Descrierea si funcţionare unui CNC ROVER [310976]

UNIVERSITATEA DIN ORADEA

FACULTATEA DE INGINERIE ELECTRICĂ ȘI

TEHNOLOGIA INFORMAȚIEI

DOMENIUL: INGINERIE ELECTRICĂ

PROGRAMUL DE STUDIU: SISTEME AVANSATE ÎN INGINERIE ELECTRICĂ

FORMA DE ÎNVĂȚĂMÂNT : [anonimizat]. Univ. Dr. Ing. HOBLE DOREL

ABSOLVENT: [anonimizat]

2016

Cuprins

CAPITOLUL 1

Dezvoltarea societății a fost condiționată din cele mai vechi timpuri de nivelul și evoluția tehnologiilor folosite pentru producerea bunurilor de consum și a mijloacelor de producție.

Descoperirile științifice și marile invenții ale ultimului secol au revoluționat și au propulsat în mod spectaculos viața economică și socială. Este suficient să menționăm principalele realizări din domeniul științei și tehnologiilor ([anonimizat] – fibre, [anonimizat], [anonimizat], etc.) pentru a înțelege că acestea constituie baza prezentului și viitorului economic în domeniul industrial.

1.1 [anonimizat]-unelte controlate numeric se mai numesc și mașini CNC. [anonimizat] ,,alimentare'' continuă a [anonimizat]-unealtă.

Mișcările mașinii trebuie să conducă o unealtă tăietoare:

– pe un anumit traseu;

– cu o viteză precisă de rotație a uneltei;

– cu o viteză precisă de înaintare a uneltei.

CNC este abrevierea de la ,,Computer Numerically Controlled'' (Control Numeric Computerizat). [anonimizat], [anonimizat]: freză, strung, mașină de găurit sau altceva. O mașină CNC utilizează teoria matematică și diverse sisteme de coordonate pentru a înțelege și procesa informația pe care o primește, pentru a [anonimizat].

Cea mai importantă funcție a oricărei mașini CNC este controlul precis și riguros al mișcării. [anonimizat].

[anonimizat]-a lungul intervalului de deplasare. Cele mai cunoscute tipuri de axe sunt cele liniare și de rotație (mișcare curbilinie).

În loc de a [anonimizat], mașinile CNC sunt acționate de servomotoare controlate de un computer și ghidate de un program stocat în memorie.

[anonimizat] (rapid, liniar, circular), [anonimizat]. În figura 1 se arată diferențele dintre o mașină-unealtă convențională și una controlată CNC.

a)                                                                             b)

Fig.1. Diferența între o [anonimizat] (a) și o mașină controlată numeric (b).

Marea majoritate a mașinilor CNC sunt capabile să se miște în trei direcții simultan.

Aceste direcții sunt numite axele mașinii. Axele au numele coordonatelor X, Y, Z. Axa X [anonimizat] o parte a mașinii, se deplasează (acoperă) pe cea mai mare lungime. [anonimizat] X [anonimizat], iar axa Y, [anonimizat]a. Axa Z reprezintă mișcarea verticală, sus – jos. Unealta de prelucrare este montată, de obicei, pe axa Z.

O mașină CNC trebuie sa fie capabilă să comunice cu ea însăși, pentru a putea opera. O unitate centrală cu computer, pentru control numeric, trimite comenzi de poziționare către motoare. Traductoare speciale, fixate pe axele mașinii, trebuie să comunice înapoi, către unitatea centrală, faptul că motoarele au acționat corect și au mișcat axele cu instrucțiunea comandată. Abilitatea unei mașini de a mișca un punct central (unealta de prelucrare) în trei direcții, în același timp, permite acesteia să urmărească orice traiectorie sau suprafața din spațiul de lucru. Toate mișcările sunt mult mai rapide și mult mai precise decât cele care pot fi realizate de un operator uman.

Un robot industrial este o formă de mașină cu control numeric, prin aceea că mișcările robotului sunt comandate cu același tip de controller cu care sunt echipate și mașinile-unelte. Diferența rezidă în limbajul de programare utilizat. Un robot constă, în esența dintr-un braț mecanic articulat, care are la capăt un dispozitiv mecanic numit end-efector, cu ajutorul căruia robotul poate apuca diverse obiecte sau poate mânui un aparat de sudură, în diverse puncte de pe caroseria unui automobil, sau un aparat de vopsit pe care îl deplasează de-a lungul unei traiectorii complexe, în vederea unei vopsiri uniforme.

Se poate spune și invers, că o mașină-unealtă este un fel de robot. Oricum, ambele au în comun faptul ca funcționarea lor depinde de un program numeric care se poate modifica foarte ușor, astfel încât, în numai câteva secunde, mașina-unealtă sau robotul pot să îndeplinească alte sarcini.

Se poate spune că un echipament este cu comandă numerică dacă instrucțiunile care permit punerea în funcțiune a mașinii sunt transmise către aceasta în formă codificată.

Admițând această definiție atunci 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 USA începând cu 1942 pentru a satisface nevoile industriei aeronautice: realizarea suprafețelor complexe cum ar fi paletele elicei elicopterelor sau buzunarele de diverse forme în panouri mari de aluminiu.

Fig. 2. Echipament cu comandă numerică

Inițial aceste echipamente dispuneau de organe de comandă acționate prin cablu iar introducerea datelor se făcea prin cartele perforate. Cu apariția microprocesoarelor și progresul electronicii, costul acestor echipamente a scăzut până prin 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 favorizat integrarea acestora în construcția de echipamente automatizate.

Fig. 3. 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 unelte 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 întâlnește de asemenea astăzi la comanda meselor mașinilor de măsurat tridimensionale, roboți și alte echipamente.

1.2 Istoricul utilizării CNC-ului

Conceptul modern de mașină CNC a crescut prin munca realizată de John T. Parsons în timpul sfârșitul anilor 1940 și începutul anilor 1950. După al doilea război mondial, Parsons a fost implicat în fabricarea de lame pentru elicopter, care a necesitat prelucrarea precisă de forme complexe. Parsons curând a constatat că, prin utilizarea unui calculator IBM, el a fost capabil să facă ghiduri mult mai precise, cu contururi de precizie mai bune ca în trecut. Pe baza acestei experiențe, a castigat un contract de Air Force de a dezvolta un „automat de debitat cu contur”, pentru a produce piese mari gen aripa pentru aeronave.

Folosind un cititor de card pentru calculator și controlând foarte precis un servomotor, mașina ce a rezultat era imensă, complicată și costisitoare. Ea a lucrat în mod automat și a produs piese cu grad înalt de precizie impuse de industria aeronautică.

Prin anii 1960, prețul și complexitatea automatelor și-au găsit aplicații și în alte industrii. Aceste mașini foloseau motoare electrice pentru a manipula manivelele și de a opera instrumente. Motoarele au luat instrucțiuni de la un cititor de bandă, care citește o bandă de hârtie de aproximativ 2,5 cm în lățime, și aveau o serie selectată de găuri. Poziția și secvența găurilor au permis cititorului de a produce impulsurile electrice necesare pentru a porni motoarele, la timpul precis și rata, cu care operează mașina la fel ca operator uman. Impulsurile au fost gestionate printr-un simplu calculator care nu a avut capacitatea de memorie la momentul respectiv. Acestea au fost adesea numită „NC”, sau utilaje numerice controlate. Un programator a produs banda de pe o mașină de scris, cum ar fi, la fel ca vechile „cartele perforate” utilizate în computerele de la începutul anilor, care a servit ca „soft”. Dimensiunea programului a fost determinată de tipul de bandă necesar pentru a fi citită și pentru a produce o anumită acțiune.

În 1947, John Parsons conducea o întreprindere de fabricare a accesoriilor aeronautice în Traverse City, Michigan. Confruntându-se cu creșterea complexității pieselor, precum și probleme de matematică și inginerie necesare, Parsons a cautat metode pentru a reduce costurile firmei sale. El a cerut International Business Machine Corp să-i permită să utilizeze unul din calculatoarele lor pentru a face o serie de calcule pentru o lamă la un elicopter nou. În cele din urmă, Parsons a făcut o înțelegere cu Thomas J. Watson, presedinte legendar al IBM, prin care IBM va lucra cu Corporation Parsons pentru a crea o mașină controlată de cartele perforate. Curând Parsons a avut, de asemenea, un contract cu Forțele Aeriene pentru a produce o mașină controlată de carduri sau de bandă, care a produs formele contur precum cele din elice și aripi. Parsons, apoi sa dus la inginerii de la Massachusetts Institute of Technology Servomecanism ăn laborator pentru ajutor cu proiectul. Cercetatorii MIT au făcut experimente cu diferite tipuri de procese de control și au avut o experiență cu Air Force, proiecte datând din al doilea război mondial. La rândul său, laboratorul de la MIT a văzut acest lucru ca pe o oportunitate de a extinde cercetările proprii de control. Dezvoltarea cu succes de mașini-unelte de calculator numeric de control a fost apoi întreprinse de Cercetatorii de la Universitatea încercarea de a veni în întâmpinarea cerințelor de sponsori militare.

Odată cu progresul în electronică integrată, banda s-a eliminat, sau s-a utilizat doar pentru a încărca programul în memorie magnetică. De fapt, capacitatea de memorie de utilaje moderne CNC este încă uneori menționată ca „memorie tampon”.

Mașina CNC citește mii de biți de informații care sunt stocate în memoria calculatorului. Pentru a plasa această informație în memoria, programatorul se creează o serie de instrucțiuni pe care masina poate să le înțeleagă. Programul constă în „cod”, comenzi, cum ar fi „M03”, care instruiește operatorul pentru a muta axul într-o nouă poziție, sau „G99”, care instruiește controlorul pentru a citi o intrare auxiliară de la un proces în interiorul mașinii. Codul de comenzi este cea mai frecventă modalitate de a programa un instrument de mașină CNC.

Cu toate acestea, avansarea în computere a permis producătorului masinii posibilitatea „de programare,” în cazul în care instrucțiunile sunt mai degrabă cuvinte simple. În programare de conversație, „M03” comanda este înscrisă pur și simplu ca „MOVE”, și „G99” comanda este pur și simplu „CITESC.” Acest tip de programare permite formatarea mai rapidă și memorarea mai ușoară a codului de către programatori.

Controller-ul, de asemenea, oferă ajutor programatorului de a accelera utilizarea aparatului. La unele mașini, de exemplu, programatorul tastează în program locația, diametru, și adâncimea de tăiere, iar calculatorul va selecta cea mai bună metodă de prelucrare prin producerea de caracteristici la piesa de prelucrat. Echipamente de ultimă generatie poate avea un model generat de calculator, calculează vitezele uneltei, feed-uri, și căile, și pentru a produce o parte a piesei, fără un desen sau program.

CAPITOLUL 2

2.1 Descrierea și funcționarea unui CNC-Rover

2.1.1 Principalele părți componente

Acest utilaj este un centru de prelucrare pe bază de comandă numerică, proiectat să execute o gamă vastă de prelucrări (găurire și frezare).

Utilajul este compus din suport, dintr-un ansamblu de dispozitive care permit poziționarea și blocarea piesei/pieselor de prelucrat și dintr-o serie de grupuri destinate prelucrării piesei (unitatea operativă). Unitatea operativă poate fi configurată astfel încât să satisfacă diversele cerințe de prelucrare.

Fig. 4. Prezentarea generală a mașinii-unealtă Rover

Fig. 5. Reprezentarea grafică a unui CNC Rover

A – suport – structura portantă a utilajului

B – plan de lucru – este un ansamblu de părți care sunt utilizate pentru poziționarea și fixarea piesei de prelucrat.

C – unitatea operativă – unitatea operativă este ansamblul grupurilor operatoare și a dispozitivelor suplimentare. Fiecare grup operator este ancorat într-o poziție prestabilită pe sistemul mobil al axei Z.

Fig. 6. Reprezentarea grafică a capului de lucru

D – întrerupător general – întrerupătorul general permite izolarea instalatiei electrice a utilajului pentru efectuarea în siguranță de intervenții de întreținere și reparații.

E – dulap electric – conține principalele comenzi și aparaturi electronice care permit administrarea funcționării.

Fig. 7. Dulapul de comandă

2.2 Software-uri aplicative ale unui CNC- Rover

Aplicațiile sunt software-uri care, printr-o interfață utilizator, permit crearea de desene și de programe de prelucrare, catalogarea uneltelor și dotarea cu unelte a utilajului.

Editor (aplicația principală) se utilizează pentru realizarea programelor de prelucrare (documente) care conțin parametrii necesari pentru funcționarea utilajului astfel încât să producă piese prelucrate. Permite de asemenea pornirea altor software-uri aplicative creând cu unele dintre acestea un proces de interacțiune.

ToolManager se utilizează pentru catalogarea uneltelor de utilizat.

MachineConfiguration se utilizează pentru dotarea cu unelte a unității operative și a

depozitelor unelte.

WorkTableTooling se utilizează pentru dotarea cu unelte a planului de lucru.

2.2.1 Aplicația Editor

Aplicația Editor permite realizarea programelor de prelucrare de executat pe utilaj.

Fig. 8. Interfața aplicației

Cu ajutorul acestei aplicații operatorul poate să proiecteze și să execute piesele ce urmează a fi prelucrate. În corpul aplicației se vizualizează documentul de lucru (documentul soft-ului aplicativ Editor) care este format din mai multe zone:

A – Zona cu lista ramificată – vizualizează reprezentarea ierarhică a prelucrărilor.

B – Zona de import – vizualizează desenul importat.

C – Zona grafică – vizualizează desenul piesei și prelucrării.

D – Zona comenzilor – vizualizează rândurile de programare cu privire la prelucrarea prezentată în zona grafică.

E – Zona “Lista programelor secundare”;

2.2.2 Aplicația ToolManager

Aplicația ToolManager este de fapt bază de date a uneltelor în adevăratul sens al cuvântului. Acesta permite catalogarea uneltelor de utilizat în prelucrare, înregistrând într-un fișier toate caracteristicile lor tehnice.

Fig. 9. Interfața aplicației ToolManager

Corpul aplicației este împărțit în două zone:

– Zona cu lista ramificată – prezintă reprezentarea ierarhică a uneltelor împărțite în funcție de clasa de apartenență.

– Zona parametri – prezintă caracteristicile tehnice ale uneltelor catalogate.

2.2.3 Aplicația WorkTableTooling

Aplicația WorkTableTooling permite administrarea planului de lucru: poziționarea piesei pe plan, situarea elementelor planului (opritoare, ventuze etc.) în poziția corectă pentru a nu fi deteriorate pe durata prelucrării (“dotare cu unelte plan”), asocierea obiectelor planului de lucru la instrucțiunile de poziționare (deplasare obiecte ale planului), și controlarea / administrarea instalației pneumatice conectate la planul de lucru.

Fig. 10. Interfața aplicației WorkTableTooling

CAPITOLUL 3

3.1 Principalele elemente ale aplicațiilor

Aplicațiile sunt constituite din următoarele elemente:

Bara de titlu;

Corpul aplicației;

Bara de meniuri;

Bare de instrumente;

Bara de stare.

Bara de titlu

Bara de titlu se află în partea de sus a aplicației și conține numele software-ului, titlul documentului și tastele pentru iconizare (A), mărirea (B) și închiderea aplicației (C).

Fig. 11. Bara de titlu

Corpul aplicației

Corpul aplicației este reprezentat de zona centrală în care este vizualizat conținutul aplicației. Acest conținut variază în funcție de aplicația de apartenență și este constituit din următoarele elemente:

Zona grafică;

Zonă parametri;

Zona comenzilor;

Ferestrele software-ului;

Meniu rapid sau de context.

Zona grafică

În această zonă se vizualizează toate reprezentările grafice, adică elementele care constituie utilajul, desenele prelucrării etc.

Fig. 12. Zona grafică reprezentând o prelucrare ce urmează să se

efectueze asupra unei piese

Zona cu parametrii

Zona cu parametrii este formată dintr-un tabel compus dintr-o serie de rânduri și coloane. Fiecare celulă corespunde unui câmp cu parametrii.

Fig. 13. Zona grafică unde se introduc datele despre uneltele care se folosesc

Zona comenzilor

Zona comenzilor este partea aplicației Editor în care sunt prezentate rândurile de program (Fig. 14). Fiecare rând de programare reprezintă o comandă sau o funcție. Mai multe rânduri situate în ordine secvențială formează întreaga prelucrare.

Fig. 14. Exemplu de comandă

Ferestrele software-ului

Ferestrele software-ului, denumite “ferestre de dialog”, sunt medii care permit dialogarea cu aplicația activă.

Meniu rapid sau de context

Meniul rapid este un meniu creat pentru a înlesni operațiunile în interiorul diverselor aplicații și este constituit dintr-o listă de elemente care conțin comenzile cele mai utilizate.

3.2 Noțiuni de bază pentru programare

În următorul capitol sunt prezentate informațiile de bază necesare în scopul programării.

Prin programare se înțelege realizarea unui fișier cu extensia BPP (document al softului aplicativ Editor sau program de prelucrare) care conține parametrii referitori la prelucrările pe care utilajul trebuie să le execute pe piesă.

3.2.1 Descrierea piesei

Descrierea laturilor standard ale piesei Fig.15:

latura 0: partea superioară a piesei;

latura 1: partea stângă a piesei;

latura 2: partea anterioară sau frontală a piesei;

latura 3: partea dreaptă a piesei;

latura 4: partea posterioară a piesei;

latura 5: partea inferioară a piesei;.

Fig. 15. Reprezentarea laturilor

Muchiile piesei

Fiecare latură a piesei are drept puncte de referință muchiile de la care să pornească pentru a efectua orice tip de prelucrare Fig 16.

Fig. 16.

Muchiile de referință sunt utilizate pentru stabilirea punctului zero de la care să pornească pentru determinarea coordonatelor desenelor geometrice. În baza muchiei alese desenul efectuat își schimbă poziția.

Desenul prezentat în figura următoare (Fig. 17) arată exemplul a două găuri cu aceleași coordonate efectuate plecând de la muchii diferite.

Fig. 17.

Profilul geometric

Profilul geometric reprezintă etalonul de prelucrat (tăiere, găurire, frezare) și poate fi realizat prin utilizarea instrumentelor EGA prezente în software aplicativ Editor sau prin utilizarea unui CAD extern. Profilul reprezintă traiectoria de lucru a uneltei la care să se asocieze parametrii referitori la prelucrare, adică, informațiile despre viteza uneltelor, despre viteza de lucru, despre străpungerile de efectuat cu unealta, etc.

3.2.2 Tipuri de prelucrări cu ajutorul programelor

Se pot programa găuriri, frezări și tăieri atât verticale, cât și orizontale. Prelucrările verticale sunt efectuate cu unealta situată perpendicular pe planul de lucru (A), în timp ce prelucrările orizontale sunt efectuate cu unealta situată paralel cu planul de lucru (B).

Fig. 18. Pozițiile în care se pot utiliza sculele de lucru în funcție de axe

Programarea găurilor

Găuririle pot fi “optimizate” și “neoptimizate”. Ambele pot fi executate utilizând mandrinele grupului de găurire sau electromandrină. CN-ul efectuează căutarea automată a uneltelor în baza parametrilor setați (diametru, tip vârf, etc.) alegând dintre mandrinele prezente în configurarea utilajului pe cele mai potrivite pentru realizarea tipului de lucru pornit.

Între aceste două tipuri de prelucrare există o singură diferență, care privește ordinea cu care se execută programul de prelucrare. În cazul de prelucrări “neoptimizate” programul este executat în ordine secvențială așa cum a fost creat de operator, în timp ce, în caz de prelucrări “optimizate”, programul este elaborat de CN care alege calea cea mai rapidă pentru efectuarea prelucrărilor.

Găuriri generice pe oricare latură a piesei Fig. 19.

Fig. 19.

Găuriri cu utilizarea axei C, de efectuat pe laturile liniare sau circulare, Fig. 20.

Fig. 20.

Prelucrări prin frezare

Frezările se efectuează utilizând un profil geometric. Prelucrările de frezare sunt executate cu uneltele montate pe mandrinele cu clește sau pe agregatele instalate în electromandrine.

Lista prelucrărilor de frezare programabile:

Prelucrarea conturului piesei utilizând ca profil un desen geometric, Fig. 21.

Fig. 21.

Prelucrări de executat pe orice față a piesei, Fig. 22 realizând figuri sau desene geometrice la care să se atribuie o frezare sau o golire.

Fig. 22.

Programarea tăieturilor

Se pot programa diverse tipuri de tăieturi de executat cu uneltele cu lamă circulară montate în electromandrine sau în grupurile prezente pe slot-uri.

Lista prelucrărilor de tăiere programabile:

Tăieri în direcția axei X, de realizat pe latura 5 și pe latura 0 a piesei Fig. 23.

Fig. 23.

Tăieri în direcția axei Y, de realizat pe latura 5 și pe latura 0 a piesei. Fig 24.

Fig. 24.

Tăieri unghiulare pe fiecare latură a piesei Fig. 25.

Fig. 25.

Tăieri în jurul perimetrului piesei pentru a o ecarisa, de realizat pe fiecare latură a piesei. Fig. 26.

Fig. 26.

3.3 Administrarea programului de prelucrare

Faze de programare

Procedura de urmat pentru realizarea unui program de prelucrare.

Crearea unui document nou;

Proiectarea prelucrărilor folosindu-se instrumentele necesare pentru modificarea caracteristicilor proiectului: rotirea geometriilor, crearea laturilor noi, etc.;

Proiectarea prelucrărilor poate fi realizată în următoarele moduri:

• Prin importul de desene create cu CAD generici, la care să se asocieze prelucrările.

• Prin utilizarea instrumentelor de desen ale softului aplicativ Editor, pentru a crea geometriile la care să se asocieze prelucrările.

• Prin utilizarea de comenzi corespunzătoare pentru programarea directă a prelucrărilor de tăiere, de găurire, etc.

Dotarea cu unelte a planului de lucru prin software-ul aplicativ WorkTableTooling;

Pornirea optimizatorului pentru a controla corectitudinea prelucrărilor create;

Simularea de prelucrare a piesei;

Salvarea documentului;

Elaborarea programului de prelucrare pentru a genera fișierul cu extensia ISO de executat pe utilaj.

CAPITOLUL 4

4.1 Crearea unui program de prelucrare

4.1.1 Program de găurire

Să presupunem că trebuie executat un program de găuriri generice cu unealta de Ø 10 mm, utilizând măsurile prezentate după cum urmează. Fig. 27

Fig. 27.

1. Se creează un nou document și se definesc dimensiunile piesei de referință.

LPX = 810

LPY = 320

LPZ = 30

2. Se realizează prima gaură verticală:

X = 157

Y = lpy-64

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas Y = 32

Număr Repetiți ii = 2

3. Se realizează a doua gaură verticală:

X = 157

Y = 37

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas Y = 32

Număr Repetiți ii = 2

4. Se realizează a treia gaură verticală:

X = lpx-64*3

Y = lpy-24.5

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas X = 32

Număr Repetiți ii = 3

5. Se realizează a patra gaură verticală:

X = 157+32

Y = 37

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas X = 32

Număr Repetiți ii = 9

6. Se realizează a cincea gaură verticală:

X = 157+32

Y = lpy-32*2

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas X = 32

Număr Repetiți ii = 9

7. Se realizează a șasea gaură verticală:

X = 195

Y = 160

Diametru = 10

Adâncime = 10

8. Se realizează a șaptea gaură verticală:

X = 195+346

Y = 160

Diametru = 10

Adâncime = 10

9. Se realizează a opta gaură verticală:

X = 195+346+224

Y = 160

Diametru = 10

Adâncime = 10

10. Se realizează a noua gaură verticală:

X = 157

Y = 37+32+96

Diametru = 10

Adâncime = 10

11. Se realizează prima gaură orizontală:

CRN = 1

SIDE = 1

X = 54

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas X = 32

Număr Repetiți ii = 2

12. Se realizează a doua gaură orizontală:

CRN = 1

SIDE = 1

X = 54+32+160

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas X = 32

Număr Repetiți ii = 2

13. Se realizează a treia gaură orizontală:

CRN = 1

SIDE = 4

X = 35

Diametru = 10

Adâncime = 10

Pas X = 64

Număr Repetiți ii = 5

Rezultatul care se obține este următorul:

Fig. 28. Reprezentarea grafică a piesei ce s-a executat după programul descris anterior

4.1.2 Program de frezare

Să presupunem că trebuie realizată geometria prezentată în continuare la care să se aplice o frezare cu o unealtă de Ø 10mm. Fig. 30

Fig. 29.

1. Se crează un nou document și se definesc dimensiunile piesei de referință.

LPX = 1755

LPY = 1170

LPZ = 30

2. Se face click pe butonul Punct de plecare

X ini ial = 0

Y ini ial = LPY/2

3. Se face click pe butonul Linie dat punct final

X final = 0

Y final = LPY

4. Se face click pe butonul Linie date lungime i unghi

Lungime = 606,42

Alfa = -35

5. Se face click pe butonul Linie date unghi i X final

X final = LPX-584,06

Alfa = 16,46

6. Se face click pe butonul Arc date unghi i centru

X centru = LPX-455

Y centru = LPY/2

Alfa = 106.48*2

Direc ie = dirCCW

7. Se face click pe butonul Linie date unghi i Y final

Y final =LPY/2-237.17

Alfa = 180-16.46

8. Se face click pe butonul Linie dat punct final.

X final = 0

Y final = 0

9. Se face click pe butonul Linie dat punct final.

X final = 0

Y final = LPY/2

10. Se introduc cele două racorduri utilizând comanda Racord A. Se introduce valoarea 130 în

câmpul Raz. Pentru introducerea racordului între două elemente consecutive, selectați-l pe cel precedent.

A doua procedură:

Această procedură diferă de cea precedentă doar în construcția arcului desenului:

X final = LPX

Y final = LPY/2

Raz = 455

Direc ie = dirCCW

Solu ie = 1

X final = LPX-584.06

Y final = 148.64

Raz = 455

Direc ie = dirCCW

Solu ie = 0

Realizarea frezării din geometrie:

Rezultatul care se obține pentru rândurile de programare este următorul:

Fig. 30. Reprezentarea grafică a piesei ce s-a executat după programul descris anterior

CAPITOLUL 5

5.1 Concluzii

Primul beneficiu oferit de toate tipurile de mașini CNC este îmbunătățirea automatizării. Multe mașini CNC pot funcționa 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.

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

Al treilea beneficiu este flexibilitatea. Deoarece mașinile executa 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 producție. Deoarece punerea în funcțiune a unei mașini CNC este ușoară și rapidă, producția cu astfel de mașini este pretabilă la diminuarea stocurilor și onorarea comenzilor imediat ce sunt primite.

Se prezintă în continuare, mai detaliat, principalele avantaje și dezavantaje ale mașinilor CNC în comparație cu masinile-unelte clasice.

5.1.1 Avantaje

a)    Flexibilitatea

O mașină CNC poate fi folosită pentru producerea unei piese conform programului încărcat în memorie. Pentru producerea unei alte piese este nevoie doar de o operație simplă de reîncărcare în memorie a noului program.

b) Mașinile CNC pot face ceea ce o mașina-unealtă nu poate

O mașină CNC poate face conturarea în spațiu 3D (în trei dimensiuni), lucru imposibil cu o mașină-unealtă clasică. Acest lucru permite inginerilor să proiecteze piese cu geometrii care erau prohibitive înainte, datorită costurilor foarte mari de fabricație.

c) Repetabilitatea

O mașină CNC va face 10, 100, 1.000, sau mai multe piese exact la fel, fără abateri (cu excepția uzurii mașinii și a sculei). 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.

d) Reduce și elimină costurile aferente unei producții de stoc

Fabricantul unui automobil trebuie să asigure clienților săi piese de rezervă pentru o perioadă de mai mulți ani de zile, chiar dacă marca respectivă de automobil nu se mai fabrică. În trecut se realizau mai multe piese și se depozitau în stocuri de rezervă. Acest lucru este neeconomic deoarece ocupă spațiu, blochează bani și materiale. În prezent, cu mașina CNC, se poate realiza o piesa de rezervă imediat ce s-a primit comanda de la client. Se încărca în mașină programul, se realizează una sau mai multe piese și se livrează în aceeași zi.

e) Reducerea costurilor pentru scule speciale și a timpilor de pregătire a mașinii

Uneltele și dispozitivele cu care se fixează piesele pe mașinile-unelte clasice sunt destul de complexe și fabricarea lor (pentru o piesă nouă) poate necesita un timp de lucru însemnat. De asemenea, sunt dificil de modificat. Aceasta înseamnă mulți bani și mult timp pentru a începe producția.

f) Reducerea timpului de calificare pentru operatori

Operatorii de pe mașinile CNC nu controlează operațiile.

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

g) Reducerea necesarului de forță de muncă

O mașină CNC poate elimina mai mulți pași de procesare (treceri de la un proces tehnologic la altul). Acolo unde, de exemplu, o bucată de tablă trebuie să fie mutată de la un post la altul, utilizând o mașină CNC, se pot realiza mai multe faze tehnologice la același post de lucru; prin acestea se elimină timpul de demontare, transport și fixare a piesei de prelucrat între două posturi de lucru. Cu alte cuvinte, un singur operator pe o mașină CNC poate face munca mai multor oameni.

Pentru a lucra corect, mașinile CNC au nevoie de operatori calificați. Dar de îndată ce informația completă pentru lucru este înregistrată în fișiere, în format electronic, tehnica de prelucrare este înglobată în mașină și nu mai depinde de factori umani. Instruirea noilor angajați are legătură mai mult cu modul de operare al mașinii CNC și cu așteptările companiei privind calitatea produselor finite. Nu toți operatorii trebuie să cunoască, în detaliu, tehnologiile de bază ale prelucrărilor metalice prin așchiere.

h) Creșterea calității produselor

Nici un om nu poate egala o mașină CNC în ceea ce privește precizia mișcărilor. Aceste mașini lucrează cu unități de măsură foarte mici. O mașină poate face o gaură la capătul unei mese de lucru, după care se poate muta la celalalt capăt al mesei și se întoarce la aceeași gaură pentru continuarea prelucrării cu o eroare de poziționare mai mică de 10 micrometrii. În cuvinte simple, precizia unei mașini CNC este comparabilă cu a zecea parte din grosimea unui fir de păr.

i) Creșterea productivității

O mașină CNC poate fi programată să lucreze piese din lemn, cu unelte speciale pentru lemn.

Un operator uman nu se poate adapta ușor la schimbări rapide de regimuri de lucru (ca de exemplu, trecerea de la un tip la altul) în mod repetat, pentru perioade lungi de timp. Mașinile CNC pot lucra doua sau trei schimburi pe zi, fără oprire. Singurii factori care limitează producția cu mașini  CNC sunt: alimentarea cu material și uzura uneltei.

De obicei, mașinile CNC erau asociate cu producția de serie mare deoarece programarea mașinii, mai ales pentru piese complexe, necesita un timp mai îndelungat. În prezent, dezvoltarea tehnologiilor de construcție a computerelor și cea a programelor software permit programarea mai ușoară a mașinilor CNC. În fapt, abilitatea unei mașini CNC de a accepta informații matematice precise, furnizate de un software specializat, pentru a crea un nou produs, reduce costurile de exploatare prin reducerea erorilor de programare.

j) Creșterea siguranței în exploatare

O mașină CNC nu necesită poziționarea manuală a sculei și, deci, nu necesită prezența operatorului lângă zona de prelucrat. Principala preocupare a operatorului este de a monitoriza activitatea mașinii și de a realiza corecții. Majoritatea mașinilor sunt prevăzute cu un buton de Oprire de Urgenta pentru oprirea completă a mașinii în cazul unei erori de funcționare.

5.1.2 Dezavantaje

a) Investiții mari

Prețul unei mașini CNC de dimensiuni mici este de 30-50 de mii de euro și ajunge la peste 100.000 euro 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 investiți. Multe firme mici nu își permit un asemenea cost, îndeosebi în timpuri când dobânzile bancare sunt mari.

b) Mașinile CNC trebuie programate

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

c) Costuri mari de întreținere

Mașinile CNC pot fi foarte complexe. Ele trebuie menținute în foarte buna stare fizică pentru a putea beneficia de avantajele controlului numeric. Deși controller-ul este un dispozitiv electronic și are fiabilitate mare, ocazional se poate defecta. În acest caz reparația trebuie să fie realizată cât mai repede deoarece, s-a văzut de ce, mașina CNC trebuie să lucreze cât mai mult. Pentru reparația mașinilor CNC este nevoie de specialiști atât în domeniul mecanic, cât și în domeniul electronic. Acești specialiști vor pretinde, de asemenea, salarii mari.

d) Costuri mari de producție pentru serii mici

Dacă se execută doar una sau două piese, atunci timpul și costurile cu realizarea programului pot fi mai mari decât cele obținute prin utilizarea unei mașini-unelte clasică. Pe măsură ce complexitatea geometriilor și numărul de piese crește, mașina CNC devine mai economică.

Anexa 1

Anexa 2

Anexa 3

Anexa 4

Tabloul electric al CNC Rover B din componența căruia fac parte circuitele electrice care se împart în:

sistemul de forță;

sistemul de comandă;

sistemul de senzori optici care supraveghează funcționarea CNC – ului.

Lucrări realizate cu ajutorul unui CNC – Rover

Bibliografie

D. Catrina, s.a. ”Sisteme flexibile de prelucrare prin așchiere”, vol II, Universitatea Politehnică București 1994.

Instructiuni pentru utilizare Rover B

http://www.biesse.com

MORAR, L. Programarea sistemelor numerice CNC, Editura UTPRES, 2006

MORAR, L. Bazele programării numerice, Editura UTPRES

M. Ganea ” Mașini unelte și sisteme flexibile” Editura Universități din Oradea , 2010.

S. Călin, T. Popescu, B. Jora, V. Sima ”Conducerea adaptivă și flexibilă a proceselor industriale” Editura Tehnică 1988.

Gh. Rădoi, M. Guran ” Sisteme integrate de producție asiatate de calculator” Editura Tehnică București 1997.

Manual de utilizare CADdy Profesional.

G. Drăgoi ” Sisteme integrate de producție” Editura Tehnică București 2000.

Gh. Boncoi ” Sisteme de producție , vol I Concepre și automatizări”Editura Universității Transilvania, Brașov 2000.

V. Baltag, A Davidoviciu ” Cercetare și proiectare asistată de calculator în industria construcțiilor de mașini, electrotehnică și electronică”, Editura Academiei Romane, București 1987.