Comanda Numerica

1 Introducere

Prelucrarea metalelor este una dintre cele mai vechi îndeletniciri ale omului. De-a lungul istoriei, abilitatea de prelucrare a metalelor, utilizate în special pentru constructia de arme si unelte casnice, a condus unele civilizații la o dezvoltare economică accentuată.

La începutul secolului trecut, prentru prelucrarea metalelor s-au inventat mașinile-unelte care erau controlate de un operator ce realiza, practic, toate mișcarile sculei pentru obținerea piesei finite.

În ziua de azi, prelucrarea cu mașini-unelte este una dintre cele mai importante activitați pentru susținerea și dezvoltarea industriei. Mașinile-unelte cu comandă numerică asigură o precizie de prelucrare ridicată, de la (0,015 – 0,02) mm, în cazul centrelor de prelucrare, până la , în cazul mașinilor de găurit în coordonate. Dacă în trecut era nevoie de mai mulți angajați și de câteva zile pentru lucrul la o piesă complexă, azi datorită tehnologiei acea piesă este produsă într-un timp considerabil mai scurt și cu o mai mare precizie. În această lucrare este prezentată prelucrarea cu avans adaptiv pe freze cu comandă numerică.

1.1 Scopul lucrări de licență

Scopul lucrări este studiul, proiectarea, modelarea, programarea și prelucrarea obiectelor cu avans adaptiv pe freze cu comandă numerică.

1.2 Obiectivele

studiul programării mașinii cu comandă numerică;

realizarea programelor în comandă numerică;

compararea între programarea manuală și cea automată;

prezentarea avansului pe freze cu comandă numerică;

avantajele tehnice și economice ale mașinii-unelte;

prezentarea frezelor;

2 Comanda numerică

2.1 Noțiuni introductive

Putem spune ca un echipament este cu comandă numerică dacă instrucțiunile care permit punerea in funcțiune a mașinii sunt transmise și acestea în formă codificată.

Prima mașină-unealtă cu comandă numerică a fost mașina de țesut a lui Jacquard (1800) care avea ca port-program o bandă perforată.

Comanda numerică a mașinilor-unelte este un procedeu de comandă apărut în anii 1950. Ea a fost dezvoltată în SUA începând cu 1942 pentru a satisface nevoile industriei aeronautice: realizarea suprafețelor complexe cum ar fi paletele eliciei elicopterelor sau buzunarele de diverse forme în panouri mari de aluminiu.

Figura 2.1. Freză cu comandă numerică.

Conceptul de comandă numerică a fost realizat la Institutul detehnologie din Massachusetts (MIT) în anul 1951 pentru obiective ale ingineriei de proces. „Numeric” înseamnă că intrările datelor de comandă iau forma unor numere. Acestea sunt reprezentate în cod binar și pot fi procesate direct de controler. Numerele trebuie introduse, pentru a descrie geometria piesei (date ale traiectoriei) și specificații tehnologice legate de scule și de viteza de lucru (declarații de modificare) sub formă numerică în fiecare caz. Această descriere prin cifre este caracterizată de un prefix literar de adresa (DIN 66 025, ISO DP 6983/3 și ISO 646).

Inițial aceste echipamente dispuneau de sisteme de comandă acționate prin cablu, iar introducerea datelor se făcea prin cartele perforate. Cu apariția microprocesoarelor și progresul electronicii, costul echipamentelor a scăzut foarte mult până aproximativ în anul 1970, toate ofereau capacități pentru tratamentul informațiilor importante. Suporturile și transmiterea de date au putut fi asigurate cu ajutorul disketelor, benzilor magnetice etc.

Această evoluție care a autorizat tratamentul de date în timp real, a permis creșterea posibilităților oferite de acest tip de comandă și a fovorizat integrarea acestora în construcția de echipamente automatizate.

Figura 2.2. Reprezentarea schematică a unui echipament clasic cu comandă numerică.

Utilizarea comenzii numerice (CN) nu se limitează numai la mașini-unelte cu care se îndepărtează material cu ajutorul unor scule cu tăiș, ea este prezentă la toate instalațiile de decupat cu fascicol laser, la prelucrarea prin electroeroziune, la mașinile cu fir, la operațiile de asamblare etc. Ea se intâlnește de asemenea astăzi la comanda meselor mașinilor de măsurat tridimensionale, roboți și alte echipamente.

2.2 Avantajele tehnice si economice ale comenzii numerice

În anii ‘70 – 80’, era frecvent tentația să se spună că comanda numerică nu era rentabilă decât la realizarea seriilor mari de piese sau la generarea suprafețelor complexe cu profil evolventic. Această judecată era în parte justificată dacă se ține cont de greutatea cu care se realizeaza pregătirea fabricației și programarea (numeroase calcule geometrice făcute de mână, timpi de schimbare a tehnologiilor mari, iar dispozitivele de înregistrare și citire a informațiilor dificile și laborioase).

La vremea respectivă capacitătile slabe de calcul ale echipamentelor electronice de comandă nu permiteau să se efectueze in timp real corecții legate de geometria sculelor și restricționa programatorul să definească traiectoriile axelor pentru fiecare sculă sau punct generator de pe fiecare sculă. Astfel spus, el trebuie să scrie programul pentru o sculă dată, iar ascuțirea obligă la corecția programului. În paralel cu acesta, costul ridicat al echipamentelor nu poate fi autorizat decât la seriile mari și constructive de fabricatie.

Astăzi, comanda numerică poate fi utilizată într-o maniera economică în cazul seriei mici, dar și în cadrul fabricațiilor individuale de piese, fără ca acestea din urmă să aibă forme complicate.

În exemplul din figura 1.3, relativ la o placă pe care se desfasoară găurirea simplă si filetarea , se observa că la realizarea unei piese aveam un câștig de 1h 15’ față de prelucrarea pe mașinii-unelte conveționale, în timp ce la prelucrarea celei de-a doua piese câștigul este de 4h și 15’ , iar la o serie de zece piese deja se ajunge la un câstig aproximativ de 40h.

Acest câștig de timpi în execuție provin din cheltuielile mai reduse de punere în fabricație și tratament de date pentru un reper.

Figura 2.3. Piesa de realizat.

Figura 2.4. Timpii de realizare a piesei din figura 1.3. pentru prelucrarea

pe mașini-unelte convenționale și cu comandă numerică.

Informațiile ințiale despre prelucrările pe mașini-unelte cu comandă numerică, cum că sunt

nerentabile trebuie actualizate.

Asistența informatică permite definirea mai rapidă a modelului geometric al piesei, a proiectării rapide a tehnologiei de prelucrare , calcule rapide și în timpul real pentru stabilirea condițiilor de operare. În acest mod, timpii necesari pentru asigurarea programării pot fi reduși la jumătate și timpii și costurile de programare.

Aceasta permite:

scoaterea în exteriorul postului de lucru a sarcinilor legate de modelarea geometrică, cinematică și tehnologică a procesului de prelucrare;

reducerea timpilor pentru mersul în gol prin realizarea în regim automat a secvențelor procesului de prolucrare: prin punerea în poziție de lucru a sculelor cu viteza de avans rapide, prin schimbarea automată a sculelor, prin schimbarea automată a vitezelor cu ajutorul variantelor;

readucerea numărului de operații care erau necesare pentru efectuarea de lucrări precise: trasare, utilizarea de lunete, eliminarea dispozitivelor de copiat;

realizarea de suprafețe complexe – prin deplasarea după mai multe axe simultan și posibilitatea realizării de piese cu suprafețe mult mai apropiate de necesitățile funcționale;

definirea condițiilor optimale de lucru, pentru că aceste mașini oferă posibilitatea de a face să varieze continuu viteza de lucru și astfel crește durata de viață a sculelor;

diminuarea gradului de implicare a factorului uman, prin creșterea gradului de automatizare a echipamentelor și diminuarea sarcinilor de control, care sunt efectuate în timpul derulării operațiilor de prelucrare, de echipamente speciale;

posibilitatea de a asigura flexibilitatea în raport cu evoluțiile tehnice actuale în materie de moduri de schimbare a sculelor, de proiectare geometrică și tehnologică sau utilizarea unor sisteme de tratament de date CFAC(Concepția Fabricației Asistată de Calculator).

Integrarea echipamentelor periferice (dispozitive pentru măsurarea sculelor, manipulatoare, roboți etc.) sau integrarea MUCN în ansamble autorizate (celule flexibile, linii de fabricație).

În continuare, vom urmari timpi efectivi de productivitate pentru diverse mașini în funcție de gradul lor de automatizare și numărul de ore de disponibilitate dintr-un an calendaristic, figura 1.5.

Figura 2.5. Productivitatea comparată pentru diverse categorii de

mașini-unelte și gradul de automatizare.

Se observă din figura 1.5. că o mașină unealtă prelucrează propriu-zis doar 10 -15% din timpul efectiv de producție, diferența până la 100% fiind timpi pentru reglat, poziționat, schimbat sculă sau piesă. Automatizarea și comanda numerică permit dublarea de la 230 h la 258 h a timpului cât mașina produce așchii. Datorită schimbării automate a sculelor, reglajului automat și schimbarii piesei la sfârșitul procesului de prelucrare au condus la un timp real de prelucrare propriu-zis de aproximativ 65%. Bineînțeles că această analiză a ignorant durabilitatea sculei și opririlor din motive de pană sau organizare.

La aportul tehnic și economic al comenzii numerice, se pot concluziona următoarele:

comanda numerică permite progresul spre excelență în fabricație pentru că ea asigură: precizie ridicată, repetitivitatea ei, fiabilitate și calitate, indispensabile într-o economie de piață;

comanda numerică asigură fabricație de piese cu eforturi materiale și financiare minime.

Prin urmare, sistemele de fabricație actuale trebuie să-și regândească activitatea în termini de productivitate, fiabilitate si flexibilitate, iar comanda numerică contribuie la realizarea acestor obiective.

2.3 Principiul mașinilor cu Comandă Numerică

2.3.1 Pregătirea programului

Programele MUCN sunt formate dintr-o succesiune de coduri care defines fazele de prelucrare ale unei piese. Un program este alcătuit în principal din fraze care sunt scrise într-o succesiune logică.

Fiecare frază se compune din mai multe cuvinte NC. Un cuvânt este compus dintr-o adresă urmată de un grup de cifre. Adresa definește memoria sau circuitul de execuție din unitatea de comandă în care trebuie să ajungă comanda iar grupul de cifre definește comanda. În cadrul frazelor fiecare comandă se transmite codificat printr-o succesiune de caractere. Un caracter reprezintă de fapt o combinație de găuri de pe un rând al benzii perforate sau o combinație de biți în cazul suporților magnetici. Totalitatea caracterelor utilizate în programarea MUCN alcătuiesc codul de programare.

În funcție de mijloacele puse la dispoziție, tehnologul realizează programul de execuție pe MUCN, figura 1.7:

fie prin programarea manuală prin analiza traiectoriei sculelor și redactarea unui program pe hârtie in limbaj CN. Acest program poate fi scris direct pe tastatură sau poate fi editat în funcție de mașina utilizată pe benzi, diferiți suporți magnetici sau memorie RAM etc;

fie utilizând un calculator ajutat de un postprocessor (program de traducere a sintaxelor) și un program pentru editarea programului ce va fi adoptat, transformat prin postprocessor la nevoile mașinii.

Figura 2.6. Modalități de programare a MUCN.

Programul în comandă numerică a mașinii este realizat în raport cu triedrul triortogonal drept de referință, ales de programator, denumit „originea programului OP” cu originea într-un punct singular în raport cu care se definesc cotele punctelor caracteristice ale traiectoriilor sculelor. Acest sistem de referință indică în mod egal și orientarea semifabricatului pe masa mașinii. Programul descrie tipul operației ce urmează a se efectua, traiectoriile de asigurat pentru scule sau localizarea operatiilor de prelucrare, numărul sculei și condițiile de operare. Acesta este deci o succesiune de instrucțiuni bine definite sau astfel spus nimic nu este lăsat la întâmplare.

Figura 2.7. Exemplu de reglaj a originii programului pentru frezare.

Pentru a realiza un program corect, operatorul pe mașina – unealtă cu comandă numerică (MUCN) trebuie:

să poziționeze corect semifabricatul în sistemul referențial de axe al mașinii, respectând orientarea stabilită de programator și urmărind ca traiectoriile programate să nu iasă în afara suprafețelor de lucru ale mașinii;

stabilirea în comanda mașinii a poziției originii OP în raport cu reperul legat de masa mașinii, care este de obicei originea dispozitivului de măsură.

De reținut diferența care există între:

originea programului OP și originea piesei Op – originea piesei este punctul unei piese brute, modelul sau începutul prelucrării. El va trebui să țină cont eventual de decalajul între OP și Op;

originea mașinii Om și originea sistemului de măsurare OM – primul fiind materializat de originile traiectoriilor pe fiecare axă. Ea este câteodata decalată de originea ecipamentului de măsură și acest decalaj este luat în seamă în cadrul procedurii automate de deplasare.

Figura 2.8. Sistemele de coordonate ale mașinii și piesei.

Punctul de referință este o poziție distinctă la o mașină unealtă, in care se poate reveni cu usurință. Poziția punctului de referință poate fi definită ca un parametru în sistemul de coordonate al mașinii.

2.3.2 Informații geometrice

Informațiile geometrice transmit MUCN date referitoare la direcția și sensul de deplasare, precum și mărimea acestor deplasări. Toate echipamentele au posibilitatea de deplasare în coordonate absolute sau relative. Orice deplasare relativă dupa o anumită direcție , este pozitivă dacă mișcarea se face în sensul pozitiv al axei respective și negativă dacă se face în sens contrar.

Structura cuvintelor prin care se transmit informații geometrice cuprinde o adresă, prin care se definește axa după care are loc deplasarea, urmată de un grup de cifre reprezentând coordonata unui punct. Semnul coordonatei se plasează imediat după adresă, prin el se precizează sensul de deplasare pe axa respectivă.

Există și o serie de echipamente numerice la care semnul ”+” nu este obligatoriu de specificat. La astfel de echipament lipsa oricărui semn de după adresă va fi interpretată ca fiind semnul ”+”.

În scrierea formală, pentru un anumit echipament, un format cu cuvinte de adresă se poate indica (DIN 66025) astfel:

N20 G02 X-234.75 Y+32.05 I+245.70 J-16.05 F40 S450 T02 M3

În care: N20 – numărul frazei, G02 – adresa pentru tipul traiectoriei (aici arc de cerc) X,Y – punctul de la capătul arcului, I, J – centrul arcului de cerc, F40 – avansul, S450 – turația, T02 – numărul de ordine al sculei, M03 – pornirea arborelui principal. Pe echipamentele moderne se pot programa, în afară de coordonate, și alte informații geometrice referitoare la compensarea lungimii și a diamantelor sculelor. Cu aceste informații se pot ”corecta” din exteriorul programelor, coordonatele de pe banda perforată (magnetică) în funcției de lungimea sau diametrul sculei.

Acest lucru este foarte important deoarece permite scrierea programelor fără a cunoaște lungimea și diametrul sculei. Ambele corecții se introduc de pe consola echipamentului de comandă numerică printr-o adresă specifică, urmată de un grup de cifre care reprezintă valoarea corecției.

Unitatea de comandă trebuie să fie informată, pentru fiecare sculă, despre poziția spațială a părții active a sculei căci mașina pilotează numai un punct perfect definit (acela care a servit pentru reglajul originii OP), fie pe vârful sculei (freza) sau pe partea activă a sculei etalon. Pentru aceasta este necesar să se introducă dimensiunile caracteristice ale sculelor, definite în raport cu acest punct caracteristic.

Aceste dimensiuni depind de tipul sculei și sunt măsurate:

manual pe mașina, echipată uneori cu palpatoare sferice;

pe un banc de prereglaj mecanic sau optic cu (fără) schimbare directă prin legătură cu memoria mașinii. Scopul legăturii este reducerea timpilor morți.

Figura 2.9. Dimensiunile de care trebuie ținut seama la

stabilirea corecțiilor legate de geometria sculei.

Când ansamblul acestor operații este efectuat se procedează mai întâi la o simulare și apoi la executarea unei piese de probă.

Dacă se poate simula programul pe calculator și s-a vizualizat grafic simularea atunci este bine dacă nu trebuie validat programul:

fie prin execuția unei piese în gol;

fie utilizând reprezentarea grafică a comenzii;

fie prin realizarea unei piese dintr-un material ușor prelucrabil în scopul evitării riscului de ciocnire.

3 Structura unei mașini – unelte cu comandă numerică

O mașină cu comandă numerică este înainte de toate mașină unealtă de precizie asociată la o comandă automată de calitate. Tehnologia MUCN nu este simplă: o atenție particulară se acordă rigidității, reducerii frecărilor și controlul adaptiv al forțelor de așchiere și inerție înainte de a executa mișcări frecvente cu viteze și accelerații ridicate. Pentru realizarea deplasărilor marea majotitate a constructorilor de mașini-unelte au adoptat ghidajele pe glisiere și antrenarea prin șuruburi cu bile pretensionate.

3.1 Directorul de comandă

Toate comenzile numerice sunt astăzi cu microprocesor încorporat fie integral în directorul de comandă, fie aparținând unui calculator situat în tabloul de comandă al mașinii în comandă directă. Legătura între partea informatică proprie și mașină este asigurată printr-un automat programabil care asigură gestiunea captorilor și accționărilor prin programe specializate care asigură controlul și deservirea axelor.

Directorul de comandă are misiunea principală de a interpreta și a face executabil programul-piesă scris într-un format normalizat denumit program manual de programare sau cod ISO. Fiecare linie din program cuprinde mai multe instrucțiuni relative fie la deplasări, fie la condițiile de operare.

Automatul joacă rol de interfață inteligentă între directorul de comandă și particularitățile mașinii, fiind deci constructorul de MUCN cel care asigură programarea automatului pentru al adapta la gestiunea organelor de execuție ale mașinii.

Directorul de comandă cunoscând poziția actuală a sculei în raport cu piesa calculează punctele intermediare pentru atingerea punctelor definite în blocul de instrucțiuni. Arhitectura unei comenzi numerice simple este ilustrată în figura 1.10. Plecând de la microprocesor se găsește o memorie ROM care stochează softul sistemului, o memorie RAM care stochează programul piesă, adesea un interpolator care efectuează calculele sub controlul microprocesorului plecând de la datele pe care acesta din urmă le furnizează. Pașii diferiți de interpolare sunt trimiși la sistemele de comandă ale axelor. O cale comună de comunicare (figura 1.11) asigură legaturile și primirea informațiilor date de traductorii de viteză.

Figura 3.1. Schema de principiu a unui director de comandă cu microprocesor CN.

Figura 3.2. Schema magistralei de comunicare.

Auromatul programabil asigură gestiunea funcțiilor auxiliare, adesea de tip totul sau nimic, astfel ca: punerea în rotație a AP, comandă adaptivă în funcție de vibrații, schimbare sau indexarea turelei, schimbarea paletei. Poate de asemenea să asigure și funcții mult mai complexe cum ar fi: controlul unei jumătăți de axe, un motor de broșă etc.

3.2 Interpolarea

Pentru a prelucra un profil de piesă care nu este paralel cu nici una dintre axe este necesar să se realizeze deplasări simultane și sincronizate pe mai multe axe. În scopul de a nu fi obligat să codificăm în program, toate punctele unei curbe în vederea realizării punct cu punct, directorii de comandă au fost dotați cu interpolatoare, adică cu instrumente de calcul, care plecând de la coordonatele a două puncte (de plecare și de sosire) calculează un număr mare de puncte intermediare într-o manieră în care traiectoria sculei să fie efectuată cu o precizie fixă depinzând de performanțele calculatorului utilizat și de calitatea părții operatie (variatoare, traductoare etc.).

Toate mașinile oferă astăzi posibilități de interpolare liniară și circulară (figura 1.12) care sunt materializate prin funcțiile G1,G2 sau G3 fără mașinile „punct cu punct” utilizate la găurire, sudare punct cu punct etc.

principiu de punere în poziție prin interpolare.

frezare.

Figura 3.3. Interpolarea liniară sau circulară.

3.3 Introducerea programelor

Benzile perforate au constituit primele moduri de schimbare a programelor de lucru pe MUCN. Lățimea lor era de țol și datele erau înregistrate caracter cu caracter pe 8 piste paralele (coloane) în cod ISO (figura 1.13), o a noua pistă (serie continuă de găuri) servește la asigurarea antrenării în mișcare a benzii. Informațiile sunt codificate binar și prezența unei găuri semnalează un bit pe pista corespondentă.

Figura 3.4. Codificarea ISO pe bandă.

Spațiul între găuri este de 0,1țoli, ceea ce asigura o distanță de înregistrare destul de slabă (aproximativ 10 octeți pentru bandă de 25 m). Viteza de lectură a benzilor este asigurată printr-un lector cu celule fotoelectrice cu o viteză de 200 până la 1000 caractere pe secundă. Benzile aveau o durată de viață destul de redusă: 15 lecturi pentru benzile de hârtie și 50 pentru benzile din plastic. Din acest motiv benzile au fost abandonate progresiv pentru a fi înlocuite prin portprograme cu citire directă cu lectori magnetici pentru diskete. Avantajele suporților magnetici consta în viteza de lectură, în marea densitate de înregistrări și o punere în practică mai usoară.

Transmiterea informațiilor între diverse echipamente este realizată prin magistrale de comunicare alcătuite din fibre optice care permit circulația informațiilor în ambele sensuri simultan cu debite care pot ajunge la 20 Mb/s.

3.4 Traductoare de poziție și viteză

Precizia susceptibilă a fi atinsă pe MUCN este dependentă de precizia de măsurare a poziției sau altfel spus de controlul deplasărilor. Pe mașinile de calitate directorul de comandă cunoaște poziția de atins și poziția reală a elementului mobil. Aceste valori sunt comparate pentru a deduce deplasarea de efectuat.

Natura acestui program (abaterea între poziția proiectată și cea reală) depind de natura traductorilor de poziție utilizați, care pot fi de natură analogică cu traductori inductivi sau de tip numeric cu traductori optici (discuri sau rigle gradate) figura 14, respectiv figura 15.

a) Măsurarea directă a poziției. b) Măsurarea indirectă a poziției.

1- cititor; 2 – riglă gradată. 1 – masă; 2 – disc gradat; 3 – șurub;

4 – generator de semnal.

c) Măsurarea directă a poziției

1 – motor; 2 – masă; 3 – sistem de masurare; 4 – șurub cu bile; 5 – piuliță specială.

Figura 3.5. Captor incremental de deplasare liniară.

M – originea mașinii; 1- scară de măsurare binară; 2 – pozițis sctuală a mesei;

d) Masurarea pozției absolute.

1-rigla gradată; 2–poziția anterioara a mesei; 3–poziția curentă a mesei; 4–masa în poziția de referință;

e) Măsurarea poziției relative.

Figura 3.6. Modalități de citire incrementală și relativă.

Precizia de măsurare depinde de rezoluția captorului (sub un micron) și de localizarea lui în lanțul cinematic al deplasărilor, cea mai bună măsurare obținându-se când unul din elementele captorului este fixat pe elementele mobile de controlat, se evită astfel erorile datorate deformațiilor elastice ale diferitelor organe de mașini supuse eforturilor de comandă. Precizia este de ordinul a 1 micron.

Pentru a îmbunătăți poziționarea și traiectoria este convenabil de asemenea de acontrola viteza de deplasare, captorul de viteze putând fi de 2 tipuri: analogic dacă se utilizează un

dinamometru, sau incremental prin descompunerea impulsurilor luminoase plecând de la un disc perforat sau cu dinți periferici.

MUCN are urmatoarele nivele de deservire:

comenzile pozițiilor simple fără bucle și retur: se întâlnesc pe mașinile de slabă capacitate. Ele utilizează în general motoare pas cu pas comandate de un număr de impulsuri proporțional cu deplasare de asigurat. Sub acțiunea cuplului rezistent se poate întâmpla ca rotația să nu corespundă exact în ordine și de aceea această tehnică este rezervată echipamentelor ușoare.

deservirea cu bucle – retur în poziție sunt capabile să compare instantaneu pozițiile elementelor mobile cu valori stabilite, figura 1.16.

Figura 3.7. Schema de principii a deservirii axelor.

Se utilizează motoare de curent continuu cu colector la care cuplul motor proporțional cu curent indus. Acest tip de comandă nu asigură o proporționalitate foarte precisă când vitezele sunt ridicate. Din când in când se utilizează motoare sincrone autopilotate care oferă o montare și întreținere ușoară.

Deservirea analogică tinde tot mai mult să fie înlocuită cu deservirea numerică care permite utilizarea microprocesoarelor pentru un control mai bun, viteza motorului broșei asigură în acest caz o bună precizie a vitezei de rotație cu o abatere de 1% la un interval de variație de la 1 la 100 și timpii de răspuns inferior la 1 secundă.

4 Avansul

4.1 Avansul rapid

G00 comandă o poziționare cu avans rapid. Valoarea avansului rapid pentru fiecare axă este impusă prin parametru de către constructorul mașinii. Această valoare poate fi diferită pentru fiecare axă. Atunci când mai multe axe se deplasează simultan cu avansul rapid, rezultanta avansului va fi calculată astfel încât componenta vitezei pe fiecare axă să nu depășească valoarea particulară a avansului rapid pentru acea axă (impusă ca parametru) și poziționarea să se realizeze în minimul de timp.

Valoarea avansului rapid este modificată cu comutatorul de corecție a avansului rapid care poate avea treptele:

F0: definit prin parametrul RAPOVER în %, si 25%, 50%, 100%.

Valoarea avansului rapid nu poate depăși 100%. Deplasarea cu avans rapid se va opri dacă comutatorul de corecție avans este pe poziția 0%. În lipsa unui punct de referință valid, sunt valabile valorile reduse ale avansurilor rapide definite de constructorul mașinii pentru fiecare axă până cand se execută întoarcerea în punctul de referință.

Valorile de corecție ale avansului rapid pot fi conectate cu cele ale comutatorului de corecție avans. Dacă se deplasează axele cu butoanele de JOG, viteza de avans rapid este diferită față de avansul rapid cu G00, și de asemenea se poate selecta prin parametri pentru fiecare axă. De obicei viteza de deplasare cu butoanele de JOG este mai mică decât viteza de poziționare și corelată cu timpul de răspuns al omului.

4.2 Valoarea avansului de prelucrare

Avansul este programat la adresa F.

Acesta este realizat în blocuri de

interpolare liniară (G01) și circulară

(G02, G03). Avansul este realizat

tangențial de-a lungul

traiectoriei programate.

F – avans tangențial

Fx- componentă a avansului pe direcția X

Fy – componentă a avansului pe direcția Y Figura 4.1. Avansul rapid.

F =

Cu excepția stărilor de inhibare, corecție și stop (G63), valoarea avansului programat poate fi modificată în gama de la 0 la 120% cu comutatorul de corecție a avansului. Valoarea avansului (F) este modulară. Dupa punerea sub tensiune va fi activă valoarea avansului impusă cu parametrul FEED.

4.3 Avansul pe minut (G94) și avansul pe rotație (G95)

Unitatea de avans poate fi specifică în program cu codurile G94 și G95:

G94: avansul pe minut;

G95: avansul pe rotatie.

Termenul de „avans/mint” se referă la avansul specificat în unitățile mm/min, inci/min sau grade/min. Termenul „avans/rotație” se referă la avnsul realizat într-o rotație a arborelui, specificat în unitățile mm/rot, inci/rot sau grade/rot. Nu poate fi programat G95 decât dacă arborele este echipat cu un cod de poziție.

G94 și G95 sunt valori modale. După punerea sub tensiune va fi selectată una dintre stările G94 sau G95 funcție de parametrii din grupul CODES. Avansul rapid se execută invariabil în mm/min, deci starea G94/G95 nu îl va afecta.

Valuarea maximă pentru avansul de prelucrare la o anumită mașină, poate fi limitată superior (impusă ca un parametru) de catre constructor. Valoarea impusă aici se referă invariabil la avansul în mm/min. Această valoare este de asemenea și viteza de DRZ RUN (executarea programului fără prelucrare). În cursul executării unui program, dacă valoarea avansului programat depășește valoarea limită superioară, comanda numerică o va limita la aceasta. De asemenea, separat, se poate limita superior valoarea maximă a avansului pentru JOG prin parametrii pentru timpii de răspuns uman.

4.4 Accelerarea/frânarea automată

La deplasarea cu avans rapid, comanda numerică va executa în mod automat o accelerarea liniară la începutul mișcării și o frânare liniară la sfârșitul mișcării. Mărimea accelerației este definită de către constructorul mașinii în parametrul ACCn, în funcție de dinamica mașinii.

Figura 4.2. Accelerarea/frânarea automată.

În mișcările de avans, valoarea avansului tangențial (programat) va fi luată în calcul de către comanda numerică pentru accelerația liniară, și respectiv, valoarea sa va fi scăzută prin frânare liniară. Această tehnică oferă avantajul față de accelerarea tradițională (exponențială), că mașina va atinge mai rapid viteza dorită (considerând o anumită Figura 4.3. Accelerarea/frânarea programată.

constată de timp adoptată în ambele cazuri).

Astfel timpii de accelerare și de frânare (adică timpii de deplasare efectivă a axelor) vor fi reduși.

Un alt avantaj al accelerării liniare față de accelerarea exponențială este o mai mică distorsionare a profilului (adică eroarea de rază), comparativ cu cea obținută la accelerarea exponențială, la prelucrarea cu viteză mare a unui cerc.

Figura 4.4. Eroarea de rază.

Comanda numerică monitorizează modificările vitezelor tangențiale. Aceasta este necesar pentru a atinge viteza comandată într-un proces de accelerare continuă, dacă este necesar, prin câteva blocuri. Accelerarea la noul avans (mai mare decât cel precedent) este începută de către comanda numerică în mod invariabil în execuția blocului respectiv, în care este specificată noua valoare a avansului. Dacă este necesar, acest proces se poate prelungi pe câteva blocuri. Frânarea la o valoare nouă a avansului (mai mică decât cea precedentă) va fi începută de către comanda numerică în blocul precedent celui în cauză, astfel ca prelucrarea să pornească cu viteza programată în blocul în care este specificată noua valoare a avansului. Accelerarea/frânarea liniară este folosită și la deplasarea manuală în modul JOG sau cu roata de mână. Valorile pentru acest caz vor fi definite pentru fiecare axă prin parametrii de la ACC1 la ACC8.

Figura 4.5. Accelerarea/franarea continuă.

4.5 Funcțiile de control ale avansului

Funcțiile de control a corectiilor sunt necesare atunci cand trebuie prelucrate colțuri, și/sau când o tehnologie particulară necesită anularea comutatorului de corecție și a butonului de stop. Când se prelucrează colțuri și aplicarea tăierii continue, axele, datorită, inerției lor, nu sunt capabile să urmarească traiectoria comandată de către Figura 4.6. Controlul corecțiilor.

comanda numerică.

Astfel, scula va rotunji colțurile, mai mult sau mai puțin, în funcție de avans. Dacă piesa ce trebuie prelucrată necesită colțuri ascuțite, trebuie specificată reducerea avansului la sfârșitul blocului, să se aștepte până când axele se opresc, și numai după aceea să se pornească următoarea mișcare.

4.5.1 Oprirea precisă (G60)

G60 nu este o funcție modală, deci nu este activă decât în blocul în care a fost programat. La sfârsitul blocului în care a fost specificat G60, comanda numerică încetinește după executarea interpolării, și așteaptă apariția semnalului „atingerea poziție”.

Dacă acest semnalul nu este primit în 5 secunde, se afișează mesajul 1020 POSITION ERROR (eroare de poziție). Această funcție poate fi utilizată pentru prelucrarea precisă a colțurilor ascuțite.

4.5.2 Modul tăiere continuă (G64)

Funcție modală. Comanda numerică va activa această stare la punerea sub tensiune. Ea va fi anulată de unul din codurile G61, G62 sau G63. În acest mod nu se așteaptă terminarea interpolării, axele nu vor încetinii. În loc de aceasta, va fi începută imediat interpolarea următorului bloc, iar în acest mod nu pot fi prelucrate colțuriel ascuțite, deoarece ele vor fi rotunjite.

4.5.3 Modul inhibare corecție și stop (filetare) (G63)

Este o funcție modală anulată cu comenzile G61, G62 sau G64. În acest mod sunt inhibate corecțiile pentru avans și arbore și stopul avansului. Valorile corecțiilor sunt considerate 100% (indiferent de poziția comutatorului). La terminarea interpolării, comanda numerică nu va încetini, ci va începe imediat următorul ciclu de interpolare. Acest mod fiind aplicabil la filetarea cu cuțit sau cu tarod.

4.5.4 Corecția automată la colț (G62)

Este o funcție modală anulată cu comenzile G61, G62 sau G64. Atunci când se prelucrează interiorul unui colț, asupra sculei acționează forțe mai mari înainte și după colț. Pentru a preveni supraîncărcarea sculei și apariția vibrațiilor, comanda numerică – atunci când este comandat G62 – va reduce în mod automat avansul înainte și după un colț interior.

Corecția de colț este activă în următoarele condiții:

când este activă compensarea sculei (G41, G42);

între blocurile G0, G1, G2, G3;

în deplasările în plan selectat;

când este prelucrat interiorul colțului;

când unghiul unui colț este mai mic decât un anumit unghi definit printr-un parametru;

pe o distanță înainte și după colț, definită prin parametri.

Figura 4.7. Corecția automată la colțuri.

Funcția de corecție de colț va fi activă între fiecare din următoarele perechi de blocuri: liniar la liniar, liniar la circular, circular la liniar și circular la circular. Interiorul unghiului poate fi selectat între 1 si 180º prin parametrul CORNANGLE. Figura 4.8. Selecția unghiurilor.

Frânarea și accelerarea vor fi începute la distanțele si înainte și respectiv după colț. În cazul arcelor de cerc, distanțele si , vor fi calculate de către comanda numerică de-a lungul arcului. Distanțele si vor fi definite în parametrii DECDIST și respectiv ACCDIST. Valoarea corecției poate fi selectată ca un procent în parametrul Figura 4.9. Distanțele de accelerare/frânare.

CORNOVER. Corectia

va deveni activă la distanța înainte de colț și va continua să fie activă pe distanța după colț. Comanda numerică va ține cont atât de corecția avansului cât și de corecția de colț:

F* corecția avansului * corecția de colț.

G09 se scrie într-un anumit bloc pentru a programa o oprire precisă în starea G62.

4.5.5 Corecția tăierii circulare interioare

Dacă este activă compensarea sculei (G41-freza in stanga conturului, G42-freza in dreapta conturului) comanda numerică va reduce automat avansul de prelucrare la interiorul suprafeței unui arc astfel ca avansul să aibă valoarea programată de-a lungul razei de tăiere.

Avansul în centrul razei sculei este:

F

Unde: este avansul corectat al centrului razei sculei;

R este raza cercului programată;

este raza cercului corectată;

F este avansul programat. Figura 4.10. Corecția tăierii circulare.

Limita inferioară a reducerii automate a avansului este impusă prin parametrul CIRCOVER, în care poate fi specificată ca procent corecția minimă. Înainte de a se transmite mai departe, corecția pentru raza cercului este multiplicată cu valorile corecției avansului și corecției de colț.

4.6 Eroarea de urmărire sau avans

Pentru deplasarea în lungul unei axe, întârzierea dinamică antrenează un ușor decalaj în timpul dintre ordinul execuție și execuția propriu-zisă, ceea ce nu are nici un efect asupra poziției așteptată de respectiva acțiune. Pentru toate deplasările care nu au loc paralele cu axele, aceste întârzieri dinamice antrenează o deformare a traiectoriei reale, în raport cu traiectoria programată, funcție de viteza de deplasare, figura 1.27.

Figura 4.11. Abaterea traiectoriei reale executată de sculă față de traiectoria programată.

Pentru a remedia acest decalaj (abatere) se utilizează o buclă de feed-back pentru a face să varieze câștigul de accelerație dintr-un lanț de deservire a unei axe.

4.7 Întârzierea (G04)

Comanda (G94) G04 P… va programa o întârziere în secunde. Domeniul pentru P este de la 0.001 la 99999.999 secunde.

Comanda (G95) G04 P… va programa o întârziere în numărul de rotații ale arborelui. Domeniul pentru P este de la 0.001 la 99999.999 rotații. Funcție de parametrul SECOND, întârzierea poate fi considerată în secunde indiferent de starea G94 sau G95. Aceasta implică invariabil întârzierea executării următorului bloc. Ea nu este o funcție modală. Pe durata întârzierii, se afișează pe ecran, în câmpul 5 care indică interpolarea, mesajul DWL care atrage atenția operatorului de ce s-a oprit prelucrarea.

5 Pupitrul de comandă

Tastatura de comandă constituie interfața care autorizează intervențiile operatorului:

introducerea manuală de date, programe bloc cu bloc (nefiind permisă nici o schimbare în procedurile automate);

introducerea corecțiilor de sculă dacă nu există legatură între bacul de măsurare și directorul de comandă;

modificarea corecțiilor pe parcursul derulării procesului de prelucrare în funcție de uzura sculelor;

generarea unui diagnostic de erori în programul-piesă sau corecții;

localizarea semifabricatului în sistemul de coordonate ale mașinii, definind originea piesei;

localizarea punctului de origine a programului;

alegerea unei condiții de funcționare a mașinii: automat, manual, semiautomat;

în funcție de CNC existente pe mașină introducerea programelor de învățare.

Operatorul dispune de un ecran de vizualizare care afișează:

programul curent, blocul curent, funcțiile curente, starea variabilelor și parametri tehnologici;

greșeli de sintaxă;

momentele de pană ale mașini;

valorile introduse pentru corecția traiectoriilor;

coordonatele punctului curent;

erorile care apar;

meniuri;

piesa de prelucrat, scula, semifabricantul pentru controalele dotate cu ecran grafic.

În ultimul timp ecranele sunt de tip grafic și permit vizualizarea traiectoriilor programului. Tastatura permite introducerea de date alfanumerice, de a efectua manual deplasări, de a dispune de funcții de comandă pentru definirea modului de lucru, reprezentate prin simbolurile normalizate, figura 1.28.

Pe tastatură se disting mai multe zone:

a) zona de gestiune pentru modelare geometrică;

b) zona alfanumerică pentru editarea de programe, a unor blocuri de comandă sau orice alte informații numerice sau alfanumerice;

c) zona de alegere a modului de lucru: automat, bloc cu bloc, manual, semiautomat;

d) zona de pilotaj manual și intervenție (potențiometru orire avansuri, corecție uzuri scule etc.);

e) zona de alegere a modurilor care oferă acces la diferite moduri de lucru:

modul de editare program;

mod editare suprafața de lucru a mesei;

mod executare a programului automat;

mod executare a programului „bloc cu bloc”;

mod introducere manuală de date;

mod manual care deblochează comanda:

comenzile axelor;

potențiometrele de reglare a vitezei;

oprirea deplasării.

Figura 5.1.a. Pupitru de comandă.

Figura 5.1.b. Tastatură.

Figura 5.1.c. Ecran afiare.

Figura 5.1.d. Modurile mainei.

Figura 5.1.e. Modulul de pilotaj manual.

Figura 5.1.f. Potențiometre de reglarea vitezei și oprire deplasări.

Figura 5.2. Principalele simboluri întâlnite pe panourile de comandă

a mașinilor-unelte cu comandă numerică.

5.1 Mașinile unelte cu comandă numerică și centrule de prelucrare

Utilizarea programelor numerice permite instalarea unei noi piese. Se realizează piesa cu formă complexă cu prețuri de cost reduse. Părțile componente ale unui centru de prelucrare sunt:

o mașină unealtă, o magazie de scule, mișcarea de translație, două mese, sistem de manipulare a sculelor așchietoare. Pe fiecare element mobil există niște sisteme de axe. Pentru eficiența acestui sistem a fost nevoie de introducerea unor elemente suplimentare.

Măsurarea vitezei de pozitionare se face cu ajutorul lanțurilor cinematice reunite. Reglarea sculei așchiatoare se realizează cu ajutorul unei scule de prereglare. Scula așchiatoare trebuie sa aibă o durabilitate foarte bună (plăcuțe dure – care sunt executate sub formă pătrată).

Sculele cu eborită (durabilitate foarte mare) se folosesc timp îndelungat fără a prezenta uzuri.

În figura de mai jos, se prezintă o mașină unealtă de frezat cu comandă numerică Knuth – Rapinill 700.

Figura 5.1.g. Mașina unealtă de frezat cu comandă numerică.

Figura . 5.1.h. Magazia de scule și acționare principală.

Figura 5.1.i. Părți componente ale panoului operator.

Centrul de prelucrare (CP) este o mașină unealtă care are posibilități tehnologice de prelucrare multiple, este echipată cu comandă numerică, dispune de un dispozitiv de înmagazinare a mai multor scule așchiatoare și efectuează schimbarea automată a acestora.

Principalul avantaj al CP este micșorarea timpului efectiv de prelucrare care este mai mic cu cca. 35% față de timpul efectiv de prelucrare al unei MU convenționale, realizat mai ales prin micșorarea timpilor auxiliari (timpul de schibare și reglare a sculelor în arboreal principal, timpul de schimbare a poziției piesei de prelucrat, timpul de deservire tehnologic). Micșorarea primelor două componente se realizează prin concentrarea operațiilor ce se pot efectua pe aceeași MU folosindu-se un numar mare de scule aferente frezelor de prelucrare și utilizarea de mese rotative indexate de prelucrări de direcții diferite ale piesei. Micșorarea timpului consumat cu schimbarea piesei se realizează cu mese suplimentare.

5.2 Desemnarea sistemului de axe legat de sculă

Indifirent de tipul mașinii, este necesar să putem defini în fiecare moment poziția sculei în spațiul în raport cu piesa. Pentru aceasta, scula se raportează la un sistem de axe legat de mașina-unealtă, figura 1.30.

Direcția axei OY este orientată la 90º față de axa X în sene trigonometric. Prin definiție (norme, STAS-uri) axa Z este totdeauna axa arborelui principal, adică:

axa sculei la frezare;

axa piesei la strunjire;

axa broșei în care se fixează electrodul-sculă la electroeroziune;

axa fascicolului laser, la mașinile de prelucrat cu laser.

Rezultă că planul XY, la frezare, este planul masei mașinii. Sensul pozitiv al axei Z este astfel stabilit ca atunci când cota Z crește, scula se îndepărtează de piesă. Axa X este axa mișcării principale perpendiculară pe Z, iar axa Y completează triedrul triortogonal drept (figura 1.30).

La redactarea unui program, se consideră totdeauna mișcările sculei în raport cu piesa.

Figura 5.3. Definiția axelor de coordonate.

Figura 5.4. Axele de coordonate la freze cu comandă numerică.

Pe fiecare axă constructorii de mașini-unelte aleg un punct „origine de măsură” plecând de la care deplasare este controlată.

Orice mișcare executată de MUCN se raportează la un sistem de referință ortogonal drept. Originea sistemului este punctul în care X=0, Y=0, Z=0 respectiv A=0, B=0, C=0. Alegerea originii este arbitrară, atât pentru axele de translație cât si pentru axele de rotație. Originea sistemului de referință asociat mașinii unelte poartă denumirea de punct zero al mașinii sau nulul mașinii. Mașina în sine, axele de coordonate și punctul zero sunt de fapt un sistem rigid din punct de vedere geometric.

5.3 Sisteme de cotare

Originea mașinii este, pentru fiecare axă un punct definit de constructor, acela unde el a plasat reperul care servește la cunoașterea poziției elementelor mobile. La punerea sub tensiune este necesar să fie aduse toate organele mobile în această origine (poartă denumirea de inițializare a sistemului de măsură) în afară de cazurile când avem rigle sau discuri codificate.

Punctul „origine-mașină” este introdus în funcție de restricția tehnologică, în timp ce punctul „origine-măsură” este definit în raport de restricțiile funcționale (de exemplu suprafața frontală a broșei).

„Originea-măsură” este definită de constructorul mașinii pe axă în raport cu care se efectuează deplasările programate. Acest punct definește poziția triedrului de referință al mașinii. Originea-măsură este punctul de coordonate absolută (0, 0, 0) și corespunde adesea cu poziția extremă a elementului mobil pe diferite axe.

Figura 5.5. Principiul de obținere a coordonatelor.

6 Organizarea unui program în comandă numerică

6.1 Structura generală a limbajului

Programul este construit dintr-o suită de acțiuni definite, linie cu linie, fiecare linie constituind un bloc de informații denumit „freză”. Fiecare bloc cuprinde cuvinte care constituie o informație, fiecare cuvânt începe printr-o adresă care dă un sens fizic datelor numerice care urmează. De exemplu X 25,30 – semnifică o deplasare după axa X la cota 25,3 mm, iar S 1000 înseamnă că turația pentru arborele principal este de 1000 [rot./min.], iar adresa asigură fără ambiguitate identificarea informației și separarea cuvintelor.

Începutul de program este menționat prin utilizarea simbolului “%”. Comentariile ca definițiile explicite de nume de piese, pot, în cazul anumitor directoare de comandă, să fie menționate utilizând un simboluri distinctive, de exemplu punându-le între paranteze. Fiecare freză poate începe printr-un cuvânt-număr (litera “N” urmat de un număr, ex. N10 – număr de freză pentru a efectua bucle în program și astfel să evităm să rescriem anumite părți).

6.2 Formatul frezei

Adresele utilizate usual în componența unei freze sunt:

N – pentru număr de bloc;

G – pentru funcții preparatorii;

X, Y, Z – pentru coordonatele principale ale punctului de atins;

A, B, C – pentru coordonate unghiulare;

u, v, w – pentru deplasări secundare paralele cu axele X,Y,Y;

i, j, k – pentru coordonatele centrului cercului sau a unui arc la interpolare circulară;

S – pentru turația arborelui principal;

F – pentru viteza de avans;

T – pentru a desemna scula: numărul sculei este definit prin două cifre, număr de registru unde sunt numerotate, mărcile de scule;

M – pentru funcțiile auxiliare.

Figura 6.1. Codificarea sculelor.

Sub forma cea mai generală o freză are formatul următor:

Figura 6.2. Forma generală a frezei.

6.3 Funcțiile preparatorii

Definesc apelul programului curent încărcat în directorul de comandă în vederea executării unei acțiuni bine definite. Ele sunt toate apelate prin adrese de tip „G” urmate de numărul din intervalul [0 – 100]; de exemplu G01 sa G1 apelează programul de interpolare liniară, atunci când se dorește interpolarea circulară – G2 sau G3 (după cum se dorește în sens trigonometric sau invers trigonometric).

Anumite funcții pot define informații care figurează în aval de apelare: de exemplu G90 care indică coordonatele care urmează citite sunt în valuare absolută, sau G91 care înseamnă că valorile coordonatelor sunt relative. Este cazul funcției “G4” utilizată pentru definirea tipului de temporizare a unei acțiuni. Funcția “G4” poate apărea în program și ca funcție de anulare a unei alte funcții preparatorii.

Exemplu:

Figura 6.3. Timpul de temporizare a unei acțiuni.

N10…

N20 G4 F3; temporizare pentru 3 secunde

N30…

N40 G4 S30; temporizare pentru 30 rotații

N50…

Observație:

cuvintele cu F… și S… sunt utilizate pentru temporizare doare în bloc cu G4;

orice avans F… și turație S… programată rămân active.

6.4 Cicluri sau macro-instrucțiuni de programare

Pentru motive de eficiență, se găsesc în direcorul de comandă ansamble de macroinstrucțiuni (cicluri) care permit să definim rapid operații repetitive sau având proceduri de execuție fixe (găurire, filetare, etc.). Dintre aceste cicluri, cu excepția filetării, trebuie ajutate cu parametri de lucru: viteză, avans, adâncime, cote etc.

Dintre aceste funcții avem la dispoziție:

G33 – funcția cod normalizat – permite ciclul de filetare la stunjire. Are o sintaxă specifică stabilită de fiecare constructor de mașini-unelte cu comandă numerică și se referă sau nu la adâncimea filetului, numărul de treceri, unghiul de penetrare, numărul de începuturi.

G81 – ciclul fix de găurire sau centrare;

G82 – ciclul fix de găurire cu finisarea suprafeței – este identic cu precedentul, dar mai cuprinde o temporizare la sfârșitul operației;

G83 – ciclul fix găurire cu revenire pentru ruperea spanului;

G84 – ciclul fix filetare;

7 Programarea asistată

Avantajele programarii asistate pot fi puse în evidență prin compararea volumului de muncă pentru a realiza programele în limbaj manual și într-un limbaj asistat. Este drep, în limaj manual posibilitațile comandă numerică sunt folosite mult mai eficient, dar volumul de muncă la programare este mult mai mare.

Mașina unealtă și comanda numerică sunt eficiente pentru producția de serie mică si mijlocie. Schimbările frecvente de tehnologie pot fi ușor rezolvate prin programare asistată. Deasemenea problema regimurilor de așchiere este repede rezolvată, complexitatea pieselor nefiind un impediment. Timpul de realizare a benzii perforate este substanțial redus, având în vedere faptul ca limbajul evoluat ce se adresează unui sistem de calcul, care elaborează el programul în limbaj mașină și editează banda perforată.

7.1 Procesorul APT – RCV

Acest procesor a fost elaborat de CII (Companie Internaționale pour l’Informatique) pentru calculatoarele IRIS fabricate în România sub numele FELIX. Caracteristicile limbajului sunt:

compatibilitate cu familia APT;

posibilitate de lucru în 3 axe;

talei mică:

se poate implementa pe un calculator mic (cu memorie de 64 K);

se poate utiliza în multiprogramare cu partiții mici de memorie;

mod de lucru convențional;

posibilități diverse de lucru:

clasic (pe cartele sau bibliotecat);

convenșional;

în sistemul SGF;

comanda directa (în timp real);

Lucrul cu procesorul APT – RCV se petrece în felul următor:

Figura 7.1. Procesorul APT.

7.2 Elementele limbajului APT – RCV

Caracterele folosite sunt:

litere majuscule A – Z;

cifrele 0 – 9;

semne specifice.

Cuvintele folosite pot defini:

elemente geometrice: POINT, CIRCLE;

funcții ale mașini unelte: TOOLNO, SPINDL;

indicații despre o suprafață: ZSURF, PSIS;

poziția în raport cu o suprafață: TLON, TLRGT;

mișcări punct cu punct: GOTO;

instrucțiuni tehnologice: CUTTER, OUTTOL;

miscări continuu: GOLFT, GORGT;

instrucțiuni speciale: POKET;

sfârșit de program: FINI;

funcții logice: JUMPTO;

Cuvintele tehnice trebuie sa includă maxim 6 caractere. Nu discutăm alte clasificări (cuvinte majore, minore, modale, nemodale) efectul fiecărui cuvânt va fi discutat în exemple. Există de asemenea cuvinte speciale pentru funcții aritmetice (LOGF, EXPF) și cuvinte la nivel de utilizator care facilitează listarea programului, titrarea lui, editarea în anumite condiții, etc.

7.3 Instrucțiuni geometrice

Aceste instrucțiuni definesc elemente geometrice din care este formată suprafața piesei ce se prelucrează. Într-un program APT se va descrie intâi piesa din punct de vedere geometric și apoi se va comanda mișcarea și regimurile de prelucrare.

Definirea punctului se realizează folosind cuvântul POINT:

prin coordonate;

P1 = POINT/coord. x , coord. y, coord. z.

Ca intersecție a doua drepte;

P2 = POINT/INFO, dreapta 1, dreapta 2.

Ca intersecție intre un cerc și o dreaptă;

P3 = POINT/ , INTOF, dreaptă, cerc.

Modificatorii din acolada sunt folositi pentru a alege una din cele doua posibilitați.

În acest caz, pentru A putem scrie file XLARGE, file YLARGE.

În acest al doilea caz se poate scrie XLARGE.

În acest caz poate fi folosit oricare dintre modificatori, dar el trebuie scris pentru a nu apărea o eroare de sintaxă.

Ca intersecție a doua cercuri;

P4 = POINT/ , INFO, cerc1, cerc2;

ca intersecție a unui cerc cu o rază de pantă dată:

P5 = POINT/cerc, ATANGL, valoare.

De remarcat:

se masoară trigonometric;

nu poate fi 0 sau 180.

definit ca un anume punct dintr-o rețea de puncte;

P6 = POINT/rețea, r1;

P6 = POINT/R1,4.

ca centru al unui crec;

P7 = POINT/CENTER, cerc;

POINT/ , modul, unghi.

Modificatorii XY PLAN, YZ PLAN, XZ PLAN, aleg una din funcțiile G17, G18, G19.

Intersecția unei drepte cu o conică;

P9 = POINT/ , INTOF, dreaptă, conică.

Definirea dreptei – se realizează prin cuvântul LINE:

Dreapta ce trece prin 2 puncte:

L1 = LINE/coord. x1, coord. y1, coord. x2, coord.y2;

L1 = LINE/P1, P2 (unde P1, P2 sunt punctele deja definite).

tangenta la un cerc și trecând printr-un punct dat:

L2 = LINE/punct, , TANTO, cerc.

Se include și situația:

dreapta ce trece printr-un punct și este paralelă cu o dreaptă:

L3 = LINE/punct, PARALEL, dreaptă;

dreapta paralelă la o dreaptă dată, la o anumită distanță:

L4 = LINE/PARALEL, dreaptă, , distanța;

dreapta tangentă la două cercuri:

L5 = LINE/ , TANTO, cerc1, , TANTO, cerc2;

dreapta ce trece printr-un punct dat și este perpendiculară pe o dreaptă dată:

L6 = LINE/punct, PERPTO, dreapta;

dreapta ce trece printr-un punct și face un unghi dat cu o anumită dreptă sau cu o axă:

L7 = LINE/punct, ATANGL, unghi, .

Paranteza dreaptă are semnificația căci dacă după nu se scrie nimic, XAXIS este subînțeleasă.

Dreapta definită de un punct și o pantă:

L8 = LINE/punct, SLOPE, valuare, pantă, .

Panta poate fi definită în raport cu axa x (normal) sau în raport cu o dreaptă, panta lui L1 în raport cu L2 este tg.

Dreapta definită prin unghiul cu axă x și intersecția cu o axă:

L9 = LINE/ATANGL, valoare.unghi, INTERC, , valoare.

Definirea cercului – prin cuvântul CIRCLE:

prin coordonatele centrului și rază:

C1 = CIRCLE/coord. x, coord. y, raza;

C1 = CIRCLE/CENTER, punct, RADIUS, raza;

definit de centru și o tangentă:

C2 = CIRCLE/CENTER, punct, TANTO, raza;

definit de centru și un punct de pe circumferință:

C3 = CIRCLE/CENTER, punct, punct;

definit de 3 puncte:

C4 = CIRCLE/ punct, punct, punct;

definit de centru și de un cerc tangent:

C5 = CIRCLE/ , dreaptă, , dreaptă, RADIUS, rază.

Se alege una din situațiile:

definit de rază si 2 tangente:

C6 = CIRCLE/ , dreaptă, , dreaptă, RADIUS, rază.

Se alege una din cele 4 situații:

cerc definit de o dreaptă tangentă și un cerc tangent:

C7 = CIRCLE/ , dreaptă, , , cerc, RADIUS, valoare.

În această situație sunt 8 posibilități:

cerc definit de o dreaptă tangentă, punct de circumferință și rază:

C8 = CIRLE/TANTO, dreaptă, , punct, RADIUS, rază;

Definirea planului – prin cuvântul PLANE:

plan definit de coeficienții ecuației Ax + By + Cz + D = 0:

PL1 = PLANE/ A, B, C, D.

definit de 3 puncte:

PL2 = PLANE/punct1, punct2, punct3.

plan paralel cu un plan dat, trecând print-un punct dat:

PL3 = PLANE/punct, PARALEL, plan.

paralel cu un plan dat, la o distanță dată:

PL4 = PLANE/PARLEL, plan, , distanță.

Instrucțiunea ZSVRF – permite definirea unui element geometric ca proiecție pe un plan. Nu există restricții asupra planului, dar dacă el este paralel cu xOy se definește implicit cota z.

Exemplu:

L1 = LINE/…

L2 = LINE/…

PL = PLANE/P2, P3, P4

ZSURF/PL

P1 = POINT/INTOF, L1, L2

Dreptele L1, L2 nu aparțin planului PL, intersecția lor M se proiectează automat pe PL datorită instrucțiunii ZSURF.

Exemplu:

Programul începe cu PARTNO – cuvânt ce semnifică începerea unui program. Dacă se folosește REMARK – ceea ce urmează nu este tratat de procesorul APT, textul apărând numai pe listing.

PARTINO

REMARK/DEFINIRE GEOMETRICĂ

O1 = POINT/20,20

C1 = CIRCLE/CENTER,O2,RADIUS,10

D1 = XAXIS

O2 = POINT/190,10

C2 = CIRCLE/CENTER,O2,RADIUS,10

O3 = POINT/5,195

C3 = CIRCLE/CENTER,O3,RADIUS,5

D2 = LINE/RIGHT, TANTO,C2,RIGHT,TANTO,C3

D3 = LINE/PARALEL,D2,YSMALL,10

D4 = LINE/PARALEL,D1,YLARGE,40

C4 = CIRCLE/YSMALL,D3,YLARGE,D4,RADIUS,5

FINI

Definirea vectorului – cu ajutorul cuvântului VECTOR:

prin componente:

V1 = VECTOR/comp.X, comp.Y, comp.Z;

prin punctele extreme:

V2 = VECTOR/punct origine, punct final;

V2 = VECTOR/x1, y1, x2, y2;

prin lungime și un unghi dat cu un anumit plan (punctul de origine nu este fixat):

V3 = VECTOR/LENGTH, lungime, ATANGL, unghi, ;

ca sumă sau diferență de 2 vectori:

V4 = VECTOR/vector1, , vector2;

ca vector cu modulul de „n” ori mai mare decât un vector dat:

V5 = VECTOR/n,TIMES,vector;

ca vector unitate al unui vector dat:

V6 = VECTOR/UNIT,vector;

ca vector perpendicular pe un plan dat:

V7 = VECTOR/PERPTO,plan, , lungime.

Definirea elipsei – ELLIPS.

E = ELLIPS/CENTER,punct,semiaxă mare, semiaxă mică, unghi.

Definirea conicei generalizate – GCONIC.

Se utilizează paranetrii ecuației analitice:

ax + bxy + cy + dx + ey + f = 0

G = GCONIC/a,b,c,d,e,f.

Orice curbă de gradul II se poate definii cu această ecuație, prin particularizarea coeficienților.

Definirea cilindrilor tabelari cu cuvintele NOZ, SPLINE.

Un cilindru tabelar este o suprafață riglată obținută prin deplasarea unei generatoare pe o curbă ce trece printr-o multime de puncte. În definiție se specifică doar această mulțime de puncte.

prin coordonatele punctelor:

prin mulțimea de puncte și condiții de pantă:

T2 = TABCYL/NOZ, SPLINE, P1, SLOPE ,1 ,P2 ,P3 ,P4 ,P5 ,P6 ,NORMAL.

Tratamentul cilindrilor tabelari.

Un cilindru tabelar este considerat ca o succesiune de cubice în așa fel încât continuitatea pantei se menține în orice punct de definiție.

Figura 7.2. Cilindru tabelar.

Pentru un interval [Pn, Pn+1]:

se consider sistemul de referință (s,t) cu axa OS definită de Pn,Pn+1;

prin 3 puncte Pn, Pn+1, Pn+2 trece un cerc, în planul soț;

ducem tangentele în Pn și în Pn+1. Ele vor fi considerate ca tangent la cubica,

t = a + b + cs pentru intervalul [Pn, Pn+1] – din condițiile de tangent se pot

determina a, b, c;

parametrii X,Y, a, b, c, determină complet inervalul [Pn, Pn+1]. Pentru intervalul [Pn+1, Pn+2], devine și astfel se păstrează continuitatea pantei.

Definirea matricelor de transformare MATRIX.

În APT nu se efectuează calcule cu matrici în sensul algebric. Aici o matrice este considerată un tablou de numere ce sunt coeficienții ecuațiilor de trasformare la schimbarea sistemului de axe:

, în acest caz se trece din sistemul XYZ în sistemul xyz.

definirea sub forma canonică:

M1 = MATRIX/a1,b1,c1,d1,a2,b2,c2,d2,a3,b3,c3,d3;

definirea unei matrici de translație:

M2 = MATRIX/TRANSL,d1,d2,d3;

în acest caz se definește o matrice: ;

matrice de rotație:

M3 = MATRIX/ , unghi.

C1 = CIRCLE/0,0,30

M1 = MATRIX/XY PLANE, 3,G

REFSYS/M1

P1 = POINT/RTHEATA, XYPLANE,3,G

REFSYS/NORME.

8 Frezele

8.1 Tipuri de freze

La o freză se deosebesc: dinții așchietoare și corpul. Din punct de vedere constructiv, frezele pot fi executate dintr-o bucată (în acest caz se numesc freze monobloc) sau asamblate (în acest caz se numesc freze cu dinți montați).

Figura 8.1. Tipuri de freze.

După modul de executare a dinților pe suprafața de așezare 1, frezele pot fi: cu dinți frezați (fig.a) și cu dinți detalonați (fig.b). Construcția frezelor cu dinți frezați este mai simplă și mai ușor de realizat. Detalonarea se folosește în cazul frezelor profilate, pentru care este necesar să se mențină profilul și după reascuțire care se execută pe suprafața de degajare 2. Frezele cu dinți se ascut pe suprafața de așezare 1. Suprafața 3 se numește spatele dintelui, în general, frezele se clasifică în funcție de forma suprafeței pe care o prelucrează și de mașina-unealtă pe care se execută prelucrarea.

Figura 8.2. Freze dinți drepți si înclinați.

Frezele cilindrice se folosesc pentru prelucrarea suprafețelor plane pe mașinile de fezat orizontale. Ele pot avea dinți drepți (fig. a) sau înclinați (fig. b). Cele cu dinți înclinați lucreză în condiții mai bune, deoarece așchierea decurge mai liniștit. Pentru dimensini mari de freze, construcția acestora poate fi realizată cu dinți asamblați. Această soluție permite construirea corpului din oțel de construcție, iar dinții așchietori, din oțel rapid (HSS sau plăcuțe) din carouri metalice, ceea ce reduce simțitor costul sculei. Frezele cilindro-frontale se folosesc pentru prelucrarea suprafețelor plane pe mașinile de frezat vertical.

Ca și frezele cilindrice, frezele cilindro-frontale pot fi: monobloc (fig. c) sau cu dinți asamblați (fig. d). Aceste freze așchiază cu partea frontal și cu partea cilindrică. Frezele disc (fig. e) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe mașinile de frezat orizontale. Aceste freze sunt prevăzute pe suprafața cilindrică exterioară și pe cele două suprafețe frontale cu dinți așchiatori. Frezele deget (fig. f) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe mașini de frezat verticale. Aceste freze au dinți așchiatori pe suprafața frontal și pe suprafața cilindrică. Frezele unghiulare (fig. g și h) se folosesc pentru prelucrarea suprafețelor înclinate.

Frezele profilate sunt prezentate în figura i și j; la aceste freze, suprafața activă are un anumit profil pentru prelucrarea unor suprafețe complexe.

Din categoria frezelor profilate fac parte și frezele modul (fig. k și i), care se folosesc pentru tăierea dinților roților dințate.

Pentru degroșare sunt folosite următoarele scule:

(HM90 E90A-D25-2-C25-C)

Figura 8.3. Freze .

(HCE D16/62-M10)

Figura 8.4. Freze .

10R0.5, 8R0.5, 6R0.5

Pentru semifinisare și finisare putem folosim următoarele freze:

Figura 8.5. Freze 10,8,6 mm.

16 (sferic) mm

Figura 8.6. Freze 16mm(sferic).

R = 5, R = 4, R=3

Figura 8.7. Freze R = 5, R = 4, R=3.

Materiale folosite la fabricarea sculelor.

Proprietătile materialului de execuție ale sculei așchiatoare:

duritatea corespunzătoare pentru a asigura sculei un tăiș care să facă tensiunilor și temperaturilor înalte care apar în proces;

rezistența la încovoiere mare pentru a nu se produce deformarea sau ruperea sculei în timpul așchierii;

stabilitatea termică redicată pentru a menține capacitatea de așchiere a tăisului la temperature mari ce apar în zona de lucru;

conductibilitatea termică bună pentru a permite evocarea rapidă a cadrului din partea activă a sculei.

În timpul fabricației trebuie sa avem grijă ca sistemul de coordonate al piesei sa fie corespunzător cu cel folosit în program. Piesa poate fi măsurată cu ajutorul unui comparator.

Obs: dacă setările nu sunt corespunzătoare , atunci piesa obținută nu va fi simetrică.

Pentru evitarea unori greșeli, operatorul de mașină unealtă simulează programul cu o deplasare mai mare a axei Z. Dacă totul este în regulă, operatorul pornește programul normal.

Operatorul poate să oprească oricând programul:

butonul de ugență – va fi acționat în cazul unori erori neașteptate;

stop – va acționa în cazul în care operatorul dorește să schimbe scula, de exemplu din cauza uzurii acestuia.

Cu schimbarea sculei programul poate fi pornit cu următoarea secvență de program, iar operatorul poate schimba oricând parametrii folosiți în program:

Avans 0-200%

Rotația 50-120%

Figura 8.10. Potențiometrele.

Acestea pot fi ajustate în funcție de datele furnizate de producătorul sculei.

8.3 Calculul regimurilor de așchiere

Viteza de așchiere : V = N = ;

N – turația ;

D – diametrul frezei ;

V – viteza de așchiere .

Alegerea vitezei optime pentru o anumită prelucrare înseamnă a găsi acea valoare a vitezei care să satisfacă trei condiții contradictorii:

productivitate maximă;

durabilitate maximă pentru cuțit;

preț de cost al pieselor ce se prelucrează cât mai mic.

Miscarea de avans presupune o deplasare între sculă și piesă, notată cu f, care se exprimă în

a frezei. Pentru fiecare dinte al frezei revine un avans pe dinte egal cu care poate fi exprimat în funcție de avansul pe rotație f și numărul de dinți ai frezei z:

f = z .

Viteza de avans – se calculează cu relația:

= f n = z n .

9 Bibliografie

1.) Nicolae, P., Constantin, V. Tehnologia tratamentelor termice, Editura Tehnică, București, 1974

2.) Botez, E. Mașini-unelte, vol.I, Teoria, Editura Tehnică, București, 1977

3.) Albu, A., Vaida, Al., Deacu, V., Crețu, M., Constantin, E., Morar, Velicu, S. Exploatarea mașinilor-unelte, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1983

4.) *** http://www.fim.usv.ro/pagini/specializari/tcm/files000/Comanda_Numerica_Prelucrare_ Rulmenti.pdf

5.) *** http://cmpicsu.upt.ro/pdf/laboratoare/Lab_CNC.pdf

6.) *** http://www.fim.usv.ro/pagini/specializari/tcm/files000/Comanda_Numerica_Prelucrare_ Rulmenti.pdf

7.) *** http://www.decsap.utcluj.ro/morar/cap4.pdf

8.) *** http://cnc-construct.com/introducingcncconstruct.pdf

Freze cu masa mobile si montanti fixi FLP

Freze cu masa fixa si montanti mobile FPM

Freze cu masa rotativa PAMA BSF http://www.popeci.ro/rom/dotari.php?id=4&d=29

9 Bibliografie

1.) Nicolae, P., Constantin, V. Tehnologia tratamentelor termice, Editura Tehnică, București, 1974

2.) Botez, E. Mașini-unelte, vol.I, Teoria, Editura Tehnică, București, 1977

3.) Albu, A., Vaida, Al., Deacu, V., Crețu, M., Constantin, E., Morar, Velicu, S. Exploatarea mașinilor-unelte, Editura Didactică și Pedagogică, București, 1983

4.) *** http://www.fim.usv.ro/pagini/specializari/tcm/files000/Comanda_Numerica_Prelucrare_ Rulmenti.pdf

5.) *** http://cmpicsu.upt.ro/pdf/laboratoare/Lab_CNC.pdf

6.) *** http://www.fim.usv.ro/pagini/specializari/tcm/files000/Comanda_Numerica_Prelucrare_ Rulmenti.pdf

7.) *** http://www.decsap.utcluj.ro/morar/cap4.pdf

8.) *** http://cnc-construct.com/introducingcncconstruct.pdf

Freze cu masa mobile si montanti fixi FLP

Freze cu masa fixa si montanti mobile FPM

Freze cu masa rotativa PAMA BSF http://www.popeci.ro/rom/dotari.php?id=4&d=29