Osnovi automatskog upravljanja
SISTEM AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA OSTVARIVANJEM ZADATE POZICIJE RADNOG STOLA MAŠINE ALATKE KOD CNC MAŠINA
Šta je CNC : CNC je skraćenica na engleskom jeziku (computer numerical control) koja je opšte prihvaćena u mašinstvu i označava mašine kontrolisane od strane računara odnosno kompjutera. Računar kontroliše i upravlja radom mašine "čitajući" instrukcije u obliku kodova. Najčešće se ova tehnologija koristi u proizvodnji mašina, alata, modela... odnosno obradi metala, drveta, plastike, stakla, kamena.
Razlika između konvencionalnih i CNC mašina:
Kao što se na slici vidi osnovne razlike između ovih mašina su u sledećem:
Željka Bojanić 02/10
1
Osnovi automatskog upravljanja •
Pogon mašine – kod konvencionalnih masina radi se o skupnom pogonu tj. jedan motor pogoni i glavno vreteno i ostala gibanja radnog stola, dok kod CNC masina postoji jedan glavni motor za pogon glavnog vretena a gibanje po osima ostvaruju posebni istosmerni motori.
•
Upravljanje mašine – izvodi se kod konvencionalnih masina ručno ili masinsko preko ručica za upravljanje dok CNC masine imaju upravljačku jedinicu (tastatura i ekran) i rade automatski preko programa.
•
Merni sistem mašine – sastoji se od skale sa nonijusom (konvencionalnie masine) ili preciznijeg linearnog sistema merenja (CNC stroj).
•
Pomak radnog stola – ostvaruje se trapeznim navojem ili kugličnim navojnim vretenom (CNC masina).
Koordinatni sistemi CNC mašina:
Željka Bojanić 02/10
2
Osnovi automatskog upravljanja Od čega se sastoji CNC sistem: •
CNC sistemi su se dramatično promenili u proteklih 10 - 15 godina. Od samostalnih (Black box) komponenti do potpuno integrisanih, PC vođenih, ujedno umreženih radnih ćelija.
Danas se CNC sistemi sastoje od mašine (strug, glodalica, ruter...), step-motora, drajvera, PC računara i softverskog paketa odnosno softvera. Ovo je crtež i objašnjenje osnovne šeme CNC sistema:
Željka Bojanić 02/10
3
Osnovi automatskog upravljanja
SAU ostvarivanjem zadate pozicije radnoga stola radne mašine alatke: Željena vrijednost Xiž putem programa za obradu preko kontrolnog punkta unosi se u upravljačku jednicu. Kada na red za izvršavanje dođe naredba kojom se radni sto šalje u zadatu poziciju na odgovarajućoj osi mjerni organ stalno mjeri stvarnu poziciju sradnog stola X i i tu informaciju šalje u upravljačku jedinicu. Upravljačka jednica utvrđuje razliku između željene i stvarne veličine, tj. utvrđuje grešku ε. Mikroporcesorski sistem koji se nalazi u upravljačkoj jednici izračunava razliku željene i stvarne pozicije ε=Xiž-Xi i pretvara signal iz digitalnog u analogni. Taj analogni signal se zatim pojačava u pojačavaču, a zatim dijeli na uređaje za lokalno upravljanje motorom. Uređaji za lokalno upravljanje motorom uključuju motor za pogon radnog stola u pravcu odgovarajuće ose i isključuju kočnicu. Mjerni organ je sasatavljen od optičkog skenera (mjernog elementa), analogno digitalnog pretvarača i odašiljača. Mjerni organ pomoću svog mjernog elementa mjeri stvarnu poziciju, koji kod ove mašine čini optički lenjir sa skenerom. Ovaj proces se vrši i ponavlja sve do zauzimanja zadatog položaja radnog stola mašine tj. dok greška ε=Xiž-Xi ne postane nula. Tada je X iž-Xi=0, odnosno Xiž=Xi. U tom trenutku uređaji za lokalno upravljanje motorom isključuju motor, uključuju kočnicu koja zaustavlja njegovo obrtanje. Mjerni element funkcioniše na sledeći način: optički skener osvjetljava mjerni element (pri svom kretanju) duž njega. Mjerni lenjir ima naizmjenično izrađena udubljenja i ispupčenja koja pri osvjetljavanju reflektuju svjetlost. Skener svojim foto diodama registruje tu svjetlost na sledeći način: foto diode pri osvjetljavanju emituju električni signal. Ti električni signali se u brojaču broje i tako se dobija željena pozicija koja se uz pomoć odašiljača šalje u upravljačku jedinicu.
Željka Bojanić 02/10
4
Osnovi automatskog upravljanja
US (UJ)
Xiž
U
MO ZSAU
UJ- upravlajčka jedinica; RSM- radni sto mašine; MO- mjerni organ po upravljanom izlazu;
Željka Bojanić 02/10
5
O (RSM)
Xi
Osnovi automatskog upravljanja
Z
KP
e
Xiž
µP-sistem
PO
D/A
Y
A/D
LUM
M
RSM
O
UJ
OD
Yo
ME
MO
SAR
Strukturni dijagram
KP- kontrolni pult;
MO- mijerni element;
µP- mikroprocesorski sistem;
OD- odašiljač;
D/A- digitalno analogni pretvarač; PO- pojačavač; LUM- uređaj za lokalno upravljanje motorom; M- elektromotor; A/D- analogno digitalni pretvarač;
Željka Bojanić 02/10
6
Xi
Osnovi automatskog upravljanja
Automatsko programiranje CNC mašina primenom CAD/CAM koncepta: Ovaj način programiranja se primenjuje za postupke tehnološke razrade složene geometrije poput složenih 2D kontura i zapreminskih modela predmeta. Razvojem hardware-a i software-a omogućen je dalji razvoj automatskog upravljanja i različitih izvedbi kompleksnih konstrukcija NC i CNC mašina. Danas se u ulozi nosioca ovog vida programiranja koriste CAD, CAM i CAE (engl. CAE – Computer Aided Engineering) programi poput AUTODESK INVENTOR-a, PROENGINEER-a, SOLIDWORKS-a, MASTERCAMa, ARTCAM-a, CORELDRAW-a, CATIA-e, UNIGRAPHIC NX-a, SOLIDCAM-a, VISUAL MILL-a, VISUAL TURNa, EDGECAM-a, FEATURECAM-a, VX-CAD/CAM-a, SURFCAM-a, i sl. Prednosti ovoga vida programiranja su:
skraćuje se vreme potrebno za izradu programa (pop. NC koda), smanjuje se mogućnost pojave greške pri definisanju geometrije (tehnolog – programer ne definiše geometriju, već je preuzima u elektronskoj formi od konstruktora),
omogućuje se korišćenje baza podataka o alatima, preporučenim režimima obrade, kao i preuzimanje karakteristika materijala sadržanih u bazama programskog paketa – oni se po potrebi mogu menjati, a sam program može da nam sugeriše njihov izbor,
postoji mogućnost verifikacije i simulacije programa na računaru. Nedostaci ovog vida programiranja su:
visoka cena hardware-a i software-a, program ne generiše uvek najkraću – optimalnu putanju alata, pa samim tim je glavno vreme izrade delova duže,
velika dužina programa.
Željka Bojanić 02/10
7
Osnovi automatskog upravljanja
Na slici ispod su prikazane faze u postupku realizacije CAD/CAM programiranja CNC mašina alatki:
Željka Bojanić 02/10
8
Osnovi automatskog upravljanja
Puzdanost CNC mašina: CNC tehnologija i mašine su izuzetno pouzdane jer su smanjene mogućnosti grešaka prilikom rada. Ljudski faktor je prisutan ali je mogućnost greške daleko manja nego kod manuelnog sistema kontrole mašine. CNC mašine omogućuju da vaš "Sistem kontrole kvaliteta" podignete na najviši nivo. U današnjim uslovima poslovanja, ovo je jako bitan faktor vaše konkurentske sposobnosti i diversifikacije.
Prednosti CNC mašina: 1. Velika preciznost izrade i obrade 2. Kompatabilnost u okviru numeričkog programiranja (standardizovanost). 3. Široka primena odnosno zastupljenost u svim proizvodnim delatnostima. 4. Mali troškovi proizvodnje. Kada se mašina programira, ponavlja zadato i zahteva minimalne intervencije čoveka. 5. Pouzdanost rada. 6. Konkurentska prednost zbog brzog i lakog opsluživanja kupaca. 7. Laka i brza edukacija zaposlenih.
Željka Bojanić 02/10
9
