Structura Sistemelor de Operare a Echipamentului Cnc

CUPRINS

Introducere

Capitolul 1 Structura sistemelor de operare a echipamentului CNC

1.1 Structura generală a limbajului

1.2 Organizarea unui fraze

1.3 Formatul frazei

1.4 Functiile preparatorii

1.4.1 Functii „G” definind natura deplasării

1.4.2 Functii „G” pentru definirea planului de interpolare

1.4.3 Functia „G” pentru pozitionarea optimă a sculei în raport cu piesa

1.4.4 Functiile de deplasare a originii sistemelor de axe

1.4.5 Functii diverse

1.4.6 Cicluri sau macro‐instructiuni programate

1.4.7 Functii definind natura și datele operatorii (modul de cotare)

1.5 Functii auxiliare normalizate

1.5.1 Functii de oprire M00, M01, M02, M30

1.5.2 Functii de punere în mișcare a arborelui principal: M03. M04, M13, M14

1.5.3 Functii asigurând simultan mai multe actiuni

1.5.4 Functia de căutare a broșei

1.5.5 Functiile „gama de viteze”

1.5.6 Schimbul sculei

1.5.7 Corectia de sculă la strunjire

1.6 Simboluri grafice

1.7 Cicluri specifice la strunjire

1.7.1 Ciclul de filetare

1.7.2 Cicluri specifice de frezare

1.7.3 Cicluri comune (strunjire, frezare)

Capitolul 2 Structura hardware a echipamentului CNC

2.1 Masina de frezat longitudinal cu portal

2.2 Componenta masinii

2.3 Caracteristicile principale ale masinii FLP 2200 CNC

2.4 Descrierea subansamblelor principale

2.4.1 Batiul

2.4.2 Masa

2.4.3 Capul de frezare

2.4.4 Mecanismul de avans al saniei pe traversa (axa Y)

2.4.5 Mecanismul de avans al traversei mobile

2.4.6 Aparatori

2.4.7 Pupitrul de comanda

Capitolul 3 Aplicatii

3.1 Constructia unui subprogram parametric pentru fixarea originii piesei în centrul unui alezaj

3.2 Constructia unui program de prelucrare piesa prin frezare

3.3 Program prelucrare piesa complexa

Concluzii

Bibliografie

INTRODUCERE

Ideea de control numeric are rădăcini vechi.În anul 1720 s-a inventat un dispozitiv care folosea cartele găurite de hârtie pentru a broda pe tesături de pânză diverse modele simple.Originar din anul 1860, pianina automata (sau flanșeta mecanică) utiliza o rolă de hartie cu șiruri de găuri pentru a controla actionarea diverselor clape, adică note muzicale. Controlul numeric, așa cum îl cunoaștem azi, a aparut inainte de inventarea microprocesoarelor utilizate in computerele actuale.Un mare impuls pentru dezvoltarea acestuia a fost dat de US Air Force, care dispunea de de suficiente resurse financiare pentru stimularea cercetării.US Air Force avea nevoie de îmbunătătiti în constructia avioanelor cu motoare cu reactie.Datorită vitezelor mari de zbor ale acestora, structura mecanică și geometria trebuiau îmb 22522w2215w unătătite.Acest lucru cerea prelucrări mecanice complexe la un pret de cost foarte mare. În 1952, Massachussetts Institute of Technology a construit și prezentat prima mașină cu comandă numerică ce avea posibilitatea să controleze mișcarea unei freze pentru prelucrarea de suprafete complexe.Finantarea constructiei și cercetării a fost făcută de US Air Force. Mașina a avut succes, și in 1955, la târgul National Machine Tool Show, au apărut spre comercializare mașini cu comeni numerice. Prima generatie de matini CNC folosea lămpi electronice ci vacuum, care produceau multa căldură și ocupau un spatiu desul de mare. Mașinile nu ereau prea fiabile. La a doua generatie, tuburile electronice au fost inlocuite cu tranzistori, ceea ce a condus la o încălzire mai mică și o fiabilitate mai mare a etajului de control. De asemenea, controller-ul ocupa un spatiu mai mic. Prima și a doua generatie de mașini-unelte nu aveau memorie de stocare a programelor. Instructiunile erau stocate pe bandă de hârtie perforată și erau transmise mașinilor una câte una. Mașina  primea o instructiune, o executa și apoi cerea următoarea instructiune. La a treia generatie s-au folosit circuite integrate și modulare și s-a introdus memoria de stocare a programelor. Memoriile au fost, la început, magneticem, cu role de bandă magnetică, iar apoi, electronice, cu circuite integrate. Pe măsură ce tehnologia a evoluat, s-au introdus și folosit plăci imprimate cu cicuite electronice. Acestea erau proiectate pentru executarea unui program fix (pre-programate). Se foloseau la executia anumitor actiuni uzuale și comune: găurire, frezare, rectificare etc. Plăcile se introduceau in sloturi speciale și, când nu mai era nevoie de ele, se înlocuiau. Se mai numeau și canned cycles (programe la conservă). Astăzi, se poate vorbi despre o a patra generatie de mașini cu comandă numerică în care controller-ul mașinii are la bază tehnologia microprocesoarelor și a calculatorelor actuale.

CAPITOLUL 1. STRUCTURA SISTEMELOR DE OPERARE A ECHIPAMENTULUI CNC

1.1 Structura generală a limbajului

Programul este constituit dintr-o suită de actiuni total definite, linie cu linie, fiecare linei constituind un bloc de informatii denumit „frază”. Fiecare bloc cuprinde cuvinte care constituie o informatie, 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 100 înseamnă că turatia pentru arborele principal este de 1000 [rot./min]. adresa asigură fără ambiguitate identificarea informatiei și separarea cuvintelor. Începutul de program este mentionat prin utilizarea simbolului „%”. Comentariile ca definitiile explicite de nume de piese, pot, în cazul anumitor directoare de comandă, să fie mentionate utilizând un simbol distinctiv, de exemplu punându-le între paranteze. Fiecare frază poate începe printr-un cuvânt-număr (litera „N” urmat de un număr, ex. N55). Noi vom utiliza în continuare număr de frază pentru a efectua bucle în program și astfel să evităm să rescriem anumite părti. De asemenea, el servește pentru a indica utilizarea modului „căutarea numărului de secventă” care permite demararea unui program pe secvente, altul decât cel de început. De notat este că la fel ca și în programele informatice și în programele cu comandă numerică este de dorit ca numerotarea frazelor să se facă în ordine crescătoare.

1.2 Organizarea unei fraze

Majoritatea mașinilor acceptă fraze de format variabil, adică nu se pune în frază decât informatiile necesare frazei respective nefiind necesar să se repete informatiile deja furnizate. De exemplu dacă se vrea deplasarea dintr-un punct de coordonate (X1,Y1, Z1) în punctul de coordonate (X1,Y2) nu se va da în fraza privitoare la această actiune decât valoarea coordonatei care se modifică, în cazul nostru Y2. O deplasare nu se va efectua decât după axa care a fost cerută explicit.

Există două tipuri de fraze utilizate la programarea în comandă numerică:

􀂾 fraza de format fix – care impune respectarea ordinului, pozitia, nr. de cuvinte și dimensiunea lor după un format fix;

􀂾 fraza de format variabil – este mai utilizată deoarece permite să nu se mentioneze decât informatiile realmente necesare.

De exemplu în cazul procesorului Numeron 760:

N001 G1 X150 Y200 S10 F150 M3

N002 G2 Z300 R50

N003 G1 X100

1.3 Formatul frazei

Adresele utilizate uzual în componenta unei fraze sunt:

• N – pentru număr de bloc;

• G – pentru functii 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, Z;

• I, J, K – pentru coordonatele centrului cercului sau a unui arc la interpolare circulară;

• S – pentru turatia 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, figura 1.

• M – pentru functii auxiliare.

Un exemplu al formatulului frazei este figura 2.

Figura 1. Codificarea sculelor.

Sub forma cea mai generală o frază are formatul următor:

Figura 2. Formatul frazei.

Datele numerice alocate fiecărei functii din frază depind de tipul echipamentului numeric specificat în manualul de programare. Coordonatele liniare pot fi programate cu o precizie de 1 μm iar cele unghiulare cu o miime de grad.

1.4 Functiile preparatorii

Definesc apelul programului curent încărcat în directorul de comandă în vederea executării unei actiuni bine definite. Ele sunt toate apelate prin adrese de tip „G„ urmate de un număr din intervalul [0 – 100]; de exemplu G01 sau 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 functii pot defini informatii care figurează în aval de apelare: de exemplu G90 care indică coordonatele care urmează citite sunt în valoare absolută, sau G91 care înseamnă că valorile coordonatelor sunt relative. Anumite functii preparatorii nu au efect decât în fraza în care sunt mentionate, fiind denumite functii non-modale. Este cazul functiei „G4” utilizată pentru definirea timpului de temporizare a unei actiuni. Functia „G4” poate apărea în program și ca functie de anulare a unei alte functii preparatorii, figura 3.

Figura 3. Exemplu de temporizare cu functia G4.

1.4.1 Functii G definind natura deplasării

G00 – deplasare rapidă (paralelă cu axele sau la 450). Deplasarea se efectuează cu viteză maximă numai la distante mari. La distante mici nu se poate ajunge la regim de deplasare rapidă datorită timpilor de accelerare și decelerare. Viteza de deplasare rapidă este cuprinsă în general între 10 -70 [m/min] și nu se poate realiza în cazul interpolărilor liniare la 450 și circulare când trebuie efectuat continuu controlul vitezei după două axe.

G01 – interpolare liniară cu avans de lucru – definită cu ajutorul controlului deplasării printr-o procedură de interpolare.

G02 -G03 – interpolare circulară cu avans de lucru în planele XY, YZ sau ZX. Deplasarea se face după un arc de cerc parcurs în sens orar dacă este apelată functia G02 și în sens anti-orar dacă este apelată functia G03. în plus coordonatele punctelor de realizat pot fi calculate după o procedură trebuind doar să fie indicate raza cercului (cu adresa R) și punctele centrului de interpolare (i, j, k). Apelarea uneia dintre aceste functii revocă (anulează) celelalte functii „G” care sunt în actiune.

1.4.2 Functii „G” pentru definirea planului de interpolare

G17, G18, G19 – permit alegerea planului de interpolare circulară în care se face și corectia sculei (de rază și lungime), figura 4 si 5. Aceste plane sunt respectiv XY, YZ, ZX iar axa arborelui principal a mașinii-unelte se orientează după normala la planul indicat.

Figura 4. Alegerea planului de interpolare.

Figura 5. Specificatii pentru o interpolare circulară.

Remarci asupra interpolării circulare, figura 6:

a) dacă se programează centrul de interpolare este indicat să se facă la egală distantă de punctele de plecare și sosire a sculei pentru a obtine o precizie de pozitie constantă pentru cele două puncte (care sunt influentate de precizia de realizarea pozitiei centrului);

b) dacă se programează raza cercului, se întâlnesc două situatii: – o deplasare rapidă după traiectoria 2 sau o deplasare mai lentă după traiectoria 1;

c) pentru anumite tipuri de comenzi, Fanuc, Siemens etc. centrul de interpolare (i, j k) se exprimă relativ la punctul de plecare a traiectoriei curbilinii.

1.4.3 Functia „G” pentru pozitionarea optimă a sculei în raport cu piesa

Între profilul geometric teoretic și cel real descris de axa sculei la prelucrare există o abatere. Ea apare a frezare, de exemplu, când se programează originea reperului legat de sculă (situată pe axa sculei) iar prelucrarea se face cu partea cilindrică exterioară.

Figura 6. Probleme legate de precizia interpolării circulare.

Comenzile numerice actuale permit efectuarea unor calcule și corectia pozitiei punctului de referintă a sculei în raport cu conturul piesei.

G41, G42 – apelează astfel de functii de calcul și corectie a traiectoriei sculei în raport cu profilul piesei de prelucrare,figura 7.

Figura 7. Necesitatea u definirea planului de interpolare

G17, G18, G19 – permit alegerea planului de interpolare circulară în care se face și corectia sculei (de rază și lungime), figura 4 si 5. Aceste plane sunt respectiv XY, YZ, ZX iar axa arborelui principal a mașinii-unelte se orientează după normala la planul indicat.

Figura 4. Alegerea planului de interpolare.

Figura 5. Specificatii pentru o interpolare circulară.

Remarci asupra interpolării circulare, figura 6:

a) dacă se programează centrul de interpolare este indicat să se facă la egală distantă de punctele de plecare și sosire a sculei pentru a obtine o precizie de pozitie constantă pentru cele două puncte (care sunt influentate de precizia de realizarea pozitiei centrului);

b) dacă se programează raza cercului, se întâlnesc două situatii: – o deplasare rapidă după traiectoria 2 sau o deplasare mai lentă după traiectoria 1;

c) pentru anumite tipuri de comenzi, Fanuc, Siemens etc. centrul de interpolare (i, j k) se exprimă relativ la punctul de plecare a traiectoriei curbilinii.

1.4.3 Functia „G” pentru pozitionarea optimă a sculei în raport cu piesa

Între profilul geometric teoretic și cel real descris de axa sculei la prelucrare există o abatere. Ea apare a frezare, de exemplu, când se programează originea reperului legat de sculă (situată pe axa sculei) iar prelucrarea se face cu partea cilindrică exterioară.

Figura 6. Probleme legate de precizia interpolării circulare.

Comenzile numerice actuale permit efectuarea unor calcule și corectia pozitiei punctului de referintă a sculei în raport cu conturul piesei.

G41, G42 – apelează astfel de functii de calcul și corectie a traiectoriei sculei în raport cu profilul piesei de prelucrare,figura 7.

Figura 7. Necesitatea corectării traiectoriei sculei în raport cu profilul piesei.

Functia G40 – corectie de rază – definește pozitia axei sculei la frezare în raport cu profilul piesei sau pozitia punctului fictiv la strunjire. Functia G40 este programată asociat cu functiile G41 și G42, figura 8:

􀂾 G41 pozitionează scula la stânga profilului piesei;

􀂾 G42 pozitionează scula la dreapta profilului piesei;

G40 – este functia de anulare corectie pozitie comandată prin functiile G41 și G42.

Observatie:

– functiile G41 și G42 utilizate pentru a efectua corectii de rază și lungime a sculelor în raport cu profilul piesei, figura 9, trebuie anulate cu G40 deoarece neanularea lor implică să fie operationale și la actiunile comandate prin frazele următoare.

Figura 8. Pozitionarea sculei în raport cu piesa.

Utilizarea functiilor G41 și G42 implică:

􀂾 pentru unghiuri ascutite exterioare trebuie realizată o reajustare a traiectoriei plecând de la un unghi determinat de fiecare constructor. Această traiectorie suplimentară va asigura pivotarea în jurul vârfului inducând un arc de cerc de racordare delimitat de cele două normale, figura 10, dacă nu utilizând traiectoriile decalate paralel cu cele două laturi ale unghiului, până în punctul lor de intersectie, caz în care drumul parcurs de sculă este mai mare și deci timpii de lucru au valori majorate și un risc de coliziune cu alte suprafete ale

piesei ridicat.

Figura 9. Corectie de rază și lungime a sculelor în raport cu profilul piesei.

Figura 10. Corectia traiectoriei la intersectia a două segmente.

􀂾 pentru unghiuri obtuze interioare – trebuie limitată traiectoria decalată înainte de a fi atins punctul situat pe normala trasată la extremitatea segmentului. Această limită, în cazul unui unghi format din două drepte, se găsește pe bisectoarea unghiului. Pentru un unghi definit printr-o dreaptă și un arc de cerc, traiectoria liniară decalată trebui să fie limitată la intersectia dintre dreaptă și raza suprafetei concave, figura 11.

Figura 11. Decalajul traiectorie în cazul unghiurilor obtuze interioare.

La majoritatea directoarelor de comandă aceste proceduri de calcul a traiectoriilor decalate sunt satisfăcute dacă dimensiunea elementelor succesive ale conturului nu este prea mică în raport cu raza introdusă pentru corectie. Această situatie nu poate fi rezolvată în cazurile practice, cum ar fi situatiile din figura 12.

Corectia traiectoriei cu functiile G41, G42 trebuie să fie operatională când deplasările de lucru devin efective. Trebuie deci să se apeleze la functiile G41, G42 într-o frază anterioară liniei în care începe realizarea conturului de prelucrat. În cazul unor microprocesoare este posibil ca tratamentul secvential al corectiei traiectoriei să se programeze în aceiași frază, figura 13.

Influenta asupra vitezei de avans:

– Viteza de avans este aplicată asupra centrului razei sculei și asupra punctului de așchiere: rezultă când rezultatul operatiei 1 ± r / R este foarte diferit de 1 (r – este raza sculei, R – este raza de curbură a traiectoriei), conditiile de așchiere foarte îndepărtate de cele dorite și unori cu probleme de calitate la interpolarea circulară.

Figura 12. Tipuri de contururi care ridică probleme comenzilor numerice actuale.

Figura 13. Angajarea sculei în lucru simultan cu corectia sculei.

Este convenabil deci de a corija valorile programate cum este indicat în figura 14. această corectie este luată în calcul automat pe MUCN.

Figura 14. Influenta corectiei sculei asupra vitezei de avans.

Corectia în spatiu

Când așchierea suprafetelor se face prin interpolare liniară succesivă, programul trebui să contină în plus coordonatele punctelor în X, Y, Z ale directiei vectorului normal la suprafată, după acest vector se efectuează corectia razei. Această posibilitate nu exista la versiunile initiale de comandă numerică, apoi au început să fie oferite optional iar acum întră în programare ca o normalitate. În acest caz pe lângă coordonatele X, Y, Z și cele ale vectorului normal P, Q, R trebui accesată functia G29. în cazul în care mașina-unealtă cu comandă numerică este cu mai mult de 3 axe, vom accesa functia G1 cu 5 adrese:

G1 X … Y … Z … A … B …

X … Y … Z … A … B …

unde punctul astfel pilotat se găsește invariabil pe axa de rotatie în continuarea arborelui broșei mașinii.

Dificultatea programării în acest caz rezidă din aceea că trebui tinut cont în calcul corectiei atât de elementele anterioare atât de lungimea sculei, vectorul normal la suprafată dar și de vectorul de orientare a axei sculei în jurul vectorului normal, figura 15.

Figura 15. Notiunea de suprafată și vector normal.

Figura 16. Prelucrarea pe o mașina-unealtă cu comandă numerică cu 5 axe.

1.4.4 Functiile de deplasare a originii sistemelor de axe

G90 – informatiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate în calcul ca și coordonate absolute în raport cu originea programului;

G91 – informatiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate în calcul ca și coordonate relative în raport cu originea programului;

Figura 17. Programarea deplasărilor absolute și relative.

Un exemplu de cotare absolută și relativă este prezentată în figura 18, pentru un arc de cerc de rază R.

Punctul A este considerat originea programului iar blocurile reprezintă:

N10 – pozitionarea sculei în punctul A;

N15 – pilotarea sculei din A în C;

N20 – interpolare circulară, G3 revocă G1;

N25 – interpolare liniară din C în A, G1 revocă G3.

G52 – este un mod de programare absolută pentru cotele măsurate. Această functie permite afișarea cotelor în raport cu originea de măsură OM. Ea este practică pentru definirea unui punct fix în spatiu de lucru al mașinii. În general functia G52 este utilizată pentru definirea, fără riscul coliziunilor sculei cu piesa, unui punct de schimbare a sculei definit în raport cu OM și aceasta independent de traiectoriile definite prin program. Pentru motive de securitate, este recomandat ca în program să figureze functia G52.

De exemplu: pentru un centru de prelucrare cu 4 axe (X, Y, Z, B):

N05 G0 G52 X …Y … Z …

N10 G52

Figura 18. Programarea unui arc de cerc în coordonate absolute și relative.

În prima frază care se referă la sculă, se poate lua originea-măsură pe axa B fără riscul coliziunii între sculă și piesă (absenta valorii după aceste adrese în continuare în program se ia valoarea nulă pentru originea-măsură.

Remarcă:

Trebuie remarcat că anumite CNC-uri oferă posibilitatea de a programa cu alte sistem de cotare decât sistemul cartezian: de exemplu în coordonate polare. Pe un CNC Siemens 3m, de exemplu, prelucrarea unui hexagon va fi program astfel:

Figura 19. Interpolarea liniară cu definirea coordonatelor polare (CNC Siemens 3M).

G92 – această functie permite să se modifice în cursul executiei programului, pozitia originii OP, adică pozitia sistemului de axe în spatiul de lucru. Acest lucru răspunde la două necesităti:

a) mai multe piese pot fi montate pe mașină, fiecare dintre ele având sistemul lor de axe asociat. În momentul redactării programului, programatorul nu cunoaște încă pozitia piesei în spatiul de lucru. Anumite comenzi îi vor da posibilitatea de a face apel la functiile G (G54 și G59 la Siemens, Fanuc etc.) care vor activa în momentul executiei registrele din memorie. Aceste registre vor fi completate de operator în timpul reglajelor.

b) pentru simplificarea programării, sunt adesea utilizate astfel de sisteme de axe, de exemplu în functie de tipul de cotare (absolută sau relativă). Această situatie este indicată în două tipuri de programe:

1) la indicarea pozitiei originii alese în raport cu pozitia instantanee a punctului characteristic de reglare a sculei. Aceste decalaje pot fi invalidate prin functia G53 apoi revalidate prin G54.

Figura 20. Luarea în considerare a diverselor decalaje.

2) indicarea în formă simplificată a cotelor de decalare între noua origine și vechea origine (G59 la unele comenzi numerice).

G59 – introduce o decalare a programului care va servi la referential în continuarea programului. G59 este o functie modală și este utilizată pentru:

􀂾 fie la utilizarea a mai multor origini pe aceeași piesă la care trebuie executate forme repetitive sau diverse programe definite în raport cu diferite origini;

􀂾 fie la utilizarea mai multor origini programate pentru a realiza la diferite piese, montate simultan în cadrul aceluiași program.

La programarea absolută comandată prin functia G90 valorile deplasărilor de originea programului vor fi aplicate la toate cotele care vizează executia cu G59 (are loc o translatie a valorilor de la functia G59).

Cotele relative programate după G90 sunt luate după originea ultimului punct programat de G90 (figura 21).

La programarea relativă (G91) deplasările de origine, definite prin functia G59, nu se aplică decât la cota relativă care urmează functia G59. functia G59 care va urma nu va influenta decât cotele următoare care vor urma (figura 21).

Figura 21. Realizarea deplasărilor de origine cu functia G59.

În toate cazurile G59 nu provoacă deplasări de sculă ci doar deplasări de origine astfel introduse care vor interveni în deplasările programate înainte. În ambele cazuri anularea se va face în programarea absolută scriind G90 G59 X0 Y0 Z0, dar trebuie verificat dacă nouă origine este conservată după functia M2 (sfârșit de

program) sau RAZ.

1.4.5 Functii diverse

G4 – functia temporizare – permite suspendarea deplasării în timpul programului (timpii sunt în general în secunde sau sutimi de secunde), figura 22.

Figura 22

Se utilizează pentru a aștepta un motor fie să i se stabilizeze viteza sau să fie pentru a termina procesul de așchiere.

Pentru securitate, nu trebui utilizată această functie pentru o interventie a operatorului (a se vedea functia M0)

G9 – functia decelerare – accelerare – este utilizată la tranzitiile de contur în scopul reducerii erorilor ce pot rezulta în astfel de situatii.

Figura 23. Reducerea erorii de urmărire a conturilor pieselor de prelucrat prin utilizarea functiei G9.

1.4.6 Cicluri sau macro‐instructiuni programate

Pentru motive de eficientă, se găsesc în directorul de comandă ansamble de macroinstructiuni

(cicluri) care permit să definim rapid operatii repetitive sau având proceduri de executie fixe (găurire, filetare, …). Dintre aceste cicluri, cu exceptia filetării, trebuie ajutate cu parametri de lucru: viteză, avans, adâncime, cote etc.

Dintre aceste functii avem la dispozitie:

G33 – functia cod normalizat – permite ciclul de filetare la strunjire. 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 – ciclu fix găurire sau centrare;

G82 – ciclu fix găurire cu finisarea suprafetei – este identic cu precedentul doar mai cuprinde o temporizare la sfârșitul operatiei;

G83 – ciclu fix găurire cu eboș.

G84 – ciclu fix filetare

G85 – alezarea cu alezorul – aceste ciclu fiind similar cu G81 doar cu o viteză de lucru diferită;

G86 – alezare cu bară de alezat – avansul se efectuează la viteza de lucru, muchia sculei este identică cu forma geometrică a fundului găurii iar la sfârșit bara se retrage pe rază (xy) cu 1 mm pentru a nu deteriora calitatea suprafetei prelucrate la cursa de revenire în pozitia initială.

G87, G88, G89 – aceste cicluri nu sunt definite prin norme și sunt utilizate în diferite moduri de către constructor.

Remarcă:

Anularea unui ciclu anterior se realizează apelând functia G80.

1.4.7 Functii definind natura și datele operatorii (modul de cotare)

G90 – programarea de cote în valoare absolută;

G91 – programarea de cote în valoare realativă;

G92 – deplasare de origine;

G94 și G95 – functii pentru evocarea avansului F;

G93 – este un cod care indică că viteza de avans este exprimată ca inversul raportului timpului V/L, în care V este viteza de deplasare reală (tangentă la traiectorie) a vârfului sculei, în [mm/min], iar L este lungimea traiectoriei parcursă de sculă. Acest cod este impus atunci când deplasarea liniară și rotatii simultană pe axe, comandă CNC tinând rareori cont de problema distantei variabile între sculă și axa de rotatie A, B sau/și C.

G94 – este utilizată la strunjire, frezare pentru a exprima vitezele de avans în [m/min];

G95 – servește la strunjire pentru a exprima avansul în [m/min];

G96 și G97 – definesc modul de indicare a vitezei de lucru stabilit prin functia „S”;

G96 – impune o viteză de așchiere constantă la strunjire, ele asigurând variatia vitezei de rotatie a broșei în functie de diametrul piesei. Ea este asociată și unei alte 40 functii care limitează viteza maximă de rotatie și care urmărește ca această valoare să nu fie depășită.

G97 – servește pentru a exprima turatia broșei în [rot/min];

Remarcă:

Codurile următoare nu pot fi atribuite prin norme ISO, ele sunt utilizate de anumiti constructori pentru a propune functiuni care diferentiază potentialitatea controlerului fată de concurentă: G05, G07, G10 – 16, G20 – G32, G36 – G40, G64 – G67, G70 – G79.

1.5 Functii auxiliare normalizate

1.5.1 Functii de oprire M00, M01, M02, M30

Functiile auxiliare servesc la definirea întreruperilor de program și actiunilor generate automat. Principalele grupe sunt:

M00 – oprește programul arborelui principal, la sfârșit de program. Ea permite interventia operatorului, de exemplu pentru a modifica prinderea sau pentru a controla un anumit lucru.

M01 – oprire facultativi (trebuie validată de operator de la pupitrul de comandă),

M02 – sfârșit de program (de lucru) – reinitializează sistemul și șterge registrele.

M30 – este identic cu M2 dar antrenează întoarcerea la primul bloc al programului.

1.5.2 Functii de punere în mișcare a arborelui principal: M03. M04, M13, M14

M03, M04 – asigură punerea în mișcare a broșei: M03 în sens invers trigonometric (orar); M04 în sens trigonometric. La frezare sensul de lucru la majoritatea sculelor este M03.

M05 – asigură oprirea arborelui principal;

M19 – antrenează broșa într-o pozitie determinată (broșa fiind echipată cu senzori).

1.5.3 Functii asigurând simultan mai multe actiuni

Functiile M13 și M14 asigură simultan punerea în mișcare a arborelui principal cu

respectarea functiilor M3 și M4 care stabilesc sensul de rotatie al sculei.

Principalele functii preparatorii după normele ISO sunt date în următorul:

G94 – este utilizată la strunjire, frezare pentru a exprima vitezele de avans în [m/min];

G95 – servește la strunjire pentru a exprima avansul în [m/min];

G96 și G97 – definesc modul de indicare a vitezei de lucru stabilit prin functia „S”;

G96 – impune o viteză de așchiere constantă la strunjire, ele asigurând variatia vitezei de rotatie a broșei în functie de diametrul piesei. Ea este asociată și unei alte 40 functii care limitează viteza maximă de rotatie și care urmărește ca această valoare să nu fie depășită.

G97 – servește pentru a exprima turatia broșei în [rot/min];

1.5.4 Functia de căutare a broșei

M10 și M11 asigură strângerea sau desfacerea frânei axelor de strângere a pieselor. Functia M10 permite blocarea unei axe auxiliare – ea se utilizează totdeauna pe strungurile dotate cu axa C și în plus la mașinile care au 4 axe pentru a bloca axele A, B, C și U, V, W pentru a mări precizia de executie. M10 este revocat de M11.

M55 și M56 provoacă o deplasare de origine relativă la utilizarea broșei 1 și2.

M60 – este utilizată pentru comanda schimbării automate a piesei.

1.5.5 Functiile „gama de viteze”

Este dificil de a asigura o variatie continuă a vitezei pe o plajă stabilă cu un cuplu disponibil ridicat pe toată plaja. De asemenea anumite mașini dispun de o cutie automată, trebuind atunci să se indice plaja stabilită la pornire prin functia M cu un cod care poate varia între M36 și M45.

M48 – autorizează reglajul manual al vitezei prin actionarea unui potentiometru. Actiunea

functiei M48 poate fi anulată prin M49.

1.5.6 Schimbul sculei

Pentru schimbarea sculei nu este suficient să se facă desemnarea ei prin numărul T .., ci trebuie provocată schimbarea deplasând-o printr-o actiune fizică dată de functia M06. Actiunea cestei functii se traduce prin actiunea circuitului sculei pentru o schimbare manuală sau prin eclanșarea automată a procedurii de schimbare automată. ormele prevăd patru cifre după scrisoarea de adresă T: primele două desemnează numărul culei iar ultimele două indicarea numărului registrului continând marca sculei. n acest caz la sistemele mai utomatizate, pentru ca actiunile să fie executate, trebuie să se acă apel la un subprogram (CN sau automat) care va asigura o executie sincronizată a rotatiei agaziei de scule cu bratul manipulator, deblocarea sculei următoare și blocarea noii scule. Adesea e utilizează în acest scop functia G77.

1.5.7 Corectia de sculă la strunjire

Tipul sculei definește distantele între punctul de referintă (de exemplu axa turelei) și punctul de pe sculă măsurat în paralel cu axa mașinii, figura 24. Cunoașterea razei vârfului sculei este necesară pentru a efectua corectiile normale la profilul executat, figura 25.

În functie de tipul sculei, strungurile CN pot fi:

– fie cu o singură turelă în spate;

– fie cu o singură turelă în fată;

– fie cu două turele;

Figura 24. Definirea tipului de sculă la strunjire.

Pentru o buna gestionare a corectiilor de rază este necesar să se indice pozitia centrului

razei plăcutei în raport cu punctul considerat pe tăiș. În cazul unui strung cu mai multe turele una

dintre ele este declarată turelă principală.

Figura 25. Mod de definitie a directiei de actiune a sculei.

Sistemul de axe efectuează la început deplasarea de traiectorie corespunzând valorilor Lx și Lz, apoi el ia în considerare directia liniei de actiune a scule printr-o translatie egală a vectorului PC(de la puncutl de așchiere teoretic la centrul razei vârfului sculei). Această valoare este stabilită cu ajutorul tastaturii printr-un cod de la C0-C8 pentru fiecare sculă ca un complement la Lx și Lz. Este necesar să se indice sensurile corectiilor tinând cont de dispunera turelei port-sculă și de forma sculei, figura 25. codurile de la C0 – C8 sunt numerotate în sensul trigonometric pentru turela din spate.

1.6 Simboluri grafice

% – indică începutul programului – el poate fi urmat de numărul programului: %420;

( ) – parantezele permit să se facă în program comentarii care vor fi afișate dar ignorate atunci

când se execută programul;

/ – acest semn plasat la început de bloc, arată că este vorba de un bloc optional. Dacă operatorul intervine la pupitru de comandă blocul va fi executat dacă nu este ignorat.

LF – sfârșit de bloc;

+, -, *, /, <, >, = operatorii – se utilizează când se programează utilizând parametri.

1.7 Cicluri specifice la strunjire

1.7.1 Ciclul de filetare

G33 – ciclul de filetare – este descris în figura 26.

Figura 26.

unde:

K – trecere pentru EA>45°;

EA – panta generatorului conului (de ex. pentru A=0)

EB – unghiul de pătrundere;

R – lungimea conului;

P – adâncimea totala (Y se întelege Q);

Q – adancimea ultimei treceri (nu în gol)

F – numar de treceri;

S – numar de treceri (nu cuprinde finisarea);

Pentru un unghi de -450 < A < +450, axa Z este principală, axa X este axa după care se realizează

adâncimea (A=00 – reprezintă filetarea cilindrică, A=900 – reprezintă filetarea frontală)

G64 – ciclu de degroșare paraxial . plecând de la definitia unui profil finit, permite definirea unui profil brut, de a efectua degroșarea unei piese în paraxial urmărind axa X sau Z. structura programului este:

􀂾 apelarea ciclului G64;

􀂾 definirea semifabricatului;

􀂾 anulare și pozitionare.

Sintaxa programării:

G64 Nn Nm I … K … P … (sau R …)

Nn și Nm – sunt bornele profilului finit. Ordinea în care sunt programate Nm și Nm în blocul de apel definesc sensul de executie a degroșării. I și k reprezintă cotele superioare după X și Z ale profilului finit cu mentionarea și a semnului coordonatelor. P – definește trecerea de la X,R la Z. căutarea lui p și R trebuie făcută în concordantă cu sensul de prelucrare definit prin Nn și Nm.

Definirea semifabricatului: punctele a, b, c, d. Forma semifabricatului nu poate fi definită decât prin segmente de dreaptă, iar dacă este necesar, prin pozitia punctelor a, b, …, definind un poligon înfășurător al formei reale. În plus sensul de definitie a acestor puncte trebuie să fie în acord cu ordinul blocurilor Nn, Nm și respectiv P și R:

Xa Za

Xb Zb

Xc Zc

Xd Zd

G80 Xe Ze reprezintă sfârșitul ciclului definit și pozitionat în „e”. Figura 27 reprezintă modul de definire utilizat pentru o degroșare prin strunjire longitudinală sau frontală.

Figura 27. Ciclu de degroșare la strunjire.

G65 – ciclu de prelucrare a canalelor profilate circulare

G65 Nn Nm EA P… Z … (sau R … X …) I … K … în acest caz Nm și Nm sunt bornele profilului finit. Ele trebuie să fie situate de o parte și de alta a zonei degroșate. Ordinea în care sunt programte Nm și Nm dau sensul executiei. Blocurile Nm și Nm trebuie să contină cotele X și Z, profilul finit trebuind să contină mai putin de 50 de blocuri.

EA – este unghiul de penetrare în canal;

P sau R – valoarea adâncimii la fiecare fază de lucru;

Y sau X – este limita zonei degroșate;

I și K sunt facultative și indică superiorul

Figura 28. Ciclu de prelucrare a canalelor.

G66 – ciclu de prelucrare a canalelor

Această functie permite degroșarea unui canal longitudinale sau frontale prin pătrunderi

axiale sau radiale succesive ale sculei în canal.

Sintaxa programării:

N … G0 D01 X1 Z1

N … G66 D02 X2 Z2 R2 Ea2 G4 F …

unde: D01 și d02 sunt corectiile sculei; D01 – corectia pe X1 Z1, D02 – corectia pe X1Z2

Figura 29. Ciclul de prelucrare a canalelor.

Programatorul definește la început punctul cel mai înalt al flancului de plecare, este un bloc de pozitionare. Blocul următor apelează functia de prelucrare a canalelor și mentionează punctul cel mai de jos, de sosire, panta de fund a canalului EA2, valoarea pasului de degroșare R2 și valoarea temporizării G4 datorită pentru F în fundul canalului la fiecare trecere.

1.7.2 Cicluri specifice de frezare

G46 – ciclu de realizare a buzunarelor – permite baleerea unui buzunar evitând insulele de material care rămân pe piesă, figura 30a. De asemenea functia G46 permite baleerea unui zone deschise, care poate avea insule, figura 30b.

Figura 30. Reprezentarea elementelor considerate în ciclurile de realizare a buzunarelor.

Programare se realizează în trei timpi:

decalarea parametrilor operationale (G46 NU …)

b) deplasarea geometriei XY, limitelor buzunarului și zonelor de prelucrat.

G46 NU1 – deschiderea de definire a unui contur de buzunar;

G46 NU2 – deschiderea de definire a unei insule;

G46 NU3 – deschiderea de definire a unei suprafete;

G46 NU4 – deschiderea de definire a unei limite de suprafete;

G46 NU5 – deschiderea de definire a unui parois;

Definitia geometriei se face printr-un bloc continând G46 NU9.

c) definitia succesiunii prelucrărilor

– găurirea diverselor intrări (calculate de sistem) necesare la baleerea unui buzunar sau unei suprafete complexe (G46 N10):

Exemplu:

NP – desemnează numărul buzunarului

– degroșarea într-un plan paralel cu Z (G46 N15)

Exemplu:

unde:

NP – număr buzunar;

Z – cota fundului buzunarului;

P – începutul fazei axiale;

ER – planul de retragere rapidă;

EH – planul de început al materialului;

EP – viteza de pilotare;

EQ – viteza de avans lateral.

– finisarea sau semi-finisarea prin conturare (G46 N20) a insulelor și limitelor buzunarelor;

Exemplu:

unde:

NP – număr buzunar;

P – loc de trecere axial;

EI – viteza de pilotare;

EJ – viteza de avans lateral.

J – reper grosime

Exemplu: prelucrarea buzunar cu insule.

Figura 31. Desenul piesei.

Figura 32. Desenul piesei.

G81. Ciclu de găurire pe mașini cu 3 axe

După o mișcare de apropiere rapidă și pozitionare pe axa găurii, ciclul 81 asigură:

• mișcare de coborâre rapidă, până la cota definind planul de retragere (codificat ER);

• coborâre cu viteză de lucru până la cota indicată în Z;

• degajare rapidă până în planul de retragere ER.

Exemplu: realizarea unei serii de găuri

Remarci:

􀂃 deplasarea de la o gaură la alta se face cu viteză rapidă indiferent de functia mod activa

(G0 G1, G2, G3);

􀂃 este posibil să se ceară o deplasare circulară pentru a trece de la o gaură la alta.

Figura 33. Ciclu de găurire.

N05 – initializare

N10 X50 Y-30 Z55 M3

N20 G812 X90 Z12.68 Z2 ER12 F110

N30 G3 I100 J30 X120 Y30

N40 I100 J30 X90 Y47.37

N50 G1 X40

N60 X10 Y30

N70 X40 Y12.68

N80 G80 G X50 Y-30 Z300

N90 M02

Figura 34. Exemplu de utilizare a unui ciclu de găurire G81 sau alte cicluri G82, G84, G85,G86, G88, G89.

1.7.3 Cicluri comune (strunjire, frezare)

Orientarea sculei pentru executia ciclurilor este posibilă pe mașini-unelte cu comandă

numerică care dispun de capete interschimbabile sau care pot modifica unghiul. Pentru definirea axei scule se utilizează functia G16. în acest caz este necesar să se indice orientarea sculei. Pentru aceasta se consideră un vector plecând de la punctul activ al sculei spre referintă de fixare. Sensul este asociat adresei P, Q, R după indicatiile din figura 35 . Apelul functiei G16 P … (sau Q … sau R …) trebui să se facă când avem G40 sau G80 în maniera în care nu avem corectie de sculă în joc. Directorul de comandă al mașinii-unelte cu comandă numerică va initia sistemul cu axa sculei după R+.

Figura 35. Orientarea axelor sculei.

G83 – Ciclu de găurire cu curătirea găurii

Această functie permite găurirea profundă prin treceri succesive cu retragerea sculei după

axa Z, în cazul montării sculei pe turelă sau urmând X sau Y în cazul când se utilizează un cap

auxiliar montat pe turelă (figura 36). Fiecare oprire la sfârșitul unei trepte este urmată de o revenire

rapidă în planul de sigurantă și revenire rapidă pentru executia următoarei trepte.

unde:

􀂾 X și Z – reprezintă cotele la sfârșitul găuririi;

􀂾 P … – este valoarea primei trepte;

􀂾 F … – viteza de avans;

􀂾 Q …- valoarea următoarei trepte (facultativă);

􀂾 G4F… – temporizare (facultativă).

Figura 36. Ciclu de găurire cu curătirea suprafetei.

G87 – ciclu de găurire cu așchii de rupere

Ciclul G87 permite să se facă găurirea cu pătrunderi succesive fără retragerea după axa Z, cu o sculă montată direct pe turelă. Revenirea se face rapid.

Figura 37. Descrierea ciclului G87 pentru găurire cu pătrundere succesive.

Sintaxa programării:

unde:

􀂾 X … Z … reprezintă cota la fundul găurii;

􀂾 P … – este valoarea primei trepte, adâncimea unei treceri va descrește până la valoarea „Q”. „P” trebuie obligatoriu să figureze în bloc, în caz contrar vom avea un semnal de eroare.

􀂾 F … – viteza de avans în [mm/min];

􀂾 Q …- valoarea ultimei trepte, dacă această valoare nu figurează ca valoare în sistemul de comandă a MUCN;

􀂾 G4F… – asigură temporizare.

􀂾 X și Z – reprezintă cotele la sfârșitul găuririi;

􀂾 P … – este valoarea primei trepte;

􀂾 F … – viteza de avans;

􀂾 Q …- valoarea următoarei trepte (facultativă);

􀂾 G4F… – temporizare (facultativă).

CAPITOLUL 2. STRUCTURA HARDWARE A ECHIPAMENTULUI CNC

2.1 Masina de frezat longitudinal cu portal

Date de identificare :

Model : FLP 2200 CNC

Tip: masina de frezat longitudinal cu portal cu latimea mesei 2200

Serie masina I001750/2008

Anul modernizarii: 2008

Denumire , cod desen :FLP 2200-CNC

Denumirea masinii FLP-2200 CNC indica tipul masinii (de frezat longitudinal cu portal) , marimea caracteristica a masinii (latime masa :2200 mm.) si echiparea masinii cu comanda numerica.

Codul desenelor pentru ansamblul general al masinii este 750-000-000.

2.2 Componenta masinii

Masina de frezat longitudinal cu portal se compune din:

-batiul masinii alcatuit din 3 tronsoane;

-masa masinii care se deplaseaza pe batiu;

-montant stinga si montant dreapta care se prind de batiul central;

-traversa fixa care impreuna cu montantii formeaza un cadru rigid;

-traversa mobila care se deplaseaza pe directie verticala pe ghidajele montantilor;

-sania transversala care se deplaseaza pe ghidajele orizontale ale traversei mobile (2 buc );

-capetele de frezat (2 buc)care se depaseaza pe verticala pe ghidajele vert ale saniilor.

Gama larga a turatiilor arborelui de frezare si a avansurilor elementelor mobile permite alegerea unor regimuri optime de aschiere pentru fiecare caz de prelucrare in parte.Precizia prelucrarii si mentinerea in timp a acestuia este asigurata atatprintr-o precizie geometrica ridicata a elementelor de structura ale masinii cat si prin masuratorile speciale luate in constructia masinii,utilizarea tanchetelor cu role si a ghidajelor aplicate din otel calit si rectificat,o lagaruire cu rulmenti cu o clasa inalta de precizie a arborelui principal. Comenzile masinii sunt executate pe pupitrul de comanda aflat in partea dreapta a masinii. Deplasarea mesei se realizeaza printr-un mecanism cremaliera –pinion dublu cu scoaterea jocului. Celelalte axe ale masinii sunt actionate prin intermediul suruburilor cu bile de mare precizie cu piulita dubla. Miscarea traversei mobile este doar o miscare auxiliara de pozitionare (nu se frezeaza pe timpul deplasarii traversei).

Controlul tuturor axelor este asigurat de un echipament de comanda numerica FANUC 18 i.

Pentru asigurarea functiilor masinii in componenta ei intra un dulap electric si un grup hidraulic de comanda .

2.3 Caracteristicile principale ale masinii FLP 2200 CNC

Masa

-suprafata mesei: 2200×9300 mm

-cursa mesei (axa X): 9000 mmm

-avans rapid: 6000 mm/min

-avans de lucru: 10÷3000 mm/min.

-sarcina max pe masa: 4000kg/m2

Traversa mobila

-avans de pozitionare rapida: 2000 mm/min.

-cursa traversei pe montanti W: 1600 m

Capete de frezare

– Puterea motorului de actionare principala: 40kw.

-alezajul conic al arborelui principal: ISO 50

-cursa saniei pe traversa Y: 3500 mm

-cursa culisei pe vert Z: 1000 mm

-avans rapid pt sanie si culisa: 3000 mm/min

-gama de turatii: 30-3000rpm

Distanta intre montanti: 2600 mm

DIMENSIUNI DE GABARIT

-lungimea 22000 mm

-latimea 6500 mm

-inaltimea 6500 mm

2.4 Descrierea subansamblelor principale

2.4.1 Batiul

Batiul masinii este executat din tronsoane turnate din fonta de inalta calitate si ansamblate prin suruburi si stifturi.

Caracteristicile dimensionale principale ale batiului:

-inaltimea x latimea: 785 x 1570 mm.

-distanta dintre marginile ghidajelor: 1480 mm

-ghidaje: un ghidaj plan si un ghidaj “V”

-latimea cumulata a celor doua ghidaje: 450 mm.

-suprafata de prindere a montantilor: 560 x 1500 mm

550×1180 mm.

In tronsonul central este amplasat mecanismul de avans al mesei .De acest tronson se prind cei doi montanti pe partile sale laterale. Nervuratia batiurilor este simpla si permite modularea modelelor de turnatorie pentru a se obtine o variatie a lungimii batiului in functie de lungimea si cursa mesei. Toate tronsoanele de batiu sunt turnate din fonta ,pentru masini unelte FCX 250. Deplasarea mesei pe batiu se face prin ghidarea hidrostatica. Din acest motiv ghidajele batiului nu sunt placate ,neprezentand practic uzura in timp.Constructia batiului este astfel conceputa incat sa permita recuperarea uleiului rezultat din ungerea hidrostatica deschisa a ghidajelor.

Profil batiu :

2.4.2 Masa

Masa este turnata din fonta de calitate pentru masini-unelte,asiguranduse o duritate de 200-220 HB pe suprafata de lucru.Pentru lungimea de 9300 mm a mesei acestei variante de masina masa este alcatuita din 2 buc egale unite la mijloc prin prezoane si stifturi. Ghidajele mesei sunt placate cu placi din bronz in care sunt practicate canale pentru asigurarea ghidarii hidrostatice. Datorita acestui sistem ,masa poate suporta o greutate uniform repartizata de 4000kg./m2.. La capetele meselor sunt prevazute aparatori telescopice pentru ghidajele batiului. Sub masa ,de o parte si de cealalta parte fata de axa de simetrie ,sunt montate cremalierele prin care este actionat avansul mesei.Data fiind lungimea mare a meselor ,cremalierele sunt executate din tronsoane de cca. 1000 mm.

Antrenarea mesei :

Antrenarea mesei se realizeaza printr-un mecanism alcatuit dintr-un motor de avans Fanuc si o cutie de avans cu un lant cinematic care transmite miscarea prin doua pinioane (cu preluarea jocului ),la cremaliera situata in partea inferioara a mesei. Cutia de avans a mesei este de fapt un reductor cu roti dintate , care realizeaza un raport mare de demultipliucare prin angrenaje cilindrice, astfel incat sa permita obtinerea unor viteze de avans ale mesei de pina la 6000 mm/min. Miscarea de rotatie primita dela servomotor este divizata in doua ramuri ale caror elemente finale sunt cele doua pinioane care angreneaza cu cremaliera montata sub masa masinii in asa fel incit jocul in mecanism sa fie minim. Carcasa cutiei de avansuri este formata din trei tronsoane distincte prinse prin suruburi si stiftuite.In acest mod ,demontarea si montarea elementelor componente se realizeaza destul de usor .In ceea ce priveste rotilor dintate pe arbori este facuta la montaj prin fretare, la rece (racire cu azot lichid a arborilor),fapt care nu permite o demontare ulterioara. Angrenajele si arborii din cutia de avans sunt executate din oteluri aliate ,de calitate ,tratate termic.De asemenea abaterile dimensionale si de forma geometrica pentru elementele componente ale lantului cinematic sunt realizate in clase de precizie ridicata.

2.4.3 Capul de frezare

Capul de frezat universal indexabil preia miscarea de la un cuplaj din culisa de la care este antrenat.

Antrenarea miscarii de rotatie a arborelui principal se face de la un motor din seria @40/HVIS Fanuc care are o putere nominala de 40 Kw. Cele 2 game ale transmisiei sunt date de un reductor de tipul ZF care are 2 trepte si anume:

– 1/1 pt gama de turatii inalta;

– ¼ pt gama de turatii joase.

Turatia motorului este reglabila (motor cu frecventa variabila) si inacest fel se asigura puterea si momentul adecvat pentru fiecare categorie de lucrari. Selectarea turatiei arborelui motor se face dela pupitrul de comanda prinprogramul introdus in comanda numerica a masinii. Lagaruirea arborelui principal este facuta cu rulmenti de precizie cu o mare capacitate dinamica . Capul de frezare universal indexabil este dotat cu un mechanism automatizat de strangere a sculelor pe arborele principal permitind prinderea sculelor in conul ISO 50 al capului univ indexabil. Ghidarea culisei pe sanie se face prin ghidaje placate cu otel calit si rectificat ,si tanchete cu role. Tot ansamblul este echilbrat fata de sanie prin doi cilindri hidraulici ,asezati lateral fata de culisa. Comanda avansului culisei se face printr-un mecanism surub cu bile si piulita .(surub rotitor si piulita deplasabila).

2.4.4. Mecanismul de avans al saniei pe traversa (axa Y)

Mecanismul de avans este alcatuit dintr-un surub cu bile antrenat de la un motor de avans prin intermediul unei transmisii cu curea (reductor cu roti de curea ) .Piulita surubului cu bile este prinsa prin intermediul unui butuc de sania mobila a capului de frezat asigurind deplasarea acesteia pe o lungime de 3500 mm. Motorul este de tipul @30. HVIS (FANUC) . Lantul cinematic este deosebit de scurt si confera o rigiditate deosebita intregului ansamblu. Surubul cu bile este lagaruit in fiecare capat cu rulmenti radiali si axiali care sa permita preluarea eforturilor rezultate in urma operatiilor de aschiere la care axa Y este activa.

2.4.5. Mecanismul de avans al traversei mobile

Avansul traversei mobile este asigurat printr-un mecanism de actionare montat in partea superioara a masinii pe cei doi montanti. fiecare montant se gaseste cate un surub cu bile si un reductor de avans de tipul ZF antrenat de la un motor de avans. Sunt deci 2 astfel de mecanisme care lucreaza impreuna in sistem Gantry si care se urmaresc reciproc pe parcursul deplasarii traversei intrucat fiecare dintre ele are un sistem de masura separat (rigla de masura Heidenhain) Motorul(motoarele) este de tipul @40Hvis –tip Fanuc si are in componenta sa frina. Piulitele suruburilor cu bile se gasesc montate pe traversa mobila ,in partea superioara a acesteia. (vezi desen) Controlul avansului traversei si al echilibrarii ,se face cu ajutorul unor rigle de masura fixate pe fiecare montant in parte , pentru fiecare ansamblu de avans al traversei mobile.

2.4.6. Aparatori

Masina este prevazuta cu aparatori telescopice ale ghidajelor batiului. Aparatorile ghidajelor batiului sunt montate la capetele meselor. Ca masuri de protectie ,nu se permite accesul persoanelor pe aparatori. Masina are prevazute aparatori si pentru protectia ghidajelor montantilor.Aceste sunt de asemenea telescopice,fiind executate din tabla si sunt montate in partea de jos a traversei mobile. Pentru protectia ghidajelor orizontale ale traversei se utilizeaza 2 aparatori stinga-dreapta care sunt identice permitind realizarea cursei de 3500 mm.

2.4.7. Pupitrul de comanda

Pupitrul de comanda este amplasat pe sol, alaturi de masina ,la indemana operatorului. Rotirea lui in jurul pivotului se face manual . Conductorii electrici au circuit subteran pana la pupitrul de comanda. Pe tot traseul lor conductorii electrici sunt protejati impotriva posibilelor accidente mecanice (taieturi,zgarieturi).

CAPITOLUL 3. APLICATII

3.1 Constructia unui subprogram parametric pentru fixarea originii piesei în centrul unui alezaj

Subprogramul construit rezolva problema fixarii originii piesei în axa unui alezaj existent pe piesa. Se câstiga timp ocolind metoda clasica de centrare a alezajului cu dispozitive de centrare cu comparator cu cadran si se evita posibilitatea de memorare eronata de catre operator a valorilor pe axe în locatia de memorie rezervata deplasarilor de origine.

Datele de intrare ale programului sunt:

– Diametrul estimat al alezajului de centrat (este suficienta o masurare rapida cu ruleta);

– Viteza de avans de apropiere la masurare.

Modul de lucru:

– Se pozitioneaza masina în plan (în regim manual sau cu manivela electronica) cu tija palpatorului aproximativ în centrul alezajului (o precizie de 2-3 mm este arhisuficienta, si se poate realiza cu ochiul liber);

– Se introduce palpatorul pe axa Z la adâncimea dorita pentru masurare (în regim manual sau cu manivela electronica);

– Se apeleaza subprogramul de centrare; acesta va executa patru miscari pe axele X si Y în ambele sensuri, pentru masurarea punctelor de contact; va executa calculele pentru aflarea centrului alezajului, iar rezultatele vor fi memorate în registrul de deplasare de origine G54; în final va deplasa masina în centrul calculat pe axele X si Y si va retrage axa Z cu 50mm.

Subprogramul începe prin memorarea coordonatelor punctului de start pentru a avea un punct de referinta la executarea miscarilor de masurare a patru puncte de pe cerc.

Urmeaza deplasarile de masurare a celor patru puncte, în sensul axei Y+, urmat de Y-, apoi X+ si X-.

Deplasarile se executa dupa urmatoarea logica:

– Deplasare cu avansul rapid data în parametrul F (#9) la apelarea ciclului, incremental din punctul de start cu jumatate din raza estimata a alezajului, minus o distanta de siguranta de 7 mm (2 mm raza palpatorului si 5mm de siguranta);

– Deplasare în continuare cu viteza de avans de masurare (10mm/min);

– Temporizare de o secunda;

– Citirea punctului pe axa si memorarea lui într-un parametru;

– Temporizare de o secunda;

– Revenire în punctul de start, în coordonate absolute, cu viteza de avans rapid data în parametrul F (#9).

Se calculeaza coordonatele centrului alezajului pe cele doua axe masurate si scrierea originii piesa în locatia de memorie corespunzatoare registrului G54.

Masina este trimisa în coordonate absolute la 50mm în sensul Z+ fata de punctul de start si apoi în centrul alezajului pe axele X si Y.

Subprogramul se încheie prin afisarea unui mesaj în care se specifica executarea modificarii registrului de memorie corespunzator deplasarii de origine piesa G54.

În continuare este prezentat listingul programului parametric realizat:

%

O5000(CENTRARE ALEZAJ)

N10G0G90G61

(MEMORAT PUNCT START)

N20#601=#5041

N30#602=#5042

N40#603=#5043

(MASURARE Y+ -)

N50G1G91G31Y[#7/2-7]F#9

N60G1G91G31Y12F10

(MEMORARE COORDONATA Y+)

N80#611=#5062

N100G1G90Y#602F#9

N110G1G91G31Y-[#7/2-7]F#9

N120G1G91G31Y-12F10

(MEMORARE COORDONATA Y-)

N140#612=#5062

N150G4X1

N160G1G90Y#602F#9

(MASURARE X+ -)

N170G1G91G31X[#7/2-7]F#9

N180G1G91G31X12F10

N190G4X1

(MEMORARE COORDONATA X+)

N200#613=#5061

N210G4X1

N220G1G90X#601F#9

N230G1G91G31X-[#7/2-7]F#9

N240G1G91G31X-12F10

N250G4X1

(MEMORARE COORDONATA X-)

N260#614=#5061

N270G4X1

N280G1G90X#601F#9

(COORDONATE CENTRU)

(CALCUL Y)

N290#621=[#611/2+#612/2]

(CALCUL X)

N300#622=[#613/2+#614/2]

(SCRIERE ORIGINE G54 X)

N310#5221=#622

(SCRIERE ORIGINE G54 Y)

N320#5222=#621

(RETRAGERE LA Z+50)

N330#604=#603+50

N340G1G90Z#604F#9

N350G1G90G54X0Y0F#9

N360#3006=1(ORIGINEA SCRISA IN G54)

N370M30

%

3.2 Constructia unui program de prelucrare piesa prin frezare

Programul se realizeaza conform desenului, dupa cum urmeaza :

-Alegerea originii piesei in coltul de 90 de grade din stanga piesei.Alegem sa lucram in coordonatele absolute si atunci folosim codul G90. Putem alege sa setam originea cu palpatorul sau cu tasterul 3-D pentru o precizie mai buna, bininteles ca originea se poate lua si cu scula montata dar atunci nu am avea o precizie atat de buna.Putem lua originea si in coltul din dreapta, dar acest lucru insemna sa urmam coordonatele X- si Y- , acest lucru nefiind convenabil deoarece textul scris pentru deplasarea axelor ar fi mai complex;

-Se pune freza de Ø 150 si se incepe frezarea suprafetei de deasupra, dupa care se schimba freza cu o freza mai mica pentru realizarea conturului.Alegem pentru contur freza de Ø 50 , o freza cu care se poate realiza cu usurinta conturul piesei;

-Finalizam cu frezarea conturului piesei si incepem frezarea pe exterior a triunghiului situat deasupra piesei cu aceeasi freza;

-Urmatoarea faza este prelucrarea cercului. Se retrage capul de lucru , se pune un burghiu de Ø 22 , se duce burghiul in centrul cercului, se gaureste,se detaseaza burghiul si se utilizeaza un burghiu de Ø 60 pentru largirea gaurii;

-Dupa finalizarea gauririi cu burghiul de Ø 60 , se schimba scula cu freza de Ø 50 pentru a incepe frezarea cercului prin interpolare. Se ridica capul de lucru pe axa Z+ si se revine cu scula la originea piesei , acesta fiind si sfarsitul de prelucrare a piesei;

De mentionat faptul ca la prelucrare se foloseste un avans de lucru corespunzator fiecarei scule. De exemplu :

-la freza de Ø 50 se utilizeaza o anumita turatie si un anumit avans, care este programat cu avansul de lucru G1 si care este mai mic decat cel al frezei de Ø 150;

-la burghiul de Ø 22 este folosit un avans de 100 mm/minut si o turatie de 450 rotatii/minut ,acestea fiind bineinteles mai reduse sau mai amplificate de catre operator cu ajutorul butoanelor de pe panoul de control. Mentionam aici ca la burghiul de Ø 60, care este utilizat pentru alungirea gaurii, turatia si avansul sunt mai mici decat pentru burghiul de Ø 22, acestea putand fi scrise in program sau modificate, de asemenea din panoul de control al operatorului.

În continuare este prezentat listingul programului parametric realizat:

%

O3000 – NUMELE PROGRAMULUI

S600 M3 F200 – TURATIE DE 600 IN SENS NORMAL CU AVANS DE 200

N1 G90 – MODUL DE LUCRU ABSOLUT

N2 G0 X0 Y0 Z0 – ORIGINEA PIESEI

N3 G1 X800 Y0 – PRELUCRARE CU AVANS DE LUCRU LA COTA RESPECTIVA

N4 G1 X800 Y300 – PRELUCRARE CU AVANS DE LUCRU LA COTA RESPECTIVA

N5 G1 X750 Y350 – PRELUCRARE CU AVANS DE LUCRU LA COTA RESPECTIVA

N6 G1 X50 Y350 – PRELUCRARE CU AVANS DE LUCRU LA COTA RESPECTIVA

N7 G1 X0 Y300 – PRELUCRARE CU AVANS DE LUCRU LA COTA RESPECTIVA

N8 G1 X0 Y0 – PRELUCRARE CU AVANS DE LUCRU LA COTA RESPECTIVA

N9 G0 X150 Y100 – DEPLASARE CU AVANS RAPID LA TRIUNGHI

N10 G1 X400 Y100

N11 G1 X150 Y200 PRELUCRAREA TRIUNGHIULUI CU AVANS DE LUCRU

N12 G1 X150 Y100

N13 G0 X600 Y100 – DEPLASARE CU AVANS RAPID LA CERC

N14 G3 X600 Y100 I0 J50 – PRELUCRAREA CERCULUI CU AVANS DE LUCRU CONTRAR SENSULUI ORAR

N15 G0 X0 Y0 Z0 – REVENIRE CU VITEZA IN ORIGINE

N16 M30 – SFARSIT DE PROGRAM

%

3.3 Program prelucrare piesa complexa

%

O0033 – NUMELE PROGRAMULUI

S500 M3 F150 – TURATIE DE 500 IN SENS NORMAL CU AVANS DE 150

N1 G 90 MOD DE LUCRU ABSOLUT

N2 G0 X0 Y0 Z0 – ORIGINEA PIESEI

N3 M8 – PORNIRE LICHID DE RACIRE

N4 G1 X500 Y0 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N5 G1 X500 Y400 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N6 G1 X900 Y400 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N7 G1 X900 Y0 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N8 G1 X1200 Y0 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N9 G3 X1500 Y300 I0 J300 – PRELUCRARE ARC DE CERC CU RAZA DE 300 CONTRAR SENSULUI ORAR

N10 G1 X1500 Y500 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N11 G2 X1200 Y800 I0 J300 – PRELUCRARE ARC DE CERC CU RAZA DE 300 IN SENS ORAR

N12 G1 X0 Y800 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N13 G1 X0 Y0 – PRELUCRARE LA COTA RESPECTIVA

N14 M9 – OPRIRE LICHID DE RACIRE

N15 G0 X350 Y400 – DEPLASARE CU AVANS RAPID PENTRU CREAREA CERCULUI

N16 M8 – PORNIRE LICHID DE RACIRE

N17 G3 X350 Y400 I-100 J0 – PRELUCRARE CERC CU RAZA DE 100 CONTRAR SENSULUI ORAR

N18 M9 – OPRIRE LICHID DE RACIRE

N19 G0 X0 Y0 Z0 – DEPLASARE CU AVANS RAPID IN ORIGINE

N20 G0 X0 Y0 Z250 – DEPLASARE LA COTA RESPECTIVA

N21 M5 – STOP TURATIE

N22 M6 – SCHIMBARE SCULA

N23 S900 M3 F200 – PORNIRE TURATIE DE 900 IN SENS NORMAL CU AVANS DE 200 PENTRU AMBORAREA CELOR 4 GAURI

N24 G0 X250 Y250 – DEPLASARE LA PRIMA GAURA CU AVANS RAPID

N25 M8 – PORNIRE LICHID DE RACIRE

N26 G1 Z-80 – GAURIRE LA LA ADANCIME DE 80MM CU AVANS DE LUCRU

N27 G0 Z15 – IESIRE DEASUPRA PIESEI

N28 G0 X400 Y400 – DEPLASARE LA A 2-A GAURA CU AVANS RAPID

N29 G1 Z-80 – GAURIRE LA LA ADANCIME DE 80MM CU AVANS DE LUCRU

N30 G0 Z15 – IESIRE DEASUPRA PIESEI

N31 G0 X250 Y550 – DEPLASARE LA A 3-A GAURA CU AVANS RAPID

N32 G1 Z-80 – GAURIRE LA LA ADANCIME DE 80MM CU AVANS DE LUCRU

N33 G0 Z15 – IESIRE DEASUPRA PIESEI

N34 G0 X100 Y400 – – DEPLASARE LA A 4-A GAURA CU AVANS RAPID

N35 G1 Z-80 – GAURIRE LA LA ADANCIME DE 80MM CU AVANS DE LUCRU

N36 G0 Z15 – IESIRE DEASUPRA PIESEI

N37 M9 – OPRIRE LICHID DE RACIRE

N38 G0 X0 Y0 Z0 – REVENIRE CU AVANS RAPID IN ORIGINE

N39 M30 – SFARSIT DE PROGRAM

%

CONCLUZII

Primul benificiu oferit de toate tipurile de mașini CNC este îmbunătătirea automatizării.   

Intervetia operatorului în producerea pieselor poate fi redusă sau eliminată. Multe mașini CNC pot functiona nesupravegheate pe parcursul întregului ciclu de prelucrare. Acest aspect oferă utilizatorului mai multe beneficii, cum ar fi: reducerea gradului de oboseală, reducerea greșelilor provocate din eroare umană, un timp de ciclu constant, deci o productie previzibilă. Deoarece mașina rulează un program de control, nivelul de cunoștinte necesar majoritătii operatorilor CNC(privind tehnologia de prelucrare a metalelor) este, de asemenea, redus în comparatie cu cea a unui prelucrător prin așchiere(strungar), care lucrează pe mașini clasice.

Al doilea avantaj al tehnologiei CNC este rapiditatea și precizia obtiută pentru piese finite. Odată ce un program este verificat și corectat, cu aceeași precizie și rapiditate se pot face una, zece sau o mie de piese de aceeași calitate și acelaș timp de prelucrare pentru fiecare pisă.

Al treilea beneficiu este flexibilitatea. Deoarece mașinile execută programe, schimbarea prelucrării este ușoară ca și încărcarea unui program. Odată ce un program a fost realizat și prima piesă a fost executată corect, acesta poate fi salvat în memorie, pe dischete sau pe bandă magnetică și încărcate oricând mai este nevoie de el. Acest lucru implică un alt beneficiu: schimbări rapide în productie. Deoarece punerea în functiune a unei mașini CNC este ușoară și rapedă, productia cu astfel de mașini este pretabilă la diminuarea stocurilor și onoraea comenzilor imediat ce sunt primite.

O mașină CNC va face 10, 100, 1.000, sau mai multe piese exact la fel, fără abateri (cu exceptia uzurii mașinii și a sculei). Un strungar nu poate executa două piese exact la fel. Probabil 10% din  piese vor trebui să fie reajustate sau vor fi rebutate. Repetabilitatea atinsă de mașinile cu comenzi numerice nu se poate compara cu cea a unui operator uman.

Operatorii de pe mașinile CNC nu controlează operatiile.

Ei doar încarcă și descarcă piesele din mașină, întretin și schimbă sculele de lucru, apasă pe butoanele de pornire, oprire și, poate, pe butonul de Oprire de Urgentă dacă scula este foarte uzată sau s-a rupt în timpul ciclului. Aceste activitati nu necesită mult timp de calificare. Dacă operatorul este motivat și inteligent, instruirea durează doar câteva săptamâni. Salariile operatorilor de mașinii CNC sunt mai mici decât salariile cerute de muncitorii calificati în prelucrari prin așchiere, ce lucrează pe mașini-unelte clasice.

Pretul unei mașini CNC de dimensiunii mici este de 30-50 de mii de dolari și ajunge la 500.000 USD pentru o mașină CNC complexă, de dimensiuni mari. Acest lucru înseamnă că mașina cumpărată trebuie să lucreze cât mai mult timp, uneori în două sau trei schimburi, pentru a merita banii investiti. Multe firme mici nu își permit un asemenea cost, îndeosebi în timpuri când dobânzile bancare sunt mari.

Progamatorii sunt personal cu calificare înaltă, iar cei foarte buni sunt greu de găsit. Ei vor pretinde întotdeauna salarii mari. Problema costurilor cu programarea mașinii poate fi partial rezolvată prin utilizarea de software CAM (Computer Assisted Manufacturing), dar și aceste software-uri sunt destul de scumpe.

BIBLIOGRAFIE

1. Rogai E.- EMTECH 4500. Cartea masinii, Emsil Techtrans SRL, 2005

2. Frandos S. , Robe Maria – Mecatronica , Editura economica Preuniversitaria, 2006

3. FANUC Series 18/180/180s – MB.Operator’s Manual, B63534EN/02, GE Fanuc

AutomationEurope, 2003

4. Gheorghie Fratiloiu , A. Tugulea – Electrotehnica si Electronica aplicata, Editura
didactica si pedagogica , Bucuresti 1995

5. Valentin Rada – ANNALS of the . Fascicle of Management and

Technological Engineering, 2001

6. FANUC Series 16i/160i/160is-MB. Operator’s Manual, Fanuc LTD, 2001

7. Emsil Techtrans SRL – FLP2200 S.Nr.I001750 – Cartea Masinii, 2008

BIBLIOGRAFIE

1. Rogai E.- EMTECH 4500. Cartea masinii, Emsil Techtrans SRL, 2005

2. Frandos S. , Robe Maria – Mecatronica , Editura economica Preuniversitaria, 2006

3. FANUC Series 18/180/180s – MB.Operator’s Manual, B63534EN/02, GE Fanuc

AutomationEurope, 2003

4. Gheorghie Fratiloiu , A. Tugulea – Electrotehnica si Electronica aplicata, Editura
didactica si pedagogica , Bucuresti 1995

5. Valentin Rada – ANNALS of the . Fascicle of Management and

Technological Engineering, 2001

6. FANUC Series 16i/160i/160is-MB. Operator’s Manual, Fanuc LTD, 2001

7. Emsil Techtrans SRL – FLP2200 S.Nr.I001750 – Cartea Masinii, 2008