Seminarski Rad-Computer Numerical Control

Computer Numerical Control (CNC)

Kompjuterski Upravljane Mašine (CNC) Ciljevi:   

Razumeti p rincip rada i aplikacije CNC maš ina. Savladati pripremu CNC programa dela za maš insku izradu 2-D radnih komada. Razumeti strukturu i tok CAM sistema.

Sadržaj: Poglavlje 1 Poglavlje 2 Poglavlje 3

Osnovi n umeričkog upravljanja CNC programiranje dela Proizvodnja pomoću kompjutera

UVOD

Kompjuterski upravljane mašine (CNC - Computer Numerical Control) su specijalizovana i svestran a forma “ Fleksibilne A utomatizacije” i CNC aplikacije obuhvataju mnoge vrste, iako je inicijalno razvijena za kontrolu ko ntrolu kretanja i operacija mašinskih alata.

CNC se mož e smatr ati ati sredstvom za upravljanje mašinom pomoću upotrebe diskretnih numeričkih vrednosti ko je se ubacuju u mašinu, gde se zahtevana ulazna tehnička informacija sk ladiš ladišti na neki medijum poput CD, DVD, hard diska, usb fles memorije, RAM memorije i sl. Mašina prati zadatu sekvencu maš inskih operacija zadatom brzinom neophodnom da se proizvede deo odgovaraju ćeg oblika i veličine po očekivanim rezultatima. Različit proizvod može da bode proizveden kroz reprogramiranje i maloserijsku proizvodnju ako je opravdano pokretanje drugačijeg proizvoda.

Strana 1

IC Stručno usavršavanje


Slika 1-1 CNC Obradni centar (Courtesy (Courtesy of Agie Charmilles)

Definicija CNC data od strane asocijacije elektronske industrije (EIA) glasi: CNC je sistem u kome su radnje kontrolisane direktnim ubacivanjem numeričkih podataka u nekom trenutku. Sistem mora automatski da interpretira najmanje jedan deo ovih podataka.

Jednostavno rečeno, CNC sistem prima numerič ke podatke, koje zatim interpretira i prema njima vrši upravljanje. Poglavlje 1.

Osnovi numeričkog upravljanja

Ciljevi:    

Razumeti princip rada CNC maš ina. R azumeti azumeti karakteristike “p ogonskog ” sistema. Razumeti karakteristike uređ aja za povratnu informaciju. Razumeti aplikacije za CNC maš ine.

1.1

Upravljački sistemi

1.1.1 Sistemi otvorene upravljačke petlje Sistemi otvorene upravljačke petlje nemaju pristup podacima u realnom vremenu o performansama sistema i zato nema trenutne korektivne radnje koja bi usledila ako bi sistem upao u neki problem. Ovaj sistem se obično primenjuje u slučaju kada je output konstantan i predvidiv. Zbog toga, sistem otvorene

upravljačke petlje se najverovatnije neće koristiti za kontrolisanje mašinskih alata Strana 2



Slika 1-1 CNC Obradni centar (Courtesy (Courtesy of Agie Charmilles)

Definicija CNC data od strane asocijacije elektronske industrije (EIA) glasi: CNC je sistem u kome su radnje kontrolisane direktnim ubacivanjem numeričkih podataka u nekom trenutku. Sistem mora automatski da interpretira najmanje jedan deo ovih podataka.

Jednostavno rečeno, CNC sistem prima numerič ke podatke, koje zatim interpretira i prema njima vrši upravljanje. Poglavlje 1.

Osnovi numeričkog upravljanja

Ciljevi:    

Razumeti princip rada CNC maš ina. R azumeti azumeti karakteristike “p ogonskog ” sistema. Razumeti karakteristike uređ aja za povratnu informaciju. Razumeti aplikacije za CNC maš ine.

1.1

Upravljački sistemi

1.1.1 Sistemi otvorene upravljačke petlje Sistemi otvorene upravljačke petlje nemaju pristup podacima u realnom vremenu o performansama sistema i zato nema trenutne korektivne radnje koja bi usledila ako bi sistem upao u neki problem. Ovaj sistem se obično primenjuje u slučaju kada je output konstantan i predvidiv. Zbog toga, sistem otvorene

upravljačke petlje se najverovatnije neće koristiti za kontrolisanje mašinskih alata Strana 2



zato što sila rezanja i ubacivanja u mašinu nik ada ada nije konstantna. Jedini izuzetak je mašina za sečenje žice za koju neki proizvođači maš ina preferiraju da koriste sistem otvorene upravljačke petlje i zato što je sila za rezanje žice mala.

Slika 1-2(a) Blok šema šema Sistema otvorene upravljačke petlje

1.1.2 Sistem zatvorene upravljačke petlje U sistemu zatvorene upravljačke petlje, uređaji za povratnu informaciju pažljivo prate output i svaki poremećaj ć e biti korigovan odmah. Zbog toga je velika preciznost sistema veoma moguća. Ovaj sistem je mnogo moć niji od sistema otvorene upravljačke petlje i mož e se primeniti u sluč aju kada je izlazna informacija podvrgnuta čestim promenama. Danas skoro sve CNC maš ine koriste ovaj sistem.

Slika 1-2(b) Blok upravljačke petlje upravljačke petlje

1.2

šema

Sistema

zatvorene

Elementi CNC mašina

CNC sistem se sastoji od 6 glavnih elemenata: a. b. c. d. e. f.

Ulazni (input) uređaj Mašinska kontrolna jedinica Mašinski alat Pogonski sistem Uređaji za povratnu informaciju Displej jedinica Strana 3



Slika 1-3 Principi rada CNC mašine

1.2.1 Ulazni (input) uređaji a.

Uređaj za flopi disk

Flop py disk je mali magnetni skladiš teni medijum za ubacivanje podataka za CNC. Bio je najzastupljeniji medijum za skladistenje do 70 - tih godina, u smislu brzine prenosa, veličine skladišta, upravljanja podacima i mogućosti snimanja i brisanja. Dalje, podaci na flopi disku bi mogli lako naknadno bit i dorađeni dokle god bi postojao odgovarajući program za njihovo č itanje. Ipak ovaj metod je dokazan kao problematičan na duži rok zato što se flopi diskovi posle nekog vremena degradiraju i zato š to su osetljivi na velika magnetna polja kao i na prašinu i opiljke koji se mogu nać i na podu radionice.

Strana 4



Slika 1-4 Flopi disk na CNC maš ini

b.

USB Fleš memorija

USB fleš memorija je prenosivi i piši - briši uređaj kompaktne veličine i značajno većeg skladiš ta od flopi diska. Podaci uskladišteni na fleš memoriji nisu osetljivi na prašinu i opiljke, tako da se fleš memorija mož e bezbedno prenositi sa mesta na mesto . Poslednjih godina svi računari podržavaju usb fleš memoriju tako da ova metoda postaje sve popularnija kod CNC mašinske upravljčke jedinice .

Slika 1-5 USB fleš memorija na CNC mašini

c.

Serijska komunikacija

Prenos podataka između računara i CNC maš inskog alata je veoma često moguć pomoć u serijskog komunikacijskog porta. Internacionalni standardi za serijsku komunikaciju su omogućen i tako da informacija mo že biti razmenjena na uređen način. Najzastupljeniji interfejs između CNC mašine i računara proistič e iz EIA standarda RS - 232. Većina personalnih računara i CNC maš inskih alata imaju RS - 232 port i standardni RS-232 kabl koji se koristi za konekciju CNC mašine i Strana 5



računara i omogućava prenos podataka na pouzdan način. Programi dela mogu biti sačuvani u memoriju mašinskog alata ili dodani sa računara zbog privreme nog skladištenja pokretanjem komunikacijskog programa na računaru i podešavanja upravljanja mašine na interakciju sa komunikacijskim softverom.

Slika 1-6 Kabl za serijsku komunikaciju na CNC mašini

Direktna numerička kontrola se odnosi na sistem povezuj ući set numerički upravljanih mašina na zajednič ku memoriju za program dela ili skladište mašinskog programa sa obezbeđ enom ne zahtevanom distribucijom podataka ka mašinama. (ISO 2806:1980) NC program dela skida blok ili deo u određenom vremenskom trenutku u kontroler. Kada je skidanje izvršeno, ta sekcija se odbacuje da bi obezbedila mesta za druge sekcije. Ovaj metod je često korišćen za maš inske alate koji nemaju dovoljno memorije ili memorijskih bafera za velike NC programe delova. Distributivno numeričko upravljanje je hijerarhijski sistem za distribuciju podataka između proizvodnog - menadzers kog računara i NC sistema. (ISO 2806:1994) Glavni računar je povezan sa nekim brojem CNC mašina ili računara konktovanih na CNC maš ine za skidanje programa delova. Komunikacijski program u glavnom rač unar u može upotrebiti dvosmerni transfer podataka karakterističan za proizvodne podatke komunikacije, kao što su: raspored proizvodnje, delove proizvodnog ili mašinskog korišć enja itd.

Strana 6



Slika 1-7 Serijska komunikacija u distributivnom numerič kom kontrolnom sistemu

d.

Internet komunikacija

Zbog napretka računarske tehnologije i drastičnog smanjenja cene računara postaje sve praktičnije i ekonomičnije raz menjivati programe delova između računara i CNC maš ina preko Internet komunikacijskog kabla. Ovaj medijum omogućava efikasan i pouzdan sistem raz mene podataka i njihovog skladiš tenja. Većina kompanija sada pravi LAN ( lokalna mreža) mrež u u svojoj infrastrukturi. Sve više i više CNC mašinskih alata omoguć ava opcioni prelazak Internet kartice za direktnu komunikaciju u okviru LAN.

Slika 1-8 Internet kabl na CNC mašini

Strana 7



Slika 1-9 Internet mreža u distributivnom numerič kom kontrolnom sistemu

e.

Konverzacijsko programiranje

Programi delova koji se mogu ubaciti u kontroler preko tastature. Ugrađeni inteligentni softver unutar kontrolera o mogućava operateru da unese zahtevane podatke korak po korak. Ovo je veoma efikasan nač ine pripreme programa za relativno jednostavne element e koji ukljucuju do 2½ osne mašinske obrade.

Slika 1-10 Konverzacijsko programiranje na CNC kontroleru

Strana 8



1.2.2 Upravljačka jedinica mašine (MCU)

Upravljačka jedinica mašine je srce CNC sistema. Postoje dve podjedinice u upravljačkoj jedinici mašine: jedinica za obradu podataka (DPU) i jedinica upravl jačke petlje (CLU). a. Jedinica za obradu podataka (DPU) Po prijemu programa dela, DPU prvo interpretira i dekodira program dela u interni mašinski kod. Interpolator DPU- a onda izračunava srednje pozicije u kretanju u uslovima BLU (osnovna jedinica duž ine) koja je najmanja jedinica dužine koju može da obrađ uje kontroler. Izračunati podaci se prosleđuju CLU -u na dalju obradu. b. Jedinica upravljačke petlje (CLU) Podaci iz DPU-a se konve rtuju u električ ne signale u CLU da bi kontrolisali pokretački sistem radi zahtevanih zahvata. Druge funkcije kao što su zavojno vreteno uključi/isključi, rashladne tečnosti uključi/isključ i, alatna spona uključi/isključ i su takođe kontrolisani od strane ove jedinice prema internim mašinskim kodovima.

1.2.3 Mašinski alat

Ovo može biti bilo koji maš inski alat ili oprema. U cilju dobijanja visoke preciznosti i ponovljivosti , dizajn i pravljenje klizača i zavojnog vretena CNC mašine je od vitalnog znaž aja. Klizači su obič no obrađeni na visoku preciznost i pokriveni anti - frikcionim materijalom poput PTFE i turcita u cilju smanjenja lepljenja i klizanja. Veliki prečnik recirkulirajućih kuglica služi da eliminiše prazan hod i naglo vraćanje. Ostale karakteristike dizajna kao što su krute i teške mašinske strukture, kratki maš inski stoni ispust, brza razmena alatnog sistem a itd, takođe doprinose visokoj precizn osti i visokoj ponovljivosti CNC maš ina.

Strana 9



Slika 1-11(a) Zavojno vreteno CNC maš ine

Slika 1-11(b) Recirkulirajuće kuglice

1.2.4 Pogonski sistem Pogonski sistem je važna komponenta CNC maš ine kada preciznost i pouzdanost veoma zavise od karakteristika i performansi pogonskog sistema. Zahtev je taj da pogonsk i sistem mora da odgovori tač no prema programiranim instrukcijama. O vaj sistem obič no koristi elektro motore, iako su h idraulični motori ponekad korišćeni za velike mašinske alate. Motor je vezan ili direktno preko menjača na vodećem vretenu da bi pomerao klizač ili osovinu. Postoje 3 tipa najčešće korišć enih elektro motora. a. DC Servo motor Ovo je na jzastupljeniji tip motora korišćen na CNC mašinama. Princip operacija je baziran na rotaciji žičanog namotaja kroz permanentno energetsko magnetno polje. Žičani namotaj je vezan na kolektoru koji je izolovani bakarni deo montiran na osovinu. Jednosmerna struja ide do kolektora kroz ugljenične četkice koje se konektuju kroz maš inske terminale. Promena brzine motora je pomoću varijacije napona u žici i kontrole brzine obrtaja motora, postignuta kontrolom žicane struje motora. U cilju postizanja potrebno g dinamičkog ponašanja operacije u sistemima sa zatvo renom upravljačkom petljom opremljenim senzorima koji pribavljaju veličinu i poziciju povratnih signala.

Strana 10



Slika 1-12 Jednosmerni Servo motor (Courtesy of Flexible Automation)

b. AC Servo motor Kod AC servomotora, rotor je permanentni magnet, dok je stator opremljen sa 3 kalema. Brzina rotora je jednaka rotacionoj frekvenciji magnetnog polja statora, koji je regulisan frekvencijom konvertera. AC servomotori polako zamenjuju DC servomotore. Glavni razlog tome je da ne postoji ko lektor i četkice na AC servomotoru , tako da je održ avanje skoro nepotrebno. Dalje, AC motori imaju mali odnos snaga/težina i imaju brž i odziv.

Slika 1-13 Naizmenični Servo motor (Courtesy of Flexible Automation) Strana 11



c. Koračni motor

Koračni motor je uređaj koji pretvara električne pulseve u diskretno mehaničko rotaciono kretanje vratila motora. Ovo je najmanji ure đaj koji može biti apliciran na CNC mašinama zato što mož e da pretvori digitalni podatak u stv arno mehaničko pomeranje. Nije neophodno imati bilo kakav analogno digitalni pretvar ač ni povratnu spregu za kontrolni sistem. Oni su idealno namenjeni za sistem otvorene upravljačke petlje. Ipak, koračni motori nisu često upot rebljivani kod mašinskih alata zbog sledeć ih mana: slabe brzine, malog broja obrtaja, niske rezolucije i lakoće d a ispadne iz kućišta u slučaju preoptereć enosti. Primeri koračnog motora su magnetne glave flopi d isk drava i hard diska računara, X -Y kontrolna traka, i CNC EDM mašina za sečenje žica .

Slika 1-14 Koračni motor (Courtesy RealTime Microcomputer)

d. Linearni motor Linearni elektro motor je naizmeč ni rotacioni motor. Isti princip je korišćen da bi se proizveo obrtaj i u rotacionim motorima i u linearnim motorima. Kroz elektromagnetno polje interakcija izmeđ u namotaja i permanentrnog magneta, električna energija se pretvara u linearnu mehanič ku energiju, da bi se generisalo linearno kretanje. Pošto je kretanje motora linearno, umesto rotaciono, zbog toga se on naziva linearni motor. Linearni motori imaju prednosti velikih brzina, velike preciznosti i brzog odziva. Tokom ’80-ih proizvođaci mašinskih alata su poč eli da kor iste linearne motore sa zajedničkim kretanjem kont r ole servo upravljača u dizajnu maš inskog alata. I zmeđu različitih dizaj na linearnih motora, permanentni magnetni motor bez č etkica demonstrira visoku gustinu i maksimalnu brzinu i konstantno stabilnu silu. Nedostatak četkastog konvektora ima prednosti u smislu manjeg održavanja, veće pouzdanosti i bolje glatkoć e.

Strana 12



Slika 1-15 Linearni motor (Courtesy of Renishaw)

Metalno jezgro bez četkica u linearnom motoru je slično k onvencionalnom rotirajućem motoru bez četkice . Stator je stacionarna ploč a koja se sastoji od magneta popločanih oko dinamo čelič nog jezgra. Namotaji kalema su tipič no konektovani kroz konvencionalno tro fazno uređenje, i komutacija je često obavljana p omoću Halovog efekata senzora ili sinusoidalnog talasa, ima visoku efikasnost i dobru kontinuiranu silu. Negvozdeni linearni motor se sastoju od statora U - oblika č iji su kanali popunjeni permanentnim magnetima postavljeni oko oba unutra šnja zida. Rotir ajući namotaj primenjuje prelaženje između dva suprotna pola magneta. Komutacija se vrši elektronički ili pomoću Halovog efekta ili sinusoidalnog talasa. Negvozdeni linearni motor im a prednosti poput manje mase kućiš ta, nižeg koeficijenta indukcije i boljeg glatkog kretanja, zato što negvozdeni motori nemaju privlačeću silu između komponenti kućiš ta.

Slika 1-16 Motor sa gvozdenim jezgrom i negvozdeni linearni motor (Courtesy of ETEL)

Strana 13



1.2.5 Uređaj za povratnu spregu U cilju preciznijeg rada CNC mašine, pozicionirane vrednosti i brzina vretena moraju da budu konstantno až urirani. Dva tipa uređaja za povratnu spregu koja se obično koriste su: pozicionirana povratna sprega i brzinska povratna sprega. a. Uređaj za pozicioniranu povratnu spregu (induktosin) Posto je dva tipa pozicioniranih uređ aja za povratnu spregu : linearni pretvarač za direk tno poziciono merenje i rotirajući koder za ugaono ili indirektno linearno merenje.

Linearni pretvarači – linearni pretvarač je uređ a j vezan na maš inski sto koji meri stvarno pomeranje klizača na takav način da zazori vretena, motori i slično ne bi izazvali greš ku u podacima povratne sprege. Ovaj uređaj se smatra jednim od najpreciznijih i takođe skupljim u poređ enju sa ostalim mernim uređajima montiranim na vrete na ili motore.

Slika 1-17 Linearni pretvarač (Courtesy of Heidenhain)

Rotacioni koderi – rotacioni koder je uređaj zakač en na kraj motornog kućišta ili vretena koji meri ugaono dispozicioniranje. Ovaj uređaj ne moze da meri linearno dispozicioniranje direktno, tako da se mož e pojavit i greška zbog praznog hoda vretena ili motora itd. Generalno ova greška može biti kompenzovana tako što proizvođaci mašine vrš e kalibraciju.

Strana 14



Slika 1-18 Inkrementalni i apsolutni rotirajući koder

b. Brzinski uređaj za povratnu spregu (rivelajzer)

Brzina motora zapravo mož e biti merena u smislu napona koji je generisan pomoću tahometra zakačenog na kraju motornog kućiš ta. Jednosmerni tahometar je uobičajeno mali generator koji proizvodi izlazni napon proporcionalan brzini. Napon koji je generisan se poredi sa zad atim naponom koji korespondira ž eljenoj brzini. Razlika između napona može biti korišć ena za pozicioniranje motora u cilju eliminisanja greške.

Slika 1-19 Tahigenerator (Courtesy of Callan)

Strana 15



1.2.6 Displej jedinica Displej jedinica je interaktivni uređaj između mašine i operatora. Kada je mašina aktivna displej jedinica prikazuje status , na primer pozicija maš inskog dela, broj obrtaja, programe dela i sl.

Na naprednim CNC mašinama displej jedinica može da pokaze grafič ku simulaciju trajektorije alata, tako da se program dela verifikuje pre početka proizvodnje. Mnogo bitnija info rmacija o CNC sistemu može takođe biti prikazana za održavanje i instalaciju rada kao što su obradni parametri, logicki dijagram programskog kontrolora, poruke o greš ci i dijagnostika podataka.

Slika 1-20 Diplej jedinice za CNC mašine (Courtesy of Heidenhain)

1.3

Aplikacije CNC mašina

CNC mašine se š iroko primenjuju u industriji seč enja metala i najbolje su za proizvodnju sledećih tipova proizvoda:   



  

Delova sa komplikovanim konturama Delova koji zahtevaju malu toleranciju i često ponavljanje Delova koji zahtevaju skupe obrade za poizvodnju na konvencionalnim mašinama Delova koji mogu imati nekoliko inže njerskih promena kao na primer faza razvoja prototipa

U slučaju kada bi ljudske greške bile veoma skupe Delova koji su potrebni u kratkom vremenskom roku Malih serija ili kratkog vremenskog ciklusa.

Strana 16



Nek i česti tipovi CNC mašina i instrumenata korišć enih u industriji su : 

Bušilica



Strug/Obrtni centar



Glodalica/Mašinski centar



Revolver presa i presa za probijanje



Mašina za elektro sečenje žice (EDM)



Brusilica



Mašina za lasersko seč enje Mašina za sečenje vodenim mlazom pod visokim pritiskom Mašina za elektro pražnjenje Mašina za merenje koordi nata



Industrijski robot.

  

2.

CNC programiranje dela

Ciljevi: 

Da se razume dimenzionalni sistem CNC programiranja dela.



Da se razume struktura CNC programa dela.



Da se razumeju G-kodovi i druge funkcije CNC programa dela.

2.1 Ose kretanja Generalno, sva kretanja imaju 6 stepena slobode. Drugim rečima, kretanje može biti rešeno u 6 osa, naime, 3 linearne ose (X, Y, i Z osa) i 3 rot irajuće ose (A,B i C osa).

Strana 17



Slika 2-1 Ose kretanja

2.2

Dimenzionalni sistemi

2.2.1 Inkrementalni sistem

Kod ovog vida sistema referentna tačka svakog novog kretanja je završna tačka prethodnog kretanja. Nedostatak ovakv og sistema je ako se pojavi greš ka, ona će biti akumulirana.

Slika 2-2 Inkrementalni sistem

Strana 18



2.2.2 Apsolutni sistem U apsolutnom sistem u sve referentne tačke su merene od početnih koordinatnih sistema. Sve komande kretanja su definisane kao asolutne koordinate koje se odnose na početne.

Slika 2-3 Apsolutni sistem

2.3

Definicija programiranja

NC programiranje je unos podataka u mašinu, gde ih ona prebacuje u jezik koji upravljački sistem te mašine može da razume. Mašina vidi te podatke kao: a) Mašina stavi alat u početnu tačku i započinje proces sečenja po određenoj putanji. b) Sečenje uslovljava brzinu vretena, brzinu kretenja, rashladnu tečnost, itd. c) Odabir alata za sečenje.

Strana 19



2.4

Struktura programa

Slika 2-4 Struktura CNC programa dela

CNC program se sastoji od blokova, reči i adresa. a) Blok Blok je komanda koja se šalje upravljačkoj jedinici. b) Reč

Reč je sastavni deo bloka (blok se sastoji od jedne ili više reči). Reč se sastoji od identifikacionog pisma i serije brojeva, recimo komanda za brzinu vretena 200 mm/min je F200. c) Adresa

Prvo slovo sa početka reči se zove adresa. Značenje adrese je u skladu sa EIA (Electonic Industries Association) standardom RS-274- D. Najčešće adrese su: Funkcija

Adresa

Broj rečenice

N G X, Y, Z I, J, K F S T

Uslovi puta Koordinate reči Parametri za kružnu interpolaciju Brzina pomoćnog kretanja (posmak) Broj obrtaja glavnog vretena Broj alata

Strana 20



Pomoćne funkcije

M

Primer programiranja: N20 G01 X20.5 F200 S1000 M03 N21 G02 X30.0 Y40.0 I20.5 J32.0

2.5

Značenje reči

2.5.1 Broj rečenice (N adrese)

Broj rečenice se koristi za identifikaciju bloka. Uvek se postavlja na početku bloka i može se smatrati kao ime bloka. Brojevi rečenice moraju biti uzastopni. Sekvence programa se izvršavaju isto kao i sekvenca bloka , a različito od broja rečenice. Međutim, neki CNC sistemi ne zahtevaju broj rečenice . 2.5.2 Uslovi puta (G adrese)

Osnovne funkcije određuju kako se alat kreće po programiranim tačkama. Najčešće G funkcije koje se koriste su: Kod

Funkcija

G00 G01 G02 G03 G40 G41 G42 G45-G48 G70-G79 G80-G89 G90 G91

Pozicioniranje u brzom hodu Linearna interpolacija

Kružna interpolacija u smeru kazaljke na satu Kružna interpolacija u suprotnom smeru od kazaljke na satu Brisanje svih korekcija alata Korekcija radijusa glodala levo Korekcija radijusa glodala desno Druge korekcije radijusa glodala, ako su u upotrebi Glodanje i najmanji radijus okretanja

Ciklus bušenja Apsolutne koordinate Inkrementalne koordinate

Strana 21



2.5.3 Koordinate reči (X, Y, Z adrese)

Koordinata reči označava poziciju tačke kretanja alata (apsolutnu dimenziju sistema) ili distancu koja se prelazi (inkrementalnu dimenziju). Reč je sastavljena od adresa ose koja se pomera i vrednosti i pravca kretanja. Na primer:

X100 Y200 predstavlja kretanje ka (100, 200). Da li su dimenzije

apsolutne ili inkrementalne biće definisano prethodno (koristeći G90 ili G91). 2.5.4 Parametri za kružnu interpolaciju (I/J/K adrese) Ovi pa rametri označavaju rastojanje izmereno od nulte tačke luka do centra kruga. Numerički prateći I, J i K su X, Y i Z komponente , odnosno razdaljine.

2.5.5 Broj obrtaja glavnog vretena (S adresa) Brzina obrtaja vretena je upravljana pod kontrolom S adrese i ona je uvek izražena u okretu po minutu . Može se računati po formuli: Brzina vretena (mm)]

=

[ brzina spoljašnje obrade (m/min) x 1000]

[ π x prečnik glodala

U tabeli su date brzine spoljašnje obrade za neke opšte materijale: Obradni materijal

Materijal reznog alata

Al legure

Mesing

Liveno gvožđe

Meki čelik

HSS

120

75

18

30

Karbid

500

180

120

200

Na primer: S2000

o

predstavlja brzinu vretena na 2000 /min

Strana 22



2.5.6 Brzina pomoćnog kretanja - posmak (F adresa) Posmak je programiran pod komandom F adrese, os im za brzu poprečnu obradu. Jedinica može biti u mm po minutu (u slučaju glodalice) ili u mm po

obrtaju (u slučaju struga). Jedinica koraka mora biti definisana na početku programa. Brzina kretanja se može izračunati preko formule: Brzina pomoćnog kretanja = opterećenje strugotine / zub x broj zuba x brzina vretena U tabeli su data opterećenja strugotine po zubu glodala za neke osnovne materijale:

Opterećenje strugotine po zubu (mm/rev)

Materijal glodala

Al legura

Mesing

Liveno gvožđe

Meki čelik

HSS

0.28

0.18

0.20

0.13

Sinterovani karbid

0.25

0.15

0.25

0.25

Na primer: F200 predstavlja brzinu pomoćnog kretanja od 200 mm/min

2.5.7 Broj alata (T adresa) Selekcija alata je pod komandom T adrese. Na primer: T02

predstavlja alat broj 2

2.5.8 Pomoćne funkcije (M adresa)

Pomoćne funkcije su programirane za kontrolu mašinskih operacija drugačijih nego za koordinatna kretanja. Najčešće M funkcije su: Kod

Funkcija

M00 M03 M04 M05 M06 M08 M09

Zaustavljanje programa Smer obrtanja vretena u pravcu kazaljke na satu Smer obrtanja vretena u pravcu suprotnom od kazaljke na satu Zaustavljanje vretena Izmena alata

Uključivanje sredstva za hlađenje Isključivanje sredstva za hlađenje Strana 23



M10 M11 M30

2.6

Stegnuti radni komad Skinuti radni komad Kraj programa sa premotavanjem trake

Koraci za CNC programiranje i mašinsku obradu Sledi procedura za postupanje u CNC programiranju i mašinskoj obradi.

Najvažnije je verifikovanje programa od pokretanja testa na mašini pre mašinske obrade, kako bi se osiguralo da prog ram nema grešaka. a. Pažljivo proučiti crtež dela. b. Ukoliko su dimenzije crteža prilagođene CNC mašini, izaberite u programu

odgovarajuću nulta tačku na radnom komadu. c. Odrediti mašinske operacije i njihov redosled. d. Određivanje načina stezanja obratka (mengele, rotacioni sto, stega, ...). e. Odrediti alat za sečenje i odrediti brzinu i korak vretena. f. Napisati program ( prevesti korake mašinske obrade u programske blokove). Ako su u mogućnosti mnoga rešenja, probajte prvo najprostiju. Obično je veća procedura, ali je bolje na ovaj način. g. Pripremiti grafika alata ili dijagram, mere geometrije alata (dužine, radijuse) i napomene. h. Stegnuti radni komad i pripremiti mašinu. i. Početi korekciju mera ako je potrebno. j. Proveriti i testirati program. Dobro je probati na suvo program (i) bez radnog komada, (ii) bez reznog alata, ili (iii) podizanje alata na bezbednu visinu. Ako je potrebno, ispravite i uredite program i onda ga ponovo proverite. k. Startujte mašinu.

2.7

G – kodovi u programiranju dela

2.7.1 Apsolutne i inkrementalne koordinate (G90/G91)

G90 i G91 se koriste za kontrolu dimenzionalnog sistema koji će se koristiti u ulaznim podacima. U G90 modu, dimenzije će se prepoznati kao apsolutne dok će u G91 biti inkrementalne.

Strana 24



2.7.2 Pozicioniranje u brzom hodu (G00) Ovo je komanda da glodalo pređe iz trenutne tačke u ciljnu tačku najbržom

brzinom mašine. Format programa: G00 X Y Z

Slika 2-5 Pozicioniranje u brzom hodu

2.7.3 Linearna interpolacija (G01) Ovo je komanda da glodalo pređe iz trenutne tačke u ciljnu tačku po pravoj liniji i brzini koju određuje F adresa. Format programa: G01 X Y Z F

Slika 2-6 Linearna interpolacija

Strana 25



2.7.4 Kružna interpolacija (G02/G03) Ovo je komanda da glodalo pređe iz trenutne tačke u ciljnu tačku duž kružnog luka u smeru kazaljke na satu (G02) ili u pravcu suprotnom od toga (G03).

U ovom slučaju, pored ciljne tačke, radijus ili centar luka su takođe potrebni. Većina današnjih CNC sistema još uvek trebaju podatke od luka centra više od radijusa.

Parametri centra ili kružnog luka su određeni od strane I, J i K adresa. I je rastojanje duž X ose, J duž Y, i K duž Z. Ovi parametri su definisani kao vektori (veličina i pravac) od početne tačke do centra luka. Format programa (smer kazaljke na satu): G02 X Y I (XC-XS) J (YC-YS) Gde je: XC i YC koordinate centra, i XS i YS koordinate početne tačke luka

Slika 2-7 Kružna interpolacija – smer kazaljke na satu

Format programa (smer suprotan od kazaljke na satu): G03 X Y I J Slika 2-8 Kružna interpolacija – smer suprotan od kazaljke na satu

Strana 26



2.7.5 Korekcija radijusa glodala (G40/G41/G42)

U CNC mašinskoj obradi, ako se osa glodala pomera duž programiranog puta, dobijena dimenzija radnog dela biće netačna jer se prečnik glodala nije uzeo u obzir. Moderni CNC sistemi su u stanju da urade ovu vrstu kalkulacije koja je

poznata kao korekcija radijusa glodala. Ono što sistem zahteva je programinirani deo, prečnik glodala, i pozicija glodala u odnosu na konturu. Normalno, prečnik glodala nije uključen u programu. Mora se ubaciti u ulazne informacije CNC sistema u sistemu procesa alata.

Slika 2-9 Poređenje puta glodala sa i bez korekcije radijusa glodala

Ako je glodalo levo od konture, koristi se G41. Ako je glodalo desno od

konture, koristi se G42. G40 je otkazivanje izračunavanja korekcije radijusa.

Strana 27



Slika 2-10 Kretanje korekcije radijusa glodala

Prvi primer programiranja: Program

Značenje

N01 G90 N02 G00 X30 Y30 Z100 Z100) N03 T01

Apsolutno dimenzionisanje Pozicioniranje u brzom hodu (X30, Y30, Koristi se alat broj T1 Strana 28



N04 G00 Z5 S1000 M03 Pozicioniranje u brzom hodu do Z5; start o glavnog vretena u smeru kazaljke na satu na 1000 /min N05 G01 Z10 F100 Posmak do Z10 na 100 mm/min N06 G41 G01 X0 Y15 F200 Pozivanje korekcije radijusa, glodalo sa leve strane (X0, Y15) posmak 200 mm/min N07 G01 Y66.564 Od N07 do N15 je glodanje po konturi N08 G02 X16.111 Y86.183 I20 J0 N09 G02 X93.889 Y86.183 I38.889 J196.183 N10 G02 X110 Y66.564 I3.889 J19.619 N11 G01 Y26.247 N12 G02 X98.882 Y11.758 I15 J0 N13 G01 X55 Y0 N14 G01 X15 N15 G02 X0 Y15 I0 J15 N16 G40 X30 Y30 Otkazivanje korekcije radijusa, kretanje do (X30, Y30) N17 G00 Z100 M30 Pozicioniranje u brzom hodu do Z100, kraj programa sa premotavanjem trake Drugi primer programiranja:

Strana 29



Program

Značenje

N01 G28 U0.1 W0.1 Povratak na nultu m ašine N02 G00 U60.0 W40.0 Pozicioniranje u brzom hodu do magacina sa alatom N03 G50 X200.0 Z100.0 Dodavanje nule u programu Povećanje brzine obrtaja na 2000 o /min N04 G97 S2000 N05 M03 Promena vretena, okretanje unapred N06 T0101 Odabir alata broj T1 i poziv pomeranja alata N07 G00 X0 Z42.0 Pozicioniranje u brzom hodu do (X0, Z42.0) Uključivanje sredstva za hlađenje N08 M08 N09 G69 F0.15 Dodavanje posmaka za 0.15 mm/o Početak rezanja konture duž putanje A N10 G01 Z40.45 N11 G03 X9.217 Z31.13 R5.8 N12 X8.955 Z29.465 R1.556 N13 G02 X9.6 Z29.1 R1.48 N14 G01 X11.142 N15 G03 X11.142 Z25.4 R2.398 N16 G01 X16.6 Z9.385 N17 Z8.5 N18 X20.6 Završetak oblikovanja N19 Z3.0 N20 G00 X200.0 Z100.0 Pozicioniranje u brzom hodu do magacina sa alatom N21 T0100 Otkazivanje promene alata N22 T0202 Odabir alata broj T2 i poziv pomeranja alata N23 G00 X21.0 Z9.385 Pozicioniranje u brzom hodu do (X21.0, Z9.385) N24 G01 X16.6 F0.15 Početak rezanja konture duž puranje B, u 0.15 mm/o posmak N25 G03 X9.6 Z24.203 R34.2 N26 G01 Z25.4 N27 X14.0 Završetak oblikovanja N28 G00 X200.0 Z100.0 Pozicioniranje u brzom hodu do magacina sa alatom N29 T0200 Otkazivanje promene alata N30 T0303 Odabir alata broj T3 i pozivanje promene alata N31 G00 X24.0 Z0 Pozicioniranje u brzom hodu do (X24.0, Z0) Završavanje dela pri posmaku 0.06 mm/o N32 G01 X0.5 F0.06 Strana 30



N33 G00 X200.0 alata N34 T0300 N35 M30

Z100.0

Pozicioniranje pri brzom hodu do magacina Otkazivanje promene alata Kraj programa

2.7.6 Ostale funkcije Moderno dizajnirani CNC sistemi imaju neke specijalno dizajirane funkcije

za uprošćavanje ručnog programiranja. Međutim, s obzirom da je većina ovih funkcija orijentisano na sistem, nećemo ih detaljno opisivati. Naredne stavke daju kratak opis najčešće korišćenih funkcija u CNC sistemima. Korisnik treba se da uputi na ručno programiranje za detaljno programiranje i operacije. a) Preslikavanje Ovo je funkcija koja konvertuje programirane putanje ka odrazu , koje su indentične po dimenzijama ali geometrijski različite za oko jedne ili dve ose. b) Ponavljanje programa i petlje

U obradi, nije uvek moguće za mašinu da uradi dimenziju u jednom prolazu. Ova funkcija omogućava petlju jednog dela programa tako da taj deo može da se izvršava u više navrata. c) Kružno izdubljivanje

Izdubljivanje je čest proces u obradi. Ovo je izdubljavanje materijala u normalnim granicama pri cik-cak kretanju i sloj po sloj. U kružnom izdubljivanju, obrazac sečenja je unapred određen. Korisniku su potrebni ulazni parametri uključujući dužinu, širinu i dubinu izdubljivanja, razmak alata i putanje, i dubinu sloja. CNC sistem će automatski razraditi putanju alata. d) Bušenje, bušotina, razvrtanje i nareznica navoja Ovo je s lično kružnom izdubljivanju. U ovoj funkciji, bušenje je prethodno definisano od strane CNC sistema. Ono šta korisnik mora da uradi je da unese neophodne parametre kao što su maksimalna dubina rupe, posmak za dubinu, reljefna visina i prelazno vreme na dnu rupe. Strana 31



Poglavlje 3.

Proizvodnja pomoću kompjutera

Ciljevi:   

Razumeti tok sis tema proizvodnje pomoću kompjutera. Razumeti karakteristike procesa definicije kretanja alata u CAM sistemu. Razumeti karakteristike procesa prenosa podataka u CAM sistemu.

3.1

Programiranje dela pomoću kompjutera

U ručnoj pripremi CNC programa dela, programer zna da definiše kretanje mašine ili alata u numeričkim rečima. Ako je geometrija površine komplikovana onda ne može biti programirana ručno. Proteklih godina, mnogo napora je uloženo u stvaranje automatizacije programa dela. Sa razvojem CAD/CAM sist ema, interaktivni grafički sistem je integrisan sa CNC programom dela. Grafički softver zasnovan na korišćenju jednostavnijeg upravljanja poboljšava korisnički meni pogonske tehnike. Programer dela može napraviti geometrijski model u CAM paketu ili direktn o izvući geometrijski model iz CAD/CAM baze podataka. Pravljenje komanda kretanja alata može asistirati programer dela da izračuna putanje alata automatski. Programer dela može proveriti putanju alata preko grafičkog displeja koristeći animaciju funkcije o d CAM sistema. Veliko je poboljšanje brzina i preciznost kod putanje alata.

3.2

Tok sistema proizvodnje pomoću kompjutera

Postoji nekoliko proizvodnje pomoću kompjutera ili CAD/CAM sistema dostupnih na tržištu. Njihove osnovne karakteristike su između ost alog: a. b. c. d. e.

Geometrijsko modeliranje/CAD interfejs Definicija pokreta alata Obrada podataka Dodatna obrada Prenos podataka

Strana 32



Slika 3-1 Dijagram toka CAM sistema

3.2.1 Geometrijsko modeliranje/CAD interfejs

Geometrija radnog dela se može definisati osnovnim geo metrijskim elementima kao što su tačke, linije, radijusi, duži ili površine. Dvodimenzionalni ili trodimenzionalni geometrijski elementi su smešteni u kompjuterskoj memoriji u formama matematičkog modela. Matematički model može biti model žičanog okvira, površina modela, ili solid model. Pored toga, geometrijski model može biti uvezen od strane drugog CAD/CAM sistema između standardnog CAD/CAM interfejs formata kao što je Initial Grapic Exchange Specification(IGES).

IGES je grafički razmenjiv standard koji je zajednički razvijen od industrije i National Bureau of Standards sa podrškom U.S.A Airforce. Obezbeđuje prenosivost trodimenzionalnih geometrijskih podataka između različitih sistema. U toku ovog sistema, geometrijski elementi jednog sistema se mogu prevesti u neutralni standardni fajl i onda iz ovog standarda u drugi format.

Strana 33



3.2.2 Definicija pokreta alata Nakon geometrijskog modeliranja, obrade podataka kao što je podešavanje rada, podešavanje operacija i definicija kretanja su ulazne informacije u kompjuteru

za pravljenje fajla lokacije sečenja (CL fajl) za mašinsku obradu radnog dela. a. Radno podešavanje

Ovo je ulazni mašinski podatak, početna pozicija, i prečnik glodala za CL fajl. b. Podešavanje operacija Ovo je ulazna informacija u sistem operacionih pa rametara kao što je posmak,

tolerancija, svi pristupi/uvlačenje plana, brzina vretena, hlađenje elmulzijom uključi/isključi , ukupna kretanja i odabir alata. c. Definicija kretanja Napravljene su obradne komande koje se koriste za kontrolu pokreta alata za proizvodnju mašina.

Slika 3-2 CAM sistem

3.2.3 Obrada podataka

Ulazni podaci su prevedeni na kompjuteru upotrebljiv format. Kompjuter će obraditi željenu površinu radnog dela, pomeranje glodala po površini i na kraju izračunati putanje glodala poznate kao datoteke lokacija sečenja (CL fajl). Putanje alata mogu se normalno grafički animirati na displeju za verifikaciju. Štaviše, podaci planiranja proizvodnje kao i spisak alata, spisak podešavanja, i vreme obrade su takođe izračunati za korisnike kao podset nik i napomena.

Strana 34



3.2.4 Dodatna obrada

Različite CNC mašine imaju različite karakteristike i mogućnosti, i format CNC programa može takođe da varira od drugih. Proces je neophodan da menja generalne instrukcije od fajla pozicije glodala do specifičnog forma ta za posebne mašinske alate i ovaj proces se naziva dodatna obrada. Dodatni procesor je kompjuterski softver koji konvertuje podatke lokacije

glodala u format koji kontroler mašine može da ispravno interpretira. Generelno gledano, postoje dva tipa dodatnih procesora. a. Posebni dodatni procesor

Ovo je softver po meri iz kojeg izlazi precizan kod za posebne CNC mašine. Korisnik nije potrebno da menja bilo šta u programu. b. Opšti (univerzalni) dodatni procesor

Ovo je grupa uopštenih pravila koja trebaju korisnik u da bi ih prilagodio u format koji će da zadovoljava potrebe posebnih CNC mašina. 3.2.5 Prenos podataka

Posle dodatne obrade, CNC program može da se transmituje u CNC mašinu ili kroz isključeni ili uključeni proces. a. Isključen proces Nosioci podataka se koriste za prebacivanje CNC programa u CNC mašinu.

To uključuje papirne trake, magnetne trake ili magnetni disk. b. Uključen proces

Uključeni procesi su obično korišćeni u DNC operacijama i podaci se prenose ili serijski ili paralelno koristeći kablove za prenos podataka. Serijski prenos

Asinhroni serijski prenos ima najširu primenu kod prenosa podaaka i RS232C je najpopularniji asinhroni standard. Napravljen je RS232C serijski prenosnik (9 igle ili 25 igle) je prisutan u mnogim kompjuterima. RS232C je jeftin, lak za programiranje i sa brzinom bodova i do 38400. Kako god, njegov kod margine je ograničen na 15 metara.

Strana 35


Seminarski Rad-Computer Numerical Control

Recommend Documents