MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ AGRONOMICKÁ FAKULTA BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BRNO 2013 JAKUB MAIDL

Mendelova univerzita v Brně Agronomická fakulta Ústav techniky a automobilové dopravy VYUŽITÍ CNC OBRÁBĚCÍCH STROJŮ V AUTOMOBILOVÉM PRŮMYSLU BAKALÁŘSKÁ PRÁCE Vedoucí práce: doc. Ing. Josef Filípek, CSc. Vypracoval: Jakub Maidl Brno 2013

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Využití CNC obráběcích strojů v automobilovém průmyslu vypracoval samostatně a použil jen pramenů, které cituji a uvádím v přiloženém seznamu literatury. Bakalářská práce je školním dílem a může být použita ke komerčním účelům jen se souhlasem vedoucího bakalářské práce a děkana Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Dne... Podpis bakaláře...

Poděkování Na tomto místě bych rád poděkoval vedoucímu mé bakalářské práce doc. Ing. Josefu Filípkovi, CSc. za jeho cenné připomínky, odborné rady a vstřícný přístup. Dále bych chtěl poděkovat své rodině za trpělivost a podporu při psaní této práce.

ABSTRAKT Bakalářská práce je zaměřena na obráběcí proces a na jeho realizaci, především pomocí strojů. První část práce se zaobírá problematikou obrábění obecně a jeho teoretickým základem. V následujících kapitolách je rozebírána historie obrábění a vývoj automatizované výroby. Velká část práce je samozřejmě věnována CNC strojům, ale opomenuty nejsou ani stroje konvenční. Práce se rovněž zabývá výrobou přímo v praxi a programováním s názornou ukázkou. KLÍČOVÁ SLOVA: CNC stroje, Kovolit a.s., obrábění, obsluha stroje, programování ABSTRACKT Bachelor's thesis is focused on machining process and its implementation through machine tools. Attention is given to machine tools operations and its theoretical basis in the first part of the bachelor s thesis. Machining history and history of automated production follows in the next paragraphs. Considerable portion of the thesis is dedicated to CNC as well as to conventional machines. Bachelor s thesis includes real production insight together with programming sample. KEY WORDS: CNC machines, Kovolit a.s., machining, machine operations, programming

OBSAH 1 ÚVOD... 9 2 CÍL PRÁCE... 11 3 ZÁKLADNÍ POJMY... 12 3.1 Obrábění... 12 3.2 Obrobek... 12 3.3 Nástroj... 13 3.4 Stroj... 13 4 HISTORIE OBRÁBĚNÍ MATERIÁLU... 15 5 OBRÁBĚCÍ STROJE... 16 5.1 Obráběcí stroje klasické... 16 5.1.1 Vybrané části strojů... 16 5.1.2 Základní druhy konvenčního obrábění... 17 5.2 CNC stroje... 23 5.2.1 Historický vývoj CNC strojů... 23 5.2.2 Vývojové stupně číslicově řízených strojů... 23 5.2.3 Hlavní části CNC stroje... 25 5.2.4 Členění strojů z různých hledisek... 27 5.2.5 Princip funkce a realizace řízení... 28 5.2.6 Řízení pomocí nejpoužívanějších funkcí a jejich význam... 32 5.2.7 Důležité body pracovního prostoru stroje a jejich značení... 37 5.2.8 Možnosti programování a provozní režimy... 40 5.3 Porovnání obráběcích strojů klasických a CNC strojů... 42 5.3.1 Stroje klasické... 42 5.3.2 Stroje CNC... 43 6 KONKRÉTNÍ PRACOVIŠTĚ S CNC STROJI... 44 6.1 Slévárna... 44 6.2 Kovárna... 45 6.3 Nářaďovna... 46 6.4 Obrobna... 47 7 TECHNOLOGICKÝ POSTUP VÝROBY... 51 7.1 Výkres součásti a její materiál... 51 7.2 Program součásti... 53 8 ZÁVĚR... 59 9 POUŽITÉ ZDROJE... 61 9.1 Literatura... 61 9.2 Elektronické zdroje... 61 10 SEZNAM OBRÁZKŮ... 63

1 ÚVOD Jako téma ke zpracování své bakalářské práce jsem si vybral problematiku CNC strojů využívaných ve strojírenství. Zkratka CNC vznikla z anglických slov Computer Numerical Control. Touto zkratkou označujeme stroje, které jsou řízené počítačem. Přestože počítačově řízené stroje nachází ve strojírenství široké uplatnění v různých odvětvích průmyslu, v této práci se zaměřím především na využití těchto strojů v automobilovém průmyslu. CNC stroje jsou neodmyslitelně spjaty s problematikou obrábění, jež je konečnou fází výroby strojní součásti. Před touto fází se vyrábí polotovar za pomoci odlévání nebo tváření. Obrábět můžeme různé materiály, např. kovy, dřevo, plast, kůži, sklo a mnohé další. Nutno dodat, že obrábět některé materiály je obtížné, ale při použití vhodných vstupních faktorů může být realizováno. Počátky obrábění nalezneme již v době před dvěma miliony let, kdy si člověk zručný vyráběl první nástroje. Tyto nástroje vyráběl ručně, a to tak, že je tvořil vzájemným narážením dvou kamenů. Později proces vylepšoval a rozšiřoval, např. vrtal pomocí luku s tyčí, na které byl upevněn kamenný hrot. Jak plynul čas, vytvářely se důmyslnější obráběcí nástroje jako vrtáky, pilníky, pily, hoblíky apod. Postupem času se zdokonalovaly a vyvíjely do dnešní podoby. Dalším krokem ke zjednodušení obráběcího procesu bylo zapojit do práce stroje. To bylo zajisté velkým přínosem, protože si tím lidé ulehčili práci. Postupem doby se stále více kladly nároky na výsledný produkt, především na jeho výslednou kvalitu povrchu a přesnost. Kromě kvality však byl kladen důraz také na kvantitu. To vedlo kolem 18. století ke vzniku nových technologií jako frézování, vyvrtávání, broušení v hrotech, výrobě přesných závitů a ozubených kol. Zároveň se také stala potřebnou užší spolupráce konstruktéra a technologa pro vytvoření součásti se správnou funkčností. Počátkem 19. století se kromě ručního ovládání strojů začíná využívat také automatizace. Řízení nejprve probíhalo mechanicky, hydraulicky a také elektronicky. V polovině 20. století konstruktér John Parsons ve snaze vyrobit tvarově složité součásti pro letecký průmysl řídil obráběcí proces pomocí děrných štítků. Toto bylo zcela zásadní pro vznik NC řízení, které je založeno na ukládání informací o pohybech nástrojů na nosiče informací v podobě děrného štítku, děrné a magnetické pásky. Pro NC řízení se začaly vyrábět speciální NC stroje, které se v Evropě a USA začaly rychle 9

vyvíjet. Důraz byl kladen zejména na automatickou výměnu nástrojů ze zásobníku a jejich identifikaci v jednotlivých pozicích. Počátek 80. let minulého století se vyznačuje vznikem koncepce CNC strojů. CNC stroje vznikly tak, že se NC stroje rozšířily o počítač s řídicím systémem. Naprogramované informace se již vkládaly do řídicího systému v elektronické podobě tzv. alfanumerickými znaky a program šlo jednoduše upravovat. Výhodou byla možnost simulace programu a tím i eliminování chyb, navíc do paměti bylo možné uložit více programů. Nutno dodat, že CNC stroje s sebou přinesly mnoho pozitivního, protože řízením pomocí počítače dosahujeme kvalitnější a přesnější výroby s větší produktivitou práce než u NC strojů. Další vývoj CNC techniky se ubírá směrem ke zvýšení produktivity práce zvýšením řezných výkonů, pomocí tzv. obrábění HPC (High Performance Cutting), kdy se využívá vysokých řezných rychlostí s velkou hodnotou hloubky třísky a posuvu. Při zvyšování řezných výkonů je nutné myslet na teplotní, statickou a dynamickou stabilitu. Této stability dosáhneme vhodným rámem, kvalitními ložisky a uložením, přičemž se bude dobře odvádět teplo ze vzniklých třísek. Vyšší produktivity lze též dosáhnout snížením časových prodlev při manipulačních procesech. Přesnost stroje je dalším důležitým činitelem, jehož lze dosáhnout přesnějším polohováním. Ke zvýšení této přesnosti nám může sloužit elektronická nebo mechanická kompenzace pohybů. Stroje se také vyvíjí s ohledem na uživatele tak, aby pro něj byly jak svým vzhledem, tak i svou velikostí přijatelné. Stroje je záhodno konstruovat stavebnicově pro možnost konfigurace při změně typu polotovaru a díky tomu na změnu rychle reagovat. Při psaní práce využiji především metod deskripce a komparace. 10

2 CÍL PRÁCE Cílem této práce je nastínit a popsat základní technologie, které se používají při procesu obrábění. Pozornost budu věnovat především problematice CNC strojů a principům, na kterých fungují, objasním také základní znalosti potřebné ke tvorbě programu. Dále si kladu za cíl dle vyhotoveného nákresu strojní součásti vytvořit program, podle kterého by se dalo vložením do CNC stroje realizovat obrábění. Budu též charakterizovat konkrétní strojní podnik a podám praktický náhled na pracovní postup při výrobě součástí. 11

3 ZÁKLADNÍ POJMY 3.1 Obrábění Pod pojmem obrábění si můžeme představit proces, kdy do obráběného materiálu vnikáme ostřím břitu nástroje. V důsledku tohoto vnikání nastává oddělení materiálu, resp. tvorba třísky. Jedná se tedy o řezný proces vedoucí k vytvoření požadovaného tvaru a rozměrů součásti. Podle toho, jak dochází k oddělování třísky, rozlišujeme řezný proces na kontinuální, diskontinuální a cyklický. Proces kontinuální zahrnuje vrtání, vyvrtávání, soustružení. Diskontinuální proces sestává z hoblování a obrážení. Cyklický se skládá z frézování a broušení. 3.2 Obrobek Obrobek je vstup opracovávaný obráběním a jeho geometrie se určuje pomocí obráběné, obrobené a přechodové plochy. Obráběnou plochou rozumíme plochu, do které vniká břit nástroje, přičemž se tvoří tříska. Jakožto důsledek po obrábění plochy vzniká plocha obrobená. Přechodovou plochou označujeme povrch obrobku vzniklý interakcí s ostřím nástroje při otáčce obrobku, nástroje nebo při zdvihu. Výstupem označujeme obrobenou plochu, ta musí splňovat dle požadované funkčnosti technologické požadavky na rozměr, tvar, polohu, vlastnosti povrchu a jeho strukturu. Tyto požadavky se určují vůči referenčnímu bodu, tzv. jmenovité ploše, ta představuje ideální plochu značenou v technické dokumentaci. Od ideální plochy se můžeme v určitých mezích odchylovat a tvoříme úchylky výše zmíněných technologických požadavků. Úchylka rozměru znamená rozdíl od jmenovitého rozměru, úchylka tvaru v sobě skrývá soubor úchylek přímosti, kruhovitosti a válcovitosti. Úchylka polohy se určuje pomocí úchylek rovnoběžnosti, kolmosti, souososti, dále pomocí čelního a obvodového házení. Struktura povrchu je dána hlavně průměrnou aritmetickou úchylkou profilu značenou Ra. Vlastnosti povrchové vrstvy závisí především na typu napětí, které se zde vyskytuje, na síle tohoto napětí a dále souvisí též s trhlinami a dalšími povrchovými vadami. Hodnota úchylek je ovlivňována obrobkem, upínačem, nástrojem, řeznými podmínkami a v neposlední řadě strojem, kterým obrábíme. 12

3.3 Nástroj Působením nástroje na obrobek dochází v jeho řezné části (břitu) k vytváření třísky. Řezná část sestává z ostří, čela a hřbetu. Abychom mohli nástroj plně definovat, musíme zmínit i jeho další části. Část, do které se upevní řezný element, nebo ve které je přímo vytvořena řezná část, se nazývá těleso. Pro upnutí slouží stopka nástroje. K jeho vlastnímu nastavení a upnutí využíváme upínací díru, což je souhrn vnitřních ploch tělesa nástroje. Ostří je část břitu mezi čelem a hřbetem, rozlišujeme ostří hlavní a vedlejší, jejich spojnicí je špička. Po ploše čela dochází k odvodu třísky a hřbet se nachází u plochy řezu. Při obrábění koná z kinematického hlediska nástroj a obrobek hlavní, posuvný a řezný pohyb. Tyto pohyby mají určitý směr a rychlost. Hlavní pohyb zabezpečuje stroj, v závislosti na obráběcí operaci ho koná obrobek (např. soustružení) nebo nástroj (např. frézování). Posuvným pohybem dosáhneme plynule či přerušovaně odebírání materiálu. Pokud spojíme pohyb hlavní a posuvný, pak dochází k pohybu řeznému. 3.4 Stroj Stroj je hlavní element zařazený spolu s obrobkem a nástrojem do souboru, kterým dosahujeme efektu obrábění. Parametry obráběcího stroje ve velké míře rozhodují o výsledných vlastnostech obrobené plochy a hospodárnosti práce. Obrábění můžeme realizovat různými způsoby, resp. pomocí různých strojů jako soustruhu, frézky, vrtačky, hoblovky, obrážečky, protahovačky apod. Stroje mohou být určeny na jednu operaci, takové nazýváme jednoúčelovými, nebo je můžeme využívat na více operací, tyto stroje pak nazýváme stroji univerzálními. Pokud budeme chtít vyrobit např. ozubená kola, použijeme stroje speciální. Jelikož si lidé chtějí práci co nejvíce ulehčovat, stroje a výrobní procesy se automatizují. Máme-li je z tohoto hlediska rozdělit, můžeme tak učinit vzhledem k ovládání na ručně ovládané, poloautomatické a automatické. Poloautomatické ovládání znamená na rozdíl od ručního pouze nutnost upnout polotovar, zahájit automatický obráběcí cyklus a po jeho ukončení vyjmout z upínače výsledný obrobek. U automatického ovládání se navíc od ovládání předchozího polotovar sám upíná a odebírá z upínače. U tohoto řízení jsou dvě možnosti realizace, a to pomocí tvrdé nebo 13

pružné automatizace. Tvrdá automatizace se provádí pomocí tzv. tvrdě nadefinovaných elementů v podobě vaček, narážek a křivkových kotoučů či bubnů. Pohyby nástroje jsou tedy pevně definovány a uplatňují se u velkosériové výroby, kde se neustále obrábí jedna součást. Pružná automatizace představuje řízení NC a CNC. To znamená číslicové řízení pomocí programu, kdy se dají pružně měnit parametry nebo přejít na jinou součást, stačí pouze vytvořit program. Uplatnění najdeme v sériové a hromadné výrobě. (KOCMAN K., PROKOP J., 2001) 14

4 HISTORIE OBRÁBĚNÍ MATERIÁLU Počátky obráběcího procesu hledejme již v době 1,8 mil. let př. n. l., kdy si člověk zručný, tzv. homo habilis, dokázal ručně vyrobit různé nástroje, které mu usnadňovaly život. K výrobě docházelo vzájemným tlučením dvou kamenů, jeden byl přitloukací a druhý obráběný. Se zdokonalováním výrobního procesu vrtáním, řezáním pilami, podélným štípáním, sekáním, rytím aj. bylo možno vyrábět propracovanější nástroje jako motyky, kopáče, šípy, sekery, harpuny. Např. vrtání u měkkých materiálů se realizovalo čepelí z kamene zasazenou do násady ze dřeva či kosti a u materiálů tvrdších se díra vybrušovala. V průběhu času se využívala kombinace kamenného hrotu upevněná na násadě ze dřeva v kombinaci s lukem, tzv. lukový vrták. Různé předměty se vyráběly ručně a v průběhu času se zdokonalovaly. Zdokonalovala se i technologie výroby pomocí kování a lití. Následné opracování se realizovalo pomocí nářadí v podobě pilníků, dlát, vrtáků, kladiv, hoblíků, kleští, pil, seker apod. Dalším cílem ve vývoji bylo si práci co nejvíce zjednodušit, cesta k tomuto stavu vedla přes obráběcí stroje plnící různé účely. Mezi nejznámější konstruktéry těchto strojů patří Leonardo da Vinci, který popsal konstrukce různých strojů a mechanismů ve svých rukopisech na více než 5.000 listech. Za zmínku stojí zajisté návrh vrtačky, frézky, stroje na broušení skla, stroje na sekání pilníků, automat na broušení jehel a také návrh zdokonaleného soustruhu, avšak většina těchto návrhů nebyla nikdy realizována. Počátkem 18. století se obráběcí stroje konstruovaly s ohledem na požadavky, které byly kladeny na výsledný produkt. Hlavním požadavkem bylo vyrobit pokud možno co nejvíce součástí v krátkém čase při dodržení jejich jakosti a rozměrové přesnosti. Ruku v ruce s těmito nároky vznikají pracovní operace vedoucí k jejich uspokojení, jedná se např. o výrobu ozubených kol odvalovacím způsobem, broušení v hrotech, vyvrtávání, výrobu přesných závitů. Dále lze s výhodou uplatnit obráběcí stroje automatické, viz. předchozí kapitola. (ŘASA J., GABRIEL V., 2000) 15

5 OBRÁBĚCÍ STROJE 5.1 Obráběcí stroje klasické 5.1.1 Vybrané části strojů Lože - na loži se nachází vodící plochy určené pro součinnost se stolem, suportem a jinými částmi stroje. Stůl - nejčastěji představuje vodorovnou část stroje, kde dochází k upínání polotovarů. Pokud můžeme stolem posouvat ve dvou rovinách, které jsou na sebe kolmé, jedná se o křížový stůl. Křížový stůl s možností natáčení je označován jako otočný. Suport - umožňuje upnutí nástroje a jeho pohyb vzhledem k obrobku v daném směru. Pohyb se uskutečňuje pomocí saní nebo smykadel. Saně - je část, jež se přímočarým pohybem pohybuje po vodících plochách, přičemž musí saně být kratší než tyto vodící plochy. Smykadlo - je delší než vlastní vodící plochy a pohybuje se též na vodících plochách nebo na plochách saní. Rameno - uložení je realizováno na jedné straně volně a na druhé straně pomocí stojanu nebo sloupu, kde se může pohybovat. U ramena předpokládáme délku větší než šířku nebo délku. Sloup - využívá se k součinnosti s ramenem, stolem a vřeteníkem. Sloup je válec a jeho průměr je menší než výška. Stojan - na stojanu najdeme různě situované vodící plochy a v závislosti na jejich poloze rozlišujeme stojan šikmý nebo svislý. Výška stojanu je větší než jeho šířka nebo délka. Podstavec - určen pro zakomponování dalších částí, je podobný ložím, neobsahuje ovšem vodící plochy. Základová deska - jedná se o podstavec obsahující plochy s vytvořeným drážkováním určeným pro spojení se stolem nebo obrobkem. Příčník - najdeme na něm vodící plochy určené pro vřeteník nebo suport, většinou je uložen pohyblivě ve vodorovné poloze na stojanech. Jeho délka je větší než šířka a výška. 16

Konzola - nachází se většinou na základní rovině ve svislém směru. V závislosti na umístění dosedacích ploch je svislá, vodorovná nebo šikmá. Most (příčka) - je část spojující konce stojanů. Vřeteník - obsahuje vřeteno s převodovým ústrojím. Vzniklé otáčky vřetena se redukují pomocí zmiňovaného ústrojí. Koník - část, pomocí které se dají upnout nástroj nebo obrobek, skládá se z tělesa koníku a posuvné hrotové objímky. Hrotová objímka - obsahuje kuželovitou díru, nacházející se v její přední části, slouží k upnutí hrotu nebo nástroje. Vodicí šroub - využívá se především k pohybu suportu při řezání závitů, jedná se o lichoběžníkový šroub, který může být i vícechodý. Posuvný šroub - jedná se převážně o lichoběžníkový pohybový šroub, muže být vícechodý. Realizuje posuv saní a dalších částí. Vodicí hřídel - určen k pohybu suportu a saní, může být kruhový nebo šestihranný. (MAREK J. A KOL., 2010) 5.1.2 Základní druhy konvenčního obrábění Soustružení - je určeno pro obrábění součástí rotačního tvaru pomocí řezného nástroje, který bývá v drtivé většině případů jednobřitý. Obr. 1 Univerzální hrotový soustruh (Server Tumlikovo.cz, 2010) V technické praxi se jedná o jeden z nejvíce využívaného způsobu obrábění. Hlavní pohyb je konán rotací upnutého obrobku ve vřetenu. Vedlejším pohybem je 17

posouvání nástroje vůči součásti. Nástroje používané pro soustružení se nazývají soustružnické nože, mohou být různého provedení jako např. radiální nože, kotoučové, prizmatické a tangenciální nože, nože s vyměnitelnými břitovými destičkami. Stroje se nazývají soustruhy, viz. obr. 1. Soustruhy mohou být různého provedení, jako např. hrotové, revolverové a svislé. Hlavní části, ze kterých stroj sestává, jsou vřeteník, sklíčidlo, vodicí plochy, koník, posuvová skříň, vodicí tyč, suport, vodicí šroub a lože. Frézování - materiál hranolovitého typu je odebírán pomocí vícebřitých nástrojů, kdy k obrábění dochází přerušovaně v důsledku více břitů. Jednotlivé břity postupně odřezávají materiál s různou rozměrovou hodnotou. Hlavní pohyb nastává otáčením rotačního nástroje v kolmém směru na obráběnou součást. Pohyb vedlejší koná posouvající se součást. Při frézování se odebírání materiálu provádí dvojím způsobem, buď sousledně, nebo nesousledně. U sousledného frézování je obrobek posouván ve smyslu otáčení frézy, břity zubů začínají odřezávat třísku v nejhlubším místě průřezu a končí řez v místě nejtenčím, odřezávání třísky je nárazovité. Nesousledné frézování znamená posun obrobku proti smyslu otáčení frézy, práce stroje je klidná bez nárazů. Tříska se tvoří od začátku řezu až po největší tloušťku při zakončení řezu. Nejpoužívanějšími nástroji jsou frézy stopkové, čelní, válcové, tvarové, kopírovací apod. Jednotlivé nástroje mohou být pravořezné či levořezné. Dle konstrukce můžeme stroje rozdělit na konzolové, stolové, rovinné a speciální. Obr. 2 Svislá konzolová frézka (SOS SOU BRNO) 18

Vrtání, vyhrubování, vystružování, zahlubování - u těchto způsobů obrábění jsou většinou používány rotační nástroje s více břity. Úkolem je vytvoření válcové díry, jejíž osa je umístěna kolmo vůči povrchu obráběného materiálu. Při vrtání záleží na délce vrtrané díry, od toho se odvíjí volba vrtacího nástroje. U krátkých děr se používají především frézovací, šroubovité a kopinaté vrtáky. Pro hluboké díry volíme nástroje speciální, umožňující díru vytvářet na jeden zátah bez vyjíždění z materiálu. Aby se shora uvedené dalo provést, musí být řešena doprava chladicí kapaliny do místa řezání, a to vnějším, vnitřním a kombinovaným způsobem. Především se používají hlavňové vrtáky, korunové trepanační hlavy a BTA (Bohring and Trepanning Association) nástroje. Nejen pro vrtání, ale i pro vyhrubování, zahlubování a vystružování se využívají stejné stroje, např. soustruhy, ovšem nejvíce se využívá vrtaček. Vrtačky můžeme rozdělit na stolní, sloupové (Obr. 3), stojanové, otočné, vodorovné pro hluboké díry a speciální. Obr. 3 Sloupová vrtačka (KOCMAN K., PROKOP J., 2001) Od vyhrubování a vystružování požadujeme větší přesnost práce. K využití těchto operací se tedy schylujeme po vrtání, pokud potřebujeme zhotovit otvory s přesností a drsností, které nabyla vrtáním dosažena. Nejprve se díra vyhrubuje a pak se vystružuje. U průměrů do 10 mm stačí pouze vystružovat. Použité nástroje sestávají z více břitů, nazývají se výhrubníky a výstružníky. Výhrubníky mají ostří tvořené pravotočivou šroubovicí, s ohledem na jejich průměr mohou být celistvé a nástrčné. 19

Výstružníky jsou opatřeny ostřím do šroubovice nebo mají zuby rovné. Dle využití jsou výstružníky ruční, strojní se stopkou a nástrčné, rozpínací, stavitelné, jednobřité a loupací. Zahlubováním se vytváří vůči díře souosé zahloubení kuželové a válcové. Nástrojem je záhlubník válcový se stopkou, válcový nástrčný, kuželový, dvoubřitý. Vyvrtávání - uplatňuje se jako dodatečná operace u předchystaných otvorů vzniklých vrtáním, kováním, lisováním nebo odléváním. Vyvrtáváním se hrubuje i obrábí na čisto. K procesu dochází vyvrtávacími noži, ty jsou nasazeny na tyč nebo hlavu. Nože jsou podobné jako u soustružení, ovšem jejich břit je zhotoven speciálně pro proces vyvrtávání. Hlavní řezný pohyb je většinou prováděn nástrojem a obrobek se posouvá do řezu. Vzniklé plochy mají tvar válce, kužele, čelního mezikruží a rotační tvarové plochy. Stroje aplikované při vyvrtávání se nazývají vyvrtávačky. Mohou být vodorovné stolové (Obr. 4), vodorovné deskové, jemné nebo souřadnicové. Obr. 4 Vodorovná stolová vyvrtávačka (KOCMAN K., PROKOP J., 2001) Hoblování, obrážení - realizuje se u součástí s rovinným povrchem, k opracování slouží nástroj s jedním břitem. Při obou způsobech má hlavní pohyb přímočaře vratný charakter, obrobek ho provádí při hoblování a nástroj při obrážení. Během nájezdu nástroje do materiálu je charakteristické vznikání rázů. Přímočaře vratný pohyb se realizuje ve dvou krocích, kdy prvním pohybem dochází k odebrání materiálu v celé délce. Druhý pohyb znamená pouze přesun do počáteční polohy s 20

následným přestavením k ploše, kterou máme v úmyslu dále obrábět. Tento postup se opakuje až do obrobení celkové plochy součásti. Pro hoblování a obrážení jsou určeny nože podobné soustružnickým. Mezi základní druhy těchto nožů patří nože uběrací, uběrací stranový, drážkovací, hladicí, prohnutý, obrážecí a nůž na šikmé plochy. Hoblovací stroje jsou jednostojanové a dvoustojanové, obrážečky se dělí na vodorovné a svislé (Obr. 5). Základními částmi jsou smykadlo, stůl, lože, stojany, suporty a příčník. Obr. 5 Jednostojanová hoblovka a vodorovná obrážečka (KOCMAN K., PROKOP J., 2001) Protahování, protlačování - využití pro finální obrábění vnějších tvarových ploch a tvarových otvorů. Obě technologie jsou si navzájem velmi podobné, k obrábění nastává posouváním nástroje, tzv. trnu (Obr. 6) do stojícího materiálu. Trn je po své délce opatřen odstupňovanými zuby, od nejmenších po největší. K řeznému procesu dochází postupně ve zvětšujících se hloubkách. Protahovací a protlačovací trny sestávají z části zavádějící, řezací, kalibrovací a zadní, pokud máme požadavek na menší drsnost, jsou navíc opatřeny hladicí částí. Oba trny vypadají podobně s tím rozdílem, že délka protlačovacího trnu je kvůli namáhání na vzpěr menší. Stroje jsou konstruované jako vodorovné (Obr. 7) a svislé pro činnost s více nástroji najednou. Obr. 6 Protahovací trn (KOCMAN K., PROKOP J., 2001) 21

Obr. 7 Vodorovná protahovačka (Server Strojírenství - frézování.cz, 2011) Broušení - je zahrnuto do metod tzv. abrazivního obrábění, aplikuje se pro obrábění součástí, u kterých jsou kladeny zvýšené požadavky na přesnost a kvalitu povrchu. Brousí se brousícími kotouči, které konají hlavní rotační pohyb a které jsou opatřeny brusnými zrny, nerovnoměrně rozmístěnými na jejich povrchu. Hlavní výhodou je schopnost samobroušení, kdy stará a opotřebená zrna odpadávají. Po odpadnutí opotřebených zrn se dále brousí zrny ukrytými pod těmi odpadlými. K obrábění dochází při velkých řezných rychlostech a malé hloubce záběru. Broušení lze dělit dle různých kritérií. Podle povrchu, který obrábíme, dělíme broušení na rovinné (Obr. 8), do kulata, na otáčivém stole, tvarovací, kopírovací a broušení tvarovými kotouči. Dle použitého kotouče na obvodové a čelní broušení. Brousit můžeme vnitřní a vnější plochy. Podle posouvání stolu brusky k brousícímu kotouči rozlišujeme axiální, tangenciální, radiální, obvodové zápichové a čelní zápichové broušení. Stroje, ve kterých dochází k broušení, mohou být hrotové, bezhroté, na díry, vodorovné rovinné, svislé rovinné a speciální brusky. (KOCMAN K., PROKOP J., 2001) Obr. 8 Příklady rovinného broušení (HOLÝ, P.) 22

5.2 CNC stroje 5.2.1 Historický vývoj CNC strojů Počátky automatizace vznikají od 19. století, konkrétně u strojů řízených pomocí vačkových kotoučů, dále pomocí hydraulického a elektronického ovládání. Později se k řízení využívaly koncové spínače kopírující model s definovaným tvarem pro realizaci pracovních operací. Ve 40. letech 20. století v USA vzniká požadavek vyrábět pro letecký průmysl tvarově náročné součásti. Mechanik John Parsons využil při výrobě těchto součástí děrné štítky, kterými řídil obráběcí stroj a položil tak základ NC (Numerical Control) řízení. S vývojem servopohonů (pohony s velkým regulačním rozsahem) se začal vyrábět první NC stroj, což vedlo k rychlému rozvoji NC techniky jak v USA, tak i v Evropě. Stroje mohly být řízeny pomocí příkazů uložených na již zmiňovaném děrném štítku, děrné pásce anebo na magnetické pásce. Následný vývoj se ubíral k automatické výměně nástrojů, stroj byl opatřen zásobníkem s nástroji, ze kterého se dal potřebný nástroj pomocí dvojitého uchopovacího ramene vložit do vřetena a předchozí nástroj naopak do zásobníku. Identifikace nástrojů se určovala pomocí kódovacích kroužků, kterými byly opatřeny držáky nástrojů. V 80. letech 20. století dochází z předešlých zkušeností ke vzniku koncepce CNC (Computer Numerical Control) stroje. Jedná se o stroj, který se ovládá pomocí řídicího systému a počítače se speciálním softwarem. Stroj obsahuje obrazovku a tlačítka pro ovládání. Pomocí tlačítek ovládáme stroj, volíme příslušný program, jehož průběh si můžeme simulovat na obrazovce a provádět jeho případné úpravy ještě před obráběcím procesem. Do paměti počítače se dá zaznamenat více programů a rychle tak reagovat na změnu výroby. (AB SANDVIK COROMANT - SANDVIK CZ, 1997, MAREK J., UČEŇ O., 2010) 5.2.2 Vývojové stupně číslicově řízených strojů První vývojový stupeň - tento stupeň zahrnuje upravené stroje konvenční, do nichž je aplikován číslicový řídicí systém. Jedná se o NC stroje použitelné pouze pro 23

pravoúhlé cykly. Tyto stroje se staly nevyhovujícími z hlediska požadavků na konstrukci číslicově řízených strojů. Druhý vývojový stupeň - stroje jsou již vyráběny podle požadavků na konstrukci NC strojů a mají možnost automatické výměny nástroje. Obsahují servosystémy s jejichž pomocí se dá stroj řídit obecnými cykly. Pohon je řešen pomocí hydrauliky nebo motory s plynulou regulací otáček, posuv se realizuje kuličkovými šrouby. Třetí vývojový stupeň - vylepšení některých komponentů vůči předchozímu stupni jako např. valivá vedení, vřetena umožňující práci s vysokými otáčkami, nástroje s obrobky kontrolovány a odměřovány. Charakteristickým rysem je automatická výměna obrobků, tím jsou připraveny k implementování do automatizované výrobní soustavy. Konstrukce je řešena stavebnicovým způsobem. Výsledkem aplikace strojů je zvýšení produktivity práce se zkrácením času pohybu výrobku mezi jednotlivými technologickými pracovišti. Čtvrtý vývojový stupeň - u předchozích stupňů byla řešena automatická výměna nástrojů v závislosti na pracovní operaci, kdy se používaný nástroj vyměnil za nástroj v zásobníku. Nebyla ovšem řešena automatická výměna opotřebeného nástroje uloženého v zásobníku, ta se musela provádět ručně. S příchodem 4. stupně se vyřešil i tento nedostatek a lze tedy tyto stroje označit jako plně automatizované a schopné pracovat v nepřetržitém provozu. Stavebnicová konstrukce strojů jim umožňuje pracovat nezávisle tehdy, když mají na technologických paletách upnuty zásobníky s obrobky. Pátý vývojový stupeň - po vzoru předchozího vývojového stupně označovaného jako plně automatizovaného se ve strojích navíc uplatňuje mechatronika. Mechatronikou rozumíme zařazení prvků s inteligentním chováním, které jsou schopny reagovat na různé změny při obrábění a měnit např. řezné podmínky s optimální odezvou. Jedná se v první řadě o zakomponování měřících sond, které kontrolují rozměry obráběných součástí přímo při řezném procesu - tzv. inprocesní kontrola. V závislosti na zjištěných hodnotách si poté stroj sám upravuje data výrobního programu tak, aby byly dodrženy technologické požadavky udávané na výkrese. Při najíždění nástroje na přesně danou polohu dochází vždy k určité, byť minimální odchylce. Tento jev se zde snažíme eliminovat pomocí elektronicky řízené kompenzace. K odměřování polohy se používá laser. 24

Šestý vývojový stupeň - využívá se technologie a poznatků již prezentovaných s tím, že se apeluje na dodržení specifických požadavků. Očekáváme obrábění s velmi velkou přesností v řádech mikrometrů, diagnostiku strojů na dálku, dosažení maximální rychlosti výměn obrobků a nástrojů, obrábění na sucho ve více osách s vysokými řeznými rychlostmi a možnost sestavit stroj dle konkrétní potřeby. (MAREK J. A KOL., 2010, KARAFIÁTOVÁ S., 2001) 5.2.3 Hlavní části CNC stroje Úkolem CNC strojů je pracovat v určitém automatickém cyklu s automatickou výměnou nástrojů a splnit zároveň očekávání, které jsou na ně kladena. Jedná se především o přesnost výroby s vysokou produktivitou práce, proto jsou na jednotlivé části strojů kladeny vysoké nároky, při jejichž splnění dosáhneme těchto očekávání. Především je záhodno se zaměřit na níže uvedené části strojů. Vzájemná poloha nástroje a obrobku 1. Stůl a rám opatřený vodícími plochami - při obrábění požadujeme od nástroje a obrobku dodržení vzájemné polohy, to vede k nutnosti dosáhnout u rámu stroje dostatečné tuhosti, která by zmenšovala dynamické a statické namáhání. Tím můžeme využít vyšších řezných rychlostí a dodržet zároveň předepsanou jakost výrobku. - pokud chceme dosáhnout dobré produktivity se stroji s vysokým výkonem, musíme pamatovat na to, že se bude tvořit poměrně dosti odpadu v podobě třísek a je nutno řešit jejich spolehlivý odvod mimo obráběcí prostor do určeného místa. Při nedostatečném odvodu by se znesnadňovala práce a jelikož mají třísky určitou teplotu, mohlo by zároveň docházet k tepelnému ovlivnění částí a tím zhoršení přesnosti výroby. 2. Soustava konající posuv - v pohyblivých částech požadujeme vůli s minimální hodnotou, pohyb pracovních posuvů provozovat hladce s možností široké regulace, posuvnou sílu větší než je síla třecí, řezná a setrvačná. 25

Vřeteno a vřeteník 1. Náhon vřetena - kladeny požadavky na rychlou změnu smyslu otáčení, rychlé zastavení a na nutný výkon řezání s velkým regulačním rozsahem. 2. Uložení vřetena - uložení by mělo být s maximální přesností, tuhostí a minimální teplotní ovlivnitelností. 3. Upínací systém nástrojů - důležité je zajistit správnou upínací funkci a při opakovaném upnutí zajistit co nejmenší odchylku aretace. K pracovní činnosti nástroje a prodloužení jeho životnosti je zapotřebí zajistit přísun emulzní kapaliny s chladicím a mazacím účinkem. Zásobník nástrojů s výměnou - dle složitosti výroby a potřebného množství používaných nástrojů by se měla vhodně volit jeho kapacita, zároveň by měl být rozměrově co nejmenší, aby příliš nezasahoval do potřebného manipulačního prostoru určeného k práci. Samozřejmostí je bezproblémové vkládání a odebírání nástrojů. Celková výměna by měla probíhat velmi rychle a spolehlivě. Zásobník obrobků s výměníkem palet - polotovary se upínají na palety, které se následně uloží na pracovní stůl. Požadujeme upnutí obrobku na určené místo povrchu palety s danou přesností. Také paleta se musí na pracovní stůl uložit s určitou přesností. Palety by měly být dosti tuhé a odolné vůči teplotním vlivům. Jejich výměna vyžaduje rychlost, spolehlivost a případnou návaznost při využití v automatizovaných výrobních soustavách. Doprava provozních kapalin - nutno provést k tomu určenými prvky, které budou stroj spolehlivě zásobovat a budou dobře utěsněny. Ochranné kryty - kryty musí správně plnit svoji funkci, například dveře pro vkládání obrobků jsou opatřeny spínačem, pokud nejsou zavřeny, stroj nemůže pracovat. Mají bezpochyby účelnou funkci. Jsou důležité z hlediska bezpečnosti práce, 26

jelikož v případě havárie se tak může předejít mnoha úrazům. (MAREK J., UČEŇ O., 2010) 5.2.4 Členění strojů z různých hledisek Univerzálnost využití - jednoúčelové stroje - jsou schopny produkovat výrobky pouze pomocí jednoho technologického procesu viz. níže prováděné technologické procesy. - obráběcí centra - vychází z jednoúčelového stroje, umožňuje ovšem provádět více technologických procesů, jeho výměna nástrojů a obrobků musí být zautomatizovaná. Dalšími znaky jsou schopnost realizovat se v provozu bez obsluhy a pracovat v automaticky řízeném cyklu. Neměla by též chybět možnost průběžného proměřování součástí a kontroly provozních faktorů. - víceúčelová obráběcí centra - umožňují práci s různými typy obrobků, a to jak rotačního, skříňového a deskového tvaru. Hlavní pohyb se tedy může konat nástrojem i obrobkem. Důležité je to, aby bylo v závislosti na různých technologických operacích možné zapojit do práce potřebné uskupení nástrojů pomocí tzv. operační hlavy. Druhy obrábění - běžné - obrábění používané hlavně u nižších vývojových stupňů CNC strojů, v porovnání s HSC obráběním jsou hlavní pracovní časy delší a nedosahuje se takové produktivity práce, obrobený povrch není tak kvalitní, používané nástroje jsou sice levnější, ovšem jejich životnost je kratší. - HSC (High Speed Cutting) - HSC obrábění sestává z vysokorychlostního, vysokovýkonového a suchého obrábění. Při daném obrábění se zvyšuje řezná rychlost, otáčky a teplota třísky vůči obrábění běžnému. Je nutné zajistit, aby materiál nástroje byl mnohem tvrdší, než materiál obrobku a byl odolný vůči vysokým teplotám. Teplota vznikající třísky se blíží teplotě tavení obráběného materiálu a při dosažení určité řezné rychlosti se pozitivně mění její vlastnosti jako např. tvrdost. Eliminují se kontaktní body a přenos tepla na nástroj, většina ho odchází tvořenou třískou. Díky HSC obrábění se snižují pracovní časy a náklady. Zvyšuje se kvalita obrobeného povrchu, životnost nástroje a výkon. Nevýhodou jsou velmi drahé speciální nástroje, které musíme v závislosti na obráběném materiálu povlakovat. 27

Prováděné technologické procesy - soustružení, frézování, broušení, vrtání a tvorba závitů, vyvrtávání, výroba ozubení Hlavní pohyb obrábění 1. Hlavní pohyb koná nástroj - frézování, vrtání a závitování, vyvrtávání, výroba ozubení 2. Hlavní pohyb koná obrobek - soustružení, broušení (MAREK J. A KOL., 2010, ŠTULPA M., 2006) 5.2.5 Princip funkce a realizace řízení K řízení výrobních procesů počítačově řízených strojů potřebujeme řídicí systém schopný pojmout skrz speciální software výrobní program do své paměti a pracovat s informacemi v něm uloženými. Řídicí systém je nahrán do počítače opatřeného obrazovkou s ovládacím panelem a spolu se strojem tvoří jeden celek. Pomocí panelu s obrazovkou (Obr. 9) lze provádět seřizování, volby režimu řízení, otevírat programy a upravovat je. Program můžeme do řídicího systému vpravit pomocí různých médií s úložnou kapacitou, nebo pomocí sítě počítačem, umístěným mimo stroj. Informace obsažené v programu jsou definovány tzv. alfanumerickými znaky, ty tvoří věty, neboli bloky, což jsou vlastně řádky. Každý blok sestává ze slov s různými významy. Tyto alfanumerické znaky se jakožto logické signály transformují pomocí řídícího obvodu na elektrické signály, ty pak dávají impulzy konkrétním částem stroje k jejich zprovoznění. Pro pohyb nástroje se využívá softwarového modulu, tzv. interpolátoru. Funguje tak, že nástroji zadáme místo, kam se má přesunout, a tím programově určíme dráhu. Interpolátor pro přesunutí provede geometrický vypočet, kdy nahradí křivku lomenou čárou, dráha se rozdělí na části pomocí hrubé interpolace. Zde vstupuje do hry hardware v podobě jemné interpolace, ta rozkládá přímkové úseky na přírůstky dráhy. Při přemísťování pohyblivých elementů stroje potřebujeme dosáhnout požadované polohy. Ovšem nemůžeme si být jistí, zda se přemístění odehrálo přesně. Ke kontrole je zapotřebí stroj opatřit porovnávacím obvodem, který bude fungovat jako zpětná vazba mezi naprogramovanou dráhou a skutečně odjetou dráhou. Pokud nastane odchylka, realizuje se povel k její eliminaci a tím se dostaneme do potřebné polohy. Aby se to však dalo realizovat, je zapotřebí odměřovacího zařízení. (ŠTULPA M., 2006) 28

Obr. 9 Ovládací panel počítače s monitorem (ŠTULPA M., 2006) Obr. 10 Zjednodušené blokové schéma CNC stroje (ŠTULPA M., 2006) Orientace v pracovním prostoru stroje - pracovní prostor definujeme pomocí souřadnicového systému daného normou ČSN ISO 841, nejčastěji se jedná o kartézský systém. 29

Obr. 11 Souřadnicový systém kartézský (KARAFIÁTOVÁ S., 2001) Systém vyobrazený na obr. 11 se nazývá pravoúhlý pravotočivý s možností pohybu ve třech směrech, navíc můžeme v každém směru jednotlivých os provádět otáčení. Vždy platí, že osa Z se shoduje, nebo je rovnoběžná s osou vřetena a kladný smysl pohybu se děje směrem od obrobku k nástroji. Pohyby prováděné v jednotlivých osách se budou odvíjet od nulového bodu, který si vhodně umístíme na obrobku, takovýto bod nazýváme nulový bod obrobku a bude nám sloužit jako počátek souřadnicového systému, dále viz. kapitola Důležité body pracovního prostoru stroje. U strojů využívajících k práci jedné roviny, např. u soustruhu se používají dvě osy (X, Z), viz obr. 19. V ose Z se koná pohyb ve směru délky polotovaru a v ose X nastává pohyb kolmo na upnutý obrobek, tím se mohou měnit hodnoty průměru. Při obrábění nastává vlastní proces i ve více jak jedné rovině, příklad najdeme u frézky. Při práci se uplatňují všechny osy (X, Y, Z), viz. obr. 20. V ose Z korigujeme e hloubku frézování a její kladný směr je od obrobku k nástroji. Zbývající osy X, Y leží ve stejné rovině jako stůl, v ose X se pohybujeme zleva doprava kladně. Osa Y představuje pohyb zepředu dozadu v kladných hodnotách. Vyobrazení souřadnic soustruhu a frézky je uvedeno na obrázcích v kapitole Důležité body pracovního prostoru stroje. Typy programových ramových informací 1. Geometrické - informace sloužící k definování součásti pomocí jejich rozměrů a následnému odvození pohybu nástroje vzhledem k této součásti. 2. Technologické - informace o průběhu obrábění, tj. definování řezných podmínek jako posuv, otáčky atd. 3. Pomocné a přípravné - obsahují pomocné funkce jako chlazení, uvedení vřetene do pohybu atd. 30

Stavba a formát bloku - každé slovo v bloku se skládá z adresné a významové části. V adresné části se udává, jakou funkci chceme vyvolat a významovou částí danou funkci blíže specifikujeme, respektive určíme její hodnotu. 1. Adresná část - pořadí jednotlivých slov adresné části je N, G, X, Y, Z, F, S, T, M N - slovo určené k číslování jednotlivých bloků, čili řádků v programu G - slovo přípravných funkcí X, Y, Z - slovo pro souřadnice nástroje vzhledem k nulovému bodu obrobku [mm] F - slovo pro strojní posuv [mm.min -1 ] S - slovo pro otáčky vřetene [min -1 ] T - slovo pro označení nástroje M - slovo strojních funkcí uvádějící stroj do činnosti 2. Významová část - je tvořena z rozměrových a bezrozměrových slov Rozměrová slova jsou určené fyzikální veličinou a patří sem: - Souřadnice základních os X, Y, Z určující pohyb nástroje - Souřadnice rotačních os A, B, C definující přídavné rotační pohyby - Souřadnice doplňkových os I, J, K určují parametry interpolace, jimiž můžeme popsat střed poloměru křivky, případně stoupání závitu - Souřadnice sekundárních os U, V, W jsou dodatečné pohyby jako např. hloubka třísky - Dále sem patří posuv F a otáčky S Bezrozměrová slova tvoří dvě čísla určující funkci, nalezneme zde: - Číslo bloku N, označení nástroje T - Přípravné funkce G (Go), můžeme dále dělit do skupin: A. Druh interpolace (G00, G01, G02, G03) B. Časová prodleva (G04) C. Definování roviny interpolace X-Y, Z-X, X-Z (G17, G18, G19) D. Korekce nástroje (G40, G41, G42) E. Posunutí počátku (G53, G54, G55, G56, G57, G58 ) F. Pevné cykly (G33, G64, G66, G68, G78, G79, G81, G83, G85) G. Zvolení jednotek (G70, G71) H. Způsob programování (G90, G91) I. Zvolení posuvu (G94, G95) J. Práce vřetena (G92, G96, G97) 31

- Strojní funkce M (machine) rozdělujeme: A. Přerušení cyklu (M00, M01) B. Ukončení programu (M02, M17, M30) C. Ovládání vřetena (M03, M04, M05) 5.2.6 Řízení pomocí nejpoužívanějších funkcí a jejich význam G00 - lineární posun, při kterém se nástroj pohybuje největší možnou rychlostí na zadané souřadnice. Jedná se o nepracovní posun určený na přesouvání nástroje směrem k obrobku nebo od něj (např. N01 G00 X30 Y0 Z20). G01 - lineární pracovní posun, jehož dráha se určuje zadáním souřadnic X, Y, Z. Rychlost posunu se určí parametrem posuvu F (např. N01 G01 X1 Y0 Z3 F50). G02 - kruhová interpolace realizovaná po směru pohybu hodinových ručiček. Určuje se posuvem F po oblouku o poloměru R (např. N01 G02 X2 Y0 Z2 R2 F50). G03 - kruhová interpolace proti směru hodinových ručiček, zadává se s parametry jako G02. G29 - textová poznámka v programu G41 - korekce rádiusů nástroje pohybujícího se vlevo od kontury. Programujeme dráhu teoretického bodu na nástroji. Např. u frézky je to střed nástroje, program automaticky provede korekci bodu na obvod nástroje, tzv. ekvidistantu. G42 - stejná jako předchozí funkce, ovšem nástroj se pohybuje vpravo od kontury. G40 - vypnutí výpočtu ekvidistanty G90 - absolutní programování, dráhy nástroje se programují vzhledem k pevnému bodu, tzv. nulovému bodu obrobku G91 - přírůstkové (inkrementální) programování, dráhy nástroje a jejich určení pomocí souřadnic se děje vzhledem k předchozí poloze nástroje. G94 - volba posuvu v jednotkách [mm.min -1 ] G95 - volba posuvu 1 mm na jednu otáčku vřetene G96 - konstantní řezná rychlost, užívá se u soustružení, kde nástroj obrábí různé průměry. Při změně průměru se automaticky mění otáčky vřetena. G97 - konstantní otáčky při soustružení, zruší se tím předchozí funkce M03 - start otáčení vřetene ve směru hodinových ručiček s určitými otáčkami nástroje, nebo obrobku s jednotkou [min -1 ] (např. N01 M03 S1000). 32

M04 - start otáčení vřetene proti směru hodinových ručiček M05 - zastavení vřetena M06 - provede výměnu aktuálního nástroje za jiný, musíme napsat označení požadovaného nástroje (např. N01 M06 T2 D2). M07, M08 - zapnutí chlazení obrobku při obrábění M09 - vypnutí chlazení M17 - konec vyvolaného podprogramu a návrat do programu hlavního M30 - ukončení hlavního programu a návratem na jeho začátek Řízení pomocí nejpoužívanějších pevných cyklů 1. Cyklus podélného soustružení G64 - provádí se při hrubování z výchozího bodu na rozměry zadané v osách X, Z s posuvem F. Na konečný rozměr se obrábí v přírůstcích, které jsou dány hloubkou záběru H. Po dokončení cyklu se nástroj vrací do výchozího bodu. Příklad zápisu a realizace znázorněn na obr. 12. Obr. 12 Cyklus G64 (SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) 2. Cyklus zapichovací G66 - vytvoření zápichu na povrchu součásti zapichovacím nožem, jehož šířka je menší než šířka zápichu. Průměr zápichu zadáváme hodnotou v ose X a jeho šířku hodnotou v ose Z. Šířku zapichovacího nože definujeme adresou H, zadáváme také posuv F. Pohyb nástroje a příklad zapsání jsou vyobrazeny na obr. 13. 33

Obr. 13 Cyklus G66 (SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) 3. Cyklus příčného soustružení G68 - podobný jako u podélného cyklu s tím rozdílem, že materiál se odebírá zapichovacím způsobem. Začínáme obrábět z výchozího bodu až na konečné souřadnice X, Z. Velikost odebírané třísky se také zapisuje hodnotou H, nesmíme však zapomenout na určení posuvu F. Jakmile odebereme poslední část třísky, nástroj ještě vyhladí válcovou plochu s návratem do výchozího bodu. Realizace je znázorněna na níže uvedeném obr. 14. Obr. 14 Cyklus G68 (SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) 34

4. Cyklus řezání závitu G78 - znamená řezání závitu s přísuvem nástroje kolmo na osu. Zápis se provádí ve formě N10 G78 X4 Z10 H0,5 K1,5. Hodnotou X definujeme malý průměr závitu u vnějších závitů a u vnitřních závitů velký průměr. Adresou Z určíme délku závitu, H značí hloubku záběru třísky a K je stoupání závitu. Způsob realizace dle obr. 15. Obr. 15 Cyklus G78 (SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) 5. Cyklus řezání závitu G79 - stejný jako předešlý cyklus, rozdíl je v realizaci přísuvu do materiálu, zde se provádí vzhledem k ose šikmo. Princip je naznačen na obr. 16. Obr. 16 Cyklus G79 (SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) 35

6. Cyklus vrtací G81 - je určen pro zhotovení díry do hloubky Z s realizovaným posuvem F, po vyvrtání se vrták vrací na počáteční polohu. Cyklus uveden na obr. 17. Obr. 17 Cyklus G81 (SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) 7. Cyklus vrtací s výplachem třísek G83 - vrtání díry do velké hloubky danou souřadnicí Z s posuvem F. Hloubka vrtání, po níž dochází k vyjetí z materiálu a vypláchnutí třísky se definuje adresou H. Průběh je znázorněn na obr. 18. (KARAFIÁTOVÁ S., 2001, SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) Obr. 18 Cyklus G83 (SOŠ JANA TIRAYE VELKÁ BÍTEŠ, 2009) 36

5.2.7 Důležité body pracovního prostoru stroje a jejich značení V pracovním prostoru CNC strojů je obsaženo několik základních bodů majících význam při psaní programu a při jeho následné realizaci. Při nastavování určitých vlastností a funkcí se na tyto body můžeme dále odvolávat, přičemž nám ulehčují práci (Obr. 19, 20). Nulový bod obrobku (W) - o daném bodu jsem se již zmínil výše, určuje počátek souřadnicové soustavy a od toho se odvíjí hodnoty souřadnic při pohybu mezi obrobkem a nástrojem. Tento bod si může programátor volit kdekoliv v oblasti pracovního prostru stroje. Volí se však již podle názvu výhradně na obrobku a to tak, aby bylo tvoření výrobního programu s ohledem na kótování součásti co nejjednodušší. Nulový bod stroje (M) - poloha je pevně daná z výroby a určuje počátek souřadnicového systému. Tato poloha funguje jako bod, ze kterého se vychází u použitých souřadnicových systémů a vztažných bodů. Umístění závisí na druhu stroje, u soustruhu ho nalezneme v ose vřetena na jeho čele. Frézka má nulový bod stroje umístěn na levé mezní poloze pracovního stolu, většinou na přední levé straně. Referenční bod (R) - určuje ho pevně výrobce, je realizován mechanickou cestou pomocí koncových spínačů. Stroj si při uvedení do chodu najíždí do námi popisovaného bodu, zjistí svoji polohu a tím sjednotí odměřovací část se softwarovou. Bod reference se také vkládá přímo do programu, zvláště u strojů bez zpětné vazby, tzn. u těch, které nemohou kontrolovat naprogramovanou polohu nástroje vzhledem k poloze skutečné. Děje se to tak, že se určí správná poloha vůči souřadnicím bodu reference a tím se zamezí případným nepřesnostem v polohování. Bod špičky nástroje (P) - u soustružnických nožů nenajdeme takovou špičku, která by byla ideální, jelikož špička má vždy určité zaoblení. Poloměr zaoblení se eliminuje pomocí rádiusové korekce. Po této eliminaci následně můžeme programovat ideální špičku P. Další význam bodu špičky P se skrývá v délkových korekcích nástroje vůči držáku nástroje. 37

Bod vřetena, suportu (F) - u soustruhu se jedná o bod, v němž dochází k výměně nástrojů v revolverovém zásobníku, a u frézky se jedná o bod na čele vřetena v jeho ose. Od tohoto bodu se definují délkové korekce nástroje. Bod držáku nástroje (E) - nastavuje nástroj. Při upínání je cílem dostat bod držáku do bodu vřetena F, protože se od něj odvíjí zjištěné korekce nástroje na měřícím přípravku mimo stroj. (ŠTULPA M., 2006, KARAFIÁTOVÁ S., 2001) Obr. 19 Důležité body na soustruhu a jeho souřadnicový systém (KARAFIÁTOVÁ S., 2001) 38

Obr. 20 Důležité body na frézce a její souřadnicový systém (KARAFIÁTOVÁ S., 2001) 39

5.2.8 Možnosti programování a provozní režimy Způsoby programování 1. Absolutní programování - veškeré pohyby nástroje programujeme vůči vztažnému bodu, tzv. nulovému bodu obrobku. 2. Přírůstkové programování - nazývá se též inkrementální, jednotlivé pohyby nástroje se programují vůči poloze, ve které se nástroj aktuálně nachází. 3. Programování v polárních souřadnicích - na obroku, či mimo něj zvolíme bod a od něj zadáváme souřadnice polárně, tzn. zadáváme úhel a délkovou vzdálenost. Daným způsobem lze vrtat díry v kruhovém poli, v praxi by se takto dal vyrábět např. bubínek revolveru s výchozím bodem umístěným ve středu bubínku. 4. Parametrické programování - programování pojezdů v jednotlivých osách je provedeno parametry, jejich číselná hodnota se v programu zadává samostatně. Výhodou je možnost rychlé změny těchto hodnot, tedy změny rozměru dané součásti, např. u hřídele. 5. Konturové programování - s výhodou uplatníme při programování z výkresu, na kterém nemáme zakótovány všechny potřebné body tečných přímek, kruhových oblouků apod. Výpočty by mohly být poměrně složité a my je můžeme získat ze softwaru a následně je vložit do programu. 6. Dílenské programování - také označované zkratkou DOP (dílensky orientované programování), programujeme jednoduše pomocí informací z výkresu tzv. piktogramy (Obr. 21). 7. Programování CAD/CAM systémy - výkresy součástí vytvořené v CAD systémech pomocí CAM systému transformujeme na výrobní program. Lze zvolit druh obrábění, tedy zda budeme soustružit, frézovat, brousit, vrtat, nebo využívat jejich kombinace na obráběcích centrech. V CAM systému zadáváme pouze doplňující informace o hloubkách třísek v jednotlivých krocích, řezné podmínky s použitými nástroji. Po zadání veškerých informací se program vyhotoví automaticky, můžeme ho dodatečně upravit, nasimulovat a použít k vlastnímu výrobnímu procesu. 40