URZĄDZENIA CNC

(kier. MBM; studia niestacjonarne)

1. Model maszyny technologicznej w ujęciu systemowym.

2. Główne elementy i zespoły funkcjonalne obrabiarki NC.

3. Podstawowe aspekty wprowadzania budowy modułowej maszyn technologicznych.

4. Klasyfikacja ruchów realizowanych przez zespoły obrabiarki.

5. Normalizacja prędkości obrotowych i posuwowych obrabiarek.

6. Klasyfikacja obrabiarek, wymagania i cechy współczesnych maszyn NC.

7. Ogólne wytyczne dla wyboru obrabiarki.

8. Klasyfikacja napędów głównych w obrabiarkach - podstawowe wymagania.

9. Klasyfikacja napędów posuwowych w obrabiarkach - podstawowe wymagania.

10.             Elektrowrzeciona – zastosowanie.

11.             Silniki liniowe – zastosowanie.

12.             Programowanie obróbki NC – rodzaje informacji.

13.             Klasyfikacja układów sterowania obrabiarek i maszyn technologicznych.

14.             Porównanie sterowań NC i CNC z uwagi na realizowane zadania.

15.             Sterowanie adaptacyjne obrabiarek – istota i podział.

16.             Cechy nowoczesnych układów sterowania CNC.

17.             Podstawowe wymagania stawiane współczesnym tokarkom NC.

18.             Automaty wielowrzecionowe – podział, budowa i przeznaczenie technologiczne.

19.             Podział, budowa i przeznaczenie technologiczne frezarek.

20.             Podział, budowa i przeznaczenie technologiczne wytaczarko-frezarek NC.

21.             Centra obróbkowe - podział, budowa i przeznaczenie.

22.             Cechy nowoczesnych centrów obróbkowych.

23.             Cechy elastycznej automatyzacji.

24.             Struktury maszynowe w obszarze elastycznego wytwarzania i zakresy ich stosowania.

25.             Filary rozwoju obrabiarek skrawających.

                                                                                                                dr inż. Stanisław Iżykowski

                                                                                                                 B-4, p.3.20; tel. 320-20-64

2. Główne elementy i zespoły funkcjonalne obrabiarki NC

-silnik elektryczny lub hydrauliczny, lub większa ich liczba, stanowiący źródło energii i ruchu napędzanych mechanizmów

-mechanizmy przekładniowe, z których najważniejsze są te umieszczone w skrzynkach prędkości i posuwów, przenoszące ruch z silników na zespoły robocze

-zespoły robocze, wykonujące ruchy podstawowe główne i  posuwowe, np. wrzeciona, suporty, stoły, suwaki

-zespoły wiążące, które łączą różne zespoły obrabiarki w jedną całość i przenoszą obciążenia od ciężarów i sił skrawania

-zespoły sterowania, czyli elementy i zespoły sterujące pracą obrabiarki

-urządzenia smarujące i chłodzące

-urządzenia ustawcze i pomiarowe do nastawiania i pomiaru położenia narzędzia względem przedmiotu.

3. Podstawowe aspekty wprowadzenia budowy modułowej obrabiarek.

- skrócenie fazy projektowania i konstruowania,

- obniżenie kosztów całego produktu,

- skrócenie czasu budowy i uruchomienia,

- skrócenie czasu dostawy,

- zwiększenie elastyczności rozbudowy,

- skrócenie czasu wykonania przedmiotu,

- zmniejszenie liczby obrabiarek i wymaganej powierzchni produkcyjnej,

- redukcja czasu i kosztów transportu, manipulacji, mocowania i odmocowywania przedmiotu obrabianego na kolejnych obrabiarkach,

- łatwość dostosowania ich budowy do wymagań odbiorcy,

- możliwość konfigurowania systemu modułowego i niemodułowego,

- łatwiejsze uaktualnianie produktu, serwis, naprawa i kontrola,

- wzrost jakości wyrobów;

4. Klasyfikacja ruchów realizowanych przez zespoły obrabiarki.

5. Normalizacja prędkości obrotowych i posuwowych obrabiarek.

W celu ułatwienia projektowania budowy oraz eksploatacji obrabiarki ciągi prędkości obrotowych i posuwowych zostały znormalizowane. Podstawę normalizacji  stanowią szeroko stosowanie w technice ciągi Renarda, które są ciągami geometrycznymi o ilorazie „fi” określonym zależnością. , gdzie , dla ciągów tych otrzymuje się odpowiednio: . Jako podstawowy do stopniowania prędkości ruchów głównych oraz posuwowych przyjmuje się ciąg R20

6. Klasyfikacja obrabiarek, wymagania i cechy współczesnych maszyn NC

a) cechy:

- niezależne, indywidualne napędy posuwu dla każdej sterowanej osi,

- indywidualne układy pomiarowe dla każdej sterowanej osi,

- automatyczne urządzenia do wymiany narzędzi i przedmiotów,

- przekłądnie śrubowo-toczne do napędu ruchów posuwowych,

- prowadnice toczne,

- głowice i magazyny wielonarzędziowe,

- jeden lub więcej suportów narzędziowych,

- automatycznie wysuwany konik (sterowany numerycznie),

- konstrukcja typu compakt ( mało miejsca),

- mechaniczne usuwanie wiórów.

b)klasyfikacja ze względu na przeznaczenie:

- ogólnego zastosowania – do stosowania w szerokim zakresie robót, o dużej uniwersalności,

- specjalizowane- obrabiarki najczęściej produkcyjne, posiadające określony, stosunkowo wąski zakres robót,

- specjalne- przeznaczone do obróbki ściśle określonego przedmiotu, najczęściej o prostej budowie, zautomatyzowane

c) klasyfikacja ze względu na możliwości obróbkowe

- uniwersalne – charakteryzuja się duża różnorodność wykonywanych operacji ( stosowane gł. W produkcji

jednostkowej i małoseryjnej)

- produkcyjne- stosowane w produkcji seryjnej o mniejszym zakresie wykonywanych operacji, mających jednak większą wydajność od obrabiarek uniwersalnych o podobnym przeznaczeniu

- uproszczone – zakres wykonywanych operacji jest zawężony w porównaniu do obrabiarek uniwersalnych i produkcyjnych o podobnym przeznaczeniu.

7. Ogólne wytyczne dla wyboru obrabiarki.

Z punktu widzenia użytkownika obrabiarka musi spełniać szereg wymagań, które można zdefiniować następująco:

- osiąganie wymaganej dokładności wymiarowo-kształtowej, a szczególnie powtarzalności  wymiarowej wyrobów;                                                                                                

- duża wydajność, w celu osiągnięcia krótkiego czasu wytwarzania;

- duża elastyczność-zdolność do realizacji różnych zadań produkcyjnych;

- szybkie przezbrojenie obrabiarki i szybka wymiana programy sterowania;

- rozszerzenie możliwości wykonania różnych zabiegów technologicznych na jednej  obrabiarce;

- dostateczna moc silników napędowych;

- małe koszty wytwarzania;

- niezawodność pracy;

- ograniczenie szkodliwych oddziaływań na środowisko i bezpieczna praca;

8. Klasyfikacja napędów głównych obrabiarek.

  I. Elektryczne:

              a) elektromechaniczne

·         silniki asynchroniczne

* stopniowa skrzynka prędkości lub przekładnia bezstopniowa

                                                        + element wykonawczy (wrzeciono)

              b) prądu stałego

·         regulator prędkości, tyrystorowy zasilacz prądu stałego

* komutatorowy silnik prądu stałego

              + przekładnia zwielokratniająca

                            - element wykonawczy (wrzeciono)

              c) prądu przemiennego:

·         regulator prędkości, układ prostowniczy, falownik

* z silnikiem synchronicznym

                                          * z silnikiem asynchronicznym

                                                        + element wykonawczy (wrzeciono)

  II. Hydrauliczne, pneumatyczne:

              a) zasilacz hydrauliczny lub pneumatyczny , elektrozawory

·         silnik obrotowy

* element wykonawczy (wrzeciono)

·         silnik liniowy

9. Klasyfikacja napędów posuwowych w obrabiarkach.

·         Elektryczne
a) silnik prądu stałego (z zasilaczem tranzystorowym lub trystorowym)
              - komutatorowy (obrotowy)
              - bezkomutatyrowy (linioy lub krzyżowy)
b) silnik prądu przemiennego (z układem prostowniczym lub falownikiem)
              - synchroniczny (obrotowy lub liniowy)
              - asynchroniczny (obrotowy lub liniowy)
c) silnik skokowy (z impulsowym zasilaczem elektrycznym)
              - obrotowy
              - liniowy

·         Elektrohydrauliczne
a) silnik obrotowy
b) siłownik liniowy

10. Elektrowrzeciona – cechy konstrukcyjne i użytkowe.

Elektrowrzeciona – są to silniki prądu przemiennego, w których uzwojenie wirnika znajduje się bespośrednio na wrzecionie. Dzielą się na synchroniczne i asynchroniczne.

Stosowany w obrabiarkach HSC dla uzyskania wysokich obrotów (80000 obr/min).

11. Silniki liniowe – cechy konstrukcyjne i użytkowe.

NAPĘDY BEZPOŚREDNIE POSUWU Z SILNIKAMI LINIOWYMI

Elektryczne napędy liniowe są nowoczesnym i przyszłościowym rozwiązaniem konstrukcyjnym w dziedzinie napędów posuwowych.

Silniki liniowe elektryczne mogą być budowane jako:

-silniki prądu stałego

-silniki prądu przemiennego (synchroniczne i asynchroniczne).

Silnik linowy można przedstawić jako tradycyjny silnik obrotowy, rozwinięty w kierunku wzdłużnym. Składa się z dwóch głównych zespołów – części pierwotnej (odpowiadającej stojanowi klasycznego silnika) i części wtórnej (odpowiadającej wirnikowi klasycznego silnika)

12. Programowanie obróbki – istota , rodzaje informacji

Programowanie obróbki na obrabiarki sterowane numerycznie polega na ustaleniu wszystkich niezbędnych informacji, odpowiednim ich zapisie i przekazaniu do układu sterowania.

Informacje te obejmują:

- wyznaczenie toru narzędzia lub narzędzi z uwzględnieniem ruchów roboczych i jałowych,

- określenie parametrów skrawania dla każdego ruchu narzędzia,

13. Klasyfikacja układów sterowania obrabiarek i ich funkcje.

Układy sterowania:

- SINUMERIK 810D, firmy simens

- O-TC, firmy FANUC

- M50, firmy MITSUBISHI

·         proste w obsłudze sterowania

·         posiadają złącze szeregowe RS232 oraz gniazdo sieciowe (220V) do współpracy z komputerem zewnętrznym

·         najnowsze, powszechnie stosowanie na świecie cyfrowe układy sterowania

posiadają kółko do ręcznej realizacji ruchów posuwowych co ułatwia obsługę

14. Porównanie sterowań NC i CNC z uwagi na realizowane zadania.

15.Sterowanie adaptacyjne – cechy i odmiany.

              Sterowanie adaptacyjne obrabiarek– jest to automatyczne sterowanie procesem obróbki polegające na tym, że układ sterowania adaptacyjnego oddziałuje, na obrabiarkę przystosowując parametry jej pracy do rzeczywistych warunków obróbki tak, aby zapewnić uzyskanie założonej dokładności wykonania przedmiotu lub maksymalnych wskaźników jakości procesu.

Celem sterowania adaptacyjnego jest eliminowanie wpływu na efekt obróbki niepożądanych oddziaływań powodowanych zakłóceniami ( zmienny naddatek obróbkowy, zmienna twardość obrabianego materiału, zużywanie się ostrza narzędzia, odkształcenia układu OUPN od sił skrawania, odkształcenia cieplne itp.).

Układ sterowania adaptacyjnego zalicza się do układów nadzorujących; zwykle współpracują one z układami CNC obrabiarki.

Odmiany sterowania AC:

- Sterowanie adaptacyjne geometryczne (ACG)

- Sterowanie adaptacyjne technologiczne (ACT)

- Sterowanie adaptacyjne graniczne (ACC)

- Sterowanie adaptacyjne ekstremalne (ACO)

16. Cechy nowoczesnych układów sterowania CNC

-  łatwa implementacja obróbki pięcioosiowej

-  niezawodne wykrywanie kolizji i funkcje bezpieczeństwa

-  interaktywne, przyjazne użytkownikowi środowisko programowania

17. Podstawowe wymagania stawiane współczesnym tokarkom NC

• bardziej wydajne interfejsy do szybszej transmisji coraz większej ilości danych
• obróbka na najwyższych obrotach podczas toczenia,z ciągłym zapewnieniem najwyższej dokładności toru ruchu .
• konstruowanie serwonapędów o jak najkrótszym czasie reagowania do regulacji uzyskiwanych wymiarów obróbkowych (obecnie czas ten wynosi już poniżej 1 ms)
• minimalizacja nakładu programowania dla poszczególnych zadań obróbkowych
• proste i efektywne systemy programowania z dynamiczno-interaktywną symulacją procesów obróbki
• graficzne systemy diagnozowania błędów obrabiarek sterowanych komputerowo lub całego systemu obróbkowego

19. Podział,  budowa przeznaczenie technologiczne frezarek

Frezarki- służa do obróbki skrawaniem płaszczyzn, powierzchni kształtowych, rowków prostych, śrubowych, wpustowych, gwintów, do nacinania zębów..

Podział frezarek:

·         Pionowe

·         Poziome

·         Narzędziowe (mają wrzeciono pionowe i poziome, służą do dokładnych prac)

·         Konsolowe (konsola umożliwia przesuwanie stołu w górę i w dół-lżejsze typy)

·         Bez konsolowe (ruch wykonuje tylko narzędzie z wrzeciennikiem- ciężkie frezarki)

·         ...