Výroba souástí složitých výrobk pomocí NC stroje. Martin íhal

Transkript

1 Výroba souástí složitých výrobk pomocí NC stroje Martin íhal Bakaláská práce 2007

2

3

4 ABSTRAKT Tato bakaláská práce je zamena na oblast íslicov ízených stroj, zejména na volbu vhodného nástroje pro obrábní souástí z balsového deva využívaného v leteckém modeláství. Dále je srovnávána výroba tvarov složitých profil pomocí NC frézky a laseru. Tato práce také obsahuje základní informace o íslicov ízených strojích, jejich vývoji, ovládání a také základní informace o programování CNC stroj. ABSTRACT This bachelor thesis is focused on numerical controlled machines, especially on choosing an appropriate tool for cutting parts from balsa wood, that is usually used in aeromodelling. Then, there are compared technologies of making difficult shapes by NC milling and by laser. This work contents basic information about the computer-aided manufacturing and CNC machines, about their control and also basic information about programs for their control.

5 Dkuji vedoucímu své bakaláské práce Ing. Ondeji Bílkovi za odborné vedení práce, poskytování rad a materiálových podklad k práci.

6 OBSAH ÚVOD...8 I TEORETICKÁ ÁST CHARAKTERISTIKA NC STOJE HISTORICKÝ VÝVOJ NC STROJ Vývojové stupn NC stroj ídící média VYSVTLENÍ NKTERÝCH POJM A ZKRATEK PROGRAMOVÁNÍ CNC STROJ SOUADNÝ SYSTÉM PRACOVNÍ PROSTOR CNC STROJE STAVBA CNC KÓDU PROGRAMOVÁNÍ CNC KÓDU CAM SYSTÉMY VÝZNAM CAM SYSTÉM PEHLED CAM SYSTÉM NA ESKÉM TRHU AlphaCAM ArtCAM Catia V EdgeCAM Pro/Engineer SolidCAM SurfCAM Kovoprog FRÉZOVACÍ NÁSTROJE...23 II 4.1 DLENÍ FRÉZOVACÍCH NÁSTROJ KOREKCE...27 PRAKTICKÁ ÁST PÍPRAVA VZORKU KONSTRUKNÍ MATERIÁLY Balsa...29 Druhy prkének...30 Pehled balsy Pekližka FRÉZKA HWT C-442 CNC PROFI UPÍNACÍ PÍPRAVEK Výroba pípravku POSTUP VÝROBY A POPIS VZORKU Mení drsnosti obrobené plochy...36

7 5.4.2 Charakteristiky drsnosti povrchu a tvaru profilu (SN EN ISO 4287) Namené hodnoty drsnosti povrchu získané frézováním LASER LS700 30W POSTUP VÝROBY VZORKU ZA POMOCÍ LASERU Namené hodnoty drsnosti povrchu získané laserovým ezáním OPTICKÉ HODNOCENÍ VZORK RC MODEL LETADLA FÉNIX STAVBA MODELU...56 ZÁVR...58 SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY...60 SEZNAM POUŽITÝCH SYMBOL A ZKRATEK...61 SEZNAM OBRÁZK...62 SEZNAM TABULEK...64 SEZNAM PÍLOH...65

8 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 8 ÚVOD Na poátku padesátých let byly v Americe vyvinuty první NC stroje. NC je zkratka Numerical Control (íslicové ízení). To znamená, že všechny potebné informace jsou systému zadávány ve form ísel a písmen. První programovatelné automaty oznaované jako NC stroje vykovávaly píkazy programu, který byl na pam ovém médiu odpovídajícím úrovni vývoje, tj. na drném štítku, drné pásce, pozdji na magnetické pásce. V této podob se prosadily ve výrob složitjších souástí pi odpovídající opakovatelnosti. Vyplovaly tak prostor mezi jednoúelovými mechanicky ízenými automaty, které se uplatnily pro výrobu jednodušších souástí v hromadné a velkosériové výrob, a klasickými stroji s runím ovládáním, které jsou vhodné pro kusovou a malosériovou výrobu. V dnešní dob NC stroje pedstavují nosný prvek pružné automatizace obrábcích proces v oblasti stednsériových, malosériových a v ad pípad také kusových výrob. Pi opakované výrob je snadno aplikovatelný ídící program, který byl již díve zpracován a využit. íslicové ízení daleko pekrauje funkce jednoho stroje, ale umožuje návaznost na ostatní prvky celých obrábcích systém. S velkou výhodou využívá všech pedností a možností výpoetní techniky a zasahuje do struktury a organizace výroby v nejširším slova smyslu. Vlastní ezný proces probíhá analogicky, jako pi práci na standardním obrábcím stroji, avšak technologické postupy pi aplikaci íslicov ízených obrábcích stroj vykazují adu specifických složek.

9 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 9 I. TEORETICKÁ ÁST

10 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 10 1 CHARAKTERISTIKA NC STOJE íslicov ízené stroje (NC i CNC) jsou charakteristické tím, že ovládání všech funkcí stroje je provádno výhradn ídícím systémem stroje pomocí programu. Všechny údaje potebné k obrobení souásti na požadovaný tvar a s požadovanou pesností jsou pi íslicovém ízení pedem pipraveny ve form ady ísel. Tato ísla v uritém kódu, srozumitelné pro ídící program stroje, jsou pak zaznamenány na nosii informací, který ídí silové a ovládací prvky stroje. Následn probíhá výroba souásti. Informace používané v oblasti CNC obrábcích stroj lze rozdlit na: Geometrické (o geometrii obrábní) urují rozmry souásti nebo vzdálenosti otvor, tj. popisují dráhu nástroje vzhledem k obrobku. Technologické (o technologii obrábní) charakterizují ídící funkce, které musí obrábcí stroj vykonávat v jednotlivých fází obrábní (nap. velikost posuvu, otáky vetena apod.) Pomocné jsou to informace o uritých pomocných funkcích (nap. zapínání a vypínání chladící kapaliny) [2] 1.1 Historický vývoj NC stroj Vývojové stupn NC stroj Z minulých let lze rozeznat urité etapy vývoje NC stroj, které mžeme oznait za vývojové stupn, nebo vývojové generace. V podstat lze vývoj NC stroj rozdlit do ty vývojových stup. NC stroje 1. generace To jsou stroje s nejjednodušší koncepcí, která je založena na konstrukci konvekních stroj. Tyto troje jsou upraveny a je k nim piazen íslicov ízený sytém. Tyto stroje umož- ovaly ízení v pravoúhlých cyklech a dnes již nevyhovují s ohledem na pesnost výroby, spolehlivost a technologické možnosti. NC stroje 2. generace Tyto stroje již byly pizpsobeny požadavkm íslicového ízení. Byly vybaveny servosystémy a revolverovými hlavami pro nástroje. To umožovalo použití více nástroj.

11 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 11 NC stroje 3. generace Konstrukce stroj je podízena použití ve výrobních soustavách. U tchto stroj jsou ízeny funkce od vstup výrobk a nástroj až po jejich výstup z výrobní soustavy. Jednotlivé operace jsou rozdleny mezi technologická pracovišt. NC stroje 4. generace Tyto stroje se vyznaují vlastní realizací vdeckých poznatk. Jde zejména o stroje u kterých se používají progresivnjší metody v konstrukci a využití, napíklad využití laserových paprsk. [4] ídící média V prbhu doby byla postupn používána následující ídící média: Drné pásky jsou stále používaným ídícím médiem dodávaným z rzných materiál, barev a rozmr. Pro archivování program nebo pro výrobu menších dávek jsou k použití drné pásky ze speciálního papíru, které patí k nejlevnjším. Nejdražší pásky jsou z plastických hmot, nkdy pokryté tenkou vrstvou hliníku. Jsou tužší a vhodné pro dílenské použití. Jejich nevýhodou je, že jsou choulostivé na teplo. Pedností je pak jejich tuhost, možnost pímého tení a uritá odolnost vi neistotám a prachu. Obr. 1. Osmistopá drná páska

12 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 12 Magnetofonová páska umožuje nahrání informace a její pedání elektronickému zaízení pes magnetofon. Toto zaízení se jeví jako technicky nejlepší; je zde možnost rychlého pedávání znaného potu údaj, penos z pásky je spolehlivý, principiáln dobe vyešený a snímací zaízení je relativn jednoduché a levné. Nevýhodou je, že tecí zaízení pro magnetické pásky musí být umístno mimo technický provoz, v istém a neprašném prostedí, není zde možnost pímého tení a pásky musí být peliv chránny ped neistotami. Magnetická disková pam má své opodstatnní tehdy, kdy je nutné snímat velký poet dat v relativn krátkém ase. Snímací zaízení musí být umístno mimo výrobní dílnu ve zvláštní místnosti. Požadavky na istotu a stálost teploty jsou zde vysoké. [1] 1.2 Vysvtlení nkterých pojm a zkratek NC (Numerical Control) íslicov ízené stroje (v praxi je to oznaení pro stroje, které ke svému ízení požívaly drnou pásku i drný štítek). CNC (Computerized Numerical Control) poítaem (íslicov) ízené stroje (stroj je ízen a ovládán poítaem, do kterého mohou být též zavádny již hotové programy nap. pomocí diskety nebo penosem dat po lince). DNC (Direct Numerical Control) direktivn ízené stroje, tj. stroje ízené z centrálního poítae (mže ídit i více stroj souasn). CAD (Computer Aided Desing) poítaová podpora konstrukního procesu. CAM (Computer Aided Manufacturing) poítaová podpora pro návrh drah nástroj pi obrábní a vytváení CNC program pro automatizované ízení stroj. CAE (Computer Aided Engineering) poítaová podpora inženýrských, projekních inností. CAP (Computer Aided Production) poítaová podpora technologické pípravy výroby. CAPP (Computer Aided Process Planing) poítaová podpora pro funkce plánování v oblasti operativního ízení výroby. CAT (Computer Aided Trstiny) ve spojení s CAM je to poítaová podpora a kontrola.

13 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 13 CAD/CAM propojení systém CAD a CAM zasahující od CAE (nap. Profi nástavba Autocadu) pes CAD, CAP, pípadn CAPP až po výrobu CAM. V tomto procesu mohou být zaazeny prvky CAT (mezioperaní kontrola), dále prvky pro plánování a ízení dílny (programové vybavení umožuje nap. zjištní asu výroby souásti, zjištní asu opotebení nástroje apod.). V bžném výkladu se asto pojem CAD/CAM zužuje na vygenerování výkresu souásti (data rozmr souásti jsou uložena v digitalizované form výkresu) v CNC programu vetn piazení uritých technologií (nap. upínání, rozmr polotovaru, ezné podmínky atd.). Jedná se tedy o propojení práce konstruktéra a technologa. [2]

14 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 14 2 PROGRAMOVÁNÍ CNC STROJ Programování CNC stroj je možné provádt zpravidla dvma zpsoby: Sytém online, pímo na CNC stroji, dílenské programování (SFP - Shop Floor Programing) Offline programování tvorba part programu mimo ídící systém, nejastji pomocí CAM systému, je možné ale i run 2.1 Souadný systém Souadnicová soustava smr pohyb pracovních orgán daného NC stroje vychází od osy Z, která je rovnobžná s osou hlavního vetene, pípadn kolmá k pracovní ploše stolu. Osa X je orientovaná vodorovn a rovnobžn s plochou upnutí obrobku, osa Y dopluje osy X a Z na pravoúhlou souadnicovou soustavu. Kladný smysl pohybu musí odpovídat smru vzdalování nástroje od obrobku. Kladný smysl rotaních pohyb A, B, C se musí shodovat se smyslem posuvu pravotoivých šroub v kladných osách X, Y, Z. Poloha poátku souadnicové soustavy je libovolná a definuje se v rámci ídícího programu. Obr. 2. Oznaování souadnic a smr pohyb pracovních orgán NC frézky [1]

15 UTB ve Zlín, Fakulta technologická Pracovní prostor CNC stroje V pracovním prostoru CNC obrábcího stroje jsou ureny nkteré základní vztažené body, jejichž znalost je dležitá i pro vlastní programování. Jsou to zejména: Referen ní bod stroje R je pesn stanoven výrobcem a jeho aktivací dochází k sjednocení mechanické a výpoetní ásti stroje. Slouží k pesnému nastavení odmovacího systému po zapnutí stroje a zaazení referenního bodu do CNC programu také vede k odstranní chyb, které mohou vznikat interpolací (pokud stroj nemá zptnou vazbu). Je realizován mechanickým zpsobem, tj. pomocí koncových spína. Nulový bod stroje M je druhý pevný bod v systému, a je tudíž stanoven výrobcem. Je výchozím bodem pro všechny další souadnicové systémy a vztažené body na stroji. Ve vtšin pípad výrobci ídících systém používají variantu, kdy spojnice nulového bodu M a referenního bodu stroje R je úhlopíkou pracovního prostoru stroje (nap. frézky, vrtaky). U soustruh je nulový bod stroje umístn v ose rotace obrobku v míst zakonení veteníku pírubou. Vzdálenosti nulového bodu stroje M a referenního bodu stroje R jsou výrobcem pesn odmeny a vloženy do pamti ídícího systému jako strojní konstanty. Nulový bod obrobku W lze nastavit pomocí speciálních funkcí ídících systém v libovolném míst pracovního prostoru stroje to znamená, že si ho uruje programátor sám. Tento nulový bod obrobku W se s výhodou umís uje do takového místa, aby se co nejvíce zjednodušil výpoet pechodových míst jednotlivých konstrukn technologických prvk, a do tch míst na obrobku, od kterých nap. zaíná kótování na výkrese, a tím je umožnno zjednodušení práce programátora nemusí dopoítávat kóty a rozmry obrobku [2]

16 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 16 Obr. 3. Základní body stroje a obrobku [2] 2.3 Stavba CNC kódu ídící program NC/CNC obrábcího stroje je soubor íseln vyjádených informací o innosti NC/CNC obrábcího stroje uložených na nositeli informací, ze kterého jsou postupn tyto informace pedávány stroji v prbhu operace. K zápisu programu se volí znaky srozumitelné lovku a tyto se adí do jednotlivých slov; ucelené informace o jedné požadované innosti tvoí blok a posloupnost blok tvoí ídící program. Jednotný zpsob uspoádání ídících program pro CNC stroje se nazývá struktura programu a uruje ji mezinárodní norma ISO Hlavní výhody dodržování programové struktury: dodržení tvaru a posloupnosti instrukcí a dodržení pravidel syntaxe umožuje kontrolnímu systému nalézt a oznámit pípadnou formální chybu; pehledná struktura programu umožuje snadnjší orientaci v programu; pehledná struktura programu usnaduje lepší provedení zmn. Program pro CNC stroje se skládá z blok (vt), které jsou sestaveny z jednotlivých píkaz (slov).

17 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 17 Každé slovo se skládá ze dvou ástí: 1. Adresy (písmeno) uruje, kam bude instrukce smována. 2. Významové ásti (íslice) udává konkrétní hodnotu. Povelová ást (adresa) G 41 Významová ást Obr. 4. Složení slova Slovo Blok se skládá zpravidla z tchto znak a slov: N íslo bloku každý blok musí zaínat íslem, aby ho bylo možné vyvolat z pamti ídícího systému. íslo bloku je umístno vždy na zaátku každého bloku programu a skládá se z adresy N a z ísla, které odpovídá poloze bloku v programu. Je výhodné tyto vty íslovat nap. po desítkách (10, 20, 30, atd.), aby bylo možné dodatené vložení dalších blok (nap. N021). G pípravná funkce jsou to instrukce ke zpracování geometrických informací pod adresou G a dvoumístným kódovým íslem (viz píloha) X, Y, Z rozmrové funkce urují polohu cílového bodu pohybu F posuvová funkce íselný údaj mívá rozsah 4 až 6 desítkových míst. Má význam rychlosti pracovního posuvu. Mže udávat posuv v mm/min nebo v mm/otáku. S funkce ovládající rychlost otá ení vetena íselný údaj mívá 4 až 6 desítkových íslic. Obvykle pímo uruje otáky vetena v otákách za minutu. T funkce nástroje íselný údaj uruje nástroj, kterým má být obrábno. (Obvykle uruje íslo a polohu nástrojové hlavy, pozici zásobníku nástroj nebo pímo identifikaní kód nástroje.)

18 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 18 M pomocné funkce zadávají se jimi technologické píkazy pod adresou M a dvoumístným kódovým íslem (viz píloha) BLOK N 003 G 41 H 03 X F 04 M 08 slovo slovo slovo slovo slovo slovo Obr. 5. Struktura programovaného bloku I když doporuené poadí adres jednotlivých slov v bloku je N G X Y Z F S T M, moderní ídící systémy CNC stroj nemají pesn stanovené poadí slov v blocích. Píkazy jsou zpracovávány podle logických souvislostí, tj. nezávisle na jejich poadí v bloku (pesto je lépe poadí v bloku dodržovat pro pehlednost a jednoduchost programu). [1], [2] 2.4 Programování CNC kódu Podle zpsobu zadávání rozmrových slov mžeme programovat v jednotlivých sou- adných osách: a) v absolutních hodnotách, kde souadnice jednotlivých bod dráhy nástroje jsou udávány k poátku souadného systému, který je definován na NC stroji b) v pírstkových hodnotách (inkrementáln), kdy výchozí poloha nástroje ped obrábním je pesn definována výchozím bodem a ve vlastním programu se stanoví diference pohybu v jednotlivých souadných osách v kladném nebo záporném smyslu c) v absolutních i pírstkových hodnotách, kdy v prbhu programu lze oba zpsoby podle poteby kombinovat [1]

19 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 19 3 CAM SYSTÉMY Prostorové modely vytváené v CAD aplikacích pedstavují pouhou základnu pro navazující strojírenskou výrobu. Aby si s tmito informacemi konkrétní výrobní zaízení bez problém porozumlo, k tomu máme CAM systémy, jež se postarají o vhodný peklad 3D dat do strojm srozumitelné podoby. 3.1 Význam CAM systém Návrh požadovaného výrobku mže být proveden v sebelepším 3D CAD systému, ovšem pokud je výsledný NC kód pro obrábcí stroje generován run, jak se asto dje, trošku se tím degraduje pínos poítaové podpory k celému návrhov-výrobnímu procesu. Pi runím vytváení NC kód se vždy projevuje vliv lidského faktoru, tedy zanášení chyb do kódu, dlouhá doba nutná pro jeho vytvoení, i dokonce neschopnost píslušného programátora vytvoit kód pro tvarov složitjší výrobek. S CAM systémy se uživatelé mohou setkat v nkolika variantách. Jedná se pedevším o samostatné CAM aplikace, které pro svoji funknost nepotebují žádný další software, dále CAM aplikace ve form zásuvného modulu pro CAD (jako plug-in nebo nadstavba) a nakonec jako velké modulární CAx systémy, kde je CAM jedním z mnoha modul a poídí si jej jen ti uživatelé, kteí ho potebují. 3.2 Pehled CAM systém na eském trhu AlphaCAM AlphaCAM je postaven modulárn od provedení pro jednodušší stroje a nároky ke složitjším. Podporuje pípravu technologie pro obrábní kovu, plastu, skla, kamene nebo deva. Na úrovni 2D se mže jednat o prosté obrábní 2D kontur, na nejvyšší úrovni od programování stroj s více veteny a více osami. Program je rozlišen podle užitých technologií na frézování, soustružení, drátoez, laser (užívá se i pro plamen, plazmu a vodní paprsek). Pro komunikaci s externími konstrukními systémy slouží rzná rozhraní, která jsou

20 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 20 bu standardní souástí AlphaCAMu (nap. SolidEdge, SolidWorks, Inventor, AutoCAD), nebo jsou zásuvnými moduly za pípatek (nap. Catia, Pro Engineer) ArtCAM Tento mladý software pro gravitování a programování tvarov zajímavých model, jako napíklad podrážek bot, ornament atd., má v souasnosti ti modifikace. azeno od nejjednodušší a zárove nejlevnjší varianty: ArtCAM Insignia E bývá souástí dodávek stroj, jelikož jde o nejlevnjší variantu, má uritá omezení. ArtCAM Insignia plnohodnotná verze vycházející z 2D reliéf pro obrobky ze deva a ozdobné tabule. ArtCAM PRO pracuje ve 2D a ve 3D, jedná se o software vyšší cenové kategorie Catia V5 Obrábní v produktu Catia V5 nabízí ešení umožující výrobním podnikm plánovat, simulovat, a optimalizovat jejich obrábcí procesy. Zaazené NC moduly nabízejí celou adu flexibilních operací pro vysokorychlostní obrábní (nap. soustedné hrubování, frézování v Z-hladinách, ptioké frézování kontur). Vzhledem k vysoké integraci mezi definicí a výpotem dráhy nástroje, jejím ovením a vygenerováním mže uživatel zvýšit kvalitu své práce vytvoením správného obrobku na první pokus. Catia V5 umožuje vytvoit vysoký stupe asociativity mezi geometrií obrobku, obrábcím procesem a zdroji (PPR) EdgeCAM Kompletní softwarové CAM ešení jak pro produkní obrábní, tak i pro výrobu tvarových forem a zápustek. EdgeCAM integruje ty- a ptiosé plynulé obrábní s tíosým frézovacím prostedím, což umožuje kombinovat požadované víceosé a tíosé obrábcí strategie. Typickým píkladem je tíosé hrubování a peddokonení následované pti-

21 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 21 osým obrobením naisto. V nejnovjší verzi se objevily funkce automatického rozpoznání otevených kapes a radiálních otvor na kuželových nebo válcových stnách. EdgeCAM rovnž nabízí spolehlivé operace zabraující kolizím s automatickou kontrolou kolizí Pro/Engineer Modulární konstrukní systém Rpo/Engineer disponuje také nkolika moduly pro podporu NC obrábní: Expert Machinist Option 2,5osé frézování prizmatických souástí a tíosé plošné i objemové frézování. Zahrnuje moduly Vericut a Pro/NC G-Post. Production Machinist Option zahrnuje Expert Machinist Option a rozšiuje jej o podporu HSC do 3,5 os, dvou a tyoké soustružení a dvou a tyoké ezání drátem. Obsahuje také plošný modelá Pi/Surfae. Complete Machining Option rozšiuje funkcionalitu Production Machinist Option na ptioké frézování a podporuje ízení obrábcích kombinovaných center. NC Verification Option simulace NC kódu, umožuje export do formátu STL, porovnávání model s množinou bod (CMM) a základní mící techniky. NC Optimization Option zahrnuje NC Verification Option, podporuje obrábní speciálními nástroji, optimalizuje posuvy a otáky podle ezných podmínek a možností nástroje. NC Simulation Option rozšiuje funkcionalitu NC Optimization Option o reálné kinematické simulace pracovního prostoru obrábcího stroje, kontrolu kolizí atd SolidCAM Obrábcí 2D/3D CAM systém pro programování CNC stroj SolidCAM pracuje jako pídavný modul pro CAD systémy Autodesk Inventor a SolidWorks. Nabízí úplné ešení pro souvislé ízení dvouosých až ptiosých obrábcích stroj a je uren pedevším pro tískové obrábní a elektroerozivní drátové ezání. Modulární architektura programu vede k následujícímu funknímu rozdlení: Frézování 2D (2,5osé) obrábní a 3D (tíosé) obrábní.

22 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 22 Soustružení bžné dvouosé soustružení anebo soustružnicko-frézovací operace. Drátové ezání dvouosé i tyoké operace s vedením drátku podél dvou rozdílných profil. Automatizace automatická detekce geometrie a generování drah nástroj SurfCAM SurfCAM umožuje obrábní 2D/3D CAD model od hrubovacích operací pes dokonovací operace až po zbytkové obrábní, ovení dráhy nástroje v SurfCAM Verify a následné peložení dráhy nástroje pro daný stroj (drátoez; soustruh; 2,5 až ptioká frézka s rznými ídícími systémy). Krom technologické ásti CAM nabízí možnosti pímého modelování a následné úpravy model (vytvoených i pevzatých z jiných CAD systém). V produktu SurfCaM Velocity a vyšších verzích je k dispozici technologie TrueMill od americké firmy SurfWare, která pináší vylepšení v oblasti tískového obrábní, takže je možné efektivn ídit pekrytí nástroje s dodržením konstantního úhlu jeho styku s odebíraným materiálem, s ímž nedochází k petžování nástroje Kovoprog eský CAM systém Kovoprog slouží k píprav program pro obrábní na NC a CNC obrábcích strojích a v souasné dob je dostupný ve tech základních modulech: Tískové obrábní soustružení s vodorovnou i svislou osou vetn nahánných nástroj. Tískové obrábní 2,5D frézování a vrtání. Drátové ezání obrábní na elektroerozivních vyezávacích strojích. Možnosti CAM systému jsou vzhledem k jejich velké modularit skuten široké. Každá firma proto musí vždy peliv zvážit, který obor je pro ni nejdležitjší, a podle toho konfiguraci budoucího ešení vhodn zvolit. Stejn tak je nezbytn nutné nechat si od prodejc pedvést, jak jednotlivé hlavní funkce CAM systému fungují, piemž dležitou roli bude pi výbru nakonec zcela jist hrát také poizovací cena. [3]

23 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 23 4 FRÉZOVACÍ NÁSTROJE Frézy jsou nkolikabité nástroje, jejichž bity jsou uspoádány na válcové, kuželové nebo jiné tvarové ploše, u elních fréz také na elní ploše. 4.1 Dlení frézovacích nástroj Vzhledem k mnohostrannému uplatnní frézování ve strojírenství, a k velkému rozsahu technologie frézování, se v souasné dob používá mnoho typ fréz. Frézy mžeme rozdlit do jednotlivých skupin podle tchto hledisek: Podle nástrojového materiálu bit: frézy z rychloezných ocelí Nejastji používají oceli , , , Výhodou fréz z RO je jejich pomrn snadná výroba a to, že se snadno ostí a mají i celkem nízké poizovací náklady. Jejich hlavní nevýhodou je menší produktivita frézování a poteba použití ezné kapaliny. frézy s bitem ze slinutých karbid Postupn nahrazují jednotlivé druhy fréz z rychloezných ocelí. Pro velké úbry tísek se tém výhradn používají nástroje se slinutým karbidem. Pro frézování ocelí se nejvíce používají SK P 20, P 30, P 40, pro materiály s vyšší houževnatostí a pevností M 10, M 20, M 30. Pro frézování litiny a neželezných kov se používá SK K 10. U íslicov ízených stroj se uplatují povlakované destiky a SK na bázi TiC, Ni, Mo. frézy s bitem z ezné keramiky frézy s bitem z kubického nitridu bóru frézy s bitem z diamantu Podle tvaru zub: frézy se zuby frézovanými.

24 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 24 Frézy se zuby frézovanými mají vyfrézované tvary zubových mezer. elo i hbet zub tvoí rovinné plochy. Úzká fazetka na hbet o šíce 0,5 až 2 mm zpevuje bit. Frézy s frézovanými zuby se ostí na hbet, ímž se mní profil zubu. frézy se zuby podsoustružovanými Mají hbetní plochu vytvoenou jako ást Archimédovy spirály, elo zubu je tvoeno rovinou. Pedností fréz s podsoustružovanými zuby je, že se jejich profil pi ostení na ele mní nepatrn, takže lze využít znanou ást tlouš ky zubu. Toto se využívá zvláš u tvarových fréz, které jsou výrobn nákladné. Obr. 6. Zuby fréz podsoustružované, frézované Podle smru zub vzhledem k ose rotace frézy se rozlišují frézy: se zuby pímými se zuby ve šroubovice levé nebo pravé. Výhodou uspoádání zub ve šroubovici je plynulost zábru v dsledku vtšího potu zub v zábru a postupného vnikání zubu do zábru podél ezné délce nástroje. Sklon šroubovice se volí 10 až 45, nkdy i více.

25 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 25 Podle potu zub vzhledem k prmru frézy: jemnozubé polohrubozubé hrubozubé Pro klidný chod frézy má být poet zub takový, aby souasn ezaly minimáln dva zuby. Jemnozubé frézy mají poet zub vtší a slouží pro obrábní naisto. Polohrubozubé se používají pro stedn velké úbry, hrubozubé frézy pro velké úbry pi hrubování. Podle konstrukního uspoádání se rozlišují frézy: celistvé, které mají tleso a zuby z jednoho kusu rychloezné oceli, pop. u malých nástroj ze slinutého karbidu s vkládanými eznými destikami z RO nebo SK dlené a soustružené, složené ze sady fréz upnutých na frézovacím trnu k obrábní lenitých povrch jedním zábrem s vymnitelnými bitovými destikami, které jsou mechanicky pipevovány k tlesu frézy (v souasné dob nejvíce používané) Podle geometrického tvaru se dlí na: válcové nebo nástrné frézy nebo na frézy se stopkou, u nichž jsou zuby pouze na válcové ploše elní válcové frézy nástrné nebo se stopkou, které mají navíc zuby na elní ploše kotouové frézy s pímými zuby nebo zuby ve šroubovici, stídav levé a pravé, se zuby pouze na válcové ploše nebo na jedné, pop. obou elních plochách úhlové frézy jednostranné nebo dvoustranné tvarové frézy Z technologického hlediska se frézy dlí na:

26 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 26 frézy pro frézování rovinných ploch Nejastji se používají válcové frézy, elní frézy a frézovací hlavy. frézy pro frézování tvarových ploch Frézy na T-drážky, kopírovací frézy, na drážky pro pera. Podle zpsobu upnutí rozlišujeme: nástrné frézy frézy s válcovou stopkou frézy s kuželovou stopkou Podle smyslu otáení: pravoezné levoezné Pravoezná fréza se otáí ve smru hodinových ruiek pi pohledu od vetene. Aby axiální ezný tlak smoval od vetene, ezná hrana pravoezných fréz má obyejn levou šroubovici a naopak. U složených fréz má jedna fréza pravou, druhá levou šroubovice, axiální síly se tedy vyruší. [1], [2] Obr. 7. Frézy rozdlené podle smyslu otáení

27 UTB ve Zlín, Fakulta technologická Korekce Vždy když jsme nuceni bhem obrábní vymnit nástroj, musíme také provést korekci nového nástroje. Korekce se vztahuje k prvnímu nástroji, který byl použit a slouží ke kompenzaci polomru špiky soustružnického nože, nebo prmru frézy. U všech nástroj je nutno zjistit rozdíly vi základnímu nástroji. Vztahy pro výpoet korekcí: X Z Tn Tn = X = Z T1 T1 X Z Tn Tn (1) Rozdíly korekcí se zapisují pomocí funkce M6 vždy k píslušnému nástroji. Po obrobení prvního kusu se zjistí rozdíly mezi rozmry požadovanými a skutenými a pitou se s ohledem na znaménka k pvodním hodnotám korekcí použitých nástroj. [1] Obr. 8. Korekce nástroje [5]

28 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 28 II. PRAKTICKÁ ÁST

29 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 29 5 PÍPRAVA VZORKU K hodnocení drsnosti obrobené plochy jsem si vybral nejjednodušší možnou metodu, která spoívá v obrobení zkušebního vzorku. Následným mením drsnosti obrobené plochy se zjistí nejvhodnjší technologické podmínky, v závislosti na použitém nástroji, pro výrobu souástí ze zkoušeného materiálu. 5.1 Konstruk ní materiály Konstrukní materiály jsou materiály, ze kterých jsou vyrobeny jednotlivé ásti konstrukce modelu letadla. Balsa na žebra kídla, smrkové devo na nosníky kídla, ocel na spojovací dráty kídla a na podvozek, polyetylén použitý na kabinu. Pro výrobu zkušebního vzorku byla použita balsa, a to z dvodu, že vyrábné modely letadel jsou pevážn celobalsové konstrukce. Pevnjší a zárove tžší materiály se používají jen na zvláš namáhané díly Balsa Balsa je v modeláství nejvíce používaným materiálem. Ke stavb model se zaala používat kolem roku Používá se i pi stavb velkých letadel. Vdecký název je ochroma lagopus. Pírodní výskyt je v deštných pralesech stední a jižní Ameriky (Guatemala, Bolivie, Equador). Balsové stromy rostou v pírod v malých skupinkách daleko od sebe. V Equadoru je známa pod jménem boya. Roste velmi rychle. Za 6 msíc po vyklíení má kmen prmr kolem 3 cm a je vysoký asi 30 cm. Kácí se po 6-10 letech, to má m a kmen má prmr cm. Pokud roste voln, dosahuje prmr kmene až 2 m. Existují ješt lehí deva, ale ta nemají vlastnosti vhodné ke zpracování. Obchod s balsou zaal za I.svtové války, kdy bylo teba nahradit korek.

30 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 30 Tab. 1. Srovnání balsy s jinými devy materiál hustota [kg/m 3 ] pevnost ve vzpru [%] pevnost v ohybu [%] pevnost v tlaku [%] balsa balsa balsa lípa smrk borovice Douglaska oech dub bílý oech Údaje jsou vztaženy k hodnotám zjištným u balsy stední hustoty 160 kg/m 3. Druhy prkének Prkénka balsy se vyrábí ve standardním rozmru 1000 x 100 mm nebo 1500 x 100 mm a tlouš kách 0.6, 0.8, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20 a 30 mm. Pi výbru prkének je stejn dležitá jak hustota let a hmotnost, tak i smr let. Smr let ovlivuje tuhost nebo ohebnost prkénka více než hustota let. Napíklad, když je prkénko íznuto tak, že léta prochází šíkou prkénka (tangenciální ez A), bude prkénko v píném smru dobe ohebné. Takové prkénko bude možno po namo- ení stoit do ruliky aniž by prasklo. Naopak radiální ez (C) dává prkénka tuhá, která se pi ohybu zlomí. ezy B dávají prkénka s kombinací vlastností ezu A a C. Píný ez (B) je nejastjší. Obr. 9. ez kmenem

31 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 31 Tangenciální ez Prkénko se snadno ohýbá - je málo tuhé. Používá se na potah zakulacených trup, potah nábžných hran kídla, plakované trupy, tvarování trubek. Nepoužívá se pro rovné povrchy. Nepoužívá se pro rovné ocasní plochy, ploché trupy atp. Pozná se podle toho, že léta vystupující na povrch tvoí dlouhé neperušované linie. Obr. 10. A-grain - tangenciální ez Radiální ez Jeví se jako nejstrakatjší (C). Je tuhá a použitá na správném míst umožuje postavit lehký pevný model. Nehodí se pro zaoblené tvary. Obr. 11. C-grain - radiální ez Ostatní Ostatní ezy (B) mají nco z vlastností tangenciálního ezu, nco z ezu radiálního. Linie let je kratší než u tangenciálního ezu (A). Používá se na ploché trupy, odtokové a nábžné hrany, koncové oblouky kídel atp.

32 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 32 Obr. 12. B-grain Pehled balsy Balsa lehká kg/m 3 popis: Balsové devo nižší hustoty. použití: Používá se v leteckém modeláství. Balsa stední kg/m 3 popis: Balsové devo stední hustoty. použití: Používá se v leteckém modeláství. Vlastnosti materiálu: pevnost v tahu: od 8 do 20 MPa pevnost v tlaku: od 8 do 18 MPa pevnost v ohybu: od 16 do 22 MPa pevnost ve smyku: od 15 do 25 MPa modul pružnosti v tahu: od 1000 do 1700 MPa Pekližka Pekližka se používá u více namáhaných díl nebo u díl, u nichž se vyžaduje tuhost. Také v místech, kde je teba rozvést do konstrukce njakou sílu - ukotvení podvozku, vzpry atp. V zásad se rozlišují bžné tívrstvé pekližky a pekližka letecká. Pekližky se

33 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 33 vyrábjí v plátech rozmr 2500 x 1200, 2500 x 1700 mm a podobných. V modeláských prodejnách mžeme koupit menší desky. Podle deva, ze kterého je pekližka vyrobena, se rozlišují pekližky: bezové, topolové. Vyrábí se v tlouš kách 0,4-8 mm. [6] Obr. 13. Balsa standard, finská bezová pekližka 5.2 Frézka HWT C-442 CNC Profi Frézka HWT je CNC frézka pro frézování mkkých materiál jako je devo, plasty, neželezné kovy. Obrábcí proces je ízen poítaem podle NC programu. Frézka disponuje obrábcím prostorem v ose A 400 mm, v ose Y 400 mm a v ose Z 200 mm. Rychlost posuvu je max mm/min, programovatelný skok je 0,00625 mm, celková pesnost udávaná výrobcem je ± 0,02 mm. Otáky vetene frézky se pohybují v rozmezí ot/min. Výkon elektromotoru je 1000 W. Maximální zatížení stolu mže být 20 kg. Pojezdy jsou pohánny krokovými motory s kulikovými šrouby. Na všech osách jsou krokové kalibry pro definování referenních bod. Pro upnutí nástroje jsou zde kleštiny RE-16 které umožují upnout prmr od 1 do 10 mm.

34 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 34 Obr. 14. Frézka HWT C-442 CNC Profi 5.3 Upínací pípravek Pí frézování profil z balzových nebo pekližkových prkének je zapotebí dostatené upínací síly, ale je teba také zajistit, aby bylo prkénko proezáno v celé své tlouš ce a zárove aby došlo k minimálnímu poškození povrchu upínky Výroba pípravku Rozmry pípravku jsem volil co možná nejvtší k možnostem a velikosti upínacího lože frézky, které má rozmry 400 x 400 mm. Pípravek je složen ze dvou desek z devotísky o rozmrech 380 x 380 x 10 mm, jejichž vzdálenost od sebe je vymezena dvma hranoly ze smrkového deva o rozmrech 150 x 60 x 120 mm. Tyto hranoly jsou k obma deskám pišroubovány vruty, což zaruuje dostatené tuhou konstrukci. Spodní deska je upnuta k loži frézky dvma šrouby. Minimální vzdálenost mezi vetenem frézky a ložem frézky je 120 mm, proto je výška smrkových hranol zvolena tak, aby veteno stroje v ose Z bez problému dosáhlo na vrchní upínací desku. Z dvodu snahy o co nejmenší poškození upínací desky pi frézování jsem na povrch vrchní desky pišrouboval rošt tvoený

35 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 35 z pravideln rozmístných smrkových nosník o rozmrech 10 x 10 x 380 mm. Ty vyvozují i dostatené podepení prkének a pi frézování nedochází k jejich prohýbání. V pípad jejich opotebení je výmna velice snadná, není nutno pípravek ani demontovat z lože stoje. Obrábné prkénka jsou potom k tmto nosníkm pipevnny pomocí špendlík, které zaruují dostatenou upínací sílu vzhledem k posuvu stroje. Obr. 15. upínací pípravek 5.4 Postup výroby a popis vzorku Zkušební vzorek je tverec o rozmrech 20 x 20 mm a tlouš kách 5 mm a 6 mm. Tvar vzorku a rozmístní vzork vedle sebe jsem nakreslil v programu AutoCAD 2002 a poté penesl do programu SurfCAM který už na základ našich požadavk (nap. typ nástroje, rychlost posuvu, hloubku tísky apod.) vygeneruje dráhu nástroje. Tuto dráhu potom využívá ídící systém frézky. Výhodou tohoto postupu je možnost doladní ídícího programu pomocí simulace obrábní, kdy na obrazovce vidíme pohyb nástroje. Díky této simulaci mžeme zabránit pípadnému koliznímu stavu a tím zabráníme poškození nástroje nebo upínky.

36 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 36 Obr. 16. Zkušební vzorek Mení drsnosti obrobené plochy Povrch obrobené plochy lze identifikovat celou adou charakteristik, z nichž pro praxi mají rozhodující význam parametry drsnosti povrchu. Výsledná drsnost na obrobené ploše závisí na mnoha technologických faktorech jako jsou ezné podmínky, geometrie bitu, vlastnosti obrábného materiálu, stabilita ezného procesu apod. Drsnost povrchu jsou rozmrov nepatrné nepravidelnosti povrchu (vyvýšeniny, prohlubn, dlky, rýhy apod.). Drsnost posuzujeme podle druhu, vzhledu a hloubky stop, které zstanou na povrchu souásti po nástroji pi obrábní. Hodnotí se v ezech kolmých a podélných vzhledem k pohybu nástroje Charakteristiky drsnosti povrchu a tvaru profilu (SN EN ISO 4287) Ra - prmrná aritmetická úchylka posuzovaného profilu: aritmetický prmr absolutních hodnot poadnic Z(x) v rozsahu základní délky. U povrch lenitých, porušených póry selhává a vede k omylm. Mítkem platnosti charakteristiky Ra bývá hodnota šikmosti posuzovaného profilu Rsk. Charakteristika Ra neumožuje pedstavu o tvaru profilu povrchu, pesto je široce používána.

37 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 37 Lze totiž dokázat, že povrchy se stejnou hodnotou Ra se mohou pi funkním zatížení chovat zcela rozdíln. Rz - nejvtší výška profilu: souet výšky Zp nejvtšího výstupku profilu a hloubky Zv nejnižší prohlubn profilu v rozsahu základní délky. V nkterých pípadech skýtá zkreslenou informaci o profilu povrchu a mže být ovlivnna subjektivní chybou. Je vhodná pro hodnocení hrubých profil. [4] Namené hodnoty drsnosti povrchu získané frézováním Drsnost povrchu obrobené plochy byla mena pístrojem Mitutoyo SJ-301. Mení bylo provedeno na dráze 0,8 mm rychlostí 0,5 mm/s.pístroj vždy provedl 3 mení z nichž každé na dráze 0,8 mm a výsledné hodnoty Ra a Rz jsou prmrné hodnoty z tchto mení. Pi mení jsem také získal kivku profilu. Zkušební vzorek jsem mil po celém obvodu, tedy dvakrát ve smru vláken a dvakrát ve smru kolmém na vlákna. Pokaždé kolmo na pohyb nástroje. Vždy byly vyrobeny 3 zkušební vzorky za stejných technologických podmínek. Podmínky mení: c = 0,8 mm, N = 3, rychlost mení 0,5 mm/s Obr. 17. Zkušební vzorky

38 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 38 Tab. 2. Technologické podmínky pi obrábní prmr poet hloubka íslo tlouška otáky posuv frézy bit tísky vzorku mat. [1/min] [mm/min] [mm] frézy [mm] , , , , , ,5 Drsnost povrchu v závislosti na typu nástroje a posuvu 1. rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 x 6 mm, meno po smru vláken použité vzorky: 1, 2, 9, 10, 11, 12 nástroj typ1: fréza prmr 3 mm, poet bit 1 nástroj typ2: fréza prmr 3 mm, poet bit 2 nástroj typ3: fréza prmr 2 mm, poet bit 3 hloubka tísky: 3 mm Tab. 3. Prmrná drsnost Ra vzorku 20 x 20 x 6 mm, meno po smru vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 1,75 2,68 2,05 posuv 800 mm/min 4,32 2,22 4,45

39 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 39 Ra µm 5 4,5 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 4,32 4,45 2,68 2,22 2,05 1,75 posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min typ1 typ2 typ3 nástroj Obr. 18. Graf záv. drsnosti Ra na typu nástroje a posuvu k tab. 3. Tab. 4. Prmrná drsnost Rz vzorku 20 x 20 x 6 mm, meno po smru vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 8,91 17,46 13,37 posuv 800 mm/min 25,99 12,20 24,93

40 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 40 30,00 25,00 25,99 24,93 Rz µm 20,00 15,00 10,00 5,00 8,91 17,46 12,20 13,37 posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min 0,00 typ1 typ2 typ3 nástroj Obr. 19. Graf záv. drsnosti Rz na typu nástroje a posuvu k tab. 4. Obr. 20. Profil drsnosti povrchu vzorku rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 x 5 mm, meno po smru vláken použité vzorky: 5, 6, 7, 8, 13, 14 nástroj typ1: fréza prmr 3 mm, poet bit 1 nástroj typ2: fréza prmr 3 mm, poet bit 2 nástroj typ3: fréza prmr 2 mm, poet bit 3

41 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 41 hloubka tísky: 2,5 mm Tab. 5. Prmrná drsnost Ra vzorku 20 x 20 x 5 mm, meno po smru vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 2,28 2,33 2,23 posuv 800 mm/min 2,64 2,56 4,00 4,5 Ra µm 4 3,5 3 2,5 2 1,5 1 0,5 0 4,00 2,64 2,56 2,28 2,33 2,23 typ1 typ2 typ3 nástroj posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min Obr. 21. Graf záv. drsnosti Ra na typu nástroje a posuvu k tab. 5. Tab. 6. Prmrná drsnost Rz vzorku 20 x 20 x 5 mm, meno po smru vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 12,69 13,86 14,70 posuv 800 mm/min 15,99 14,35 29,58

42 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 42 35,00 30,00 29,58 Rz µm 25,00 20,00 15,00 10,00 15,99 12,69 13,86 14,35 posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min 14,70 5,00 0,00 typ1 typ2 typ3 nástroj Obr. 22. Graf záv. drsnosti Rz na typu nástroje a posuvu k tab. 6. Obr. 23. Profil drsnosti povrchu vzorku rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 x 6 mm, meno kolmo na smr vláken použité vzorky: 1, 2, 9, 10, 11, 12 nástroj typ1: fréza prmr 3 mm, poet bit 1 nástroj typ2: fréza prmr 3 mm, poet bit 2 nástroj typ3: fréza prmr 2 mm, poet bit 3 hloubka tísky: 3 mm

43 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 43 Tab. 7. Prmrná drsnost Ra vzorku 20 x 20 x 6 mm, meno kolmo na smr vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 6,51 10,99 6,54 posuv 800 mm/min 6,73 7,13 7, ,99 Ra µm 8 6 6,51 6,73 7,13 7,69 6, posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min 0 typ1 typ2 typ3 nástroj Obr. 24. Graf záv. drsnosti Ra na typu nástroje a posuvu k tab. 7. Tab. 8. Prmrná drsnost Rz vzorku 20 x 20 x 6 mm, meno kolmo na smr vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 35,80 56,63 35,26 posuv 800 mm/min 37,60 43,02 43,76

44 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 44 Rz µm 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 37,60 35,80 56,63 43,02 43,76 35,26 posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min 10,00 0,00 typ1 typ2 typ3 nástroj Obr. 25. Graf záv. drsnosti Rz na typu nástroje a posuvu k tab. 8. Obr. 26. Profil drsnosti povrchu vzorku rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 x 5 mm, meno kolmo na smr vláken použité vzorky: 5, 6, 7, 8, 13, 14 nástroj typ1: fréza prmr 3 mm, poet bit 1 nástroj typ2: fréza prmr 3 mm, poet bit 2 nástroj typ3: fréza prmr 2 mm, poet bit 3 hloubka tísky: 2,5 mm

45 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 45 Tab. 9. Prmrná drsnost Ra vzorku 20 x 20 x 5 mm, meno kolmo na smr vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 5,79 8,31 4,17 posuv 800 mm/min 7,28 5,93 4,62 Ra µm ,31 7,28 5,79 5,93 4,62 4,17 posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min typ1 typ2 typ3 nástroj Obr. 27. Graf záv. drsnosti Ra na typu nástroje a posuvu k tab. 9. Tab. 10. Prmrná drsnost Rz vzorku 20 x 20 x 5 mm, meno kolmo na smr vláken drsnost m posuv typ1 typ2 typ3 posuv 400 mm/min 36,37 40,23 22,51 posuv 800 mm/min 32,37 31,18 29,58

46 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 46 45,00 40,00 35,00 30,00 36,37 32,37 40,23 31,18 29,58 Rz µm 25,00 20,00 22,51 15,00 10,00 posuv 400 mm/min posuv 800 mm/min 5,00 0,00 typ1 typ2 typ3 nástroj Obr. 28. Graf záv. drsnosti Rz na typu nástroje a posuvu k tab. 10. Obr. 29. Profil drsnosti povrchu vzorku Laser LS700 30W Je to kompaktní stroj pro znaení, gravitování a ezání nekovových materiál jako jsou: plasty, devo, akryláty, lakované kovy, sklo, kži apod. Stroj s CO 2 laserovou gravírkou o vlnové délce 10,6 m a výkonem 30W je schopen znait upomínkové pedmty, orientaní štítky, poháry, trofeje, vyrábt devné a papírové ozdoby, vyrobí také štítky z plast a eloxovaného hliníku, je vhodný také pro znaení láhví a sklenic. Stroj má rozmry 760 x 440 x 725 mm a hmotnost 43 kg. Velikost pracovní plochy je 460 x 305 mm, ma-

47 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 47 ximální výška znaeného pedmtu je 147 mm. Snadná je také píprava grafiky na PC v rastrovém nebo vektorovém režimu. Podporující software se jmenuje GravoStyle G5, CorelDRAW a další grafické programy. Obr. 30. Gravírovací laser LS Postup výroby vzorku za pomocí laseru Vzorek ze stejného materiálu a stejných rozmr jako pi frézování jsem nakreslil v programu GravoStyle G5, nastavil intenzitu laseru a rychlost posuvu a následn penesl do stroje. Opt jako u frézky lze nejprve výrobek nakreslit na jiném PC a pak ho na pamovém médiu penést do PC ídícího stroje, nebo jej lze nakreslit pímo na ídícím PC což byl i mj pípad. Na pracovní plochu stroje jsem položil jehlany vysoustružené z oceli, které slouží k podepení prkénka aby nedošlo k opotebení pracovní plochy stroje. Na n jsem teprve položil balsové prkénko. Laserová hlava nejprve dojede nad povrch materiálu a tím dojde k zaostení, poté se vrátí do nulového bodu a eká na runí spuštní programu.

48 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 48 Obr. 31. Uložení balsového prkénka Obr. 32. Již vyezaní vzorky Namené hodnoty drsnosti povrchu získané laserovým ezáním Obr. 33. Zkušební vzorek

49 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 49 Drsnost povrchu v závislosti na intenzit a rychlosti posuvu laseru 1. Mení Ra, rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 mm, meno po smru vláken tlouš ky použitých vzork: 5 a 6 mm typ1: intenzita laseru 90; rychlost posuvu 12 mm/s typ2: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 9 mm/s typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 12 mm/s typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 15 mm/s 4 3,5 3,48 3,71 Ra µm 3 2,5 2 1,5 2,96 2,95 1 0,5 0 typ1 typ2 typ3 typ4 posuv a intenzita posuv a intenzita Obr. 34. Graf záv. drsnosti Ra na intenzit a rychlosti posuvu laseru, meno po smru vláken 2. Mení Rz, rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 mm, meno po smru vláken tlouš ky použitých vzork: 5 a 6 mm typ1: intenzita laseru 90; rychlost posuvu 12 mm/s typ2: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 9 mm/s typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 12 mm/s typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 15 mm/s

50 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 50 19, ,5 18,95 18 Rz µm 17, ,28 17,11 16, ,5 16,45 posuv a intenzita 15 typ1 typ2 typ3 typ4 posuv a intenzita Obr. 35. Graf záv. drsnosti Rz na intenzit a rychlosti posuvu laseru, meno po smru vláken Obr. 36. Profil drsnosti povrchu vzorku Mení Ra, rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 mm, meno kolmo na smr vláken tlouš ky použitých vzork: 5 a 6 mm typ1: intenzita laseru 90; rychlost posuvu 12 mm/s typ2: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 9 mm/s typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 12 mm/s

51 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 51 typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 15 mm/s ,95 9,62 9,92 Ra µm 6 5, typ1 typ2 typ3 typ4 posuv a intenzita posuv a intenzita Obr. 37. Graf záv. drsnosti Ra na intenzit a rychlosti posuvu laseru, meno kolmo na smr vláken 4. Mení Rz, rozmry zkušebního vzorku 20 x 20 mm, meno kolmo na smr vláken tlouš ky použitých vzork: 5 a 6 mm typ1: intenzita laseru 90; rychlost posuvu 12 mm/s typ2: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 9 mm/s typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 12 mm/s typ3: intenzita laseru 100; rychlost posuvu 15 mm/s

52 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 52 70,00 Rz µm 60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 41,90 33,96 58,54 53,32 posuv a intenzita 0,00 typ1 typ2 typ3 typ4 posuv a intenzita Obr. 38. Graf záv. drsnosti Rz na intenzit a rychlosti posuvu laseru, meno kolmo na smr vláken Obr. 39. Profil drsnosti povrchu vzorku Optické hodnocení vzork Pod mikroskopem jsem pozoroval vzhled povrchu jak ve smru kolmém na vlákna, tak ve smru rovnobžném s vlákny. Vzorky vyrobené NC frézováním mají vždy ve smru vláken roztepené okrajové hrany vzniklé vytrháváním materiálu pi ezání. Proto je nutno tyto otepy ped dalším

53 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 53 zpracováním (nap. lepením, potahováním) odstranit jemným pebroušením za pomoci brusného papíru. Vzorky vyrobené laserovým ezáním tento problém nemají, jejich rovina ezu je hladká bez otep, avšak opálená od laserového paprsku do hndé až erné barvy. Pod mikroskopem jsou dobe viditelné cévy, do kterých pi lepení mže lepidlo zatéct a zvyšuje tím soudržnost lepeného spoje. Obr. 40. Vizuální srovnání vzork Obr. 41. Otepy na hranách frézovaného vzorku

54 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 54 Obr. 42. Obrobená plocha rovnobžná s vlákny Obr. 43. Cévy

55 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 55 6 RC MODEL LETADLA FÉNIX Model Fénix lze postavit v nkolika provedeních: Pro základní výcvik je pohánn bžným motorem o zdvihovém objemu 2,5 cm 3 (pípadn s ovládáním otáek) a ízen smrovým kormidlem (pípadn i výškovým). Kídlo pipoutané k trupu gumou má vzeptí 7 a profil s rovnou spodní stranou. Rychlost modelu není velká, odpovídá schopnostem a reakci pilota. Ovladatelnost a obratnost modelu je pi letové hmotnosti asi 1500 g normální. Toto provedeni je na výkrese uvedeno jen ezem kídla s ástí trupu a je oznaeno jako verze A. Pro pokroilé je vhodné model pohánt výkonným motorem od 2,5 cm 3 až do zdvihového objemu 5 cm 3 vybaveným ovládáním otáek. ízena jsou krom otáek motoru ob kormidla a kidélka. Kídlo má vzeptí 3,5 a profil Eppler 374. Rychlost modelu je podstatné vyšší, ovladatelnost a obratnost je pi letové hmotnosti asi 1700 g výborná. Toto provedení je na výkrese bez oznaení verze. Pi použití motoru 2,5 cm 3 není pi zvtšeném vzeptí na 6 až 7 nutné ovládáni kidélek.verze se soumrným profilem Eppler 474 nechce konkurovat speciálním akrobatickým modelm, je však vhodná pro ty, kdo musí model startovat z ruky, a pesto chtjí zkusit létat akrobacii. Pro pohon je ješt možno použít motor 2,5 až 6,5 cm 3. Kídlo má úhel nábhu 0 a vzeptí 0 až 2. ízena jsou samozejmé krom otáek motoru ob kormidla a kidélka. Letová hmotnost modelu by mla být co nejmenší. Toto provedení je na výkrese uvedeno jen ezem kídla z ásti trupu a je oznaeno jako verze B. Vzhledem ke svému urení a pro snadnou obsluhu je model ešen robustn a jednoduše s ohledem na co nejmenší pracnost a dostupnost materiálu. Motor je montován v normální poloze, v níž se nejsnáze obsluhuje. Trup je dostaten prostorný, aby bylo možné použít i starší rozmrnjší pijímae a serva. 6.1 Výroba sou ástí pro stavbu Veškeré souásti dle výkresu jsem nakreslil v programu AutoCAD, následn je pevedl do programu SurfCAM, kde pomocí píkazu 2D Kontur byl program schopen vytvoit dráhu nástroje. Nakonec jsem už jen vygeneroval APT kód pro NC frézku. V píloze IV je uveden NC kód sloužící k výrob tvarového profilu kídla. NC kódy pro zbývající komponenty letadla jsou uloženy na CD.

56 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 56 Obr. 44. SurfCAM - dráha nástroje Obr. 45. Tvarový profil kídla 6.2 Stavba modelu Model je pevážn z balsy, jiný materiál je použit jen na zvláš namáhané díly. K lepení jsem použil kyanoakrylátové lepidlo, na vtší plochy Herkules, na zvláš namáhané spoje epoxid. Kídlo je nedlené, ale každá polovina je stavna samostatn. Ob poloviny spojíme stojinou vlepenou mezi lišty nosníku a spojkou na nábžné lišt. K trupu se kídlo pichycuje kolíkem na nábžné hran a dvma plastovými šrouby. Trup byl sestaven obvyklým zpsobem z bonic spojených pepážkami. Ocasní plochy z plné balsy jsou pev-

57 UTB ve Zlín, Fakulta technologická 57 n zalepeny do trupu. VOP a SOP mají profil rovné desky, kormidla jsou sbroušena do symetrického profilu. Podvozek píového typu je z ocelového drátu. Kola mají prmr 58 mm. Pední kolo je ovládáno spoleným servem se smrovkou. Model je celý potažen nažehovací fólií Solarfilm. Ocasní kormidla, kidélka a otáky motoru jsou ovládána prostednictvím táhel z ocelového drátu. K pohonu slouží dvoudobý spalovací motor se žhavící svíkou o objemu 4,6 cm 3 s výkonem 1,1 k pi ot/min. Obr. 46. FÉNIX