cnc forgácsolás - bme forgacsolas.pdf1 járm űszerkezeti anyagok és megmunkálások ii. kód:...
TRANSCRIPT
1
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
1
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
1
Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem, Járműgyártás és –javítás Tanszék, 1111, Budapest, Bertalan L. u. 2. Z 608.,tel./fax: +36 1 463-1694/ +36 1 463-3467
Balla Sándor
CNC forgácsolás
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.
2011. tavaszi félév
Budapest University of Technology and Economics
Járműgyártás és -javítás Tanszék
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
2
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
2
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
2AZ NC FEJLŐDÉSÉNEK RÖVID TÖRTÉNETE
Történelmi áttekintés:
1808 - J. M. Jacquard szövőszéke: cserélhető adathordozó (lyukkártya)
1863 - M. Forneaux – Pianola nevű zongora, papír lyukszalag és sűrített levegő vezérelte a billentyűk leütését
1938 - C. E. Shannon disszertációja: - gyors számítás és adatátvitel bináris formában a Boole algebra felhasználásával, (számjegyvezérlés/számítógép alapelve)
1946 - J. W. Mauchly és J. P. Ecker – első digitális számítógép; megteremtik az elektronikus adatfeldolgozás alapjait
1949-52 - J. Parsons (MIT) – számítógéppel közvetlenül vezérelt mdb gyártás;
1952 - MIT – első számjegyvezérlésű szerszámgép (függőleges orsójú maró)
1954 - Bendix cég: első ipari NC, (Parsons-féle szabadalom alapján)
1958 - Létrejött az első szimbolikus programnyelv
1959 - A Hannoveri Vásáron megjelenik az NC Európában
1972 - Az első CNC
1978 - Létrehozták az ember nélküli gyártórendszert
1979 - CAD/CAM rendszerek ipari alkalmazása
1982/83 - A transzfersorokat rugalmas gyártórendszerekké alakítják át
Az első működő magyar NC-gép egy konzolos marógép volt, amit Csepelen gyártottak és az 1963-as BNV-n mutattak be. Első sorozatban gyártott magyar NC gép az ERI-200 rövideszterga volt
2
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
3
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
3
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
3AZ NC ALAPELVE
NC= Numerical Control (számjegyvezérlés)
Jelentése:
• a számjegyekkel leírt programból
• a szerszámgép vezérlője utasításokat állít elő,
• amelyek alapján a szerszám és/vagy a munkadarab elmozdulásokat hajt végre a megadott technológiai értékek betartásával.
Utasítások
Útinformációk Kapcsolási információk
A szerszám relatív mozgáspályája Technológiai adatok: főorsó ki/bekapcsolása, előtolás mértéke, fordulatszám nagysága, lézer kicsatolása stb.
CNC= Computer Numerical Control (számítógépes számjegyvezérlés)
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
4
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
4
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
4
x
yProgramozás:
N10 G01 X100 Y50 F500N20 G01 Y50 F1000N30 …N40 …N50 …
• Egy alkatrész kontúr pálya pontjainak adatait, geometriáját kell tárolni (technológiai sorrend, adatok, szerszám)• Az adatokat automatikusan kell a gépbe beolvasni• A beolvasott adatok folyamatos kiértékelése, közbülső pontok számolása és továbbítása a mozgató rendszer felé• A tengelyek vezérelt vagy szabályozott mozgatását kell megvalósítani
Alapelvek:
AZ NC ALAPELVE
3
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
5
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
5
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
5A KOORDINÁTA RENDSZER
útinformációk mozgáspályája
Jobbsodrású derékszögű koordináta rendszer Koordináta rendszer
forgástengelyekkel és párhuzamos tengelyekkel
• minden elmozdulás egyértelműen értelmezhető!
Koordináta rendszer:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
6
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
6
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
6NULLPONTOK
(A gépi koord. rendszer kezdőpontja; rögzített, nem tolható el!)
(Útmérő rendszer beállítása)
(Szerszámkorrekciós értékek viszonyítási pontja)
(A programozási koord. rendszer kezdőpontja)
(Szerszámváltás helye a mozgástérben)
A gép minden elmozdulást a gépi koordináta rendszerben értelmez!
Vonatkoztatási pontok:
4
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
7
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
7
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
7A KOORDINÁTA RENDSZER AZ ESZTERGÁN
Vonatkoztatási pontok:
Nullpont eltolás (Z0)
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
8
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
8
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
8A KOORDINÁTA RENDSZER A MARÓGÉPEN
DIN 66217: Z-tengely helyzete és iránya kötött!
Vonatkoztatási pontok:
Nullpont eltolás (X0, Y0, Z0)
5
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
9
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
9
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
9
Adathordozók fejlődése:
• lyukkártya,
• lyukszalag
• mágnes kártya,
• mágnes lemez
• …
Bemenő
adatokMozgásVezérlés Erősítő Hajtás
CNC logikai blokkvázlat:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
10
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
10
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
10
Vezérlések:
VEZÉRLÉSI MÓDOK
• egyszerre mozg. teng száma
• mozgás közbeni megmunkálás
• szánsebességek
• interpolátor
6
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
11
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
11
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
11VEZÉRLÉSI MÓDOK
Pontvezérlés: Szakasz vezérlés:
Kiterjesztett szakasz vezérlés: Pálya vezérlés:
Vezérlések:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
12
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
12
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
12
2és ½ D
Dimenzió számok:
Dimenzió szám: egyszerre, összehangoltan mozgatható tengelyek száma
• 4 Dimenzió
• 5 Dimenzió
• 6 Dimenzió
7
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
13
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
13
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
13
C, Y és B tengelyes megmunkálás (5D)
C és Y tengelyes megmunkálás (4D)
Dimenzió számok:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
14
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
14
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
14
Berendezések összehasonlítása:
• univerzális
• automata
• CNC
A CNC GÉPEK SZERKEZETE
8
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
15
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
15
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
15A CNC GÉPEK SZERKEZETE
VezetékFőorsó
Keresztszán
Ferdeágyas eszterga
Szerszámgép felépítése:
CNC megmunkálógép portál vázszerkezete
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
16
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
16
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
16A CNC GÉPEK SZERKEZETE
CNC eszterga felépítése:
9
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
17
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
17
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
17MARÓGÉPEK FELÉPÍTÉSE (CNC)
CNC marógépek felépítése:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
18
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
18
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
18
Mozgatási rendszerek:
• Elektromechanikus:
• Lineáris motoros:
10
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
19
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
19
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
19
Elektromechanikus mozgatás:
• motorok
• léptetőmotorok
• szervomotorok
• orsó-anya kapcsolat
• golyósorsó
• görgős orsó
• vezetékek
• csúszó vezetékek
• gördülő vezetékek Anya
A CNC GÉPEK SZERKEZETE
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
20
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
20
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
20A GOLYÓSORSÓ
A golyósorsó jellemzői:
• Gördülő súrlódás
• „nincs” holtjáték
• Nagy hatásfok
• Nincs megugrás induláskor
• Kisebb felmelegedés és kopás
• Magasabb fordulatszám
• Hosszabb élettartam
• Változatlan pontosság
Mozgatás (orsó-anya kapcsolat):
Golyósorsó
11
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
21
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
21
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
21
Golyósorsó
Mozgatás (orsó-anya kapcsolat):
A GOLYÓSORSÓ
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
22
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
22
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
22A CNC GÉPEK SZERKEZETE
Csúszó vezeték:Elvi működés (vegyes kenés, anyagpárosítás)
Előnyök:
• egyszerű, olcsó
• jó csillapítás
• dinamikus terheléseknek ellenáll
Hátrányok
• kis merevség
• holtjáték
• kopás
• akadozó csúszás (stick-slip)
• kenést igényel
Gördülő vezeték:Előnyök:
• hézagmentes, merev (előfeszített), pontos, kis kopású és kis
Ellenállású
Hátrányok:
• kis csillapítás; rezgések, zajok (mozgó gördülő elemek)
• érzékenyebb a szennyeződésre
Mozgatás (vezetékek):
12
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
23
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
23
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
23
Mozgás érzékelés (vezérlés, szabályozás):
Lineáris Szögelfordulás
Nyílt hajtáslánc:
Zárt hajtáslánc:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
24
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
24
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
24
Érzékelők felosztása:
• kimenő jel jellege alapján: digitális, analóg
• jel vonatkoztatása alapján: abszolút, növekményes
• elmozdulás és érzékelés kinematikai kapcsolata alapján: közvetlen, közvetett
• mérési elv alapján: optikai, villamos
13
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
25
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
25
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
25
Érzékelők típusai:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
26
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
26
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
26
Revolverfej (szerszámváltás):
14
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
27
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
27
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
27
Szerszámtár (szerszámcsere):(láncostár)
Szerszám azonosítása:
• helycímes
• szerszámcímes
Szerszám cserélő
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
28
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
28
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
28
Szerszámgép SzerszámSzerszámtartó
Rögzítés módja:
• Csavaros
• Patronos
• Hideg-deformációs
• Hydro
• Zsugorkötés
Rögzítés módja:
• Meredekkúpos
• HSK
• Gyártó saját megoldása (pl. Coromant Capto)
SZERSZÁMBEFOGÓ RENDSZEREK
Szerszám rögzítése:
15
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
29
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
29
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
29SZERSZÁMBEFOGÓ RENDSZEREK
• Meredekkúpos szerszámtartó
• HSK szerszámtartó
• Coromant Capto szerszámtartó
(forrás : Schunk)
Szerszámtartók:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
30
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
3030SZERSZÁMBEFOGÓ RENDSZEREK
Hydro Zsugorkötés
(forrás : Schunk)
Hideg deformációs
Szerszám rögzítés a szerszám tartóban:
16
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
31
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
31
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
31
Munkadarab megfogása:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
32
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
32
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
32
Szerszámgép típusok:
Eszterga központ:
- CNC vezérlésű esztergagép
- Revolverbe helyezhető forgó szerszámok (fúró, maró)
- Szabályozott főorsó (C tengely), amely X és Z tengelyekkel összehangoltan mozgatható
- Y tengely
Megmunkáló központ:- CNC vezérlés
- Egy felfogás alatt különböző megmunkálások (fúrás, marás, dörzsölés, menetfúrás stb.)
- Automatikus szerszámcsere a szerszámtárból- Körasztal (megmunkálás több oldalról) - Munkadarab váltás (paletta)- Mérés, felügyelet
Hagyományos marógép
CNC marógép
CNC megmunkálóközpont
Hagyományos eszterga
CNC eszterga
CNC esztergaközpont
17
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
33
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
33
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
33MEGMUNKÁLÓ KÖZPONTOK
Vízszintesfőorsóval:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
34
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
34
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
34MEGMUNKÁLÓ KÖZPONTOK
Függőlegesfőorsóval:
18
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
35
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
35
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
35JELLEGZETES GYÁRTMÁNYOK
Jellegzetes gyártmányok:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
36
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
36
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
36
Program készítés:
• manuális módszer
• CAD/CAM rendszer
Program ellenőrzés:
• gyártással
• szimulációval
mozgás nélkül
mozgással
Programozás lehetőségei:
19
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
37
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
37
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
37
Korszerű technológiák, új irányzatok:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
38
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
38
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
38HSC
A technológia előnyei:
• megmunkálási idő csökkentése
• nagy fajlagos forgácsleválasztás [cm3/kW]
• nagy felületi simaság (Ra ≈ 1 µm)
• komplikált rezgésre hajlamos
munkadarabok (pl. vékonyfalú)
problémamentes megmunkálása kis
forgácsoló erő (30-40%-kal kisebb) és
magas gerjesztő frekvencia miatt
• a forgácsolási hő szinte teljes mértékben a
forgáccsal távozik, nincs munkadarab-
hődeformáció ; jó alak és méretpontosság
• jó forgácsalak, az anyag viselkedése
ridegebb (tört forgács)
• száraz forgácsolás, minimálkenés
lehetséges
High Speed Cutting:
20
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
39
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
39
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
39HSC
High Speed Cutting:
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
40
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
40
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
40HPC
High Performance Cutting:
A HPC alkalmazása:• üreges szerszámok, formák nagyolására,• integrált repülőgép-ipari alkatrészekgyártásánál, melyeknél a teljes térfogat 80-95%-át kell leforgácsolni.
• hagyományoshoz hasonlítva:• jelentősen nagyobb leválasztási teljesítményt biztosít • nagyobb forgácsolási sebesség és előtolás mellett,
• a HSC-hez viszonyítva • kisebb sebességgel, • nagyobb fogásmélységgel• nagyobb érdességet eredményez.
21
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
41
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
41
Járműszerkezeti anyagok és megmunkálások II.Kód: BMEKOJJA124
41HARD
Kemény megmunkálás:
• esztergálás területén indult, a köszörülés kiváltására,• élanyagok, bevonatok, szerszámgépek fejlesztése,• edzett acélok, öntöttvasak kemény állapotban 45-50 HRC felett,• határozott élgeometriájú szerszámokkal.
Jellemzői:• termelékenyebb, rugalmasabb, mint ahagyományosan alkalmazott köszörülés,szikraforgácsolás,• a megmunkálás egy felfogásban, szárazonvégezhető,• a gyártási sor rövidebb, nincs külön lágy éskemény forgácsolás, a gyártási idő csökken,• komplikált felületek egyszerűen előállíthatók,• kis sorozatok esetén is gazdaságos.
Köszörült és keményesztergált felület jellegzetes érdességi képe