seminarski rad-computer numerical control

Computer Numerical Control (CNC)

Strana 1 IC Stručno usavršavanje

Kompjuterski Upravljane Mašine

(CNC)

Ciljevi:

Razumeti princip rada i aplikacije CNC mašina.

Savladati pripremu CNC programa dela za mašinsku izradu 2-D radnih komada.

Razumeti strukturu i tok CAM sistema.

Sadržaj:

Poglavlje 1 Osnovi numeričkog upravljanja

Poglavlje 2 CNC programiranje dela

Poglavlje 3 Proizvodnja pomoću kompjutera

UVOD

Kompjuterski upravljane mašine (CNC - Computer Numerical Control) su

specijalizovana i svestrana forma “Fleksibilne Automatizacije” i CNC aplikacije

obuhvataju mnoge vrste, iako je inicijalno razvijena za kontrolu kretanja i operacija

mašinskih alata.

CNC se može smatrati sredstvom za upravljanje mašinom pomoću upotrebe

diskretnih numeričkih vrednosti koje se ubacuju u mašinu, gde se zahtevana ulazna

tehnička informacija skladišti na neki medijum poput CD, DVD, hard diska, usb

fles memorije, RAM memorije i sl. Mašina prati zadatu sekvencu mašinskih

operacija zadatom brzinom neophodnom da se proizvede deo odgovarajućeg oblika

i veličine po očekivanim rezultatima. Različit proizvod može da bode proizveden

kroz reprogramiranje i maloserijsku proizvodnju ako je opravdano pokretanje

drugačijeg proizvoda.



Slika 1-1 CNC Obradni centar (Courtesy of Agie

Charmilles)

Definicija CNC data od strane asocijacije elektronske industrije (EIA) glasi:

CNC je sistem u kome su radnje kontrolisane direktnim ubacivanjem

numeričkih podataka u nekom trenutku. Sistem mora automatski da

interpretira najmanje jedan deo ovih podataka.

Jednostavno rečeno, CNC sistem prima numeričke podatke, koje zatim interpretira

i prema njima vrši upravljanje.

Poglavlje 1. Osnovi numeričkog upravljanja

Ciljevi:

Razumeti princip rada CNC mašina.

Razumeti karakteristike “pogonskog” sistema.

Razumeti karakteristike uređaja za povratnu informaciju.

Razumeti aplikacije za CNC mašine.

1.1 Upravljački sistemi

1.1.1 Sistemi otvorene upravljačke petlje

Sistemi otvorene upravljačke petlje nemaju pristup podacima u realnom

vremenu o performansama sistema i zato nema trenutne korektivne radnje koja bi

usledila ako bi sistem upao u neki problem. Ovaj sistem se obično primenjuje u

slučaju kada je output konstantan i predvidiv. Zbog toga, sistem otvorene

upravljačke petlje se najverovatnije neće koristiti za kontrolisanje mašinskih alata



zato što sila rezanja i ubacivanja u mašinu nikada nije konstantna. Jedini izuzetak je

mašina za sečenje žice za koju neki proizvođači mašina preferiraju da koriste

sistem otvorene upravljačke petlje i zato što je sila za rezanje žice mala.

Slika 1-2(a) Blok šema Sistema otvorene upravljačke

petlje

1.1.2 Sistem zatvorene upravljačke petlje

U sistemu zatvorene upravljačke petlje, uređaji za povratnu informaciju

pažljivo prate output i svaki poremećaj će biti korigovan odmah. Zbog toga je

velika preciznost sistema veoma moguća. Ovaj sistem je mnogo moćniji od sistema

otvorene upravljačke petlje i može se primeniti u slučaju kada je izlazna

informacija podvrgnuta čestim promenama. Danas skoro sve CNC mašine koriste

ovaj sistem.

Slika 1-2(b) Blok šema Sistema zatvorene

upravljačke petlje

1.2 Elementi CNC mašina

CNC sistem se sastoji od 6 glavnih elemenata:

a. Ulazni (input) uređaj

b. Mašinska kontrolna jedinica

c. Mašinski alat

d. Pogonski sistem

e. Uređaji za povratnu informaciju

f. Displej jedinica



Slika 1-3 Principi rada CNC mašine

1.2.1 Ulazni (input) uređaji

a. Uređaj za flopi disk

Floppy disk je mali magnetni skladišteni medijum za ubacivanje podataka za

CNC. Bio je najzastupljeniji medijum za skladistenje do 70 - tih godina, u smislu

brzine prenosa, veličine skladišta, upravljanja podacima i mogućosti snimanja i

brisanja. Dalje, podaci na flopi disku bi mogli lako naknadno biti dorađeni dokle

god bi postojao odgovarajući program za njihovo čitanje. Ipak ovaj metod je

dokazan kao problematičan na duži rok zato što se flopi diskovi posle nekog

vremena degradiraju i zato što su osetljivi na velika magnetna polja kao i na

prašinu i opiljke koji se mogu naći na podu radionice.



Slika 1-4 Flopi disk na CNC mašini

b. USB Fleš memorija

USB fleš memorija je prenosivi i piši - briši uređaj kompaktne veličine i

značajno većeg skladišta od flopi diska. Podaci uskladišteni na fleš memoriji nisu

osetljivi na prašinu i opiljke, tako da se fleš memorija može bezbedno prenositi sa

mesta na mesto. Poslednjih godina svi računari podržavaju usb fleš memoriju tako

da ova metoda postaje sve popularnija kod CNC mašinske upravljčke jedinice.

Slika 1-5 USB fleš memorija na CNC mašini

c. Serijska komunikacija

Prenos podataka između računara i CNC mašinskog alata je veoma često

moguć pomoću serijskog komunikacijskog porta. Internacionalni standardi za

serijsku komunikaciju su omogućeni tako da informacija može biti razmenjena na

uređen način. Najzastupljeniji interfejs između CNC mašine i računara proističe iz

EIA standarda RS - 232. Većina personalnih računara i CNC mašinskih alata imaju

RS - 232 port i standardni RS-232 kabl koji se koristi za konekciju CNC mašine i



računara i omogućava prenos podataka na pouzdan način. Programi dela mogu biti

sačuvani u memoriju mašinskog alata ili dodani sa računara zbog privremenog

skladištenja pokretanjem komunikacijskog programa na računaru i podešavanja

upravljanja mašine na interakciju sa komunikacijskim softverom.

Slika 1-6 Kabl za serijsku komunikaciju na

CNC mašini

Direktna numerička kontrola se odnosi na sistem povezujući set numerički

upravljanih mašina na zajedničku memoriju za program dela ili skladište

mašinskog programa sa obezbeđenom ne zahtevanom distribucijom podataka ka

mašinama. (ISO 2806:1980) NC program dela skida blok ili deo u određenom

vremenskom trenutku u kontroler. Kada je skidanje izvršeno, ta sekcija se odbacuje

da bi obezbedila mesta za druge sekcije. Ovaj metod je često korišćen za mašinske

alate koji nemaju dovoljno memorije ili memorijskih bafera za velike NC programe

delova.

Distributivno numeričko upravljanje je hijerarhijski sistem za distribuciju

podataka između proizvodnog - menadzerskog računara i NC sistema. (ISO

2806:1994) Glavni računar je povezan sa nekim brojem CNC mašina ili računara

konktovanih na CNC mašine za skidanje programa delova. Komunikacijski

program u glavnom računaru može upotrebiti dvosmerni transfer podataka

karakterističan za proizvodne podatke komunikacije, kao što su: raspored

proizvodnje, delove proizvodnog ili mašinskog korišćenja itd.



Slika 1-7 Serijska komunikacija u distributivnom numeričkom kontrolnom sistemu

d. Internet komunikacija

Zbog napretka računarske tehnologije i drastičnog smanjenja cene računara

postaje sve praktičnije i ekonomičnije razmenjivati programe delova između

računara i CNC mašina preko Internet komunikacijskog kabla. Ovaj medijum

omogućava efikasan i pouzdan sistem razmene podataka i njihovog skladištenja.

Većina kompanija sada pravi LAN (lokalna mreža) mrežu u svojoj infrastrukturi.

Sve više i više CNC mašinskih alata omogućava opcioni prelazak Internet kartice

za direktnu komunikaciju u okviru LAN.

Slika 1-8 Internet kabl na CNC mašini



Slika 1-9 Internet mreža u distributivnom numeričkom kontrolnom sistemu

e. Konverzacijsko programiranje

Programi delova koji se mogu ubaciti u kontroler preko tastature. Ugrađeni

inteligentni softver unutar kontrolera omogućava operateru da unese zahtevane

podatke korak po korak. Ovo je veoma efikasan načine pripreme programa za

relativno jednostavne elemente koji ukljucuju do 2½ osne mašinske obrade.

Slika 1-10

Konverzacijsko

programiranje na CNC

kontroleru



1.2.2 Upravljačka jedinica mašine (MCU)

Upravljačka jedinica mašine je srce CNC sistema. Postoje dve podjedinice u

upravljačkoj jedinici mašine: jedinica za obradu podataka (DPU) i jedinica

upravljačke petlje (CLU).

a. Jedinica za obradu podataka (DPU)

Po prijemu programa dela, DPU prvo interpretira i dekodira program dela u

interni mašinski kod. Interpolator DPU-a onda izračunava srednje pozicije u

kretanju u uslovima BLU (osnovna jedinica dužine) koja je najmanja jedinica

dužine koju može da obrađuje kontroler. Izračunati podaci se prosleđuju CLU-u na

dalju obradu.

b. Jedinica upravljačke petlje (CLU)

Podaci iz DPU-a se konvertuju u električne signale u CLU da bi kontrolisali

pokretački sistem radi zahtevanih zahvata. Druge funkcije kao što su zavojno

vreteno uključi/isključi, rashladne tečnosti uključi/isključi, alatna spona

uključi/isključi su takođe kontrolisani od strane ove jedinice prema internim

mašinskim kodovima.

1.2.3 Mašinski alat

Ovo može biti bilo koji mašinski alat ili oprema. U cilju dobijanja visoke

preciznosti i ponovljivosti, dizajn i pravljenje klizača i zavojnog vretena CNC

mašine je od vitalnog znažaja. Klizači su obično obrađeni na visoku preciznost i

pokriveni anti - frikcionim materijalom poput PTFE i turcita u cilju smanjenja

lepljenja i klizanja. Veliki prečnik recirkulirajućih kuglica služi da eliminiše prazan

hod i naglo vraćanje. Ostale karakteristike dizajna kao što su krute i teške mašinske

strukture, kratki mašinski stoni ispust, brza razmena alatnog sistema itd, takođe

doprinose visokoj preciznosti i visokoj ponovljivosti CNC mašina.



Slika 1-11(a) Zavojno vreteno CNC mašine Slika 1-11(b) Recirkulirajuće kuglice

1.2.4 Pogonski sistem

Pogonski sistem je važna komponenta CNC mašine kada preciznost i

pouzdanost veoma zavise od karakteristika i performansi pogonskog sistema.

Zahtev je taj da pogonski sistem mora da odgovori tačno prema programiranim

instrukcijama. Ovaj sistem obično koristi elektro motore, iako su hidraulični motori

ponekad korišćeni za velike mašinske alate. Motor je vezan ili direktno preko

menjača na vodećem vretenu da bi pomerao klizač ili osovinu. Postoje 3 tipa

najčešće korišćenih elektro motora.

a. DC Servo motor

Ovo je najzastupljeniji tip motora korišćen na CNC mašinama. Princip operacija

je baziran na rotaciji žičanog namotaja kroz permanentno energetsko magnetno

polje. Žičani namotaj je vezan na kolektoru koji je izolovani bakarni deo montiran

na osovinu. Jednosmerna struja ide do kolektora kroz ugljenične četkice koje se

konektuju kroz mašinske terminale. Promena brzine motora je pomoću varijacije

napona u žici i kontrole brzine obrtaja motora, postignuta kontrolom žicane struje

motora. U cilju postizanja potrebnog dinamičkog ponašanja operacije u sistemima

sa zatvorenom upravljačkom petljom opremljenim senzorima koji pribavljaju

veličinu i poziciju povratnih signala.



Slika 1-12 Jednosmerni Servo motor (Courtesy of Flexible Automation)

b. AC Servo motor

Kod AC servomotora, rotor je permanentni magnet, dok je stator opremljen

sa 3 kalema. Brzina rotora je jednaka rotacionoj frekvenciji magnetnog polja

statora, koji je regulisan frekvencijom konvertera.

AC servomotori polako zamenjuju DC servomotore. Glavni razlog tome je

da ne postoji kolektor i četkice na AC servomotoru, tako da je održavanje skoro

nepotrebno. Dalje, AC motori imaju mali odnos snaga/težina i imaju brži odziv.

Slika 1-13 Naizmenični Servo motor (Courtesy of Flexible Automation)



c. Koračni motor

Koračni motor je uređaj koji pretvara električne pulseve u diskretno mehaničko

rotaciono kretanje vratila motora. Ovo je najmanji uređaj koji može biti apliciran na

CNC mašinama zato što može da pretvori digitalni podatak u stvarno mehaničko

pomeranje. Nije neophodno imati bilo kakav analogno digitalni pretvarač ni

povratnu spregu za kontrolni sistem. Oni su idealno namenjeni za sistem otvorene

upravljačke petlje.

Ipak, koračni motori nisu često upotrebljivani kod mašinskih alata zbog sledećih

mana: slabe brzine, malog broja obrtaja, niske rezolucije i lakoće da ispadne iz

kućišta u slučaju preopterećenosti. Primeri koračnog motora su magnetne glave

flopi disk drava i hard diska računara, X-Y kontrolna traka, i CNC EDM mašina za

sečenje žica.

Slika 1-14 Koračni motor (Courtesy Real-

Time Microcomputer)

d. Linearni motor

Linearni elektromotor je naizmečni rotacioni motor. Isti princip je korišćen da bi

se proizveo obrtaj i u rotacionim motorima i u linearnim motorima. Kroz

elektromagnetno polje interakcija između namotaja i permanentrnog magneta,

električna energija se pretvara u linearnu mehaničku energiju, da bi se generisalo

linearno kretanje. Pošto je kretanje motora linearno, umesto rotaciono, zbog toga se

on naziva linearni motor. Linearni motori imaju prednosti velikih brzina, velike

preciznosti i brzog odziva. Tokom ’80-ih proizvođaci mašinskih alata su počeli da

koriste linearne motore sa zajedničkim kretanjem kontrole servo upravljača u

dizajnu mašinskog alata. Između različitih dizajna linearnih motora, permanentni

magnetni motor bez četkica demonstrira visoku gustinu i maksimalnu brzinu i

konstantno stabilnu silu. Nedostatak četkastog konvektora ima prednosti u smislu

manjeg održavanja, veće pouzdanosti i bolje glatkoće.



Slika 1-15 Linearni motor (Courtesy of

Renishaw)

Metalno jezgro bez četkica u linearnom motoru je slično konvencionalnom

rotirajućem motoru bez četkice. Stator je stacionarna ploča koja se sastoji od

magneta popločanih oko dinamo čeličnog jezgra. Namotaji kalema su tipično

konektovani kroz konvencionalno trofazno uređenje, i komutacija je često

obavljana pomoću Halovog efekata senzora ili sinusoidalnog talasa, ima visoku

efikasnost i dobru kontinuiranu silu.

Negvozdeni linearni motor se sastoju od statora U - oblika čiji su kanali

popunjeni permanentnim magnetima postavljeni oko oba unutrašnja zida.

Rotirajući namotaj primenjuje prelaženje između dva suprotna pola magneta.

Komutacija se vrši elektronički ili pomoću Halovog efekta ili sinusoidalnog talasa.

Negvozdeni linearni motor ima prednosti poput manje mase kućišta, nižeg

koeficijenta indukcije i boljeg glatkog kretanja, zato što negvozdeni motori nemaju

privlačeću silu između komponenti kućišta.

Slika 1-16 Motor sa

gvozdenim jezgrom i

negvozdeni linearni

motor (Courtesy of

ETEL)



1.2.5 Uređaj za povratnu spregu

U cilju preciznijeg rada CNC mašine, pozicionirane vrednosti i brzina

vretena moraju da budu konstantno ažurirani. Dva tipa uređaja za povratnu spregu

koja se obično koriste su: pozicionirana povratna sprega i brzinska povratna sprega.

a. Uređaj za pozicioniranu povratnu spregu (induktosin)

Postoje dva tipa pozicioniranih uređaja za povratnu spregu: linearni pretvarač

za direktno poziciono merenje i rotirajući koder za ugaono ili indirektno linearno

merenje.

Linearni pretvarači – linearni pretvarač je uređaj vezan na mašinski sto koji

meri stvarno pomeranje klizača na takav način da zazori vretena, motori i

slično ne bi izazvali grešku u podacima povratne sprege. Ovaj uređaj se

smatra jednim od najpreciznijih i takođe skupljim u poređenju sa ostalim

mernim uređajima montiranim na vretena ili motore.

Slika 1-17 Linearni pretvarač (Courtesy of Heidenhain)

Rotacioni koderi – rotacioni koder je uređaj zakačen na kraj motornog

kućišta ili vretena koji meri ugaono dispozicioniranje. Ovaj uređaj ne moze

da meri linearno dispozicioniranje direktno, tako da se može pojaviti greška

zbog praznog hoda vretena ili motora itd. Generalno ova greška može biti

kompenzovana tako što proizvođaci mašine vrše kalibraciju.



Slika 1-18 Inkrementalni i apsolutni rotirajući koder

b. Brzinski uređaj za povratnu spregu (rivelajzer)

Brzina motora zapravo može biti merena u smislu napona koji je generisan

pomoću tahometra zakačenog na kraju motornog kućišta. Jednosmerni tahometar je

uobičajeno mali generator koji proizvodi izlazni napon proporcionalan brzini.

Napon koji je generisan se poredi sa zadatim naponom koji korespondira željenoj

brzini. Razlika između napona može biti korišćena za pozicioniranje motora u cilju

eliminisanja greške.

Slika 1-19 Tahigenerator (Courtesy of Callan)



1.2.6 Displej jedinica

Displej jedinica je interaktivni uređaj između mašine i operatora. Kada je

mašina aktivna displej jedinica prikazuje status, na primer pozicija mašinskog dela,

broj obrtaja, programe dela i sl.

Na naprednim CNC mašinama displej jedinica može da pokaze grafičku

simulaciju trajektorije alata, tako da se program dela verifikuje pre početka

proizvodnje. Mnogo bitnija informacija o CNC sistemu može takođe biti prikazana

za održavanje i instalaciju rada kao što su obradni parametri, logicki dijagram

programskog kontrolora, poruke o grešci i dijagnostika podataka.

Slika 1-20 Diplej jedinice za CNC mašine

(Courtesy of Heidenhain)

1.3 Aplikacije CNC mašina

CNC mašine se široko primenjuju u industriji sečenja metala i najbolje su za

proizvodnju sledećih tipova proizvoda:

Delova sa komplikovanim konturama

Delova koji zahtevaju malu toleranciju i često ponavljanje

Delova koji zahtevaju skupe obrade za poizvodnju na konvencionalnim

mašinama

Delova koji mogu imati nekoliko inženjerskih promena kao na primer faza

razvoja prototipa

U slučaju kada bi ljudske greške bile veoma skupe

Delova koji su potrebni u kratkom vremenskom roku

Malih serija ili kratkog vremenskog ciklusa.



Neki česti tipovi CNC mašina i instrumenata korišćenih u industriji su :

Bušilica

Strug/Obrtni centar

Glodalica/Mašinski centar

Revolver presa i presa za probijanje

Mašina za elektro sečenje žice (EDM)

Brusilica

Mašina za lasersko sečenje

Mašina za sečenje vodenim mlazom pod visokim pritiskom

Mašina za elektro pražnjenje

Mašina za merenje koordinata

Industrijski robot.

2. CNC programiranje dela

Ciljevi:

Da se razume dimenzionalni sistem CNC programiranja dela.

Da se razume struktura CNC programa dela.

Da se razumeju G-kodovi i druge funkcije CNC programa dela.

2.1 Ose kretanja

Generalno, sva kretanja imaju 6 stepena slobode. Drugim rečima, kretanje

može biti rešeno u 6 osa, naime, 3 linearne ose (X, Y, i Z osa) i 3 rotirajuće ose

(A,B i C osa).



Slika 2-1 Ose kretanja

2.2 Dimenzionalni sistemi

2.2.1 Inkrementalni sistem

Kod ovog vida sistema referentna tačka svakog novog kretanja je završna

tačka prethodnog kretanja. Nedostatak ovakvog sistema je ako se pojavi greška,

ona će biti akumulirana.

Slika 2-2 Inkrementalni sistem



2.2.2 Apsolutni sistem

U apsolutnom sistemu sve referentne tačke su merene od početnih

koordinatnih sistema. Sve komande kretanja su definisane kao asolutne koordinate

koje se odnose na početne.

Slika 2-3 Apsolutni sistem

2.3 Definicija programiranja

NC programiranje je unos podataka u mašinu, gde ih ona prebacuje u jezik

koji upravljački sistem te mašine može da razume. Mašina vidi te podatke kao:

a) Mašina stavi alat u početnu tačku i započinje proces sečenja po određenoj

putanji.

b) Sečenje uslovljava brzinu vretena, brzinu kretenja, rashladnu tečnost, itd.

c) Odabir alata za sečenje.



2.4 Struktura programa

Slika 2-4 Struktura CNC programa dela

CNC program se sastoji od blokova, reči i adresa.

a) Blok

Blok je komanda koja se šalje upravljačkoj jedinici.

b) Reč

Reč je sastavni deo bloka (blok se sastoji od jedne ili više reči). Reč se

sastoji od identifikacionog pisma i serije brojeva, recimo komanda za

brzinu vretena 200 mm/min je F200.

c) Adresa

Prvo slovo sa početka reči se zove adresa. Značenje adrese je u skladu sa

EIA (Electonic Industries Association) standardom RS-274-D. Najčešće

adrese su:

Funkcija Adresa

Broj rečenice N

Uslovi puta G

Koordinate reči X, Y, Z

Parametri za kružnu interpolaciju I, J, K

Brzina pomoćnog kretanja (posmak) F

Broj obrtaja glavnog vretena S

Broj alata T



Pomoćne funkcije M

Primer programiranja:

N20 G01 X20.5 F200 S1000 M03

N21 G02 X30.0 Y40.0 I20.5 J32.0

2.5 Značenje reči

2.5.1 Broj rečenice (N adrese)

Broj rečenice se koristi za identifikaciju bloka. Uvek se postavlja na početku

bloka i može se smatrati kao ime bloka. Brojevi rečenice moraju biti uzastopni.

Sekvence programa se izvršavaju isto kao i sekvenca bloka, a različito od broja

rečenice. Međutim, neki CNC sistemi ne zahtevaju broj rečenice.

2.5.2 Uslovi puta (G adrese)

Osnovne funkcije određuju kako se alat kreće po programiranim tačkama.

Najčešće G funkcije koje se koriste su:

Kod Funkcija

G00 Pozicioniranje u brzom hodu

G01 Linearna interpolacija

G02 Kružna interpolacija u smeru kazaljke na satu

G03 Kružna interpolacija u suprotnom smeru od kazaljke na satu

G40 Brisanje svih korekcija alata

G41 Korekcija radijusa glodala levo

G42 Korekcija radijusa glodala desno

G45-G48 Druge korekcije radijusa glodala, ako su u upotrebi

G70-G79 Glodanje i najmanji radijus okretanja

G80-G89 Ciklus bušenja

G90 Apsolutne koordinate

G91 Inkrementalne koordinate



2.5.3 Koordinate reči (X, Y, Z adrese)

Koordinata reči označava poziciju tačke kretanja alata (apsolutnu dimenziju

sistema) ili distancu koja se prelazi (inkrementalnu dimenziju). Reč je sastavljena

od adresa ose koja se pomera i vrednosti i pravca kretanja.

Na primer: X100 Y200

predstavlja kretanje ka (100, 200). Da li su dimenzije

apsolutne ili inkrementalne biće definisano prethodno

(koristeći G90 ili G91).

2.5.4 Parametri za kružnu interpolaciju (I/J/K adrese)

Ovi parametri označavaju rastojanje izmereno od nulte tačke luka do centra

kruga. Numerički prateći I, J i K su X, Y i Z komponente, odnosno razdaljine.

2.5.5 Broj obrtaja glavnog vretena (S adresa)

Brzina obrtaja vretena je upravljana pod kontrolom S adrese i ona je uvek

izražena u okretu po minutu. Može se računati po formuli:

Brzina vretena = [brzina spoljašnje obrade (m/min) x 1000] ÷ [π x prečnik glodala

(mm)]

U tabeli su date brzine spoljašnje obrade za neke opšte materijale:

Materijal

reznog alata

Obradni materijal

Al legure Mesing Liveno gvožđe Meki čelik

HSS 120 75 18 30

Karbid 500 180 120 200

Na primer: S2000 predstavlja brzinu vretena na 2000 o/min



2.5.6 Brzina pomoćnog kretanja - posmak (F adresa)

Posmak je programiran pod komandom F adrese, osim za brzu poprečnu

obradu. Jedinica može biti u mm po minutu (u slučaju glodalice) ili u mm po

obrtaju (u slučaju struga). Jedinica koraka mora biti definisana na početku

programa. Brzina kretanja se može izračunati preko formule:

Brzina pomoćnog kretanja = opterećenje strugotine / zub x broj zuba x brzina

vretena

U tabeli su data opterećenja strugotine po zubu glodala za neke osnovne materijale:

Materijal

glodala

Opterećenje strugotine po zubu (mm/rev)

Al legura Mesing Liveno gvožđe Meki čelik

HSS 0.28 0.18 0.20 0.13

Sinterovani

karbid 0.25 0.15 0.25 0.25

Na primer: F200 predstavlja brzinu pomoćnog kretanja od 200 mm/min

2.5.7 Broj alata (T adresa)

Selekcija alata je pod komandom T adrese.

Na primer: T02 predstavlja alat broj 2

2.5.8 Pomoćne funkcije (M adresa)

Pomoćne funkcije su programirane za kontrolu mašinskih operacija

drugačijih nego za koordinatna kretanja. Najčešće M funkcije su:

Kod Funkcija

M00 Zaustavljanje programa

M03 Smer obrtanja vretena u pravcu kazaljke na satu

M04 Smer obrtanja vretena u pravcu suprotnom od kazaljke na satu

M05 Zaustavljanje vretena

M06 Izmena alata

M08 Uključivanje sredstva za hlađenje

M09 Isključivanje sredstva za hlađenje



M10 Stegnuti radni komad

M11 Skinuti radni komad

M30 Kraj programa sa premotavanjem trake

2.6 Koraci za CNC programiranje i mašinsku obradu

Sledi procedura za postupanje u CNC programiranju i mašinskoj obradi.

Najvažnije je verifikovanje programa od pokretanja testa na mašini pre mašinske

obrade, kako bi se osiguralo da program nema grešaka.

a. Pažljivo proučiti crtež dela.

b. Ukoliko su dimenzije crteža prilagođene CNC mašini, izaberite u programu

odgovarajuću nulta tačku na radnom komadu.

c. Odrediti mašinske operacije i njihov redosled.

d. Određivanje načina stezanja obratka (mengele, rotacioni sto, stega, ...).

e. Odrediti alat za sečenje i odrediti brzinu i korak vretena.

f. Napisati program (prevesti korake mašinske obrade u programske blokove).

Ako su u mogućnosti mnoga rešenja, probajte prvo najprostiju. Obično je

veća procedura, ali je bolje na ovaj način.

g. Pripremiti grafika alata ili dijagram, mere geometrije alata (dužine, radijuse)

i napomene.

h. Stegnuti radni komad i pripremiti mašinu.

i. Početi korekciju mera ako je potrebno.

j. Proveriti i testirati program. Dobro je probati na suvo program (i) bez radnog

komada, (ii) bez reznog alata, ili (iii) podizanje alata na bezbednu visinu.

Ako je potrebno, ispravite i uredite program i onda ga ponovo proverite.

k. Startujte mašinu.

2.7 G – kodovi u programiranju dela

2.7.1 Apsolutne i inkrementalne koordinate (G90/G91)

G90 i G91 se koriste za kontrolu dimenzionalnog sistema koji će se koristiti

u ulaznim podacima. U G90 modu, dimenzije će se prepoznati kao apsolutne dok

će u G91 biti inkrementalne.



2.7.2 Pozicioniranje u brzom hodu (G00)

Ovo je komanda da glodalo pređe iz trenutne tačke u ciljnu tačku najbržom

brzinom mašine.

Format programa:

G00

X

Y

Z

Slika 2-5 Pozicioniranje u brzom hodu

2.7.3 Linearna interpolacija (G01)

Ovo je komanda da glodalo pređe iz trenutne tačke u ciljnu tačku po pravoj

liniji i brzini koju određuje F adresa.

Format programa:

G01

X

Y

Z

F

Slika 2-6 Linearna interpolacija



2.7.4 Kružna interpolacija (G02/G03)

Ovo je komanda da glodalo pređe iz trenutne tačke u ciljnu tačku duž

kružnog luka u smeru kazaljke na satu (G02) ili u pravcu suprotnom od toga (G03).

U ovom slučaju, pored ciljne tačke, radijus ili centar luka su takođe potrebni.

Većina današnjih CNC sistema još uvek trebaju podatke od luka centra više od

radijusa.

Parametri centra ili kružnog luka su određeni od strane I, J i K adresa. I je

rastojanje duž X ose, J duž Y, i K duž Z. Ovi parametri su definisani kao vektori

(veličina i pravac) od početne tačke do centra luka.

Format programa (smer kazaljke na satu):

G02

X

Y

I (XC-XS)

J (YC-YS)

Gde je:

XC i YC koordinate centra, i

XS i YS koordinate početne tačke luka

Slika 2-7 Kružna interpolacija – smer kazaljke na satu

Format programa (smer suprotan od kazaljke na satu):

G03

X

Y

I

J

Slika 2-8 Kružna interpolacija – smer

suprotan od kazaljke na satu



2.7.5 Korekcija radijusa glodala (G40/G41/G42)

U CNC mašinskoj obradi, ako se osa glodala pomera duž programiranog

puta, dobijena dimenzija radnog dela biće netačna jer se prečnik glodala nije uzeo u

obzir.

Moderni CNC sistemi su u stanju da urade ovu vrstu kalkulacije koja je

poznata kao korekcija radijusa glodala. Ono što sistem zahteva je programinirani

deo, prečnik glodala, i pozicija glodala u odnosu na konturu. Normalno, prečnik

glodala nije uključen u programu. Mora se ubaciti u ulazne informacije CNC

sistema u sistemu procesa alata.

Slika 2-9 Poređenje puta glodala sa i bez korekcije radijusa glodala

Ako je glodalo levo od konture, koristi se G41. Ako je glodalo desno od

konture, koristi se G42. G40 je otkazivanje izračunavanja korekcije radijusa.



Slika 2-10 Kretanje korekcije radijusa glodala

Prvi primer programiranja:

Program Značenje

N01 G90 Apsolutno dimenzionisanje

N02 G00 X30 Y30 Z100 Pozicioniranje u brzom hodu (X30, Y30,

Z100)

N03 T01 Koristi se alat broj T1



N04 G00 Z5 S1000 M03 Pozicioniranje u brzom hodu do Z5; start

glavnog vretena u smeru kazaljke na satu na 1000 o/min

N05 G01 Z10 F100 Posmak do Z10 na 100 mm/min

N06 G41 G01 X0 Y15 F200 Pozivanje korekcije radijusa, glodalo sa leve

strane (X0, Y15) posmak 200 mm/min

N07 G01 Y66.564 Od N07 do N15 je glodanje po konturi

N08 G02 X16.111 Y86.183

I20 J0

N09 G02 X93.889 Y86.183

I38.889 J196.183

N10 G02 X110 Y66.564

I3.889 J19.619

N11 G01 Y26.247

N12 G02 X98.882 Y11.758

I15 J0

N13 G01 X55 Y0

N14 G01 X15

N15 G02 X0 Y15

I0 J15

N16 G40 X30 Y30 Otkazivanje korekcije radijusa, kretanje do

(X30, Y30)

N17 G00 Z100 M30 Pozicioniranje u brzom hodu do Z100, kraj

programa sa premotavanjem trake

Drugi primer programiranja:



Program Značenje

N01 G28 U0.1 W0.1 Povratak na nultu mašine

N02 G00 U60.0 W40.0 Pozicioniranje u brzom hodu do magacina sa

alatom

N03 G50 X200.0 Z100.0 Dodavanje nule u programu

N04 G97 S2000 Povećanje brzine obrtaja na 2000 o/min

N05 M03 Promena vretena, okretanje unapred

N06 T0101 Odabir alata broj T1 i poziv pomeranja alata

N07 G00 X0 Z42.0 Pozicioniranje u brzom hodu do (X0, Z42.0)

N08 M08 Uključivanje sredstva za hlađenje

N09 G69 F0.15 Dodavanje posmaka za 0.15 mm/o

N10 G01 Z40.45 Početak rezanja konture duž putanje A

N11 G03 X9.217 Z31.13 R5.8

N12 X8.955 Z29.465 R1.556

N13 G02 X9.6 Z29.1 R1.48

N14 G01 X11.142

N15 G03 X11.142 Z25.4 R2.398

N16 G01 X16.6 Z9.385

N17 Z8.5

N18 X20.6

N19 Z3.0 Završetak oblikovanja

N20 G00 X200.0 Z100.0 Pozicioniranje u brzom hodu do magacina sa

alatom

N21 T0100 Otkazivanje promene alata

N22 T0202 Odabir alata broj T2 i poziv pomeranja alata

N23 G00 X21.0 Z9.385 Pozicioniranje u brzom hodu do (X21.0,

Z9.385)

N24 G01 X16.6 F0.15 Početak rezanja konture duž puranje B, u

0.15 mm/o posmak

N25 G03 X9.6 Z24.203 R34.2

N26 G01 Z25.4

N27 X14.0 Završetak oblikovanja

N28 G00 X200.0 Z100.0 Pozicioniranje u brzom hodu do magacina sa

alatom


N30 T0303 Odabir alata broj T3 i pozivanje promene

alata

N31 G00 X24.0 Z0 Pozicioniranje u brzom hodu do (X24.0, Z0)

N32 G01 X0.5 F0.06 Završavanje dela pri posmaku 0.06 mm/o



N33 G00 X200.0 Z100.0 Pozicioniranje pri brzom hodu do magacina

alata


N35 M30 Kraj programa

2.7.6 Ostale funkcije

Moderno dizajnirani CNC sistemi imaju neke specijalno dizajirane funkcije

za uprošćavanje ručnog programiranja. Međutim, s obzirom da je većina ovih

funkcija orijentisano na sistem, nećemo ih detaljno opisivati. Naredne stavke daju

kratak opis najčešće korišćenih funkcija u CNC sistemima. Korisnik treba se da

uputi na ručno programiranje za detaljno programiranje i operacije.

a) Preslikavanje

Ovo je funkcija koja konvertuje programirane putanje ka odrazu, koje su indentične

po dimenzijama ali geometrijski različite za oko jedne ili dve ose.

b) Ponavljanje programa i petlje

U obradi, nije uvek moguće za mašinu da uradi dimenziju u jednom prolazu. Ova

funkcija omogućava petlju jednog dela programa tako da taj deo može da se

izvršava u više navrata.

c) Kružno izdubljivanje

Izdubljivanje je čest proces u obradi. Ovo je izdubljavanje materijala u normalnim

granicama pri cik-cak kretanju i sloj po sloj. U kružnom izdubljivanju, obrazac

sečenja je unapred određen. Korisniku su potrebni ulazni parametri uključujući

dužinu, širinu i dubinu izdubljivanja, razmak alata i putanje, i dubinu sloja. CNC

sistem će automatski razraditi putanju alata.

d) Bušenje, bušotina, razvrtanje i nareznica navoja

Ovo je slično kružnom izdubljivanju. U ovoj funkciji, bušenje je prethodno

definisano od strane CNC sistema. Ono šta korisnik mora da uradi je da unese

neophodne parametre kao što su maksimalna dubina rupe, posmak za dubinu,

reljefna visina i prelazno vreme na dnu rupe.



Poglavlje 3. Proizvodnja pomoću kompjutera

Ciljevi:

Razumeti tok sistema proizvodnje pomoću kompjutera. Razumeti karakteristike procesa definicije kretanja alata u CAM sistemu.

Razumeti karakteristike procesa prenosa podataka u CAM sistemu.

3.1 Programiranje dela pomoću kompjutera

U ručnoj pripremi CNC programa dela, programer zna da definiše kretanje

mašine ili alata u numeričkim rečima. Ako je geometrija površine komplikovana

onda ne može biti programirana ručno.

Proteklih godina, mnogo napora je uloženo u stvaranje automatizacije

programa dela. Sa razvojem CAD/CAM sistema, interaktivni grafički sistem je

integrisan sa CNC programom dela. Grafički softver zasnovan na korišćenju

jednostavnijeg upravljanja poboljšava korisnički meni pogonske tehnike.

Programer dela može napraviti geometrijski model u CAM paketu ili direktno

izvući geometrijski model iz CAD/CAM baze podataka. Pravljenje komanda

kretanja alata može asistirati programer dela da izračuna putanje alata automatski.

Programer dela može proveriti putanju alata preko grafičkog displeja koristeći

animaciju funkcije od CAM sistema. Veliko je poboljšanje brzina i preciznost kod

putanje alata.

3.2 Tok sistema proizvodnje pomoću kompjutera

Postoji nekoliko proizvodnje pomoću kompjutera ili CAD/CAM sistema

dostupnih na tržištu. Njihove osnovne karakteristike su između ostalog:

a. Geometrijsko modeliranje/CAD interfejs

b. Definicija pokreta alata

c. Obrada podataka

d. Dodatna obrada

e. Prenos podataka



Slika 3-1 Dijagram toka CAM sistema

3.2.1 Geometrijsko modeliranje/CAD interfejs

Geometrija radnog dela se može definisati osnovnim geometrijskim

elementima kao što su tačke, linije, radijusi, duži ili površine. Dvodimenzionalni ili

trodimenzionalni geometrijski elementi su smešteni u kompjuterskoj memoriji u

formama matematičkog modela. Matematički model može biti model žičanog

okvira, površina modela, ili solid model.

Pored toga, geometrijski model može biti uvezen od strane drugog

CAD/CAM sistema između standardnog CAD/CAM interfejs formata kao što je

Initial Grapic Exchange Specification(IGES).

IGES je grafički razmenjiv standard koji je zajednički razvijen od industrije i

National Bureau of Standards sa podrškom U.S.A Airforce. Obezbeđuje

prenosivost trodimenzionalnih geometrijskih podataka između različitih sistema. U

toku ovog sistema, geometrijski elementi jednog sistema se mogu prevesti u

neutralni standardni fajl i onda iz ovog standarda u drugi format.



3.2.2 Definicija pokreta alata

Nakon geometrijskog modeliranja, obrade podataka kao što je podešavanje

rada, podešavanje operacija i definicija kretanja su ulazne informacije u kompjuteru

za pravljenje fajla lokacije sečenja (CL fajl) za mašinsku obradu radnog dela.

a. Radno podešavanje

Ovo je ulazni mašinski podatak, početna pozicija, i prečnik glodala za CL fajl.

b. Podešavanje operacija

Ovo je ulazna informacija u sistem operacionih parametara kao što je posmak,

tolerancija, svi pristupi/uvlačenje plana, brzina vretena, hlađenje elmulzijom

uključi/isključi, ukupna kretanja i odabir alata.

c. Definicija kretanja

Napravljene su obradne komande koje se koriste za kontrolu pokreta alata za

proizvodnju mašina.

Slika 3-2 CAM sistem

3.2.3 Obrada podataka

Ulazni podaci su prevedeni na kompjuteru upotrebljiv format. Kompjuter će

obraditi željenu površinu radnog dela, pomeranje glodala po površini i na kraju

izračunati putanje glodala poznate kao datoteke lokacija sečenja (CL fajl). Putanje

alata mogu se normalno grafički animirati na displeju za verifikaciju.

Štaviše, podaci planiranja proizvodnje kao i spisak alata, spisak podešavanja,

i vreme obrade su takođe izračunati za korisnike kao podsetnik i napomena.



3.2.4 Dodatna obrada

Različite CNC mašine imaju različite karakteristike i mogućnosti, i format

CNC programa može takođe da varira od drugih. Proces je neophodan da menja

generalne instrukcije od fajla pozicije glodala do specifičnog formata za posebne

mašinske alate i ovaj proces se naziva dodatna obrada.

Dodatni procesor je kompjuterski softver koji konvertuje podatke lokacije

glodala u format koji kontroler mašine može da ispravno interpretira. Generelno

gledano, postoje dva tipa dodatnih procesora.

a. Posebni dodatni procesor

Ovo je softver po meri iz kojeg izlazi precizan kod za posebne CNC mašine.

Korisnik nije potrebno da menja bilo šta u programu.

b. Opšti (univerzalni) dodatni procesor

Ovo je grupa uopštenih pravila koja trebaju korisniku da bi ih prilagodio u

format koji će da zadovoljava potrebe posebnih CNC mašina.

3.2.5 Prenos podataka

Posle dodatne obrade, CNC program može da se transmituje u CNC mašinu

ili kroz isključeni ili uključeni proces.

a. Isključen proces

Nosioci podataka se koriste za prebacivanje CNC programa u CNC mašinu.

To uključuje papirne trake, magnetne trake ili magnetni disk.

b. Uključen proces

Uključeni procesi su obično korišćeni u DNC operacijama i podaci se

prenose ili serijski ili paralelno koristeći kablove za prenos podataka.

Serijski prenos

Asinhroni serijski prenos ima najširu primenu kod prenosa podaaka i

RS232C je najpopularniji asinhroni standard. Napravljen je RS232C serijski

prenosnik (9 igle ili 25 igle) je prisutan u mnogim kompjuterima. RS232C je

jeftin, lak za programiranje i sa brzinom bodova i do 38400. Kako god,

njegov kod margine je ograničen na 15 metara.



Paralelni prenos

Paralelni prenos se obično koristi za prenos podataka između kompjutera i

spoljnjeg uređaja kao što je senzor, programabilni logični uređaj (PLC) ili

pokretač. Jedan zajednički standard je IEEE488. On sadrži 24 sabirne linije

sa 8 za podatke, 8 za kontrole i 8 za uzemljenje. On može da prenosi podatke

do 1 Mbps za 20 metra kabla.

Lokalna mreža

Da bi se omogućila CAD/CAM postrojenja moreju da rade glatko, i poželjno

je da postrojenja budu spojena međusobno. U lokalnoj mreži, terminalu se

može pristupiti sa bilo kog kompjutera sa mreže ili uređaja iz prodavnice bez

fizičke memorije sa brzino do 300 Mbps. Na primer, internet radi na 100

Mbps što je mnogo brže nego sa RS232C serijskom komunikacijom (115.2

kbps).

LAN se satoji od oba softvera i hardverovog dizajna, koji upravlja skupom

pravila pod nazivom protokol. Dizajn softvera omogućuje kontrolu

rukovanje i oporavak grešaka podataka, dok hardver generiše i prima signale,

i medije koji primaju signale. Protokol definiše logične, električne, i fizičke

specifikacije na mrežu. Isti protokol se mora slediti kako bi se efikasno

komuniciralo sa svima drugima u mreži.

seminarski rad-computer numerical control

Documents