcută prin încercări. Cea de a treia perioad ă a matriţării impune atît forţa(respectiv energia) necesară deformării cît şi uniformitatea deformaţiilor în interiorul locaşului. Prin încercări s-a constatat că la matriţarea pe ciocane şi prese, în cea de a treia perioad ă materialul curge din locaş în bavură numai din partea central ă. Astfel, piesa propriu-zisă se împarte în dou ă zone, zona centrală din care surplusul de material din locaş iese în bavur ă (zonă în care deformarea este maxima şi zona exterioar ă, în care materialul staţionează (zonă în care deformarea este minim ă). In cazul in care perioada a treia este mare, materialul de la axa piesei (care este mai bogat în impurităţi) poate să ajungă spre marginea piesei. Acest fenomen favorizeaz ă şi formarea unei structuri fibroase, cu orientare din centrul piesei spre bavur ă care în multe cazuri nu este de dorit. Prin urmare şi din acest motiv este indicat ca cea de a treia perioad ă a matriţării să fie cît mai redusă.

35


4.2


Modelarea semimatriţele

Am extras modelul Agrichon B1 si D1 din matrita, avand ca urmare obtinerea negativului în matriţa

Fig. 3.4. Extras modelul Agrichon D1,B1

Fig. 3.5. Semimatri ţ a superior şi inferior Agrichon D1

Fig. 3.6. Semimatri ţ a superior şi inferior Agrichon B1

Aceasta operatie a fost executata pentru ambele modeluri. Matritele au fost salvate in formatul IGS.

36



5 Realizarea programului Pentru piesele mai simple am folosit programarea manual ă, ca exemplu la: pinion, roata de lant etc.

Fig. 4.1 .piesele realizat ă cu programarea manual ă

În aceste cazuri am folosit programul Powermill pentru obtinerea programului nc, dupa mai multe incerc ări (timp, rugozitatea suprafetei,dimensiune,economie,etc.). În P.M. pot fi realizate diferite tr ăiectorii ale sculei (degro şare, finisare, găurire, găurire centrală,etc.) Am urmărit pasurile: 5.1

Setarea originii piesei

Este cea mai importan pas, dac ă setările nu sunt corespunz ătoare, atunci piesa obtinut ă nu va fi simetrică

Fig. 4.2. Setarea originii

37


5.2


Forma semifabricatului

Semifabricatului din care vrem s ă obţinem piesa, poate fi: -cilindrica -prismatic -model 3D,etc. Fig. 4.3. forma semifabricatului

5.3

Setarea regimului de aschiere:

Rotatie S [rot/min] Avans (radial, axial) F[mm/min] Viteza de aschiere V[m/min] Avansul pe rotaţie f[mm/rot]

Fig 4.4. setarea regimului de a şchiere

5.4

Setarea nivelurilor de siguranta:

Fig. 4.5. setarea nivelurilor de siguranta

5.5

Setarea axei masinei de freazare:

Fig. 4.6. setarea axei masinei de freazare

38


5.6


Alegerea tipurilor de traiectorii ale sculei:

-Degrosare (folosim 3D Area Clearance) -Finisare (folosim Constant Z Finishing, Offset Flat Finishing, Corner automatic Finishing) -Gaurire (folosim Drillin, Tapped, Screws)

Fig. 4.7. alegerea tipurilor de traiectorii

Obs:Sunt mai mult de 10 solutii pentru obtinerea traiectoriei ideale. 5.7

Setarea traiectorii ale sculei:

- Toleranta traiectoriei - Adaosuri (axiale-radiale) - Adâncimea de a şchiere - Suprapunere la frezare - Şpiral sau pas

-metoda primului pas -metoda de intrare -metoda de iesire

Fig. 4.8. setarea traiectorii ale sculei 39


5.8


Parametrii si forma sculei aschietoare:

-tipul sculei -diametru -numarul sculei -raza varfului sculei -numarul dinte -nume -lungimea -dimensiunile portsculei -datele de a şchiere etc.

Fig. 4.9. Forma sculei a şchietoare

5.9

Optimalizarea traiectorii sculei

Dupa setarea parametrilor corespunz ătoare, calculatorul construie şte traiectoria sculei,cu ajutorul programului P.Mill. Traiectoria sculei poate fi modificat ă si ulterior, reducănd sau legănd cu o traiectorie anterioara. Traiectoria sculei poate fi optimalizat ă si ulterior.

Fig.4.10. Traiectoria sculei cu şi f ăr ă optimalizat ă

Traiectoria sculei,generata de program poate fi optimalizata, intrebarea fiind c ăt timp putem economisii. La programe ce dureaza mai multe ore/zi, necesit ă atenţie mare. Cu ajutorul programului P.M se poate efectua simularea programului nc, sau traiectoria sculei , cea ce usureaz ă depistarea erorilor, corectarea si verificarea lor.

40



Fig. 4.11. Dupa Degrosare cu freze 25r0.5mm

Fig. 4.12. Dupa freze 16r0.5, 10r0.5, 8r0.5, 6r0.5mm

Fig. 4.13. Finisarea cu frezele 10r5, 8r4, 6r3 41



În timpul simulării poate fi vizualizat freza in procentaj de 50% sa 100%. In scopul de a accelera procesul de simulare, pot fi inl ăturate miscările, care se produc pe o singur ă axa. După mai multe verificări si corectări, alegănd post procesorul corespunz ător a comenzii masinei respective, afisam programul nc.

Fig. 4.14. alegănd post procesorul corespunz ător

5.10 Evitarea ciocnirii:

Fig. 4.15. evitarea ciocnirii

Verificand inălţimile iniţiale şi cea rezultata dup ă prelucrare, respectiv parametrii sculei (avans, rotaţie, corecţiune de lungime), corectând trimitem programene NC la centru de prelucrare cu fi şa.

42



5.11 Fişa fixare reper frezare CNC Fiş a fixare reper frezare CNC

S.C. MATRIŢA S.A. ODRHEIU-SECUIESC

Dimens. Gabarit

φ 300x130mm; Material VCW85; T.T .32-34HRC

Nr. Comanda:95351007 Poz. :77951-VO X=Dx/2 Y=Dy/2 Z=Zmax

Obs

Programe CNC 10001

Diam. 25

Tip Adaos Pasi L Pasi Z F[mm S[rot Zmin Rad. [mm] [mm] [mm] /min] /min] [mm] 0.5 0.25 20 0.5 1200 1800 -12.21365

Timp estimat 0:14:43

φ

10002

φ

16

0.5

0.25

12

0.5

1400

2800

-15.20637

0:28:46

10003

φ

10

0.5

0.25

8

0.5

800

2700

-16.70273

0:29:52

10004

φ

8

0.5

0.15

6

0.5

750

3200

-17.33188

0:23:11

10005

φ

6

0.5

0.15

5

0.4

750

4000

-17.27120

0:12:26

10006

φ

16

8

0.12

0

0.3

1400

3500

-17.65000

0:43:31

10007

φ

10

5

0

0

0.12

900

3500

-17.70000

4:06:18

10008

φ

8

4

0

0

0.1

800

4000

-17.70000

0:12:04

10009

φ

6

3

0

0

0.1

800

4500

-17.69445

0:07:32

Fig. 4.16. Fi şa fixare reper frezare CNC

43



6 Comparaea programarii manuale cu Power Mill 6.1

Avantajele programării manuale:

-necesita mai putin timp pentru piese mai simple -programul este mai mica si clar -nu necesita realizarea model 3d -mai uşor cu ciclurile integrate în ma şina unelte -ofera o prelucrare optima si rapida -nu necesita un calculator performant Obs: necesită o atenţie mare! 6.2

Avantajul programul Powermill pentru obtinerea programului nc:

- aproape orice forma poate fi realizata ,care altfel ar fi dificil de optinut cu programare manuala,dupa modelul 3D -putem folosi scule cu diferite forme,cu adaosuri diferite. -cu ajutorul lui si avan in vedere parametrii regimului de aschiere putem realiza cicluride:degrosare,finisare,gaurire. -poate fi selectat post procesorul potrivit masinei unealta Exeplu: realizarea un pinion cu celelalte posibilate:

Fig. 5.1. Pinion mic Dimensiue: inaltime 90mm, diametrul exterior 200mm

Programaera manuală

Mărime prgramului [byte] 460 Linie 37 Diametrul frezei [mm] Adâncimea de aşchiere [mm] Rotatie S [rot/min] Avans F [mm/min] Precizie [mm] Timp de prelucrare activa la finisare 3h05m

Powermill

3,576,865 138957 20 0.5 2700 1400 0.01 2h57m33s

44



7 Fabricarea semimatriţele Pastila superioara ( φ 300x135), pastila inferioara ( φ 300x130) se vor realize pastille vechi, existetnte in altelierul forj ă, înmuiate pentru prelucrare prin a şchiere VCW85 Pastila superioar ă 88kg, inferioara e 83kg In timpul fabricaţiei trebuie sa avem grij ă ca sistemul de coordonate a piesei sa fie corespunz ător cu cel folosit in program. Piesa poate fi m ăsurata cu ajutorul unui comparator. Obs: dacă setările nu sunt corespunzătoare, atunci piesa obtinut ă nu va fi simetric ă. Pentru evitarea unori gre şeli, operatorul de masina unealt ă simulează programul cu o deplasare mai mare a axei Z. Dac ă totul este în regulă, operatorul porne şte programul normal.

Fig. 6.1. Semimatri ţ a superior pt agrichon D1

Fig. 6.2. Semimatri ţ a superior pt agrichon B1

45



Operatorul poate s ă oprească oricănd programul: Butonul de urgen ţă: va fi acţionat in cazul unori erori nea şteptate Stop: va fi acţionat în cazul în care operatorul dore şte să schimbe scula, de exemplu din cauza uzurii acestuia Cu schimbarea sculei programul poate fi pornit cu urmatoarea secventa de program. Operatorul poate schimba oricând parametrii folositi in program: Avans 0-200% Rotaţia 50-120%

Fig. 6.3. Potentiometrele

Acestea pot fi ajustate in functie de datele furnizate de producatorul sculei. 7.1

Calculul regimurilor de aşchiere

7.1.1 Viteza de aşchiere V

=

π ⋅ D ⋅ N

1000

⇒

N =

V ⋅1000

π ⋅ D

[rot/min]

N- turatia [rot/min] D- diametrul frezei[mm] V- viteza de aschiere [m/min] - este parametrul cel mai important al regimului de aschiere si deci alegerii valorii sale trebuie sa i se acorde o atentie deosebita,dat fiind faptul ca de modul cum este aleasa viteza de aschiere depinde productivitatea respective. Alege viteza optima pentru o anumita prelucrare inseamna a g ăsi acea valoare a vitezei care sa satisfac ă trei conditii contradictorii : a) productivitate maximă b) durabilitate max pentru cutit c) preţ de cost al pieselor ce se prelucreaz ă cît mai mic Mişcarea de avans presupune o deplasare între scul ă şi piesă, notată cu f, care se exprim ă în [mm/rot] a frezei. Pentru fiecare dinte al frezei revine un avans pe dinte egal cu f z care poate fi exprimat in func ţie de avansul pe rota ţie f şi numărul de dinţi ai frezei z: f

f z [mm/rot]

= z⋅

7.1.2 Viteza de avans -se calculeaz ă cu relaţia:

Vf

=

f ⋅ n = f z ⋅ z ⋅ n [mm/min] 46


7.2


Frezele:

Tipuri de freze La o freză se deosebesc : din ţii aşchietoare şi corpul. Din punct de vedere constructiv, frezele pot fi executate dintr-o bucat ă (în acest caz se numesc freze monobloc) sau asamblate (în acest caz se numesc freze cu din ţi montaţi).

Fig. 6.4. Tipul de freze

După modul de executare a din ţilor pe suprafaţa de aşezare 1, frezele pot fi: cu din ţi frezaţi (fig. a) şi cu dinţi detalonaţi (fig.b). Construcţia frezelor cu dinţi frezaţi este mai simpl ă şi mai uşor de realizat. Detalonarea se folose şte în cazul frezelor profilate, pentru care este necesar să se menţină profilul şi după reascu ţire care se execut ă pe suprafaţa de degajare 2. Frezele cu dinţi frezaţi se ascut pe suprafa ţa de aşezare 1. Suprafa ţa 3 se numeşte spatele dintelui. în general, frezele se clasific ă în funcţie de forma suprafeţei pe care o prelucreaz ă şi de maşinaunealt ă pe care se execut ă prelucrarea.

Fig. 6.5. Tipul de freze 47



Frezele cilindrice se folosesc pentru prelucrarea suprafe ţelor plane pe maşinile de frezat orizontale. Ele pot avea din ţi drepţi (fig. a) sau înclina ţi (fig. b). Cele cu din ţi înclinaţi lucrează în condiţii mai bune, deoarece a şchierea decurge mai lini ştit. Pentru dimensiuni mari de freze, construc ţia acestora poate fi realizat ă cu dinţi asamblaţi. Această soluţie permite construirea corpului din o ţel de construcţie, iar dinţii aşchietori, din oţel rapid (HSS) sau plăcuţe din carouri metalice, ceea ce reduce sim ţitor costul sculei. Frezele cilindro-frontale se folosesc pentru prelucrarea suprafe ţelor plane pe ma şinile de frezat verticale. Ca şi frezele cilindrice, frezele cilindro-frontale pot fi: monobloc (fig. c) sau cu din ţi asamblaţi (fig. d). Aceste freze aşchiază cu partea frontal ă şi cu partea cilindric ă. Frezele disc (fig. e) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe ma şinile de frezat orizontale. Aceste freze sunt prev ăzute pe suprafaţa cilindrică exterioară şi pe cele dou ă suprafeţe frontale cu din ţi aşchietori. Frezeledeget (fig. f) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe ma şini de frezat verticale. Aceste freze au dinţi aşchietori pe suprafaţa frontală şi pe suprafaţa cilindrică. Frezele-unghiulare (fig. g şi h) se folosesc pentru prelucrarea suprafe ţelor înclinate. Frezele profilate sunt prezentate în figura i şi j; la aceste freze, suprafa ţa activă are un anumit profil pentru prelucrarea unor suprafe ţe complexe. Din categoria frezelor profilate fac parte şi frezelemodul (fig. k şi I), care se folosesc pentru t ăierea dinţilor roţilor dinţate. Pentru degroşare este folosit urm ătoarele scule: - φ 25mm (HM90 E90A-D25-2-C25-C)

Fig. 6.6. freze

φ 25mm

- φ 16mm (HCE D16/.62-M10)

Fig. 6.7. freze φ 16mm

- φ 10R0.5, φ 8R0.5, φ 6R0.5

Fig. 6.8. freze φ 10,8,6mm

48



Pentru semifinisare si finisare folosim urm ătoarele freze : - φ 16(sferic)mm

Fig. 6.9. freze φ 16mm(sferic)

- φ 10mm R=5, φ 8mm R=4, φ 6mm R=3

Fig. 6.10. Frezele

7.3

φ 10mm R=5, φ 8mm R=4, φ 6mm R=3

Materiale folosite la fabricarea sculelor :

Proprietăţile materialului de execu ţie ale sculei a şchietoare -Duritatea corespunz ătoare pentru a asigura sculei un t ăis care sa faca fat ă tensiunilor si temperaturilor înalte care apar in procesul -Rezistenţa la încovoiere mare pentru a nu se produce deformarea sau ruperea sculei în timpul aşchierii. - Ştabilitatea termică ridicată pentru a men ţine capacitatea de a şchiere a t ăisului la temperaturi mari ce apar in zona de lucru. -Conductibilitate termică bună pentru a permite evocarea rapid ă a caduri din partea activ ă a sculei.

49



8 Rezultatele După fabricaţia matriţelor de forjare urm ăresc verificarea matri ţelor. Verificarea a fost f ăcuta cu ajutorul o ma şină de măsurare în cordonate(M.M.C.) tip Metris Măsurarea este un proces în care m ărimea măsurată este comparat ă cantitativ cu o mărime de referinţă de acelaşi tip. Din rezultatele unei m ăsurători pot fi trase concluzii privind: - calitatea obiectului măsurat, de exemplu dac ă piesa este conform ă sau neconform ă, dacă poate fi corectat ă; - parametrii procesului de prelucrare, de exemplu dac ă procesul este adecvat, starea maşinii-unelte, reglarea parametrilor procesului, alegerea sculei; - capacitatea furnizorului de a fabrica produse cu caracteristicile cerute Conform DIN 1319, o instalaţie de măsurare, îndeplineşte următoarele funcţiuni: • prelucarea m ărimii de măsurat; • transmiterea şi adaptarea semnalului de m ăsură; • prelucrarea semnalului de m ăsură; compararea cu unitatea de m ăsură; • indicarea valorii măsurate. - măsurarea cu contact; palpator cu bil ă sau cu contact punctiform

Fig. 7.1. Ma şina de M ăsurat în Coordonate (MMC)

50



După modelul 3d am ales câteva puncte de palpare. Cu ajutorul punctelor am facut setarea originii piesei. Dupa selectarea punctelor dorite la calculator masina de masura in cordonate au facut m ăsarurarea matriţei in mod automat (81 punct). Rezultatul pot sa pregatim in tabel sau in desen. Cu ajutorul rezultatul pot sa vizualizăm diferenţele intre model si realitate. Cu setare tolerantei corespondent ±0.1 diferenta maxima a fost 0.087.

Fig. 7.2. verificarea -------------------------------------------------------------------------------11-Mar-2009 07:14 Start Template Page 1 -------------------------------------------------------------------------------(mm) ACTUAL NOMINAL LO-TOL HI-TOL DEVIATION GRAPHIC -------------------------------------------------------------------------------Temperature Compensation: OFF Point:PNT001 X-axis 76.388 76.396 -0.150 +0.150 -0.008 ---*--Y-axis 163.376 163.379 -0.150 +0.150 -0.003 ---*--Z-axis -1.031 -1.000 -0.150 +0.150 -0.031 --*+--Point-Profile -0.031 -0.150 +0.150 -0.031 --*+---------------------------------------------------------------------------------Point:PNT002 X-axis 82.326 82.335 -0.150 +0.150 -0.009 ---*--Y-axis 19.117 19.122 -0.150 +0.150 -0.005 ---*--Z-axis -1.023 -1.000 -0.150 +0.150 -0.023 ---*--Point-Profile -0.023 -0.150 +0.150 -0.023 ---*---

ERROR

51



-------------------------------------------------------------------------------Point:PNT003 X-axis 35.316 35.325 -0.150 +0.150 -0.008 ---*--Y-axis -58.654 -58.650 -0.150 +0.150 -0.004 ---*--Z-axis -1.040 -1.000 -0.150 +0.150 -0.040 --*+--Point-Profile -0.040 -0.150 +0.150 -0.040 --*+--Point:PNT004 X-axis -40.901 -40.890 -0.150 +0.150 -0.011 ---*--Y-axis -37.143 -37.139 -0.150 +0.150 -0.004 ---*--Z-axis -1.046 -1.000 -0.150 +0.150 -0.046 --*+--Point-Profile -0.046 -0.150 +0.150 -0.046 --*+---------------------------------------------------------------------------------Point:PNT005 X-axis -15.895 -15.886 -0.150 +0.150 -0.009 ---*--Y-axis 24.355 24.360 -0.150 +0.150 -0.005 ---*--Z-axis -1.029 -1.000 -0.150 +0.150 -0.029 --*+--Point-Profile -0.029 -0.150 +0.150 -0.029 --*+---------------------------------------------------------------------------------Point:PNT006 X-axis -19.080 -19.071 -0.150 +0.150 -0.009 ---*--Y-axis 130.108 130.111 -0.150 +0.150 -0.003 ---*--Z-axis -1.044 -1.000 -0.150 +0.150 -0.044 --*+--Point-Profile -0.044 -0.150 +0.150 -0.044 --*+---------------------------------------------------------------------------------Point:PNT007 X-axis -51.896 -51.887 -0.150 +0.150 -0.009 ---*--Y-axis 170.528 170.531 -0.150 +0.150 -0.002 ---*--Z-axis -1.060 -1.000 -0.150 +0.150 -0.060 --*+--Point-Profile -0.060 -0.150 +0.150 -0.060 --*+----------------------------------------------------------------------------------

… … -------------------------------------------------------------------------------Point:PNT079 X-axis -4.869 -4.858 -0.150 +0.150 -0.012 ---*--Y-axis -47.417 -47.397 -0.150 +0.150 -0.020 ---*--Z-axis -7.142 -7.130 -0.150 +0.150 -0.013 ---*--Point-Profile -0.026 -0.150 +0.150 -0.026 --*+---------------------------------------------------------------------------------Point:PNT080 X-axis -1.042 -0.975 -0.150 +0.150 -0.067 --*+--Y-axis 87.606 87.607 -0.150 +0.150 -0.001 ---*--Z-axis -11.516 -11.511 -0.150 +0.150 -0.005 ---*--Point-Profile -0.067 -0.150 +0.150 -0.067 --*+---------------------------------------------------------------------------------Point:PNT081 X-axis 35.816 35.824 -0.150 +0.150 -0.008 ---*--Y-axis 2.005 2.009 -0.150 +0.150 -0.004 ---*--Z-axis -6.624 -6.600 -0.150 +0.150 -0.024 ---*--Point-Profile -0.024 -0.150 +0.150 -0.024 ---*--================================================================================ ------------------------------------------------------------------------------11-Mar-2009 07:14 Start Template Page 9 -------------------------------------------------------------------------------(mm) ACTUAL NOMINAL LO-TOL HI-TOL DEVIATION GRAPHIC ERROR ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

52



9 Producţiei piese Agrichon B1, D2 Pentru MICHELIN 9.1

Plan operatii pentru Agrichon B1; B2

Nr

Opera ţ iune

1

Debitare

fer ăstr ău alt

2 3

Preforjare Matritare

4

Debavurare

5 6 7

Detensionare Sablare Ş lefuit locuri de marcaj Frezare

Ciocan pneumatic Ciocan matritor + Matri ţ a de forjat 600-709-00 Presa excentric + Stan ţ a debavurat 600-711-00 Atelier Tratament Termic Aparat de sablat Ma şina de şlefuit pânza circulara

8

Document referinta

de

Parametru proces

φ 60x270

Dispozitiv de masurare si monitorizate Subler300

Desen execu ţ ie

Vizual Subler300

Desen execu ţ ie

Subler300

diaqrama TT

190- 238 HB

Brinell Vizual Vizual

144x24,5

Subler150

Desen execu ţ ie

Ma şina de frezat univ. + freza T Desen execu ţ ie

φ 50 x 22 + menghina paralela 9

Gaurire

10

Filetare

Ma şina de găurit radial + Disp. de găurit 400-3090-00 Ma şina de găurit radial + Disp de filetat M30 400-3090-00

Desen execu ţ ie

φ 26.22 0/+0,56

Subler

ISO 965-2

M30 H6

Specifica ţ ie tehnica

Subler Calibru T-NT Vizual

11

Marcare

Set poanson de litere si cifre

12 13

Conservare Ambalare

Ulei conservant Lada lemn, Carton ondulat

9.2

înăl ţ ime 6 mm

tampon

Vizual Vizual

Proba de forjare

La începutul matri ţării fiecărei piese definitivarea volumului semifabricatului s ă fie f ăcută prin încercări. Astăzi volumul piesei poate fi calculata cu calculatorul.

Fig. 8.1. Semimatri ţ a superior si interior pt agrichon D1

53



Fig. 8.2. Primul piesei forjate Agrichon D1

9.3

Operaţii ulterioare procesului de matriţare

Din categoria opera ţiilor ulterioare a procesului de matri ţare fac parte : debavurarea, curăţirea, îndreptarea, calibrarea, tratamentul termic şi controlul pieselor. 9.4

Debavurarea pieselor matriţate

În procesul tehnologic de forjare şi matriţare, atît la ciocane cît şi la prese sau ma şini de forjat orizontal, piesele se ob ţin cu bavur ă. Deoarece piesele nu pot r ămâne cu bavur ă, una din operaţiile în ciclul general privind tehnologia de forjare şi matriţare este separarea sau retezarea bavurii adic ă debavurarea. Utilajul cel mai potrivit pentru executarea acestei opera ţii sunt presele mecanice (cu excentric) şi presele hidraulice verticale. Principiul procesului de debavurare const ă în aceea c ă piesa matriţată cu bavură este aşezat ă într-o stan ţă care are o muchie t ăietoare conform ă cu conturul piesei matri ţate. Prin apăsarea poansonului piesa este deplasat ă faţă. de bavură şi în acest fel se produce separarea piesei de bavură.

Fig. 8.3. Poansonului Agrichon D1

54



Retezarea (debavurarea exterioar ă) şi perforarea (debavurarea interioar ă)

bavuni sînt

operaţii tipice executate la presele de debavurat. Debavurarea se poate face la cald sau la rece. Debavurarea la cald se execut ă la temperatura de sfîr şit de matriţare a piesei. In acest caz, presa de debavurat este în apropierea ciocanului sau presei la care s-a f ăcut matriţarea (productivitatea presei de debavurat este limitată de productivitatea utilajului de matri ţat). La debavurarea la rece se asigur ă obţinerea unei productivităţi mai ridicate, în schimb sunt necesare for ţe de debavurare mult mai mari decât în cazul debavur ării la cald. Folosirea debavur ării la cald în locul debavur ării la rece se impune din cauza plasticităţii reduse a unor metale şi a necesit ăţii de a executa dup ă debavurare alte opera ţii. Pentru debavurare se folosesc ştanţe simple, ştanţe cu locaşuri multiple şi ştanţe, combinate, în funcţie de mărimea seriei şi de complexitatea pieselor Alegerea uneia din cele trei tipuri de stan ţe pentru debavurare este în func ţie de: -dimensiunile piesei şi mărimea forţei necesare pentru debavurare; -existenţa presei de m ărime potrivită şi legat de aceasta de dimensiunile corespunz ătoare pentru a şezarea ştanţelor; În cazul cînd este necesar debavurarea unui lot nu prea mare de piese matri ţate trebuie să se foloseasc ă stanţele cele mai simple. În cazul producţiei de masă este indicat a se folosi ştanţe combinate. În cazul pieselor matri ţate de dimensiuni mijlocii este mai indicat s ă se lucreze cu stanţe succesive. Dacă pentru o pies ă matriţată este necesar ă debavurarea exterioara şi interioară (găurirea) atunci este raţional să se foloseasc ă stanţe succesive sau combinate . Dacă piesa matriţată trebuie şi redresată în stare caldă la presă şi dacă mărimea acesteia permite acest lucru se recomand ă folosirea stanţelor combinate. Dacă după debavurare (exterioar ă sau interioară) este necesar ă şi îndoirea la cald se recomand ă ca aceste opera ţii să se facă în aceeaşi matriţă combinată. 9.4.1 Ştanţa debavurat Agrichon D1 Atât pentru debavurarea exterioar ă cît şi pentru cea interioar ă ştanţele au ca p ărţi de lucru poansonul şi matriţa. La debavurarea ex ţerioară rolul de tăiere îl are matriţa numită şi placă tăiectoare, iar poansonul rolul de ap ăsa piesea. În al doilea caz (debavurare interioar ă) rolul de tăiere îl are poansonul, matri ţa servind numai ca plac ă de aşezare pentru pies ă. Ştanţa debavurat ă sunt construite mai multe elemente:

Fig. 8.4. .Stan ţ a debavurat Agrichon 77951-V0 1-adaos, 2-surub, 3-placa de baza, 4-placa de taiere, 5-coloana de ghid A, 6-inel de retinere A, 7-coloana de ghid B, 8-inel de retinere B, 9-poanson, 10-bucsa ghid A, 11-bucsa ghid B, 12-placa port poanson, 13-placa presiune, 14-placa de cap, 15-placa de fixare, 16-surub 55


9.5


Tratamentul termic al pieselor matri ţate

În timpul procesului de matri ţare şi a celorlalte opera ţii ce se mai fac (debavurare, îndreptare şi uneori calibrare) apar o serie de neajunsuri clin punct de vedere structural. În scopul de a înl ătura aceste neajunsuri, precum şi de a crea condi ţii optime pentru prelucrarea prin aşchiere, iar în unele cazuri pentru folosirea direct ă după matriţare este necesar ca piesele matriţate să fie supuse unor tratamente termice corespunz ătoare. Tratamentul termic care se aplic ă in mod curent pieselor matri ţate este recoacerea, mai rar călirea şi revenirea.

Fig. 8.5. Cuptor electric

9.5.1 Recoacerea pieselor matri ţate Recoacerea este un tratament termic în care o ţelul este încălzit până la o anumit ă temperatură, menţinut un anumit timp la acea temperatura şi apoi răcit lent. Prin recoacere se urmăreşte a se aduce o ţelul într-o echilibru fizic, fizico-chimic şi structural. Recoacerea ce se aplic ă pieselor matriţate are ca scop principal înl ăturarea tensiunilor interne care s-au format în timpul matri ţării sau răcirii şi face piesa bun ă pentru prelucrarea prin aşchiere. După temperatura la care piesele se supun recoacerii se disting urmatoarele tipuri de recoaceri: -recoacerea obi şnuită -recoacerea incomplet ă -recroacerea detensionare -recoacerea izoterm ă -normalizarea 9.5.1.1 Recoacerea detensinare

Această recoacere dup ă cum arată şi numele are rolul numai de a mic şora tensiunile interne, în consecin ţă piesele se încălzesc sub (680-700°C). Acest fel de recoacere pieselor din oţeluri hipereutectoide sau eutectoide structura relativ grosolan ă dar omogan ă în toata masa piesei, fapt ce anihileaz ă tensiunile interne. 56


9.6


Curăţirea pieselor matriţate

În urma procesului tehnologic de matri ţare-debavurare dar mai ales din timpul încălzirii piesele matriţate rămân la suprafaţă cu arsuri şi alte defecte superficiale localizate. Pentru ca piesa s ă fie bună pentru prelucrare ulterioar ă curăţă. În prezent folosesc urm ătoarele procedee de cur ăţire: curăţirea în tobă, sablarea, cur ăţirea cu jet de granule, deraparea şi alte procedee. În acest caz folosim cur ăţirea prin sablare 9.6.1 Curăţirea prin sablare În prezent acest procedeu de cur ăţire a pieselor matri ţate este foarte des folosit, dar nu este cel mai recomandat. Sablarea const ă în lovirea pieselor cu jet de nisip de cuar ţ uscat. Sablarea se aplic ă la piese de orice formă şi mărime, în camere speciale de sablare. Jetul de nisip proiectat cu ajutorul acrului comprimat la presiune de 5-6 at. Nisipul de cuarţ.care este un abraziv de valoare, indep ărtează asupra şi netezeşte suprafaţa piesei. Granulaţia nisipului trebuie s ă fie de 1-2,5 mm. În timpul opera ţiei de sablare o parte din nisip se f ărâmiţeazpă şi î şi pierd calitatea de a mai putea cura ţi. Deseori, în locul nisipului de cuar ţ se foloseşte aşa-numitul nisip de o ţel, format din granule de form ă neregulată de oţel de 0,5-4mm m ărime. Cu acest abraziv produc ţia creşte de 2-5 ori. Consumul mediu (pierderile f ără recuperare) de nisip, în func ţie de pieselor matri ţate şi calitatea nisipului este de 50-100 kg/t de piese matri ţate, iar de alice de o ţel sau fontă de 2,5-3,5 kg/t de piese.

Fig. 8.6. Linii automate de sablare pentru aplicatii universale.

57


9.7


Găurire şi filetate

Folosit maşina de găurit radial şi Dispozitivul de găurit 400-3090-00 pt Agrichon D1 şi 4003091-00 pt Agrichon B1

Fig.8.7. dispozitiv de gaurit si filetat pt piesa Agrichone B1 si D1

Aceasta masina este proiectat ă pentru operaţii de filetare, şamfrenare şi alezare a găurilor de pănă la M30. Maşina are un sistem de ungere şi răcire a tarodului, care permite s ă se unga tarodul cu o calitate suficient ă de ulei de filetare pentru executarea unei opera ţii de filetare, ceea ce duce la o folosire optima a uleiului. Capul cu multipozi ţie a maşinilor de filetat permite filetarea şi în alte poziţii, nu numai vertical. Date tehnice: motor electric presiunea maxima optima presiunea maxima admisa capacitatea minima de filetate

5,5 HP 120 bari; 140 bari M4

Fig. 8.8. masina de filetare precizie CMA

58


9.8


Marcare

Cu Creion electric portabil tip ARKOGRAF pentru gravare. Corespunde din punct de vedere calitativ normelor europene aflate în vigoare. În aparat sunt executate patru alezaje de conectie (numerotate l,2,3,4)pentru creinul de ravare si pl ăcuta de masa (impamintare). -puneţi piesa metalica, care urmeaz ă sa fie marcată pe plăcuta de impamintare si cu creionul de gravare începe ţi marea - ap ăsând creionul electric pana când contactul cu stiftul de marcare, din vârful creionului se inchide. - grosimea marcajului alege ţi după preferinţa conectând cablurile (creion si Fig. 8.9. Creion electric portabil pentru gravare plăcuta) in alezajele 1,2,3 şi 4. Grosimile sunt specificate între alezaje (ex. între 1 si 2 scrie fin sau între 1 si 4 scrie tare - deci unde ati conectat cele doua cabluri - acolo trebuie sa citi ţi ce fel de grosime este scris ă. 9.9

Piesa finala

Piesa pentru MICHELIN AGRICHONE D1, B1

Fig. 8.10. Agrichone B1, D1

59

LUCRARE DE DISERTATIE Utilizarea masina de comanda numerica (CNC) pentru prelucrarea matritelor Mastreand: Pap Lehel – Levente Conducator stiintific: Prof.dr.ing. Sorin Zamfira Prof.dr.ing. Ciprian Olteanu 2010

Recommend Documents