Moderní technologie část VII

Transkript

1 Přednášející: Doc, Ing Karel Jandečka, CSc

2 Témata přednášek: NC NC technologie --základní pojmy (část ) Projektování výrobních procesů v malých a středních podnicích --základní pojmy (část I) Matematické modelování reálných objektù CAD/CAM systémy (část IX) IX) CAD/CAM systémy základní pojmy(část X) X) SIMULACE --základní pojmy(část XI) XI) CL CL data, Postprocesing, Programování postprocesorů (část XII) Teorie povrchů, Reverse engineering, Rapid prototyping (část XIII)

3 NC technologie základní pojmy

4 NC stroj: Definice: NC stroje - jsou stroje nebo skupiny strojů řízených číslicovými obvody nebo číslicovým zařízením NC stroj je je komplikovaný systém, tvořený subsytémy založenými na mechanickém, elektickém nebo hydraulickém principu řízený digitálními obvody

5 NC stroj: Frézovací centrum MCV 500 CNC

6 NC stroj: Mechanická část stroje je je složena z řady komponent nebo subsystémů např: lože, stojan, vřeteník, vřeteno, zásobník nástrojů atd Obrázek zobrazuje koncepci moderního frézovacího NC stroje Holder-console Konzola - of zásobníku cabinet Shear Lože Machine Stojan base Head Vřeteník stock Stůl Table

7 NC stroj: Příklad technického řešení zásobníku: bubnový zásobník pro ukládání nástrojů (12 pozic) ře-

8 NC stroj: Příklad 5ti 5ti osého stro -je Rotační stůl WALTER Technické řešení tohoto zařízení umožňuje rotaci kolem os os A,B za-

9 NC stroj blokové schéma: NC stroj shéma toku dat dat mezi jednotlivými subsystémy a jejich propojeníní Obsluha Operating staff Seřizovač Tool setter Technologprogramátor Programer Číslicový řídící Control systém system Technologist Snímač Detecting elem Přizpůsobovací Interface obvody circuits Logický Logical subsystém subsystem (PLC) Obráběcí Machine stroj tool Pomocné Auxiliary mechanismy subsystems Mechanical Mechanická subsystem část Děrovač Tape punch Regulátory Conrol unit of pohonů drives Pohony Drives (posuvy (feed,x,y,z, A,B,, vřeten, spindle, ) ) Nadřazený Supervisig system: systém: počítač, computer, DNC, DNC, CIM CIM Detector Snímače of polohy position

10 ViI NC stroj řídící systém: NC stroj zjednodušenéschéma řídícího systémuné CPU Řadič Control unit Operační Processor jednotka unit Operační Operational paměť memory (RAM ) Uživatelská User memory paměť (RAM - počátky, begin, cutter korekce, compensation, programs programy - rserved) zálohovaná) Vstupy Inputs 1 2 n Výstupy Outputs 1 2 n System Paměť systémových information memory informací (EPROM)

11 NC stroj: Počet řízených os: 2 osé (např soustruh: řízené osy X,Z) 3 osé (např frézovací stroj: řízené osy X,Y,Z) 4-5 osé (např frézovací centrum: řízené osy více osé X,Y,Z,A,B)

12 NC stroj: NC stroj: X Z Z W Y X Pomocná osa W (3 osa) Např pro vrtací operace 2 osý stroj - soustruh 3 osý stroj frézovací stroj

13 NC stroj: NC stroj: C Y Z X Z Y X 4 osý stroj frézovací stroj 5ti osý stroj frézovací stroj

14 NC stroj: NC kódy EIA, ISO, ASCII: Význam jednotlivých znakův NC programu tabulka symbolů Příklad EIA a ISO kódu ků a b c d e f g h i j k l m n s t u v w / + - SP DEL BS TAB STP 8 7 EIA RS Meanig of characters Numerical definition of parameters Angle dimmension arround X A Angle dimmension arround Y B Angle dimmension arround Z C Feed function D Feed function E Feed function F Preparing function G Cutter compensation H Parametr of interpolation I Parametr of interpolation J Parametr of interpolation K Empty parametr Help function - M Number of block Spindle speed Tool number Movement parallel with axis X Movement parallel with axis Y Movement parallel with axis Z Skip over block Sign of coordinate Sign of coordinate Space Wrong characters Back Space betwen characters New line, end of block EOB End of program EOP L M N S T U V W / + - SP DEL BS TAB LF STP 8 7 ISO DR

15 NC stroj: Souřadný systém: Pravoúhlý souřadný systém Označení souřadných os, os, s vy- Značením kladných směrů Y Z Z X

16 NC stroj: Souřadný systém: Pravoúhlý souřadný systém Označení souřadných os, os, s vyznačením kladných směrů, paralelních pohybů (os) a rotačních os os Y V+ V+ C+ C+ B+ B+ Z W+ W+ A+ A+ U+ U+ X

17 NC Stroj: Význam jednotlivých symbolů Pravidlo pravé ruky : Z Z C C Y Y X X B B A A +Y +Y +Z +Z +X +X +Y +Y +Z +Z +X +X

18 Programování NC strojů: Absolutní mód Každý bod bod pohybunástroje je je programován v absolutních souřadnicích vůči počátku nu- nublovému bodu N011 G01 X Y N018 G01 X Y N025 G01 X Y Y N N018 N X

19 Programování NC strojů: Relativní mód Každý bod bod pohybunástroje je je programován v relativních souřadnicích vůči poslednímu (předchozímu) bodu programu bu N011 G01 X Y N018 G01 X Y N025 G01 X Y Y N N018 N X

20 Tvar špičky nástroje : Tvar špičky nástroje : Špička Tip of nástroje tool Špička Tip of nástroje tool R N = 0 R N Theoretický tvar špičky Realný tvar špičky

21 Seřizovací bod nástroje: Seřizovací bod nástroje: Špička Tip of nástroje tool Špička Tip of nástroje tool R N R N Nul Zero bod point Nul Zero bod point Seřízení nástr na teoretic špičku Seřízení nástr na střed zaoblení

22 Programmování tvarů :: Rozdíl způsobu programování podle způsobu seřízení nástroje: 5[X 5,Y 5 ] 2[X 2,Y 2 ] The shape of transition -line elem 4[X 4,Y 4 ] Nástroj 5[X 5,Y 5 ] 2[X 2,Y 2 ] The shape of transition - - line elem 4[X 4,Y 4 ] Nástroj R N R N Y 1[X 1,Y 1 ] 3[X 3,Y 3 ] Y 1[X 1,Y 1 ] 3[X 3,Y 3 ] X X Programovaná dráha - červeně Programovaná dráha - červeně

23 5 osé programování - základní informace: 5 osé programování - základní informace: Contact point Contact point Parametric curves Parametric curves Machined surface Machined surface Tool Tool Axis of tool Axis of tool N(I,J,K) N(I,J,K) Section curve Section curve Spine curve Spine curve

24 Programování 5ti osého obrábění: Programování 5ti osého obrábění: Popis Popis výpočtu výpočtu úhlů úhlů A a a B pro pro ti ti osé osé řízení: řízení: VÝSLEDNÁ TRANSFORMACE (trasformační VÝSLEDNÁ TRANSFORMACE (trasformační matice TA): matice TA): Nejprve se vypočte úhel B a potom A Transformační matice Nejprve se vypočte úhel B a potom A Transformační matice pro komlexni transformaci v prostoru se ziská jako součin pro komlexni transformaci v prostoru se ziská jako součin transformačních matic (rotací kolem) X a Y, podobně pro jiné transformačních matic (rotací kolem) X a Y, podobně pro jiné rotační osy rotační osy X - matice Y - matice X - matice Y - matice cos B 0 -sin B cos B 0 -sin B 0 cos A sin A x cos A sin A x sin A cos A sin B 0 cos B 0 -sin A cos A sin B 0 cos B Koeficient výsledné transformační matice se ziská Koeficient výsledné transformační matice se ziská vynásobenim podle principu: vynásobenim podle principu: ta11 = x11 * y11 + x12 * y21 + x13 * y31 ta11 = x11 * y11 + x12 * y21 + x13 * y31 ta12 = x11 * y12 + x12 * y22 + x13 * y32 ta12 = x11 * y12 + x12 * y22 + x13 * y32 ta33 = x13 * y31 + x23 * y23 + x33 * y33 ta33 = x13 * y31 + x23 * y23 + x33 * y33 Výsledná Výsledná transformační transformační matice matice TA TA má má tvar tvar : : cosb cosb 0 0 -sinb -sinb sina sina sinb sinb cosa cosa sina sina cosb cosb cosa cosa sinb sinb -sina -sina cosa cosa cos cos B B

25 Struktura NC programu : Struktura NC programu : %100 (Main program) %100 (Main program) N2 N2 N4 N4 N6 N6 (Subprogram) (Subprogram) N100 L50 L50 N100 L50 L50 N1 N1 N2 N2 :200 G90 G54 G17 S80 D02 :200 G90 G54 G17 S80 D02 T02 N62 L51 T02 N62 L51 N150 M17 N150 M17 N100 M30(M02) N100 M30(M02) (Suprogram) (Suprogram) L51 L51 N1 N1 N2 N2 N72 M17 N72 M17

26 Způsob programování: ISO/DIN Dialog N9362 G00 Z N9364 G00 X Y Z N9366 G00 X+0000 Y+0000 Z N9368 M05 N9370 M30 N4767 G00 Z+50,000 * N4768 G00 X+0,000 Y+0,000 * N4769 M05 * N4770 M30 * N99999 %400 G71 * 9 L Z+5000 F L Z L X+0580 RL F L Y F L Z+5000 F L Z L X+0580 RR F L Y F1100

27 Programovací metody: Programovací metody: 1 Ručně v ISO kódu 2 Dialogovým způsobem v interaktivním rozhranní mezi CNC řídícím systémem a programátorem 3 Sestavováním tzv výrobního postupu v interaktivním rozhranní mezi CNC řídícím systémem a programátorem

28 Moderní CNC řídící systémy : např HEIDENHAIN HEIDENHAIN HEIDENHAIN program program řízení řízení kontury kontury pro pro frézovací frézovací soustružnické soustružnické a a frézovací frézovací centra centra zahrnuje zahrnuje obrábění obrábění od od jednoduché jednoduché kontury kontury s s 3 3 nebo nebo 4 4 osým osým řízením řízením až až po po digitální digitální řídící řídící systémy systémy s s řízením řízením v v osách osách

29 Moderní CNC řídící systémy : např HEIDENHAIN Moderní CNC řídící systémy : např HEIDENHAIN Controls from HEIDENHAIN For milling, drilling and boring machines, and for machining centers For lathes and turning centers TNC TNC 124 TNC 310 TNC 410 TNC 426/ TNC 430 MANUALplus M Compact straight cut control for 3 or 4 axes Compact contouring control for 3 or 4 axes Contouring control for 4 axes and spindle Fast contouring control for up to 5 (or 9) axes and spindle Contouring control for manual lathes with 2 axes and spindle Accessories Touch Probes For workpiece set-up measurement and tool measurement

30 Přenos NC programů : Přenos NC programů : DNC síť: Příklad řešení na ZČU v Plzni Schéma sítě NOVELL Netware Informační systém např SYSKLASS UL211 EMCO MILL 100 EMCO SUF 16 SIN810M F1CNC F1CNC LAN WINDNC 1-4 kanálů Cimatron it EMCO TURN 120 SIN810M UL209 VXK50NCA NS632 TRANS MCV750CNC FNC4 FGS40 CNC836 DÍLNA LAN CAD/CAM: např Cimatron it DNC segment - NC stroje SPT16NC NS720 TRANS WINDNC 1-4 kanálů práce s jednotnou databází dokumentace a možnost její správy, průchod na UNIX, možnost dalšího rozvoje vyšší pořiz náklady jsou kompenzovány jednodušším způsobem přenosu informací

31 NC technologie

32 Důvody aplikace NC technologie: Důvody aplikace NC technologie: Zvyšující se konkurence na našem i světovém trhu Potřeba efektivně vyrábět stále složitější tvary Rychle reagovat na změny ve výrobě ( pružnost výroby) Návaznost na vývoj moderních technologií (suché obrábění, tvrdé obrábění, HSC obrábění) Uplatnění nových pracovních cyklů řezných nástrojů ve výrobě

33 Uplatnění NC technologií : Uplatnění NC technologií : v kusové výrobě při výrobě forem a zápustek a v opravárenským průmyslu v malosériové a sériové výrobě - možnost spojení jednotlivých NC strojů do výrobních linek prostřednictvím dopravníků, zásobníků a manipulátorů přechod k plně automatizovaným výrobním procesům

34 Popis NC technologií Popis NC technologií v podstatě se neliší od konvečních technologií - vychází z obecných principů, tzn postupnou volbou technologických operací (hrubovací, dokončovací) a jednotlivých úkonů se realizuje požadovaný technologický výsledek je však řešena na detailnější úrovni (způsob a strategie frézování, dynamické vlastnosti stroje, záběrové podmínky - zbytkové objemy materiálu po předchozím obrábění, řezné podmínky, geometrické parametry nástroje aj) vždy spojena s tvorbou NC programu

35 Obrábění tvarových ploch 1 Úvod Vsoučasné době je problematice obrábění tvarově složitých ploch věnována velká pozornost nejen pro jeho aplikaci při výrobě forem pro vstřikování plastických hmot, výrobě kovacích zápustek, nástrojů pro lisování komponent v automobilovém nebo leteckém průmyslu, ale i pro využití v oblasti výroby součástí lopatkových strojů (parní turbíny nebo kompresory plynových turbín atd)

36 Základní pojmy Obrábění tvarových ploch řezné rychlosti [m/min] posuvu [mm/min] způsob pohybu nástroje vůči obrobku (sousledný a nesousledný pohyb) tvar nástroje R R R R a) b) c) d) e)

37 Cíl technolog řešení Obrábění tvarových ploch kvalita povrchu volba řádkování s ohledem na poloměrnéploše vhodná řezná rychlost (u kulových nástrojů také přistupuje problém malé resp nulové řezné rychlosti v oblasti kolem osy nástroje) To lze kompenzovat vhodnou polohou nástroje resp naklopením nástroje při obrábění rovinných segmentů tvarové plochy V současné době je také naklápění nástroje využíváno k eliminací nebo snížení ohybových momentů při HSC obrábění s a < s b < s c v s a s a s b s b s c s c v v a) b) c)

38 Technologická realizace Obrábění tvarových ploch Technologická realizace obrábění tvarových ploch vychází z obecných technologických principů Z hlediska druhu operací můžeme opracování tvarových ploch rozdělit na operace: Hrubovací (Polohrubovací) Dokončovací Hrubování v režimu SPIRAL Hrubování v režimu PARALELL

39 Obrábění tvarových ploch Dokončování v režimu FINISH Dokončování v režimu PARALELL Optimalizace Při obrábění je vhodné mít k disposici také metody, pomocí kterých získáme optimální a bezchybný výsledek Optimalizaci technologického procesu můžeme rozdělit podle následujících kriterií: tvar polotovaru jako vstupní parametr technologie tvar a parametry obráběcího nástroje a upínače zbytkový materiál a optimalizace jeho odstranění

40 Simulace Obrábění tvarových ploch Simulace reprezentuje metodu, která umožňuje grafickou kontrolu pohybů nástroje v jednotlivých technologických operacích vytvořených v NC modulu CAD/CAM systému nebo programu zpracovaném konvenční metodou eventuelně kontrolu kolizních stavů Simulace v režimu stroj- nástroj obrobek Simulace v režimu nástroj - obrobek

41 Obrábění tvarových ploch

42 Obrábění tvarových ploch Simulace obrábění - video