Ukázka

Moderní technologie – část
VII
Přednášející:
Doc., Ing. Karel Jandečka, CSc.
Moderní technologie – část VII
Témata přednášek:
přednášek:
Témata
NCtechnologie
technologie--základní
základnípojmy
pojmy(část
(částVII)
VII)
•• NC
Projektovánívýrobních
výrobníchprocesů
procesůvvmalých
malýchaastředních
středních
•• Projektování
podnicích--základní
základnípojmy
pojmy(část
(částVIII)
VIII)
podnicích
Matematickémodelování
modelováníreálných
reálnýchobjektù.
objektù.CAD/CAM
CAD/CAM
•• Matematické
systémy(část
(částIX)
IX)
systémy
CAD/CAMsystémy
systémyzákladní
základnípojmy(část
pojmy(částX)
X)
•• CAD/CAM
SIMULACE--základní
základnípojmy(část
pojmy(částXI)
XI)
•• SIMULACE
CLdata,
data,Postprocesing,
Postprocesing,Programování
Programovánípostprocesorů
postprocesorů(část
(část
•• CL
XII)
XII)
Teoriepovrchů,
povrchů,Reverse
Reverseengineering,
engineering,Rapid
Rapidprototyping
prototyping
•• Teorie
(částXIII)
XIII)
(část
NC technologie
základní pojmy
pojmy
základní
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Definice:
•• Definice:
NC stroje
stroje -- jsou
jsou stroje
stroje nebo
nebo skupiny
skupiny strojů
strojů
NC
řízených číslicovými
číslicovými obvody
obvody nebo
nebo číslicovým
číslicovým
řízených
zařízením.
zařízením.
NC stroj
stroj je
je komplikovaný
komplikovaný systém,
systém, tvořený
tvořený
NC
subsytémy založenými
založenými na
na mechanickém,
mechanickém,
subsytémy
elektickém nebo
nebo hydraulickém
hydraulickém principu
principu řízený
řízený
elektickém
digitálními obvody.
obvody.
digitálními
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Frézovacícentrum
centrumMCV
MCV500
500
•• Frézovací
CNC.
CNC.
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Mechanickáčást
částstroje
strojejejesložena
složena
••Mechanická
řadykomponent
komponentnebo
nebosubsystésubsystézzřady
můnapř.:
např.:lože,
lože,stojan,
stojan,vřeteník,
vřeteník,
mů
vřeteno,zásobník
zásobníknástrojů
nástrojůatd.
atd.
vřeteno,
Obrázekzobrazuje
zobrazujekoncepci
koncepcimomoObrázek
derníhofrézovacího
frézovacíhoNC
NCstroje.
stroje.
derního
Stojan
Machine
base
Holder-console
Konzola of
zásobníku
cabinet
Shear
Lože
Head
Vřeteník
stock
Stůl
Table
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Příkladtechnického
technickéhořeře••Příklad
šenízásobníku:
zásobníku:bubnový
bubnový
šení
zásobníkpro
proukládání
ukládánínánázásobník
strojů(12
(12pozic).
pozic).
strojů
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Příklad5ti
5tiosého
oséhostro
stro
•• Příklad
-je.Rotační
Rotačnístůl
stůlWALTER.
WALTER.
-je.
Technickéřešení
řešenítohoto
tohotozazaTechnické
řízeníumožňuje
umožňujerotaci
rotacikokořízení
lemos
osA,B.
A,B.
lem
Moderní technologie – část
VII
NC stroj
stroj –– blokové
blokové schéma:
schéma:
NC
NCstroj
stroj––shéma
shématoku
toku
•• NC
datmezi
mezijednotlivými
jednotlivýmisubsubdat
systémyaajejich
jejichpropojepropojesystémy
ní.
ní.
Interface
Přizpůsobovací
obvody
circuits
Obsluha
Operating staff
Seřizovač
Tool setter
Technolog
Te
Technologist
programátor
Programer
Logical
Logický
subsystém
subsystem
(PLC)
Snímač
Detecting elem.
Auxiliary
Pomocné
mechanismy
subsystems
Mechanická
Mechanical
část
subsystem
Číslicový
řídící
Control
systém
system
Tape punch
Děrovač
Conrol unit of
Regulátory
pohonů
drives
Supervisig system:
Nadřazený
systém:
počítač, DNC,
computer,
DNC,
CIM
CIM
Obráběcí
Machine
stroj
stool
Pohony
Drives
(posuvy
(feed ,X,Y,Z,
,X,Y,Z,
A,B,.., vřeten,
spindle,..)..)
Snímače
Detector of
polohy
position
Moderní technologie – část
ViI
NC stroj
stroj –– řídící
řídící systém:
systém:
NC
•NCstroj
strojzjednodušezjednoduše•NC
néschéma
schémařídícího
řídícíhosyssysné
tému.
tému.
CPU
Control
Řadič
unit
Processor
Operační
jednotka
unit
Operational
Operační
paměť
memory
(RAM )
Uživatelská
User
memory
paměť
(RAM - počátky,
begin, cutter
korekce,
compensation,
programs…
programy… - rserved)
zálohovaná)
System
Paměť systémových
information
memory
informací
(EPROM)
Vstupy
Inputs
Výstupy
Outputs
1 2 .. n
1 2 .. n
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Počet řízených
řízených os:
os:
Počet
osé (např.
(např.soustruh:
soustruh:řízené
řízenéosy
osyX,Z)
X,Z)
•• 22 osé
osé (např.
(např.frézovací
frézovacístroj:
stroj:řízené
řízenéosy
osyX,Y,Z)
X,Y,Z)
•• 33 osé
4-5 osé
osé (např.
(např.frézovací
frézovacícentrum:
centrum:řízené
řízenéosy
osy
•• 4-5
více osé
osé
•• více
X,Y,Z,A,B)
X,Y,Z,A,B)
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Z
X
Z
X
W
Y
Pomocná osa W (3. osa)
Např. pro vrtací operace
2 osý stroj - soustruh
3 osý stroj – frézovací stroj.
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
C
Z
Y
X
Z
Y
X
4 osý stroj – frézovací stroj.
5ti osý stroj – frézovací stroj.
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
NC kódy
kódy EIA,
EIA, ISO,
ISO, ASCII:
ASCII:
NC
7
6
5
4
3
2
ISO DR 1314
8
1
1
0
1
2
2
3
4
5
6
Významjednotlivých
jednotlivýchznazna••Význam
kůvvNC
NCprogramu
programu––tabulka
tabulka
ků
symbolů.Příklad
PříkladEIA
EIAaaISO
ISO
symbolů.
kódu.
kódu.
Meanig of characters
EIA RS 244
8
0
3
Numerical definition of
parameters
7
4
5
6
7
8
8
9
9
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
n
s
t
u
v
w
/
+
SP
DEL
BS
TAB
STP
Angle dimmension arround X
Angle dimmension arround Y
Angle dimmension arround Z
Feed function
Feed function
Feed function
Preparing function
Cutter compensation
Parametr of interpolation
Parametr of interpolation
Parametr of interpolation
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
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
S
T
U
V
W
/
+
SP
DEL
BS
TAB
LF
STP
7
6
5
4
3
2
1
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Souřadný systém:
systém:
Souřadný
Pravoúhlýsouřadný
souřadnýsystém.
systém.
••Pravoúhlý
Označenísouřadných
souřadnýchos,
os,ssvyvyOznačení
Značenímkladných
kladnýchsměrů.
směrů.
Značením
ZZ
YY
XX
Moderní technologie – část
VII
NC stroj:
stroj:
NC
Souřadný systém:
systém:
Souřadný
Pravoúhlýsouřadný
souřadnýsystém.
systém.
••Pravoúhlý
Označenísouřadných
souřadnýchos,
os,ssvyvyOznačení
značenímkladných
kladnýchsměrů,
směrů,papaznačením
ralelníchpohybů
pohybů(os)
(os)aarotačrotačralelních
níchos
os..
ních
ZZ
YY
C+
C+
B+
B+
V+
V+
W+
W+
XX
A+
A+
U+
U+
Moderní technologie – část
VII
NC Stroj:
Stroj:
NC
Význam jednotlivých
jednotlivých symbolů–Pravidlo
symbolů–Pravidlo pravé
pravé ruky
ruky ::
Význam
CC
ZZ
BB
+Z
+Z
YY
++XX
+Y
+Y
+Z
+Z
+X
+X
XX
+Y
+Y
AA
Moderní technologie – část
VII
Programování NC
NC strojů
strojů::
Programování
Absolutnímód.
mód.Každý
Každýbod
bodpohypohy•• Absolutní
bunástroje
nástrojejejeprogramován
programovánvvabsolutabsolutbu
níchsouřadnicích
souřadnicíchvůči
vůčipočátku
počátku––nununích
lovémubodu.
bodu.
lovému
…
N011 G01 X+10000 Y+10000
…
…
N018 G01 X+30000 Y+20000
…
…
N025 G01 X+50000 Y+30000
YY
N025
30
30
20
20
N011
N018
10
10
XX
10
10
30
30
50
50
Moderní technologie – část
VII
Programování NC
NCstrojů:
strojů:
Programování
Relativnímód.
mód.Každý
Každýbod
bodpohypohy•• Relativní
bunástroje
nástrojejejeprogramován
programovánvvrelativrelativbu
níchsouřadnicích
souřadnicíchvůči
vůčiposlednímu
poslednímu
ních
(předchozímu)bodu
boduprogramu
programu
(předchozímu)
…
N011 G01 X+10000 Y+10000
…
…
N018 G01 X+20000 Y+10000
…
…
N025 G01 X+20000 Y+10000
YY
N025
30
30
20
20
N018
N011
10
10
XX
10
10
30
30
50
50
Moderní technologie – část
VII
Tvar špičky
špičky nástroje
nástroje::
Tvar
Tip of
Špička
nástroje
tool
RN = 0
Theoretický tvar špičky
Tip of
Špička
nástroje
tool
RN
Realný tvar špičky
Moderní technologie – část
VII
Seřizovací bod
bod nástroje
nástroje::
Seřizovací
Tip of
Špička
nástroje
tool
Tip of
Špička
nástroje
tool
RN
Zero
Nul.
bod
point
Seřízení nástr. na teoretic. špičku
RN
Zero
Nul.
bod
point
Seřízení nástr. na střed zaoblení
Moderní technologie – část
VII
Programmování tvarů
tvarů::
Programmování
Rozdíl způsobu programování podle způsobu seřízení nástroje:
Rozdíl způsobu programování podle způsobu seřízení nástroje:
5[X 5,Y5]
The shape of transition -line elem.
4[X 4,Y4]
5[X5,Y5]
4[X4,Y4]
Nástroj
2[X 2,Y2]
The shape of transition
- line elem.
2[X2,Y2]
RN
1[X1,Y1]
Y
Nástroj
3[X 3,Y3]
X
Programovaná dráha - červeně
RN
1[X1,Y1]
Y
3[X3,Y3]
X
Programovaná dráha - červeně
Moderní technologie – část
VII
osé programování
programování -- základní
základníinformace:
informace:
55 osé
Contact point
Contact point
Tool
Tool
Axis of tool
Axis of tool
N(I,J,K)
N(I,J,K)
Parametric curves
Parametric curves
Machined surface
Machined surface
Section curve
Section curve
Spine curve
Spine curve
Moderní technologie – část
VII
Programování5ti
5tiosého
oséhoobrábění:
obrábění:
Programování
••
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
••
••
••
••
Popisvýpočtu
výpočtuúhlů
úhlůAAaaBBpro
pro55- -titiosé
osé
Popis
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
|1 0
0 |
| cos B 0 -sin B |
|1 0
0 |
| cos B 0 -sin B |
| 0 cos A sin A | x | 0
1
0 |
| 0 cos A sin A | x | 0
1
0 |
| 0 -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
Výslednátransformační
transformačnímatice
maticeTA
TAmá
mátvar
tvar: :
Výsledná
cosB
-sinB
| | cosB
00 -sinB
||
| sinAsinB
sinB cosA
cosA sinA
sinAcosB
cosB | |
| sinA
| cosAsinB
sinB-sinA
-sinA cosA
cosAcos
cosBB| |
| cosA
Moderní technologie – část
VII
Struktura NC
NC programu
programu::
Struktura
%100 (Main program)
(Main program)
%100
N2 . . . . .
N2N4. .. .. .. .. .
N4N6. .. .. .. .. .
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
Moderní technologie – část
VII
Způsob programování:
programování:
Způsob
ISO/DIN
•• ISO/DIN
N9362
N9364
N9366
N9368
N9370
G00 Z+50.000
G00 X+211.537 Y+172.453 Z+50.000
G00 X+0.000 Y+0.000 Z+50.000
M05
M30
.
.
N4767 G00 Z+50,000 *
N4768 G00 X+0,000 Y+0,000 *
N4769 M05 *
N4770 M30 *
N99999 %400 G71 *
Dialog
•• Dialog
.
9 L Z+5.000 F500
10 L Z-0.900
11 L X+0.580 RL F1000
12 L Y-273.003 F1100.
.
.
29 L Z+5.000 F500
30 L Z-0.900
31 L X+0.580 RR F1000
32 L Y-273.003 F1100
Moderní technologie – část
VII
Programovací metody:
metody:
Programovací
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
Moderní technologie – část
VII
Moderní CNC
CNC řídící
řídící systémy
systémy :: např.
např. HEIDENHAIN
HEIDENHAIN
Moderní
HEIDENHAINprogram
programřízení
řízeníkontury
konturypro
profrézovací
frézovacísoustružnické
soustružnickéaafrézovací
frézovacícentra
centrazahrnuje
zahrnuje
HEIDENHAIN
obráběníod
odjednoduché
jednoduchékontury
konturyss33nebo
nebo44osým
osýmřízením
řízenímaž
ažpo
podigitální
digitálnířídící
řídícísystémy
systémyssřízeřízeobrábění
nímvv 55- -99osách.
osách.
ním
Moderní technologie – část
VII
Moderní CNC
CNC řídící
řídící systémy
systémy :: např.
např. HEIDENHAIN
HEIDENHAIN
Moderní
Controls from HEIDENHAIN
TNC
For milling, drilling
and boring machines,
and for machining
centers
TNC 124
Compact straight cut control
for 3 or 4 axes
TNC 310
Compact contouring control for
3 or 4 axes
TNC 410
Contouring control for 4 axes
and spindle
TNC 426/
TNC 430
Fast contouring control for up
to 5 (or 9) axes and spindle
For lathes and
turning centers
MANUALplus M
Contouring control for manual
lathes with 2 axes and spindle
Accessories
Touch Probes
For workpiece set-up
measurement and tool
measurement
Moderní technologie – část
VII
Přenos NC
NC programů
programů::
Přenos
DNC síť:
Příklad řešení na ZČU v
Plzni
Schéma sítě
NOVELL Netware
Informační systém např. SYSKLASS
U L 211
E M C O M IL L 100
EM CO
SIN 810M
F1C N C
S U F 16
F 1C N C
LAN
W IN D N C 1-4 kanálů
E M C O T U R N 120
U L 209
SIN 810M
D ÍL N A
V X K 50N C A
N S 632
TRANS
C im atron it
M C V 750C N C
FN C 4
LAN
it DNC segment - NC stroje
CAD/CAM: např. Cimatron
F G S40
C N C 836
práce s jednotnou databází dokumentace a možnost
W IN D N C 1-4 kanálů
S P T16N C
N S720
TRANS
její správy, průchod na UNIX, možnost dalšího rozvoje
vyšší pořiz. náklady jsou kompenzovány jednodušším
způsobem přenosu informací
NC technologie
Moderní technologie – část
VII
Důvody aplikace
aplikace NC
NC technologie:
technologie:
Důvody
• 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
Moderní technologie – část
VII
Uplatnění NC
NC technologií
technologií ::
Uplatnění
• 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
Moderní technologie – část
VII
Popis NC
NC technologií
technologií
Popis
• 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
Moderní technologie – část
VII
Obrábění tvarových ploch
1. Úvod
V současné 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.).
Moderní technologie – část
VII
Obrábění tvarových ploch
Základní pojmy
•řezné rychlosti [m/min]
•posuvu [mm/min].
•způsob pohybu nástroje vůči obrobku (sousledný a nesousledný pohyb).
•tvar nástroje.
a)
b)
R
R
R
c)
d)
R
e)
Moderní technologie – část
VII
Obrábění tvarových ploch
Cíl technolog. řešení
•
•
kvalita povrchu volba řádkování s ohledem na poloměr né ploše
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.
sa< sb < sc
sa
sa
v
sb
sb
v
a)
b)
v
sc
sc
c)
Moderní technologie – část
VII
Obrábění tvarových ploch
Technologická realizace
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
Moderní technologie – část
VII
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
Moderní technologie – část
VII
Obrábění tvarových ploch
Simulace
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
Moderní technologie – část
VII
Obrábění tvarových ploch
Moderní technologie – část
VII
Obrábění
Obrábění
tvarových
tvarových
ploch
ploch
– Simulace
– Simulace
obrábění
obrábění
- video
.