: :90/95 . : , 03.07.2002. 1.. . 2.. 3.. :: : ....................... ..................................... . ...................................... ..................................... 1. .2. .3. .4. .5. . , . , 03.07.2002. ...................................... . . ...mojim roditeljimaU okviru ovog diplomskog rada potrebno jeisprojektovatinumerikiupravljanualatnu mainu-vertikalnuglodalicu,ijajeosnovna namena izrada alata za livenje plastinih masa. Stogabikonfguracijasamemaine,nosea struktura,radniprostor,brojosa,upravljaki ipogonskisistemtrebalodazadovoljesve specifnostivezanezaovuprimenu.Primena maine se ne mora usko vezati za izradu alata za livenje plastinih masa, jer ima nekoliko srodnih proizvodnihgranakojeimajuisteilisline zahteveilisuposrednovezanezapomenutu primenu,kaotosu:izradaalatazakovanje, livenjepodpritiskom,livenjeukokilama, duvanu(pet)ambalau,izradaelektrodaza erozimate, kao i standardne glodake operacije.UVODNO RAZMATRANJEUvodno razmatranjeSadrajI. ZAHTEVI KOJI SE POSTAVLJAJU PRED OBRADNI PROCES I MAINU ALATKU PRI IZRA-DI ALATA ZA LIVENJE PLASTINIH MASA1.Izrada alata za livenje plastinih masa2.Obrada visokim brzinama rezanja (high speed machining)2.1.Zato koristiti hsm?2.1.1.Bolji kvalitet obraene povrine2.1.2.HS obrada elektroda za erozimate2.1.3.Bra proizvodnja elektroda 2.1.4.Dimenziona ujednaenost elektroda2.1.5.Sloene elektrode2.1.6.Smanjena potreba za elektroerozivnom obradom2.1.7.Obrada metala visoke tvrdoe2.1.8.Obrada pri velikom odnosu duina /prenik alata2.2.Kada hsm nema alternativu?3.Varijantne konfguracije numerike glodalice3.1.Da li je mogue koristiti istu mainu za hsm i konvencionalno glodanje?3.2.Zahtevi koji se postavljaju pred jednu hs mainu3.2.1.Upravljanje 3.2.2.Podeavanje upravljakog sistema3.2.3.Tanost, zagrevanje i brzina3.2.4.Merni sistemi3.2.5.Pokretni delovi maine3.3.Zakljuak o hs mainama3.4.Troosna ili petoosna maina3.4.1.Uopteno razmatranje3.4.2.Ogranienja upravljakog sistema kod petoosnih maina3.4.3.Osnovni tipovi petoosnih maina3.5.Izbor optimalnog reenja II.PODSISTEMI MODERNE TROOSNE NUMERIKE GLODALICE ZA OBRADU VISOKIM BRZINAMA REZANJA1.Glavna vretena2.Drai alata2.1.Koncentrinost i balans(dinamika uravnoteenost) draa alata3.Rezni alat3.1.Krutost alata3.2.Granulacija karbida3.3.Obloge reznih alata3.4.Upotreba sredstva za hlaenje i podmazivanje3.5.Obrada bez shp-a (dry machining)3.6.Upotreba shp-a kao maziva3.7.Preporueni reimi rezanjaSadraj3.8.Sigurnost pri visokim brojevima obrtaja vretena4.Upravljanje4.1.Brzo procesiranje blokova podataka4.2.Brzina prenosa podataka4.3.Nurbs interpolacija4.4.Digitalni servo drajveri4.5.Pogon maine4.6.Visoka rezolucija povratne sprege4.7.Merenje maksimalne brzine4.8.Izbor upravljake jedinice5.Programiranje5.1.Zatita alata5.2.Zaglaivanje putanje alata5.3.Zaobljavanje unutranjih uglova i uklanjanje ostataka prethodnih obrada5.4.Optimizacija brzine pomonog kretanja5.5.Cad/cam programi postaju bri i pametniji5.5.1.Hibridno modelovanje5.5.2.Sistemi zasnovani na znanju5.5.3.Programiranje u pogonu5.6.Programiranje upravljake jedinice itnc 5306.Merni sistem6.1.Linearni ili obrtni merni sistemi6.2.Analiza greaka obrade usled primene razliitih tipova mernih sistema i mehanikih komponenti za pomona kretanja6.2.1.Mehanike komponente za pomona kretanja maina alatki6.2.2.Tipovi greaka6.2.3.Kompenzacija greaka6.2.4.Deformacije pogonskih komponenti osa maine6.2.5.Obrada krune konture za ispitivanje maina alatki6.2.6.Greka pozicioniranja usled temperaturskih dilatacija navrtke zavojnog vretena i uleitenja6.2.7.Trenje u navrtci zavojnog vretena6.2.8.Uticaj uleitenja zavojnog vretena na tanost pozicioniranja6.2.8.1.Fiksno uleitenje na jednom kraju6.2.8.1.1.Zagrevanje maine nakon starta6.2.8.2.Fiksno uleitenje na oba kraja6.2.8.3.Uleitenje fksno/prednapregnuto6.2.9.Raspodela temperature du zavojnog vretena6.3.Zakljuak6.4.Izbor mernog sistema7.Proraun i izbor komponenata pomonih kretanja maine7.1.Linearne voice7.2.Sklop zavojnog vretena7.3.Proraun i izbor zavojnih vretena i pogonskih motora 7.1.2.Proraun potrebnog obrtnog momenta za pokretanje zavojnog vretena z ose 7.2.Izbor leajeva i tipa uleitenja zavojnog vretena7.3.Izbor kainog prenosnika7.3.1.Izbor koraka7.1.3.Izbor servomotora z ose 7.1.5.Proraun potrebnog obrtnog momenta za pokretanje zavojnog vretena x ose 7.1.6.Izbor servomotora x ose 7.1.7.Zavojno vreteno y ose 7.1.8.Proraun potrebnog obrtnog momenta za pokretanje zavojnog vretena Y ose 7.1.9.Izbor servomotora y ose 7.3.2.Izbor kainika i zupastog kaiaIII.PROJEKTNO REENJE MEHANIKE MAINE SA PRORAUNOM KRUTOSTI I DINAMIKE PRIMENOM METODE KONANIH ELEMENATA 1.Etape u razvoju konstrukcije i proraun metodom konanih elemenata2.Ukratko o metodu konanih elemenata2.1.Frekventna analiza2.2.Statika analiza3.Proraun metodom konanih elemenata3.1.Frekventna analiza sklopa z i y ose3.2.Statika analiza sklopa y i z ose3.3.Frekventna analiza fnalnog sklopa z i y osa3.5.Statika analiza fnalnog sklopa z i y osa3.6.Frekventnaanalizaportala maine3.7.Frekventnaanalizasklopaportala sa y i z osom3.8.Statiki proraunsklopaportala sa y i z osom4.Prikaz konstrukcije maine4.1.Sklop z-ose4.2.Sklop klizaa y-ose4.3.Sklop portala4.4.Postolje maine4.5.Sklop radnog stola maine4.6.Umesto zakljukaLITERATURAO autoru:Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 1I. Zahtevi koji se postavljaju pred obradni proces i mainu alatku pri izradi alata za livenje plastinih masa1.IZRADA ALATA ZA LIVENJE PLASTINIH MASASloenekonturnepovrinesuelementikojidefniualatezalivenjeplastinihmasa.Sposobnost daseproizvodeuvelikimserijama,oblicikojetepovripredstavljaju,suizazovmoderne proizvodnje.Skorosvakavrstaproizvodaimadelove kojisedobijajuiznekevrstekalupa.Moderan ivotsenebimogaozamislitibeznjih. Kakomoderandizajnproizvoda postajesvesofsticiraniji,alatiza dobijanjeistihpostajusvesloeniji sauimtolerancijskimgranicama.Takve alatejesveteenapraviti.Uistovremeivotni vek proizvoda je sve krai. Vreme od samog koncepta proizvodadonjihovogpredstavljanjanatritusesmanjuje.Velikipritisakzaproduktivnou koji izaziva moderno trite stvara rastue zahteve za alatima, koji moraju da daju sve vie delova po jedinici vremena, rade due bez odravanja, troe manje energije, budu otporni na habanje, da zahtevaju kraa pripremna vremena, omogue brzu i jednostavnu izmenu i prue vii stepen feksibilnosti. Uindustrijialatazaplasikuizraenjeefekatglobalizacije.Kupacazatealateimairomsveta. Globalizacija se ispoljava tako to se jednostavniji, ire tolerisani kalupi proizvode uglavnom u zemljama u razvoju u koje i mi spadamo. Dokaz za to je da nae frme uglavnom kupuju reparirane alate za proizvode iji dizajn vie nije primeren zapadnom tritu. Uglavnom se proizvode delovi za optu upotrebu u domainstvu, gde je i sam kvalitet plastike veoma lo. Zahtevniji poslovi su uglavnom rezervisani za tehnoloki superiorne zemljekaotosuSAD,Japan,irazvijenezemljeEvrope.Ovaj posaonesamodajetehnikizahtevan,vejevelika konkurencija.Proizvoaisetakmiemeusobno bez obzira na granice. itavapriasesvodidaseutakvim uslovimamoratragatizanajefektivnijom tehnologijom. Odmahizaglobalizacijejei zahtev kupaca za brom isporukom. Mnogi kupcialatazaplastikuspremnisudaplate ekstrapremijeonimproizvoaimakojiprobiju rokove za nedelju ili dve. Alat za livenje plastinih masa sastoji se u prvom redu od dva dela: kaviteta i jezgra (zasloenijedelovekoristeseviedelnialatisavieravnirazdvajanja),ijekontureodgovarajukonturi projektovanogdela,asamdeosedobijaulivanjemrastopljeneplastinemaseizmeupomenutihdelova kalupa i njenim ovravanjem usled hlaenja. Sam kalup izrauje se od alatnih elika poviene tvrdoe ija povrina mora biti maksimalno glatka, kako bi deo koji se dobija livenjem u tom alatu imao ista svojstva. Pomo pri izradi kalupa, odnosno, alata treba traiti u simulacionim paketima (slika 2) kao to je ,,moldfow koji mogu ukazati na propuste u projektovanju alata i dati reenja koja dovode do zadovoljavajuih rezultata. Na slikama 3 i 4se vidi kakav mora biti alat za masku mobilnog telefona prikazanog na slici 1.Prikazane slike predstavljaju samo deo sklopa koji predstavlja alat za livenje plastinih masa. Sam alat obino omoguava livenje vie delova odjednom i sastoji se u optem sluaju od pokretnog i nepokretnog Sl.2. Simulacija procesaulivanja plastikeSl.3. Kavitet za dobijanje maske telefonaSl.4. Jezgro za dobijanje maske telefonaSl.1. Maska mobilnogtelefonaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 2dela. U sastav alata ulaze i aksijalna leita za voenje pokretnih delova, zatim veliki broj ploa koje slue za:vezusamainom,dranjevodeihelemenata,izbacivaa, samih kalupa. Takoe ploe koje slue za razvod rastopljene plastike do kalupa, odnosno, ploe u kojima su urezani ulivni sistemi. Kuita su standardizovana i kupuju seodvelikihproizvoaakaotosuHASCO idrugi.Mogusekoristitizalivenjerazliitih delova,jednostavnomizmenomploakojesu karakteristine za konkretni deo. Naslici5suprikazaniizbacivaikoji sluedaseodlivaknakonzavrenogciklusa odstrani iz alata i itav sklop alata za injekciono livenjeplastinihmasa,priemusemoe sagledatisloenostjednogalata.Iakoseveina komponentikupuje,potrebnojenaodgovarajuim ploamaizvritimontiranjekalupa,buenjeotvoraza ulivanje plastike, kao i otvora za izbacivae, to pored obrade samog kaviteta i jezgra treba da bude zadatak jedne moderne maine. To odmah navodi na potrebu za velikim radnim prostorom, jer i kod malih delova gde u jednom ciklusu dobijamo vie komada imamo velike ploe koje treba obraivati.Sl.5. Prikaz sklopa alataza livenje maskemobilnogtelefonaSl.6. Prikaz sklopa takozvanog ,,sendvi alata kojim se smanjuje ciklusno vreme.Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 32.OBRADA VISOKIM BRZINAMA REZANJA (HIGH SPEED MACHINING)Akobinekitrendtrebaloistaipoznaajuuindustrijialata,ondajetoobradavisokimbrzinama rezanja(u daljoj prii HSM). Kljuna stvar je obrada sa malim dubinama rezanja sa visokim brzinama pomonog kretanja, uz upotrebu visokofrekventnih vretena, kako bi se obezbedilo adekvatno optereenje koje deluje na alat. U operacijama grube obrade manje dubine rezanja i alati manjeg prenika postiu veu proizvodnost od konvencionalne obradekojapodrazumeva obradusamanjim brzinama, veim prenicima alata idubinama rezanja. Postojanost alata se takoe poveava. Nakom grube obrade visokim brzinama rezanja, sloj materijala koji je ostao na radnom delu je toliki da operacije poluzavrne obrade mogu biti eliminisane. Iprizavrnimobradamaciljjedaseeliminiunaknadneobradepoliranjemilidaseredukujuna najmanjumoguumeru.Manjedubinerezanjaimanjibonikoraci(radijalnadubinarezanja)dovodedo pojave da se nasleivanje greaka obraene povrine iz prethodnih slojeva svede na minimum, ime se dobija glatka povrina.Velikimpoveanjembrzinapomonihkretanjadubinase moe znaajno smanjivati iz prolaza u prolaz, a da se time ne izgubi mnogonavremenu.Eliminacijomnaknadnogbruenjaipoliranja obezbeuje se ouvanje geometrije defnisane u CAD sistemu. Kaopodatakzaporeenjemoeposluitiinjenicada mainakojajesposobnadapostigne1200sfmiminimalno8000 rpm brzinu glavnog vretena, moe doneti prednosti koje su opisane u gornjem tekstu. Meutim, neki poznavaoci ove problematike tvrde da ne postoji granica za HSM, ve da ga treba posmatrati kao proces umesto brojnog podatka za broj obrtaja ili brzinu pomonog kretanja. Starijemainesemoguopremitivretenimasavisokimbrojevima obrtaja, ali se celokupna stabilnost maine dovodi u pitanje. Maine koje se specijalno projektuju za ovu primenu imaju povienu krutost kao osnovnu karakteristiku. Korienje HSM proizvodne tehnike da bi se eliminisale ili redukovale naknadne obrade polako se uspostavlja kao standard. U razvijenimzemljama Evrope,SAD-uiJapanu suovetehniketolikorasprostranjene,daseskorosviposloviu industrijialatazaplastiku,aliiudrugimproizvodnimgranama izvravajupomouHSM-a.Eliminisanjedodatnihoperacijaesto znai i eliminisanje dodatne opreme to se u Japanu svakako najvie ceni zbog skuenog prostora sa kojim moraju da se nose. U proizvodnji kalupa obrada visokim brzinama rezanja nije samopotrebnazbogsmanjenjaciklusnogvremena.Umestotoga korienjebrzine,primalimdubinamarezanjasaalatimamanjeg prenikatrebadadovedeobradaktojebliemoguefnalnom obliku i kvalitetu obraene povrine. Materijal koji se obrauje moe biti mekan kao graft ili tvrd kao termiki obraeni elik. 2.1.ZATO KORISTITI HSM?HSMpredstavljaglodanjesamalimdubinamarezanjaprivisokimbrzinamapomonogkretanja. Glodanje sa malim dubinama rezanja je oduvek bilo mogue, ali je brzina to uinila praktinim. Sada male dubinenepoveavajuciklusnovreme.KrozHSMmainamoedaredukujepotrebuzapoliranjem.Moe daproizvedeelektrodezaerozimateefkasnije.Unekimsluajevimaseelektroerozivnaobradamoe eliminisati. Sl.8. Jezgro alata kompjuterskog miaSl.7. Zavisnost bonog (radijalnog) koraka i visine neravnina obraene povrineProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 42.1.1.Bolji kvalitet obraene povrineGlatkoa obraene povrine je velikim delom defnisana visinom neravni naizmeu susednih prolaza loptastog glodala. Smanjenjem bonog koraka visinaneravninasesmanjuje(slika7).Naovajnainmanjedubine rezanjaibonogkorakadoprinosedrastinosmanjenomvremenu poliranja. Jezgroalatazakompjuterskogmia(slika8)jeobraivanoufnoj obradisa20000o/minibrzinompomonogkretanjaod4000mm/min.Ukupno ciklusno vreme, ukljuujui i grubu obradu iznosilo je 102 minuta. 2.1.2.HS obrada elektroda za erozimateHSMdovodidonizapogodnostipriobradielektrodaza erozimate, ukljuujui: -bra proizvodnja elektroda-dimenziona ujednaenost-sloenije elektrode se mogu izraditi u jednom komadu 2.1.3.Bra proizvodnja elektroda HSM ubrzava proizvodnju elektroda na dva naina:redukovanjem vremena obrade i vremena poliranja. Bra produkcija elektroda ini proces elektroerozijeefkasnijim.estjesluajdaerozimatstojineuposlen,doksepravielektroda.Braizrada elektroda takoe ini proces elektroerozije feksibilnijim. Proizvodnja elektrode sa slike 9 je nekada trajala 5 sati. Upotrebom HSM-a, to vreme je redukovano na 30 minuta. 2.1.4.Dimenziona ujednaenost elektrodaDve elektrode proizvedene za isti kalup bie razliite, kada je potrebno poliranje. Ali kada se HSM-om poliranje moe izbei, svaka ,,kopija elektrode postaje identina.2.1.5.Sloene elektrodeElektrodesatankimzidovimailidrugimzaobradutekim formama,moguseobraditiujednomkomaduprimenomHSM-a,zato to mali zahvati materijala obratka dovode do stvaranja veoma malih sila izmeu alata i zidova obratka. Redukovanjem procesa elektroerozije nasamojednuelektrodu,smanjujeseciklusnovremeieliminiuse greke koje nastaju kod viedelnih elektroda. 2.1.6.Smanjena potreba za elektroerozivnom obradomDvasluajagderanijeelektroerozivnaobradanijeimala alternativu su:-obrada materijala poviene tvrdoe-obrada pri velikom odnosu L:D kod alataMeutim, pojavom HSM-a i u tim sluajevima se moe eliminisati erozimat. Sl.10. Tankozidna elektroda (slika preuzeta odfrme Makino)Sl.11. Deo alata za izradu glave video rekordera(slika je preuzeta od frme Yadsa)Sl.9. Primer jedne sloene graftne elektrodeProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 52.1.7.Obrada metala visoke tvrdoe HSMpruaalternativuelektroerozivnojobradipri proizvodnji alata od veoma tvrdih materijala(50+Rc).Kalup sa slike 11 je dobijen glodanjem iz materijala tvrdoe 50Rc.Prikazanideokalupasekoristizaproizvodnjuglavevideo rekordera i irina stranice je oko 50 mm. Vreme potrebno za obradu je bilo 157 minuta. Tvrdoa materijala sa slike 12,je 54Rc. Dimenzije dela su 250x200x25 mm. Ukupno vreme obrade za ovaj deo prikazano je u tabeli.Obrada Alat (karbidne obloge)Brojobrtaja (o/min)Pomono kretanje (mm/min)VremeGruba 6mm loptasto glodalo 12,0003500 33 min.Poluzavrna 3mm loptasto glodalo 20,000Od 1000 do 3000 8 hr 10 min.Zavrna 1mm loptasto glodalo 20,0002000 10 hr 5 min.Sveformedelasaslike13suodraeneupotpunostiglodanjem naMikronovojmaini.Tvrdoamaterijalaje54do56Rc.irinaljebaje 1.2mm.Dubina8mm.Brojobrtajaglavnogvretena33000o/min.Brzina pomonog kretanja 3800 mm/min. Prenik alata je 1.2 mm. Vreme obrade 35 minuta. 2.1.8.Obrada pri velikom odnosu duina /prenik alataSposobnostdaseobradaprimalimdubinama rezanjavriveomabrzoiprimalimotporimarezanjadaje mogunost maini da sa veoma dugakim alatima u odnosu na njihov prenik efkasno obrauje metal. Ovo je izuzetno znaajno u najmanje dva sluaja:-obrada dubokih kaviteta-obradafnihisitnihdetaljasaveomamalim alatima. Naslici14jeprikazanaobradadubokogljebasa alatomprenika0.8mm.Usloviobradesu40000o/min, 30000mm/min i dubina rezanja od 0.1 mm. Naslici15dajemprikazobradedetaljanaalatuza telefonski aparat. Sve forme su odraene glodanjem direktno na kalupu pri 20000 o/min, ime je eliminisano 240 formi koje bi morale da se izrade na elektrodi za erozimat. Glodala u rasponu od4mmpasvedo0.6mmsukorienazaobradudetaljana ovom kalupu. Za izradu ovog kalupa bilo je potrebno 33 asa i 27 minuta. Sl.14. Obrada dubokog ljeba(Delcam)Sl.13. Glodanje tankog ljeba (Mikron)Sl.12. Preuzeta odfrme MikronSl.15. Obrada sloenih detalja(Makino)Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 62.2.KADA HSM NEMA ALTERNATIVU?KanadskafrmaPlatinumTool,kojasespecijalizovalazaproizvodnjualatazalivenjeplastikeza optike primene, kao jedinu mogunost vidi HSM. Oni rade alate za recimo automobilske farove, gde svaka grekaobraenepovrinedovodidoloegrefektovanjaiproputanjasvetlosti.itavaovaoblastpodlee rigoroznim dravnim i meunarodnim propisima, tako da je ovo primena koja trai maksimalnu tolerancijsku tanost i kvalitet obraene povrine. To ne bi bilo izvodljivo kada bi se zavrne obrade izvodile runo.Po reima ljudi iz ove frme HSMje uspeo zbog mnogih prednosti u odnosu na druge metode obrade. Kljuna prednost je to to je u otrom reimuobradabra,tanijasaminimalnimhabanjemalata.Kada obrauju kavitet koji se koristi za proizvodnju farova ljudi iz ove frme prvo vre grubu obradu do dodatka od 1.3mm. Nakon toga meki elik kojiseobraujeidenatermikuobradu,gdeseponitavajuzaostali naponi i vri otvrdnjavanje. U narednom koraku ide polu fna obrada do dodatkaod0.38mm.Da bisedobilerefektivne povrinekavitetaobrada seizvodidododatka od0.13mm.Konanou zavrnojobradi,dolazi sedoidealnihzadatih,dimenzija.Dobijenepovrinesu tolikoglatkedasenevidibilokakavtragobrade.Jedan odvlasnikafrmekae:,,Iizuzetnokvalitetnaiglatka povrina i izvanredna tanost se mogupostiismanjenjem dodatakazazavrneobrade,kaoi smanjenjembonogkorakaalata.I zaista,osnovnasvrhakorienjaHSM-ajepostizanjeveetanosti eliminisanjem runog poliranja.Kombinacijavisokihbrojevaobrtaja,brzinapomonih kretanjaimalihdubinarezanjaomoguavaalatudaseveomamalo zagreva i ugiba, kao i da nije podloan estim lomovima. Ljudi iz ove frme tvrde da se alat nakon zavrne obrade toliko malo zagreva da ga mogu bezbedno runo zameniti.Pribrzinamavretenakojeprevazilaze20000o/mingranica izmeuefkasnostiineefkasnostijeveomauska.Naprimertokom jednog ciklusa zavrne obrade refektivne povrine reimi na mostnoj glodalici Takumi Seiki su imali sledee vrednosti: boni korak = 0.05 mm,brojobrtajavretena=22000o/min,brzinapomonogkretanja =15000mm/min,dubinarezanja=0.1mm.Ovevrednostinisubile dobro iskombinovane jer su izazvale znaajno habanje alata. Moe se zakljuiti da je za efkasan HS proces potrebno mnogo eksperimentisanja da bi se utvrdile prave vrednosti za tip alata, brzine rezanja i pomonih kretanja, naravno, u kombinaciji sa materijalom obratka. Alatikojisenajviekoristeuovojfrmisuvretenastaglodalasaviezubaca.Poluzavrnuobradu zapoinju alatom prenika 32mm i zavravaju sa alatom prenika 3.2mm. Za fne detalje refektivnih povrina koriste i loptasta glodala prenika 1 mm. Firmakoristidraealatakojisvojomduinomomoguavajupristupnepristupanimpovrinama alatima sa minimalnim prenicima. Ti drai su konusnog oblika, ime je poveana krutost. Kljuni aspekt procesa obrade je tip putanje alata koji se koristi za zavrne obrade. Iskustveno, ljudi iz ove frme su doli do zakljuka da najbolji kvalitet obraene povrine dobijaju ako se alat kree jednostrano. Sl.16. CAD model koji se koristi za generisanje putanja alataSl.17. Deo alata nakon obradeSl.18. Izgled gotovog delaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 7Znai,svakiputkadastignedokrajasvojeputanjevraasenapoetak,patekondaponovozapoinjesa rezanjem. Ovaj metod dovodi do poveanja ciklusnog vremena, ali brzina maine od 30000mm/min u brzom hodu kompenzuje ovaj nedostatak. Nevolja kod HSM-a je to pri velikim brzinama alat nije sposoban daizdrininajmanjenepravilnostinapovrinikojuobrauje.Dabise eliminisao ovaj problem u ovoj frmi se koriste alati neto veeg prenika u zavrnoj obradi, nego u poluzavrnoj. NajnovijainvesticijaovefrmejegantritroosnaHSmaina kompanije Breton iz Italije. Ova maina pomera alat po sve tri ose, ime je eliminisanuticajmaseradnogpredmetanadinamikumaine.Mainaima maksimalnu brzinu pomonog kretanja od 68000mm/min. Iz prikazanih primera i iskustava mnogih frmi dolazi se do zakljuka daobradavisokimbrzinamarezanjanijevietehnolokinovitetkojinema opravdanje u praksi. Uspesi u poslovanju mnogih frmi iz industrije za izradu alata za livenje plastinih masa, ali i iz drugih srodnih grana, nameu HSM kao neminovnost pri projektovanju savremene maine za pomenutu namenu. 3.VARIJANTNE KONFIGURACIJE NUMERIKE GLODALICE3.1.DA LI JE MOGUE KORISTITI ISTU MAINU ZA HSM I KONVENCIONALNO GLODANJE?DabiseispunilizahtevionihkojibiporedHSM-akoristiliikonvencionalnuobradupostavljase pitanjedalijemoguenaistojmainikoristitiobatipaobrade.Tosvakakozavisiiodmaterijalakojise obrauju jer se prednosti HSM-a primeuju na odreenoj grupi materijala dok kod drugih ili nema prednosti ili se javljaju nedostaci. Ovo eventualnog kupca stavlja u dilemu da li kupiti standardnu mainu i opskrbiti je sa brim vretenom i boljim i optimizovanijim upravljanjem ili rizikovati i kupiti mainu optimizovanu za HSM. PostavljasepitanjedalijemainakojaimaoptimizovanumehanikustrukturuzaHSMmoeda da eljene rezultate ili je potrebno da upravljaka jedinica bude brza i da moe da ,,potera mainu tano pri velikim brzinama pomonog kretanja. Ali CNC jedinica nee moi da da rezultate ukoliko nije kombinovana sa mehanikom strukturom koja je dorasla zadatku. Mnogiproizvoaimainaalatkikoristeslinoiliistoupravljanje.Onotoondarazlikujemodele maina razliitih proizvoaa je nain na koji je itav mainski sistem zamiljen, proizveden i integrisan sa servo upravljakim sistemom. Mehaniki podsistem kod HSM-a igra bitniju ulogu nego kod konvencionalne obrade. Odgovor na postavljeno pitanje je teko dati, ali svakako da konvencionalna CNC maina ili svojim upravljanjem ili noseom strukturom nee omoguiti pravu primenu HSM-a na njoj. S druge strane maine optimizovane za HSM nemaju nikakvih smetnji u pogledu rada sa malim brzinama, osim samog vretena koje zbog visokih brzina pravi kompromis sa obrtnim momentom. Jedno reenje je koristiti izmenjiva vretena za HSM i konvencionalnu obradu. Drugo reenje je da se vreteno odabere tako da ima respektivnu brzinu (10000-18000 o/min), a da ima momentnu karakteristiku koja bi bila dovoljna za obradu manjim brzinama i alatima veih prenika. 3.2.ZAHTEVI KOJI SE POSTAVLJAJU PRED JEDNU HS MAINUUticajsvakogodelemenatamaineseretkomoeizolovatiodostatkasistema.Svekomponente funkcioniu poput orkestra, gde se uticaj svake od jedinki ,,uje. Adekvatne analize pojedinih komponenti se najee mogu dobiti komparativnim testovima rezanja. Sl.19. Alat za obradu nepristupanih povrinaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 83.2.1.Upravljanje Iakosamuprethodnomteksturekaodaveinaproizvoaakoristislinoupravljanje,toneznai da je ono manje bitno i da od korektnog odabira upravljake jedinice ne zavise performanse. Naprotiv, HSM sistem mora imati CNC jedinicu sposobnu da procesira velike blokove podataka u kratkom vremenu kako bi se postigle visoke brzine pomonog kretanja, i sposobnost da se kontroliu funkcije ubrzanja/usporenjana takav nain da brzine pomonog kretanja ne kompromituju tanost. akiakodverazliitemainenudeistuupravljakufunkcionalnost,verovatnoeidaljeimati znaajnih razlika u reznim performansama. 3.2.2.Podeavanje upravljakog sistemaJedan od aspekata performansi koji korisnici maine mogu videti pa ak i upravljati njime je nain na koji je upravljaki sistem podeen. Neke maine daju dobre rezultate u rezanju pravolinijskih deonica brzo, alisuoajneurezanjukvalitetnihkrunihdeonica.Ilijeupitanjusuprotnasituacija.Mainereukrune delove savreno, ali ni jedan posao ne mogu da zavre brzo. To moe najvie da zavisi od naina na koji je servodrajver podeen. Odziv servosistema je podesiv u okviru nekog opsega, sa suprotnostima koje se ogledaju u injenici da su brzina i tanost obrnuto proporcionalni. Ranije su se servosistemi podeavali pomou niza potenciometara, tosuradilivisokoobueniprofesionalci.Danassesviparametrimoguzadatipomouupravljakog softvera,toihinijednostavnijimzasetovanje,azavisnoodzahtevanih performansisistema.Proizvoai oveparametrenajeepostavljajunegdenasredinuopsega.Ovapodeavanjasemoguestoizmenitiod strane operatora na maini. Na veini Fanuc-ovih upravljakih jedinica to se moe uraditi sa jednostavnom funkcijomG-10uprogramuzaobradu.KodproizvoaamainaMoriSeikipodeavanjesistemasemoe vriti automatski. U realnom vremenu CNC jedinica analizira sloenost nadolazeih kontura i brzina osa i tada setuje parametre na osnovu zahtevanog nivoa tanosti. U zavisnosti od tipa obrade nekada nam je prioritetno da smanjimo ciklusno vreme, jer nam tanost nije preterano bitna, a takoe se moe dobiti izuzetan kvalitet obrade rtvovanjem brzine. 3.2.3.Tanost, zagrevanje i brzinaJo jedan veliki izazov kod HSM-a je kako odrati mehaniku tanost u okruenju koje je okrueno velikimbrojemtoplotnihizvora.Komponentekaotosu:leajevi,zavojnavretena,voiceusledkretanja generiutoplotu.Motoritakoegeneriutoplotu.Procesrezanjase mora imati u vidu. Sva ta toplota moe fziki da izmeni oblik metalnih komponentimainekojeseiresapoveanjemtoploteiskupljaju prilikom sniavanja iste. to je vea brzina pokretnih delova, vea je i temperatura. Pored problema koji se odnose na tanost, toploota ubrzava habanje, jer recimo prednapregnuti leajevi i druge komponente irei sedovodedopoveanjakontaktnihsila,takodavisokatemperatura ubrzava habanje gotovo svih metalnih komponenti maine. Hlaenje zavojnog vretena moglo bi da se uzme u razmatranje. Odreen broj proizvoaa koriste sisteme za hlaenje koji opstrujavaju oko servomotora i ak kroz samo zavojno vreteno, ali e idalje biti termalnih varijacija. Ako posmatramo mainu koja poinje svoj rad sa hladnimstartomnestabilnostsejavljasvedouspostavljanjatermiki stabilnog stanja.FirmaMoriSeikismatradajezaspreavanjeovog efektavanodasezavojnovretenofksiranasvojaobakrajasa prednaprezanjemsamogvretena.Potomrezonuvretenoseisteeza neku malu vrednost izmeu dva fksna aksijalna leaja. Kako se vreteno Sl.20. Yadsa proizvodi maine kroz iju celokupnu konstrukciju cirkulie rashladni fuidProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 9grejeutokuradaimetalteidaserairi,samsistemzavojnogvretenasauleitenjemserelaksirajerse prednaprezanje ponitava. Zavojno vreteno ostaje priblino konstantno sa dimenzionog stanovita. Ni jedan mehaniki sistem nije savren, ali ovaj tip uleitenja daje veu dimenzionu stabilnost zavojnog vretena nego u sluajevima kada je aksijalno nenapregnuto vretenofksirano samo na jednom kraju, pri emu se termalni prirataj odvija samo u jednom pravcu. MehanikatanostjenaroitoznaajnakodHSM-a.Svakokopaljivoposmatramainunakon njenog putanja u rad shvata da je problem zagrevanja jedna neminovnost. Veoma bitna stvar je i mehanika preciznost koja se zahteva za konturno glodanje pri visokim brzinama. Da bi se odrala i tanost i visok kvalitet obraene povrine, uobiajena praksa je da se kreiraju programi obrade sa ekstremno malim pomerajima od takedotake.akiusluajevimakadaprogramikoristekomandezakrunuilisplajninterpolaciju,fni interpolatoriuokviruupravljakogsistema,,terajuservomotorekroznizdiskretnihpozicija.Tozahteva damehanikisistem tano izvrava pomeraje toliko male dasenisumoglidovoljno brzoizraunati dopre nekoliko godina. Sposobnost mehanikog sistema da izvrava ovako male pomeraje ima izuzetan znaaj za kvalitet obraene povrine.3.2.4.Merni sistemiVeoma je bitna i klasa tanosti na koju je zavojno vreteno proizvedeno. Postavlja se pitanje da li su maine sa mernim letvama dosta tanije od onih sa obrtnim enkoderima samo zato to su linearni merni sistemi po svojoj prirodi taniji. Odgovor na to pitanje je svakako da nisu. Razlog lei u tome to se kod linearnih mernihsistemameritanapozicijabezobziranatemperaturskeidrugedilatacijemehanikihelemenata, dok obrtni enkoderi imaju manu u tome to ,,ne znaju ta se deava sa zavojnim vretenom. Oni jednostavno preraunavaju brojeve obrtaja u duinske mere. Veoma bitna stvara je da dananje upravljake jedinice imaju mogunost da naprave profl mehanikih greaka i da ofsetuju kordinatni sistem maine u razliitim takama du svake ose. Proizvoai maina alatki koriste ovu pogodnost da inicijalno poveaju tanost maine, a korisnici tokom vremena mogu da kompenzuju greke nastale usled habanja. 3.2.5.Pokretni delovi maineStavimo za sada po strani pitanja snage glavnog vretena, krutost i druge tradicionalne karakteristike maina alatki. Neka za sada spomenemo sposobnost maine da brzo i tano doe u isprogramiranu taku. Brzo procesiranje programskog koda je samo pola posla. Maina mora brzo da pomeri znaajan teret u 3D prostoru, a to je izuzetno zahtevan zadatak. Ako predpostavimo situaciju u kojoj tri servomotora treba simultano da pokreu ose maine, svaki okreuidugakazavojnavretenakojamehanikikonvertujurotacionoupravolinijskokretanje.Motori moraju da savladaju ne samo predvidive otpore trenja i inercije prilikom pokretanja samih osa, ve izuzetno nepredvidive faktore kao to su teina obradaka i sile rezanja. Koliko brzo i tano maina moe da pokrene sav taj metal je osnovni test za ponaanje maine prilikom obrade visokim brzinama rezanja. Sama specifkacija maine nam ne moe biti siguran pokazatelj performansi. Recimo da imamo dve mainekojeimajudeklarisanemaksimalnebrzineubrzomhoduod30000mm/min,toihnaprvipogled ini ekvivalentnim. Ali samo zato to njihovi servomotori mogu da postignu iste brzine ne znai da mogu da ubrzavajuistombrzinom. Akosusveostalekarakteristikeekvivalentne,mainasaboljimkarakteristikama ubrzanje/usporenje (koje su funkcija snage i odziva servomotora) e izvriti program obrade bre i tanije. ak ni krive ubrzanja/usporenja koje daju proizvoai nam ne mogu rei sve to bi trebalo da znamo. Jedna je stvar pokretati mainu bez optereenja, a sasvim druga pomerati radni sto sa tonom elika na sebi. Isto vai i za specifkacije koje se odnose na tanost i ponovljivost. Dostizanje isprogramirane take prilikom ispitivanja tanosti maine je svakako drugaiji test od dinamike obrade pod visokim optereenjem i recimo 1000mm/min. U dananje HS maine uglavnom se ugrauju kotrljajne voice, a veoma retko klizne. Postavljanje Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 10svakepokretnekomponentemainenakotrljajneelementesmanjujetrenjezahtevajuimanjesileza izvravanje kretanja i generiui manje toplote. Ali ne treba zanemariti da postoje velike razlike izmeu samih kotrljajnih voica, pa nije sve jedno koji od mnogobrojnih tipova izabrati. Nije samo veliina bitna. Bitna je radijalna i aksijalna nosivost i koefcijent trenja. Ako se uglavnom obrauje aluminijum kuglice e biti sasvim zadovoljavajue. Ako se koriste otri reimi i obrauje uglavnom elik,modabitrebalouzetiuobzirvoicesavaljiimakaokotrljajnimtelima.Prednaprezanjejeisto diskutabilna tema i zavisi od primene do primene. Linearne voice imaju kuglice sa gornje strane ali isto tako i na bonim stranama. Kao i kod vretena vee prednaprezanje e poveati krutost, ali po cenu veeg otpora voica i inercije. Povrine na koje se voice montiraju su takoe od velikog znaaja. Na kvalitetnim mainama veliki napor se ulae da ove povrine budu to ravnije, da bi ina koja se montira imala to manja odstupanja od pravca u vertikalnoj i horizontalnoj ravni. Projektovanjepokretnihelemenatamainejekritino.Danikadasusemainekupovalepoteini sudavnoproli.Idaljenamjepotrebnadinamikakrutost,verovatnoivienegonekada. Alisadakrutost morabitipostignutasaznatnolakimkomponentama.Uzpomometodekonanihelemenata,proizvoai maina alatki napravili su izuzetan napredak u smanjenu teina njihovih odlivaka, ali se jo mnogo toga moe uraditi. 3.3.ZAKLJUAK O HS MAINAMAFinalno pitanje kod HS maina je kako e se maina pokazati vremenom kroz eksploataciju. Potrebno je shvatiti da ovakva maina jednostavno prelazi vie kilometara nego konvencionalna maina, jer bukvalno prelaziveurazdaljinupoobraenomdelu.TosedeavajergeneralnokodHSM-a,,trampimobrzinuza optereenje. Manje ,,teih zahvata zubca alata se zamenjuje brojnijim ,,lakim zahvatima. Drugim reima velike dubine rezanja zamenjujemo malim, sa veim brzinama pomonog kretanja i alatima manjeg prenika. U operacijama zavrne obrade alata za livenje plastike praksa je da se boni koraci svedu na treinu pri HSM-u u odnosu na konvencionalnu obradu. To rezultira sa povrinom koja je znatno glatkija i tanija, ali je potrebno da alat pree nekoliko puta vei put. Tonasdovodidopitanjaisplativosti.Privisokimbrojevimaobrtajapovienohabanjeleajevaje vie nego oigledno, kao i ostalih mehanikih komponenti kao to je zavojno vreteno sa navrtkom i njegovo uleitenje i voice. Ali najvanija ideja vodilja svih korisnika maina je kako za to krae vreme proizvesti tokvalitetnijeproizvode.Tojeizvodljivoprimenomtehnologijeobradevisokimbrzinamarezanja.Svi ekstra trokovi koji se odnose na samu mainu, alat, odravanje se nadoknauju poveanom produktivnou i kvalitetom obrade. Ovaj nain obrade u mnogobrojnim primenama nema alternativu. Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 113.4.TROOSNA ILI PETOOSNA MAINA3.4.1.Uopteno razmatranjeU proizvodnji alata za livenje plastinih masa, simultana obrada sa pet osa je proverena tehnologija, kao i obrada visokim brzinama rezanja(HSM). Ova dva reenja u jednoj izvedbi i dalje predstavljaju pionirski poduhvat.Troosnaobradavisokimbrzinamadozvoljavadasesamalimprenikom alata efkasno odstranjuje izuzetno tvrd materijal, tako sto bi smo koristili male dubine privelikimbrzinamapomonogkretanja.Meutim,alatimalogprenikanemogu bitiveomadugaki,jerugibialataumanjujutanostobrade.Kraialati,iakokrui, imaju problem dostizanja bonih i podnonih povrina jezgara kalupa, kada je maina ograniena sa tri ose. Jedan od naina da se zaobie ovaj nedostatak je da se dodaju etvrta i peta osa, tako da alat ima kretanja pod razliitim uglovima. Naalost,konvencionalneobrtneose,biloiznadradnogpredmeta,u samomvretenu,biloispodnjegauobrtnomstolunajeesmanjujukrutost,brzinu pozicioniranja i ubrzanja potrebnih za obradu visokim brzinama rezanja. Ovi efekti su najizraeniji kada se vri obrada sitnijihdetaljanakalupima,gde seveomaestomenjasmeralata.Brzineobrtanjatihosa retkodostiuonebrzinepomonihkretanjaprikojimase uoavajuprednostiobradevisokimbrzinama.Svetskilider uproizvodnjiHSmainaMIKRONnapraviojepetoosnu mainu(slika21)ijesurotacioneosesmeteneuradnom stolu,priemuseobru25putabreodkonvencionalnih stolova.Oveosesupogonjenevodomhlaenim,,direct drivemotorimakojiubrzavaju10putabrenegotojeto ranije bilo mogue. Visoka ubrzanja su neophodna da bise odralokonstantnooptereenjenaalatu,asveuciljuvee postojanosti alata i kvaliteta obraene povrine.Osnovaistubovisuizliveniujednomkomaduod polimer betona, a maina je portalna. Najvei deo mase maine je u nepokretnim delovima, omoguavajui pokretnim delovima, koji imaju potporu u nepokretnim, da imaju minimalnu masu. Onotanedostajeovojmainijeradniprostor(400,240,350)mmimaksimalnamasaobratkaod 25kg. Poveatibrzinurezanjajeciljkojisepostavljaprisvakojobradi.Prisporijojobradi,naroito tankozidnihdelova,velikakoliinatoplotesemoeprenetinaobradak, imeseonmoeotetiti.Prilikomtroosneobrade,moesejavitisluaj da za obradu jednog dela treba vie puta postavljati obradak kako bi bio obraen sa vie strana i u tim sluajevima je esto potrebno konstruisati sloenepribore.Kodpetoosneobradesuovakvesituacijesvedenena minimum.Meutim,akosesagledatehnologijaizradekalupa,vidise dajeunajveembrojusluajevadovoljnojednopostavljanjeradnog predmeta i tri simultano upravljane ose. Sl.21. Mikron-ova petoosna glodalicaSl.22. Rotacija glavnog vretena po dve oseSl.23. Rotacija glavnog vretena po dve ose(Parpas)Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 123.4.2.Ogranienja upravljakog sistema kod petoosnih mainaJedan od najvanijih parametara upravljake jedinice pri petoosnoj obradi je vreme procesiranja. Povri koje su karakteristine za petoosnu obradu sastoje se od velikog broja kratkih linearnih segmenata, a s obzirom da su pomona kretanja u dananje vreme bra nego ranije,potrebnojeprocesirativelikibrojblokovapodatakaukratkomvremenu.Dabise izbeglo preskakanje delova koda usled nemogunosti procesiranja istih, vreme procesiranja jednog bloka za UJ mora biti manje od minimalne duine bloka u milimetrima podeljene sa maksimalnom programiranom brzinom pomonog kretanja(mm/s). Veliina samog programa je jo jedna veoma vana stvar, jer su programi za petoosnu obradu znatno vei od programa za troosnu obradu. Memorijski kapacitet upravljake jedinice bi trebalo da bude vei od najveeg programa koji bi se izvravao. Drugi nain je DNC upravljanjegdeseprogramizvravasahostraunara.Novijeupravljakejedinice imaju hard diskove u sebi, pa veliina programa obino nije problematina. 3.4.3.Osnovni tipovi petoosnih mainaPostojerazliititipovipetoosnihmaina,asamarazlikajenajvieizraenaunainunakojise pokreu rotacione ose. Neke maine obru radni sto, neke glavno vreteno, a neke oboje. Svaki od naina na koji se obru ose utie na tip posla koji neke maine mogu da urade dobro a neke ne. Sledi da ne postoji idealna konfguracija maine za petoosnu obradu, jednostavno, svaka maina odgovara odreenoj geometriji radnih predmeta. U narednom tekstu opisau nekoliko razliitih konfguracija petoosnih maina.1.Dupli obrtni stoKod ovakvih maina jednostavnije je generisanje putanja alata jer se korekcije mogu unositi kasnije i procesiranje je manje hardverski zahtevno. Rad u CAM softverima je laki. Meutim za jednostavnije putanje, koje programer runo unosi, moe nastati problem, jer je veoma teko zamisliti u glavi kretanja obrtnih osa, iakojereojednostavnimputanjama.Ovakvemaineomoguavajuotrijereimenegoonesazakretnim vretenomkojeimajuznatnomanjaobrtnauleitenja,alijeogranienaveliinaiteinaradnihpredmeta. Krutostovakvihmainajeznatnovea.NaslicijeDMG-omapetoosnaglodalica.SpomenutaMikron-ova maina pripada ovoj grupi petoosnih glodalica.2.Glavno vreteno ima dve ose rotacijePostoji nekoliko vrsta ovakvih maina. Jedna od kategorija su maine koje poseduju samo pozicioniranje, ime su dobile na krutosti jer se eljeni poloaj odrava hidraulikom blokadom. Ove maine se koriste u situacijama kada je kljuno da se smanji pripremno vreme, jer je omoguena obrada vie strana obratka u jednom stezanju. Druge mainesvojim servosistemom odravaju orijentaciju alata u toku obrade, pri emu alat prati obraenu povrinu onako kako je to programer zamislio(slike 22 i 23). Postoje i gigantske mostne maine koje se koriste u avio i automobilskoj industriji, ija je namena obrada ogromnih delova. Ovi tipovi maina su najee portalnog tipa.3.Glavno vreteno ima jednu obrtnu osu i obrtni stoOvakve maine esto imaju etiri ose i mogunost dodavanja pete u vidu obrtnog stola. Na slici se vidi deo DECKEL-MAHO glodalice kod koje je obrtni sto nerazdvojivo vezan sa mainom.Uproizvodnjimalihisrednjihkalupaprednostimajumainesa obrtnim osama u radnom stolu, zbog krutosti. Takva reenja nisu pogodna za vee delove za iju se izradu koriste portalne ili stubne maine sa obrtnim vretenom.Uindustrijiizradealatapetoosnaobradasadvepozicioneosejeirokoprihvaena,alisimultana obrada sasvihpet osajonije naila nanajire odobravanje. Veliki je izazov daseprilikom programiranja izbegne kolizija vretena sa samim obratkom. Sl.24. Rotacija obrtnog stola po dve ose (Deckel-Maho)Sl.25. Po jedna osa rotacije u vretenu i obrtnom stolu(Deckel-Maho)Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 133.5.IZBOR OPTIMALNOG REENJA Osnovni zahtev za izradu ovog rada je bio da se upozna tehnologija izrade alata za livenje plastinih masa, kako bi se na osnovu toga prepoznala idealna konfguracija vertikalne numeriki upravljane glodalice za pomenutu namenu. Zahtev je bio i da se odabere i adekvatno upravljanje. itava maina bi treblo da se izrauje ufabriciLOLAFAM,kaoproizvodijombiseproizvodnjomiprodajomizvrilarevitalizacijapomenute fabrike. Zato ba maina za kalupe? U naoj ruiniranoj industriji, naroito metalskoj, jedna od retkih grana kojaimauspehajeproizvodnjaplastike.Privatneidravnefrmesuestoizvodileiskljuivoproizvodnju plastike,doksualatenaruivaliizinistranstvailikupovalirepariranealatezaproizvodekojinazapadnom tritu vie nemaju prou. Poto je re o unosnoj grani privrede, stvorila se kod tih frmi akumulacija kapitala, a samim tim su porasli i prohtevi za brim izbacivanjem kvalitetnih proizvoda na trite. To je mogue ukoliko bi se izrada alata vrila u sopstvenim pogonima. Dosta posla bi bilo i za one koji bi da se specijalizuju za izradu alata, jer mnogi proizvoai plastike nisu dovoljno ,,veliki da bi se sami upustili u taj posao. Ta maina bi mogla da se prodaje na naem tritu, ali i zemljama susedima. Da bi to bilo ostvarivo, maina mora biti konkurentna po ceni stranim proizvoaima, ali njen koncept mora da bude savremen. Kada tokaemmislimadamoradaponudimnogovieodpolovnihmainastranihproizvoaakojimajenae trite preplavljeno. To je mogue ako se odgovorne komponente za tanost same maine kupuju od za to specijalizovanih proizvoaa. Sva uska grla sa stanovita tehnologije izrade treba otkloniti, na taj nain to e se tanost maine u veem delu oslanjati na upravljaki sistem, a manje na mehanike komponente koje bi se izraivale u samoj fabrici.Mainabitrebalodabudeopremljenavretenomsavisokimbrojemobrtaja,upravljanjemorada bude vrhunsko da bi se omoguile visoke brzine rezanja i kompenzovale mehanike greke u izradi. Voice moraju biti kotrljajne, a zavojno vreteno sa velikim korakom, kako bi se omoguile visoke brzine pomonih kretanja. Nosea struktura se pomou metoda konanih elemenata mora optimizovati tako da ima to manju masu, a to veu krutost, zbog vibracija. Na osnovu prethodne analize u pogledu broja osa, treba u vidu imati sposobnost frme LOLA FAM da napravi jednu mainu koja bi imala simultano upravljanje po svih pet osa. ak i ako bih rekao da je to mogue, dolaze do izraaja sledei nedostaci petoosnih maina:-Cena je svakako za nae podruje nezaobilazna prepreka. Pet osa podrazumeva pet pogonskih motora i pet mernih sistema pozicije, to u startu poveava ukupnu cenu. -Sama nosea konstrukcija je sloenija, a javljaju se mnogobrojna kritina mesta u tehnologiji izrade i montae(ponitavanje zazora, vei broj pokretnih delova). -Tanost same maine je tee postii-Radni prostor, dimenzije i masa radnog predmeta su ogranieni (ne razmatram velike mostne maine, koje svakako ne bi nale svoje kupce na naem tritu)Oprednostimaimanamapetoosneobradesam ve govorio, ali ovde navodim one stvari koje bi po mom miljenju najvie zasmetale domaem kupcu.Razmatrajuimogunostitroosneobradedoao sam do zakljuka da 95% svih alata za livenje plastinih masamoedaseuradinanjima.Samkalupzbog tegnologijelivenjanesmeimatidepoveililjebove koji su nedostupni troosnoj maini jer bi to onemoguilo vaenjeodlivkanakonprocesalivenja.Svenaprednije mogunostiCAMsoftvera,pomautroosnojmainida strme povri obrauje efkasno(slika 26). Sama maina je znatnojednostavnijazaizraduiostavljamestozaveliki radni prostor i za velike radne komade. Brzina pomonih Sl.26. Automatizovano kreiranje putanja alata u Mas-tercam-u, koje dovodi do ujednaenog kvaliteta svih obraenih povrina pri troosnoj obradiProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 14kretanja moe biti znatno vea, ime se kompenzuje izgubljeno vreme na obradu iz vie stezanja kod sloenijih delova. Ako se u razmatranje uzmu jedna petoosna maina i jedna troosna maina sa jednakim mogunostima u pogledu:-radnog prostora-veliine radnog predmeta -mase radnog predmetadolazi se do zakljuka da bi petoosna maina bila daleko skuplja, ne samo zbog pomenutih stvari, ve i zbog samog gabarita maine, koji mora biti vei nego kod troosne maine da bi se obezbedio radni prostor jednakih dimenzija. Ako u drugom sluaju uzmemo jednu petoosnu i jednu troosnu mainu koje su u istom cenovnom rangu, dobijamo sledee prednosti troosne maine u odnosu na petoosnu:-vei radni prostor-vee brzine pomonih kretanja-vea masa radnog predmeta i -vee dimenzije radnog predmetaZnaidasepredmenepostaviladilemadalidapristupimprojektovanjumainekojamoeda zadovolji95%zahtevakupacailimainukojaimanekeprednostialipokriva onih preostalih 5%.Naravnodabivelikeinostranefrmekojeimajukapital,ogromnu konkurencijui,,razmaenekupce,kupileobemaine,ali imajuiuviduzakogajemainanamenjenaikobije eventualnopravio,mojizbornakonoveanalizenijebio teak. Konano,mainakojase,,kvalifkujezadalju analizujetroosnamaina,saportalnomkonfguracijom. Maina koju sam zamislio trebalo bi da bude slina ovoj na slici 27. Pored toga to sam se odluio za jeftiniju varijantu, zahtevikojesampostavioupogleduglavnogvretena, upravljanja,noseestrukture,pomonogkretanjanikako kao rezultat ne mogu da daju jeftinu mainu. Meutim, miljenja sam da kvalitet ne sme da se rtvuje, jer je to jedini nain opstanka na tritu. Povoljnijacenauodnosunainostrane konkurentesemoeostvaritiizbacivanjemdodatnih funkcijamainekojebizanaetritebileluksuz,ana zapadu su ve odavno standard. Tumislimnamagacinesaalatom,kojinetrebadaimaju vieoddesetakalata,jerpojedninanaproizvodnjakalupanepostavlja zahtevezaalatimakaotojetosluajumasovnojproizvodnjiufeksibilnim tehnolokim sistemima, gde delovi dolaze u sluajnom poretku i gde se na jednoj paleti moe nai i po vie radnih komada. Izmena alata bi se vrila pozicioniranjem vretena iznad magacina koji bi se u domaaj vretena dovodiopneumatskimcilindrom.Timejeizbegnutapotrebazamanipulatoromzaizmenu,alijepoveano vremeizmene,tonijekritinouuslovimamaloserijskeproizvodnjegdesuvremenaobradeipripremna vremena toliko velika da se vreme izmene moe zanemariti. Automatsko odvoenje strugotine se moe izbaciti jer je u naim uslovima jeftinije platiti radnika da prazni posude sa strugotinom nego se odluiti na tu investiciju. Dodatna oprema u vidu ureaja za automatsko detektovanje korekcija alata se takoe moe izbaciti.Sva ova oprema se moe nuditi opciono, tako da svaiji ukus bude zadovoljen.Sl.27. Polazna skica maine, nastala na osnovu prethodne analizeProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 15II.Podsistemi moderne troosne numerike glodalice za obradu visokim brzinama rezanja1.GLAVNA VRETENAPostizanje visokih performansi pri obradi zahteva mainu koja ne radi samo jednu ili dve stvari dobro auostalimstvarimajeprosena.Dabisetopostiglopotrebnojeuspostavitiharmonijusvihkomponenti, odnosno, podsistema koji sainjavaju mainu. Sa vretenom je najbolje zapoeti analizu. Glavno vreteno jenajosnovnijakomponentaprocesaobradevisokimbrzinama rezanja.Upravljakajedinica,alat,samamainaidruge komponentesuoptimizovaneokojednogcilja,atojedase vretena sa velikim brojevima obrtaja koriste produktivno. Danas nam je na raspolaganju izuzetna tehnologija koja dozvoljava glavnim vretenima sa recimo ISO 40 konusom da postiu brzineipreko30000rpm(iakojezavelikebrzineboljekoristitiHSK interfejs). Akogovorimoorelativnomalimdubinamarezanjau kombinacijisamekimilakoobradljivimmaterijalimailiveoma malim dubinama sa tvrdim i tee obradljivim materijalima, onda e ultra brza vretena biti pravi izbor. Od njih, meutim, ne treba oekivatigodinerada,pogotovonetrebaoekivatidasu otporna na udarna optereenja. Akoseobraujurazliitimaterijali,ineke odobradasevresakonvencionalnimbrzinamapomonih kretanja i rotacije vretena, izbor su robusnija vretena. To znai da se rtvuju najvie brzine, ali se dobija dui radni vek vretena. Ako se ele iskoristiti prednosti HSM-a i postojanost koja je bliska konvencionalnimmainamakoristitivretenosa10000-15000rpmbi bio najbolji izbor. Usvakom sluaju, to je vei broj obrtaja zahtevi za vreteno u smislu sloenosti izrade, balansiranja, radijalnog bacanja i standardnih komponenti kao to su leajevi su povieni. Uproeno reeno, vii kvalitet leaja dovodi do geometrijske savrenisti. Time se bacanje svodi na nii nivo, to opet znaajno poveava radni vek vretena. Sve ovo ima mnogo veu vanost kod HSM-a gde su efektinedovoljnogbalansaiba c a nj a uveani, to dovodi doprekomernog habanjavretenaireznog alata, kao i do znaajnog pada kvaliteta obraene povrine. Drugibitanaspektkod vretena je prednaprezanje leajeva. Znai daseleajevipritisnuprenegotoseizloedinamikom optereenju,torezultirastabilnijimikruimdinamikim karakteristikama.Pitanjejesamokojeprednaprezanjeje Sl.28. Glavno vreteno frme FischerSl.29. Glavno vreteno frme SKFSl.30. Glavno vreteno frme GMNSl.31. Glavno vreteno frme SKF bez integrisanog pogonskog motoraProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 16najboljezakonkretnuprimenu.Postoje i vretena sa podesivim prednaprezanjem, ali se primenjuju samo na veoma skupim mainama.Uveinisluajevamaina eraditisaprednaprezanjemkoje jeproizvoanameniokonkretnom vretenu. Akojenameradasekoriste velikedubinerezanjasaalatima veihprenika,potrebnojeznaajno prednaprezanjezaradijalneleajeve navretenu.Usuprotnomvretenoneebiti dovoljnokrutodabidaloprihvatljivnivo performansi.Akosekoristevisokebrzine rezanja,najboljejeprimenitimalesile prednaprezanjakakobisedobilitomanji otpori i trenje svelo na minimum. Iako pored kotrljajnih leajeva postoje i hidrodinamiki, hidrostatiki, aerostatiki i elektromagnetni leajevi i dalje zbog masovne produkcije, a samim tim i cene kotrljajni imaju najiru primenu. U poslednje vreme kod glavnih vretena hibridni keramiki leajevi sve vie ulaze u primenu. Ovi leajevi imaju standardne elineprstenove,alisuispunjenisakeramikimkotrljajnimtelima.Prednostiovihleajevauodnosuna normalne leajeve su:-smanjeno habanje-poviena krutost-smanjeno trenje-pouzdanost u radu-tanostPodmazivanjevretenajeistoveomavano. Akosevretenaokreuispod5000rpm,podmazivanje mauzadovoljava,alikakosepribliavamobrziniod10000rpm,brzopostajeneadekvatno.Priveim brzinama mast daje vee otpore nego to je poeljno, to dovodi do generisanja vee toplote. Ovo je, naravno, samo generalna preporuka, jer ima proizvoaa glavnih vretena, koji ovaj tip podmazivanja primenjuju i pri 12000 o/min.Novijetehnologijepodmazivanjakoristeuljno-vazdunumaglukojasekontinualnoubrizgavau uleitenjevretenadokonoradi.Ulje predstavljamanjiotpornegomast. Leajevisemanjezagrevajujerulje generie manje toplote i zato to ubrizgani vazduhpotpomaedisipacijutoplote. Uprilogovomtipupodmazivanjaide iinjenicadanadpritisakkojistvara vazduhspreavaneistoeodprodiranja u unutranjost vretena. Kodmodernihmainaalatki, neophodnojedaglavnovretenobude opremljenosistemomzaprihvat iautomatskuizmenualata.Treba napomenuti da se glavna vretena sa visokim brojevimaobrtajaizraujuuglavnomod strane specijalizovanih proizvoaa. Neki odznaajnijihsuSTEP-TEC,GMN, FISCHER, SKF i drugi. Pored toga to su Sl.32. Podmazivanje mau:-niski trokovi odravanja zbog trajnog podmazivanja-ekoloki zahtevi su zadovoljeni-visoka pouzdanost zbog zaptivanja nadpritiskom vazduha-sistem za podmazivanje nije potreban-manji inicijalni trokoviSl.33. Podmazivanje smeom ulje/vazduh-visoka pouzdanost zbog odvojenog dovoda maziva do svakog leaja-mala potronja ulja i eliminicija uljne magle-produen radni vek leajeva i nosivost usled dodavanja aditiva-irok spektar uljaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 17seuskospecijalizovalizavretena,sisteme zaprihvatalata,odnosno,stezneauresa hidraulikimilipneumatskimotputanjem isetomtanjirastihopruga,kojimasevri pritezanjealataizraujeuglavnomfrma OTT-JAKOB koja se specijalizovala za pomenutu opremu i uglavnom postavlja standarde u toj oblasti. Unutranja geometrija vretena, zapravo njegov provrt su odreeni od strane ovog proizvoaa. Proizvoai vretena se usklauju prema tome.Naslici34suprikazanekomponentepomenutogproizvoaasaHSK interfejsom za alat. Svojstvazbogkojihseovajinterfejsustaliokodvisokofrekventnih vretena su:-centrifugalna sila nije vie ograniavajui faktor. Naprotiv, to je vei broj obrtaja, to je vea sila stezanja.-Visokastatikaidinamikakrutostdraaalata,odlino odrava radijalnu i aksijalnu poziciju pri svim brzinama i unapreuje tanost, ponovljivost i rezna svojstva. -Kratakilakkonusomoguavabreizmenealataimanjiput izmenjivaa alata, ili vretena pri izmeni. -Dodatna sigurnost usled naina stezanja alata.Visokofrekventnavretenaseestoizraujuintegrisanasamotorom, tosevidinaprethodnimslikama.Naravno,proizvodeseivretenakoja imajuomoguenprenosobrtnogmomentaprekokainogilizupastog prenosnika. Savremena vretena esto imaju i takozvanu vektorsku kontrolu, koja podrazumevapostojanjeenkoderakojimeribrzinuobrtanjaipozicijuvretena. Time se omoguava, recimo, izrada navoja. Takoejeveomabitnodaserazumeiodnospogonskesnageibrzinerezanja.Iakojerazvoj tehnologije glavnih vretena dostigao visok nivo to je dovelo do dobrih performansi u itavom opsegu brojeva obrtaja, da bi se koristile maksimalne brzine mora se rtvovati obrtni moment. Mora se i razumeti pri kom broju obrtaja daju punu pogonsku snagu. Na osnovu analize glavnih vretena svih pomenutih proizvoaa, svojim mogunostima i osobinama nametnuo se STEP-TEC ija dva vretena izdvajam kao najinteresantnija za ugradnju u moju mainu. Sl.34. Sistem za automatsku izmenu alata frme OTT-JAKOB1. Stezna aura (HSK interfejs)2. Vuna ipka3. Tanjiraste opruge za dranje alata4. Jedinica za otputanje alata(hidraulika ili pneumatska aktivacija)Sl.35. HSK interfejs za alat. Otputen alat - levoStegnut alat - desnoProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 18Sl.36. Glavno vreteno STEP-TEC HVC 188-11-12Tehniki podaci:Prenik vretena.........................188mmUgradnja...............................horiz./vert.Snaga S1/S6 40%...................11/15kWBroj obrtaja.......................1-12000min-1Moment S1/S6 40%.................110/143Rotacija................................levo/desnoInterfejs..................................HSK-A63Sila stezanja alata......................18000NHidrauliki pritisak.....90/150(min/max)Podmazivanje.................................mastHlaenje.........................................vodaMotor........................................8 polovaFrekvencija..................................800HzVreme ubrzavanja...........................2.5sVreme usporavanja.........................2.5sMasa..............................................90kgCentralno hlaenje.......................opcijaSl.37. Zavisnost snage i momenta vretena od promene broja obrtajaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 19Sl.38. Glavno vreteno STEP-TEC HVC 212-12-20Tehniki podaci:Prenik vretena.........................212mmUgradnja...............................horiz./vert.Snaga S1/S6 40%....................12/16kWBroj obrtaja.......................1-20000min-1Moment S1/S6 40%...................67.5/90Rotacija.................................levo/desnoInterfejs..................................HSK-A63Sila stezanja alata......................18000NHidrauliki pritisak.....50/130(min/max)Podmazivanje..........................ulje-vodaHlaenje.........................................vodaMotor........................................4 polovaFrekvencija..................................666HzVreme ubrzavanja...............................3sVreme usporavanja.............................3sMasa.............................................111kgCentralno hlaenje.......................opcijaSl.39. Zavisnost snage i momenta vretena od promene broja obrtajaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 202.DRAI ALATAU sistemu vreteno+dra alata+rezni alat, dra alata je karika koja ima najvei uticaj na ukupnukoncentrinost i balans. Kako se broj obrtaja poveava, izbor draa alata ima sve vei uticaj na efektivnost procesa obrade. Centrifugalnasilakod visokihbrzinaobrtanjavretenamoe daprouzrokujerazmicanjedraa alataiunutranjegkonusaglave vretena,kadasekontaktostvaruje samo po konusnoj povrini. To je sluaj kod ISO konusa (strmi konus 7/24). Kontaktkojiseostvaruje podvepovrinemoedareiovaj problem.HSKdraialataimaju kontaktsaglavomvretenapo dvepovrine.Ovakavdraalatatrebauzetiu razmatranjekodsvakemaineijesevretenovrti 12000 min-1 ili bre. Centrifugalna sila, kod ovog tipa draa alata potpomae stezanje.2.1.KONCENTRINOST I BALANS(DINAMIKA URAVNOTEENOST) DRAA ALATAOd koncentrinosti zavisi da li e rezne ivice alata zahvatati isto materijala u radu. Balansodreujerasporedmasa,takodacentrifugalnasilaneizaziva vibracije koje bi naruile proces obrade. Koncentrinost i balans pravi znaaj dobijaju kod HSM-a. Koncentrinost.Ovajpojamsedefniekaoodstupanjeosedraa alata sa alatom od ose glavnog vretena. Glodanje pri visokim brzinama rezanja jeproceskodkogasekoristemaledubinerezanja.Optereenjealatajemanje nego kod konvencionalnog glodanja. Zbog toga je svaka varijacija optereenja izazvana usled bacanja alata sa draem znaajnija za poreenje. Koncentrinost je takoe vana i zbog materijala od koga su pravljeni rezni alati za HSM. Oni moraju da budu izuzetno otporni na habanje i temperaturu, ali to esto postiu na raun smanjene vrstoe. Ugljeninialatiesemnogolakeslomitinego elini. Pri HSM-u ravnomerno rasporeeno optereenje izazvano minimalnim bacanjem je sutinsko za postizanje prihvatljive postojanosti alata. Balans.Izuzetanznaajdinamikeuravnoteenostialataidraapri visokimbrojevimaobrtajamainemoesenajboljesagledatiakoseuzmeu obzir sledea relacija:SILA ~ NEURAVNOTEENOST*BRZINA2SILA - centrifugalna sila koja nastaje usled dinamike neuravnoteenosti. NEURAVNOTEENOST meri se u g/mm (to je tipina jedinica za ovu veliinu)BRZINA broj obrtaja glavnog vretena. Ono to je vano primetiti je da sila koja nastaje usled neuravnoteenosti raste sa kvadratom brzine. Prelazom na visoke brzine rezanja sa konvencionalnih, poveavaju se vibracije kod neuravnoteenih draa, to moe znatno da degradira tanost obrade i kvalitet obraene povrine. Moeseprimetitidadrakojiimaidealnukoncentrinostnemorabitidinamikiuravnoteeni obrnuto. Postoje drai alata kod kojih se uravnoteenost postie podeavanjem. Sl.40. Alati sa draimaSl.41. Ostvarivanje kontakta po dvema povrinama i otklonjeno tetno dejstvo centrifu-galne sile nameu HSK interfejs kao idealno reenje za HSMSl.42. KoncentrinostProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 213.REZNI ALATKod HSM-a, rezni alat moe da bude ograniavajui faktor za brzinu rezanja. Mnoge dananje maine imajumogunostizabrzinamarezanjakojenisuizvodljivebezvelikebrzinehabanjaalata,kaoiestih lomova. U procesu obrade koji je optimizovan za velike brzine, najverovatnije je da e alat odrediti koliku brzinu rezanja moemo postii. 3.1.KRUTOST ALATAVretenasavelikimbrojevimaobrtajapoveavajuopasnostvibracijapovrhreznogalata.Dabise povealapostojanostalataikvalitetobraenepovrinetrebakoristititokrue alate. Za vretenasta glodala poveana krutost podrazumeva.-to manja duina alata-to manji rezni deo alata(vee i krue centralno jezgro alata).3.2.GRANULACIJA KARBIDAVeinaprimenakodHSM-azahtevaalatenabazikarbida.Uzavisnosti odgranulacijekarbidaureznim ploicama,varirajuvrednosti tvrdoe(otpornostinahabanje)i vrstoe(otpornostinavarijaciju temperature i optereenja). Udari,vibracijeitemperaturskevarijacijesu izraajnijekodvisokihbrzinarezanja.Alatsapovienom vrstoom e se tee slomiti usled okova kojima je izloen u zoni rezanja. Dobar kompromis izmeu tvrdoe i vrstoe se moe nai kod karbida sa sitnijom granulacijom. 3.3.OBLOGE REZNIH ALATATiAlN je efektivan zatitni sloj reznih ploica alata za razliite HSM primene. Obloga donosi brojne koristi za poveanje postojanosti alata:-Visokatemperaturskapostojanost.Obradavisokimbrzinamarezanja jeestoobradanavisokimtemperaturama.Reznialatsebiranesamozaotpornost nahabanje,veizaotpornostnahabanjepripovienimtemperaturama.TiAlNtiti alat,ponaajuisekaotemperaturskabarijera.Ovaoblogajeoko35%temperaturski otpornija nego titanijum nitrid (TiN).-Klizni sloj za odvoenje strugotine. Rezanje na visokim temperaturama saTiAlNpospeujeformiranjekorisnogslojaaluminijumoksida.Ovajslojjeitvrd igladak.Doktvrdoapospeujeotpornostnahabanje,svojstvoglatkoeimaulogu maziva pomou koga se vrua strugotina odvodi iz zone rezanja bez adhezije i prenosa toplote. -Abraziona otpornost. Ovo svojstvo ini alate sa TiAlN oblogom pogodne za obradu grafta. Zbogdobrihosobinaovihobloganavisokimtemperaturama,alatisaTiAlN oblogama mogu da izvode obradu bez upotrebe sredstva za hlaenje i podmazivanje. TiCN (titanijum karbon nitrid) je jeftinija obloga, koja je pogodna za primene Sl.43. Uticajni faktori kru-tosti alataSl.44. Zavisnost tvrdoe i vrstoe alata(reznih ploica) od granulacije karbidaSl.45. Tipovi obloga reznih ploicaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 22gde tvrdoa i brzina nisu na najviem nivou. Za loptasta glodala, TiCN se koristi kod obradaka ija je tvrdoa ispod 42Rc i brzina rezanja ispod 800sfm. Pri ovim uslovima se preporuuje upotreba sredstva za hlaenje i podmazivanje. 3.4.UPOTREBA SREDSTVA ZA HLAENJE I PODMAZIVANJEHSMseestopoistoveujesatakozvanom obradom,,nasuvo(drymachining),gdeprirezanju nekoristimosredstvozahlaenjeipodmazivanje. Samamehanikaprocesarezanjavisokimbrzinama, moedadovededoodvoenjatoplote.Stabilnavisoka temperaturasdrugestranejeboljazareznialat,nego varijabilnatemperaturakojuproizvodirashladno sredstvo. Naravno,SHPimasvojuprimenu.Trebagakoristitikadajepodmazivanjeneophodnodabise zatitio alat ili obraena povrina. 3.5.OBRADA BEZ SHP-A (DRY MACHINING)Stabilnatemperatura,iakovisoka,boljejereenjezaalatod temperaturekojaoscilujeusledhlaenjazonerezanja. Alatiobloenikarbidnimslojemdobropodnosevisoke temperature,alinestabilnohlaenjemoedadovededo lomaalata.TakoeseoblogeodTiAlNponaajuboljena visokim temperaturama. HSM moe da stvori svoj efekat zatite od visoke temperature.Velikabrzinarezanja,primalimdubinama rezanja dovodi do odvoenja toplote iz zone rezanja preko strugotine. Jednaodtetnihpojavajetostrugotinapostaje tvraodmaterijalakomejenekadapripadala.Zbogtogase zatitaalatapriobradi,,nasuvomoeizvestipomou vazduhapodpritiskom,kojiodvodistrugotinuizzone rezanja. 3.6.UPOTREBA SHP-A KAO MAZIVAEfekathlaenjakojiproizvodiSHPmodainije najpogodnijizaHSM,alijeefekatpodmazivanjaunekim situacijama neophodan. Naroitapotrebazapodmazivanjemjavljasekod obrade,,lepljivihmaterijalakaotosualuminijumi mekaninerajuielik,gdesepodmazivanjem omoguava klizanje strugotine du alata. Posebnokodpomenutihmaterijala, trebakoristitiSHPkadaseobradavriblizu vrhaloptastogglodala,priemusebrzina rezanja u toj taki pribliava nuli. Kada je dubina rezanja mala, vru materijal se moe zavariti za ovaj deo alata, utiui na kvalitet obrade. SHP pomae da se ovaj efekat minimizuje. Sl.46. Primena SHP-a pri obradiSl.47. Simulacija procesa rezanja bez primene SHP-a, gde se vidi da se najvei deo toplote odvodi preko strugotineSl.48. Jezgro od nerajueg elika je prvo obraivano bez SHP-a, a zatim je ukljuen dovod SHP-a, ime je poboljan kvalitet obraene povrine.Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 233.7.PREPORUENI REIMI REZANJAivotnivekalatainjegoveperformanse kod HSM-a su odreeni u velikoj meri postojanou otporarezanja.Potobrzinapojaavaefekatmalih fuktuacijaotporarezanja,kojizavisiodfaktora kaotosudraialata,putanjaalata,upravljaki podsistem, ova postojanost e se menjati od procesa doprocesa.Dabiseodredilokojubrzinurezanja trebaprimenitiukonkretnomsluajupotrebnoje eksperimentisati. Preporukezareimeprizavrnojobradi loptastim glodalom:- Broj obrtaja vretenaBlizu maksimalnog broja obrtaja vretena- Brzina pomonog kretanjaZahvatzubaglodala(mmpozubu)jednak onom pri manjim brzinama rezanja.- Dubina rezanjaNetrebadabudeveaod10%prenika alata. ak i manje za tvre materijale. Netrebaprekoraitimaksimalnupropisanu brzinu za alat. 3.8.SIGURNOST PRI VISOKIM BROJEVIMA OBRTAJA VRETENACentrifugalnasilaprivisokimbrojevimaobrtaja vretenamoedaodolabvljeneploiceilifragmentaalata naini opasan projektil. Radno osoblje se traba zatititi na sledei nain:-netrebaprekoraitimaksimalnupropisanu brzinu alata-proveravatialateinjihovedraena naprsline usled zamora-vriti obradu samo u zatienoj zoniSl.49. Kavitet na slici obraen je alatom sa TiAlN oblogom. Preporueni reimi za alat su 13000min-1 i 4000mm/min. Obrada je izvedena sa 10000min-1 i 7600mm/min, zahvaljujui CAM softveru, koji je imao mogunost kreiranja putanje alata sa podjednakim optereenjem alata. Postojanost je pri ovim uslovima iznosila 18 asova. Sl.50. Ilustracija neophodnosti zatite pri obradi visokim brzinama rezanjaProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 244.UPRAVLJANJEKodHSM-aelektronikaimavelikiuticaj.Dobra upravljaka jedinica u sprezi sa ostalim elementima upravljakog sistema moe da na sporijoj maini obradi isti deo bre nego to je to mogue na maini ija je mehanika optimizovana zavisoke brzinepomonihkretanja.Razlogjesledei:usvakomdelu programa koji se izvrava i koji je relativno sloen, upravljaki sistem e odluiti koliko od raspoloive brzine da upotrebi. Vano je zapaziti da je upravljaki sistem onoliko brz koliko i njegova najsporija komponenta. Sl.51. Upravljake jedinice u jednom proiz-vodnom pogonuSl.52. ematski prikaz delova upravljakog sistema koji u najveoj meri utiu na kvalitet i brzinu upravljanja, a samim tim i namainu kao celinu.Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 254.1.BRZO PROCESIRANJE BLOKOVA PODATAKABrza CNC jedinica je od fundamentalnog znaaja za HSM. Ovo dolazi do izraaja kada CAM softver defniekompleksnuputanjualatakaonizbrojnihuzastopnihkratkihpomeraja.Akoupravljakajedinica ne moe da isprocesira te podatke onoliko brzo koliko se maina kree kroz njih, maina e tada tucati ekajui na podatke. 4.2.BRZINA PRENOSA PODATAKAKodstarijihupravljakihjedinicauskogrlopredstavlja koliinapodatakakojasemoeuskladititi.Potosuprogrami uglavnomveiodtevrednosti,programsemorakontinualno preuzimatisaraunaraprekoserijskogporta.Komandesemogu izvravatisamoonolikobrzokolikosemoguprenetiovom konekcijom.NovijeCNCjediniceprevazilazeovouskogrlona neki od dva naina. Imaju dovoljno memorije za dugake programe, tako da se oni mogu uskladititi na samoj upravljakoj jedinici i/ili omoguavajumrenekonekcije(kaoEthernet)kojeomoguavaju mnogo bri transfer podataka nego serijska konekcija. Maksimalna brzina pomonog kretanja se izraunava na osnovu propusne moi konekcije izmeu raunara i UJ. 4.3.NURBS INTERPOLACIJANekeCNCjedinicemogudainterpolirajuosedumatematikihkrivih.Jedanprogramskiblok moedaopiekrivuzakojuje ranijebilopotrebnonekoliko blokova kratkih linija.Potencijalna dobitsuviebrzinepomonih kretanja.Ovojekorisnoaki kadajeCNCjedinicaopremljena sasnanimprocesorima.Krivolinijskainterpolacijaomoguava upravljakomsistemudamenja pravac du krive postepenije nego inae. U isto vreme se postie via prosena brzina pomonog kretanja, nego to je to mogue kada se ,,otro prelazi sa jednog pravolinijskog segmenta na drugi. NURBSinterpolacijajejedantipkrivolinijskeinterpolacije.Dabiseiskoristilaprednostovakvog tipainterpolacije,jedan odzahtevajedaCAM softverbudesposoban dapostprocesiraNURBS putanje alata. Krivesudefnisane matematikitakotose zasvakukontrolnutaku defniu teinski koefcijenti kojipokazujukolikotaka ,,vue krivu u svom smeru. Sl.55. Format jednog bloka podataka NURBS interpolacije koji je formiran pomou adekvat-nog postprocesora, za upravljaku jedinicu jednog proizvoaa.Sl.54. ematski prikaz splajn krive i parametara kojima se ona defnieSl.53. ematski prikaz procesa prenosa podata-ka sa raunara na upravljaku jedinicuProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 26Pritomesesmatradasuvornetakenepokretneivektorima tih taaka se defniu tangente krive u tim takama. Oblik krive zavisi i od reda polinoma, odnosno splajna(slika 54).Naslici55jeprikazanformatpodatakaNURBS interpolacije, jednog od proizvoaa upravljakih jedinica. Kalup sa slike 56 je izraen na istoj maini korienjem klasinogsegmentnogprogramiranjaiNURBSprogramiranja. SledeatabelapokazujedajedobitakkorienjemNURBS interpolacije vei sa poveanjem brzine pomonog kretanja. Brzina pomonogkretanjaGrubakonvencionalnoGrubaNURBSZavrnakonvencionalnoZavrnaNURBSUkupno vreme obradekonvencionalnoUkupno vreme obradeNURBS1.5 m/min 5.1 h - 2.1 h 1.6 h 7.2 h 6.7 h7 m/min 1.1 h - 0.85 h 0.35 h 1.95 h 1.45 h20 m/min 0.57 h 0.4 h 0.7 h 0.17 h 1.27 h 0.57 h4.4.DIGITALNI SERVO DRAJVERIMainezaobraduvisokimbrzinamarezanjaobinokoristedigitalneservodrajvere.Tanostpri visokim brzinama je osnovni razlog. Alternativa, analogni servo drajveri, imaju kanjenje koje je reda veliine 10 milisekundi. Maina koja se kree brzinom 2300 mm/min e se pomeriti 0.4 mm za to vreme. Digitalni servodrajveriizvravajukomandekretanjasaznatnomanjimkanjenjem,omoguavajuikombinovanje visoke brzine pomonog kretanja sa visokom tanou. Kaotosamvepomenuonegdeugornjemtekstu,akiusluajevimakadaprogramikoriste komande za krunu ili splajn interpolaciju, na kraju se te skraene verzije podataka prevode i servodrajverih u diskretnom obliku prenosido servomotora u vidu velikog broja diskretnih podataka za poziciju. 4.5.POGON MAINELinearnimotorjealternativaobrtnommotoru.Primenjujusekod,zasada,malogbrojamaina alatki. Ovi motori nude visoke brzine pomonih kretanja i visoka ubrzanja. Nepotrebnost primene zavojnih vretena ini ose sa ovim motorima kruim.Nivovibracijajenii, kaoiumanjenohabanje.Postie sepovienatanostprivisokim brzinama.Mogunostobrade tekihivelikihdelova.Naravno, zagrevanje,cenaismanjena mogunostsavladavanjasilau aksijalnompravcu,ograniavaju oblast primene ovih motora. Sl.56. Deo alata koji je izraen korienjem NURBS interpolacije i klasinog programiranjaSl.57. Linearni motor(levo) i obrtni motor(desni) kao varijante za primenu kod pomonih kretanja maina alatkiProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 274.6.VISOKA REZOLUCIJA POVRATNE SPREGEJojednaprednostpoveaneprocesorskesnagenovijih upravljakih sistema je sposobnost da se koriste visoke rezolucije povratnihsprega,dabiseupravljalopozicijomosa.Ovoje naroito korisno kada je cilj HSM-adobijanje glatke povrine, sa smanjenom potrebom korienja naknadnog poliranja. 4.7.MERENJE MAKSIMALNE BRZINEDabismoizmerili kolikuefektivnubrzinu pomonog kretanja moemo dobitikombinacijomupravljakogsistemaimaine,moemoizvriti testsaspecijalnimmernimureajemsaslike.Programiramokrunu putanju, koja se sastoji od mnogo kratkih linijskih segmenata. Test se izvodivieputasasveveimbrzinama,svedokseneustanovinivo tanosti koji vie nije prihvatljiv. 4.8.IZBOR UPRAVLJAKE JEDINICENakonpodrobneanalize,doao samdozakljukadaupravljakajedinicai njene veze sa ostalim komponentama imaju presudanznaajzakvalitetanradmaine. Prouiosamrazliitemodelemnogih proizvoaa.IzdvojiobihHEIDENHEIN, SIEMENSiFANUC.Svioniimaju ponudukojaodgovarasvimsegmentima trita.Postojemodelikojiomoguavaju pojednostavljenoupravljanjezastandardne glodake operacije, modeli koji se ugrauju poputmodulaustandardneprogramabilne kontrolere,aliimodelikojipredstavljaju samvrhponudepomogunostimaibroju opcija.Oviposlednjisepreporuujuza maineijajenamenaizradakalupa.Zbog sloenih kontura koje proizvodi od plastike imaju, upravljaka jedinica koja uglavnom ima za zadatak da procesira sloene putanje alata, koje ove konture nose sa sobom, mora imati sledee osobine:-Velika brzina procesiranja blokova podataka-NURBS ili splajn interpolacija-Veliki memoriski prostor za skladitenje programa obrade-Dobra saradnja i kompatibilnost sa ostalim komponentama upravljakog sistemaSvi proizvoai koje sam naveo imaju vrhunske modele, koji zadovoljavaju pomenute kriterijume, ali sam kod HEIDENHEIN-a uspeo da zaokruim celokupnu ponudu. Ova frma pored vrhunskih upravljakih Sl.58. Obraene povrine pri razliitim rezolu-cijama povratne spregeSl.59. Merna aparatura za odreivanje tanosti obrade pri razliitim brzinama pomonih kretanjaSl.60. Upravljaka jedinica HEIDENHEIN iTNC530Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 28jedinica ima vrhunske servomotore i merne sisteme(obrtne i linearne enkodere). Ne treba sumnjati da e ove komponente imati najvii stepen kompatibilnosti i da e predstavljati najbolje reenje sa aspekta jednostavnosti ugradnje, podeavanja i pouzdanosti u radu. Izborsamsuzionadvamodelapomenutogproizvoaa:TNC430iiTNC530.Obamodelaimaju vrhunskeperformanse,harddiskovekojiomoguavajukosienjeoperativnihsistemazaPCraunare, skladitenje velike koliine podataka i niz drugih karakteristika, ali stvar koja je presudila je brzina procesiranja bloka podataka koja kod modela TNC430 iznosi 4ms, a kod modela iTNC530 iznosi 0.5ms. Ovo je veoma bitna karakteristika, kada se ima u vidu obrada visokim brzinama rezanja, gde su programi ogromni, brzine velike, a zahteva se maksimalna tanost. Dakle, kao reenje koje nudi maksimalne rezultate pri radu HS maine usvajam upravljaku jedinicu HEIDENHEIN iTNC530.Osnovnakarakteristikajejednostavnostprirukovanjukojasezasnivanaoperativnomsistemu Windows 2000. Procesor koji slui za izvravanje aplikacija je Intel Pentium i on nema funkciju upravljanja mainom,vesezatokoristiposebanprocesor.Ovakoosmiljenaarhitekturajeomoguilavelikubrzinu procesiranja blokova podataka. Kratak opis funkcija:Broj osa 9 plus vretenoMemorija za programe Hard diskVreme procesiranjaBloka podataka0.5 msObrada visokim brzinama Veoma glatka kontrola putanje alata3D obrada -Procesiranje 256 blokova podataka unapred (look ahead)-Zakretanje radne povri-3D kompenzacija alata-TCP(Tool Center Point) menadment-SPLINE interpolacijaInterfejs za prenos podataka Fast Ethernet 100 Base TKaododatnuopremuHEIDENHEINnudiureajTS220/TS630, kojisemontiranamainupoputalata,znaiima interfejs za prihvat u glavno vreteno i slui za:-odreivanje koordinatnog sistema obratka-kompenzacijasvihnepravilnosti u postavljanju radnog predmeta na sto maine-kontroladimenzijaradnog predmeta-digitalizacija predmetaDrugi ureaj TT130 se postavlja na radni sto maine i slui za:-merenje duine alata-merenje radijusa alata-monitoring lomova alata-auriranje podataka o alatimaDetaljnijipodacioovojupravljakoj jedinicimogusenaiudokumentaciji proizvoaa. Sl.61. HEIDENHEIN TS220/TS630Sl.62. HEIDENHEINTT130Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 295.PROGRAMIRANJEHSMiniputanjealatamnogoznaajnijimfaktoromprocesaobrade.Korienjemalihdubina rezanja, pri malim bonim koracima je samo jedna od stvari na koje treba obratiti panju. Dobra putanja alata titi alat, odravajui otpore rezanja u dozvoljenim granicama i omoguava visoke brzine pomonih kretanja izbegavajui otre promene pravca. Odluke koje se donose prilikom programiranja, takoe utiu i na kvalitet obrade. Ako je svrha HSM-a da se obradom dobije glatka povrina, putanja alata moe dati veliki doprinos tome. 5.1.ZATITA ALATAUlazakiliizlazakizmaterijalaprivisokimbrzinamakretanja, izlae alat visokom naprezanju. Zatita se postie postepenim naprezanjem alata,trudeisedaodrimooptereenjekonstantnim.Nainidaseto ostvari su sledei: 1.Prilikomulaskaalatau materijalvrimopostepenopoveanje dubinerezanja.Razlikujemoulazak alatapopravojipospiralnoj putanji(ramp-in). 2.Tokomrezanjaseteida seobradavriposlojevima(Z-level machining). Obradau,,slojevimaimazaciljouvanje postojanog optereenja alata, drei ga konstantno uposlenim(u zahvatu sa materijalom). Konvencionalna alternativa, glodanje sa cik-cak putanjom, moe da smanji radni vek alata pri visokim brzinama rezanja, jer uzrokuje ulazak i izlazak alata iz materijala na kraju svakog prolaza. Kada se alat sputa slojevito po z-osi maine, putanja alata prati spiralu, da bi se uklonio sav materijal u zadatom z-sloju. Nakon toga se alat sputa u naredni sloj. Ovo moemo uporeditisasudomoblikadatogkavitetaukomesenalazitenost. Nivo tenosti se sputa dok se ne prikae kontura suda u celini. Shodno izreenom, ovaj tip obrade se ponekad naziva water-level machining. 5.2.ZAGLAIVANJE PUTANJE ALATAPonekadjecik-cakobradapogodnija. Zaobradunekihformijeznatnoefektnija.Utim sluajevimasezavrnideloviputanjasvakog prolaza ,,kroje tako da maina ne usporava mnogo prilikom promene pravca. Na slici 66 se vide kruni ilikrivolinijskisegmentiputanjaprilikompromene pravca alata, koji zamenjuju etvrtaste ili otre segmente koji se koriste pri konvencionalnoj obradi. CNCjedinicasamogunoudaunapred sagleda putanju alata e pokuati da zatiti alat, radni predmet i mainu od efekta otre promene pravca pri visokimbrzinamapomonogkretanja,takotoe smanjiti brzinu pre naglog skretanja. Ovo usporavanje Sl.63. Spiralni ,,ramp-inSl.64. Pravolinijski ,,ramp-inSl.65. Z-level machiningSl.66. Zaobljene putanje alata pri promeni pravca i postepeno (spiralno) prelaenje u sledei sloj za obraduProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 30smanjujeefkasnostprocesaobradeimoevizuelnodaotetiobraenupovrinu.Dabi obrada bila brza i efkasna, treba izbegavati usporavanja, inei promene pravca alata postepenijim. Postojimnotvonainadaseobradavriblagimpokretima alatapripromenipravca.Nekeodmogunostisuizaobljavanje putanjapripravljenju ugaonihzaokreta, akiobradakoja sesastojiodkrunihsegmenataputanjaalata,koji imajujednakeprenike.Ovakvaobradase naziva i trohoidalnim glodanjem. Dobici pri ovom nainu obrade su: - bre uklanjanje materijala - vea postojanost alata(ivica alata je kod ovog naina obrade u kontaktu sa materijalom sa samo 5% svog obima, dok je pri konvencionalnim obradama ta vrednost vea od 50%).- hlaenje alata je poboljano. -smanjene inercijalne sile usled postepene promene smerakretanja5.3.ZAOBLJAVANJE UNUTRANJIH UGLOVA I UKLANJANJE OSTATAKA PRETHODNIH OBRADAPri visokim brzinama rezanja zaobljavanje unutranjih uglova dovodi do breobrade.Materijalkojiostajenakonovakveobradesemoraotkloniti naknadnomobradom,tojenedostatak,aliukupnidobiciu produktivnosti ine ovaj prilaz izuzetno primenljivim. SavremeniCAMsoftveriimajuugraene rutine za ovakvu vrstu obrade(re-machining, rest milling, leftover milling), gde se uklanja materijal koji ostaje nakon obrade visokim brzinama rezanja. Sl.68. Poreenje izmeu klasine putanje alata(levo) i zaobljene(desno).Sl.67. Trohoidalno glodanje se sastoji od krunih segmenata putanja i koristi se pri gruboj obradi visokim brzinama rezanja. Sl.70.Obrada ostataka koji su ostali na obratku usled zaobljavanja putanja i nemogunosti pristupa debljeg glodala iz prethodne obrade (leftover milling).Sl.69. Zaobljena putanja alataProjektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 315.4.OPTIMIZACIJA BRZINE POMONOG KRETANJADrugipristupdaseodrivisokabrzinakretanja osa ne podrazumeva promenu pravca ve eu promenu brzinepomonogkretanja.Krajnjiciljjedaseprosena brzinapomonogkretanjapovea.Brzinazavisiod koliine materijala koja je u zahvatu sa alatom. Savremeni softverisprovodeovuoptimizacijuautomatski.Softver deliputanjualatanasegmenteipostavljabrzinuu zavisnosti od profla obratka koji se odstranjuje. Smanjeno ciklusnovremejepotencijalnakorist.Saoptimzacijom alat se kree bre kroz delove gde je dubina rezanja mala. Druga potencijalna korist je redukovano naprezanje alata. Trebanapomenutidasedanasmogunai adaptivnisistemiupravljanja,kojipomousenzoramere optereenjealataivreregulacijubrzinepomonog kretanja tako da optereenje alata bude konstantno. 5.5.CAD/CAM PROGRAMI POSTAJU BRI I PAMETNIJIDa bi primenili sve do sada izreeno, neophodno je da imamo adekvatan alat za to. Da bi smo ostvarili veu produktivnost u proizvodnji kalupa i CAD i CAM softveri zauzimaju znaajno mesto. VerovatnodasutrinajveadostignuauCAD/CAM-uusvetuproizvoaaalatahibridno modelovanje, sistemi za projektovanje i proizvodnju zasnovani na znanju i 3D programiranje u pogonu(shop foor programming).5.5.1.Hibridno modelovanjePotrebaindustrijezahibridnimmodelovanjemjepostalaoiglednaprenekolikogodinakadaje razvojCADsistemauoblastiprojektovanjaproizvodabioveliki,alijebiloznatnihnedostatakaupogledu opcijazaproizvoaealata.Velikaprednostsolidmodelovanja jetomoepredstavitisloenezapremineuvidujedinstvenog entiteta,kojisemoguoduzetiilidodatijednidrugima.Ovojeidealno za projektante koji imaju posla sastandardnim formama kao to su rupe, stepenici, ljebovi, rebra, izboineisl.Uporeenjusamodelovanjem povrina,tojeznatnomanjevremenski zahtevno. Solidmodelisuodvelike pomoi projektantima alata. U nekimsluajevimaimportovani3Dmodeliseujednojoperaciji moguoduzetiodblokovakojipredstavljajujezgroikavitet sauraunatimnaknadnimskupljanjem materijala. Jednostavnim komandamaza,,elovanjesemoe podesiti da itav deo ima jednaku debljinuzidova.Oviposloviseveoma teko izvode primenom povri. Kada doe vreme za programiranjepostojanje solid modela je kljuno jer je model defnisan kao jedinstvena celina bez preklopa i praznina koji su tipina pojava kod primene povri. Prilikom importovanja povri iz razliitih CAD sistema esto se gubi na kvalitetu, pa bi za izradu alata nekoj frmi trebao pored CAM sistema i alat za editovanje i ispravljanje greaka na povrima. Meutim, solid modelovanje nema mogunost kreiranja sloenih ,,free-form povrina, koje zahteva Sl.71. Softverska optimizacija brzine pomonog kre-tanjaSl.72. Hibridni CAD model koji se sastoji od standardnih solid formi i ,,free-form povrina. Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 32proizvodnja alata. HibridnomodelovanjejesveviepodranokodCAD/CAMsistema.Kodnjihpostojimogunost da se konstruie geometrija sa solid, ianim modelima i povrinama, a sve u sklopu jedinstvenog modela. Ti delovi mogu da se uvaju kao odvojeni entiteti ili se mogu povezati to omoguava obradu jedinstvenog solid modela. 5.5.2.Sistemi zasnovani na znanjuSamakonstrukcijaalatazalivenjeplastinihmasasesastojiodnizastandardnihdelovanekoliko najveihproizvoaa.Potopostoje3DCADbazesatimkomponentama,samprocesprojektovanjaalata jeautomatizovan.Ako na primer hoemo da ubacimo izbaciva za izliveni deo, jednostavnim izborom iz bazegaubacujemousklopalata,anasamomkavitetusekreirarupaodgovarajuih dimenzija.NekiCAD/CAMprogramiimajuusebirutinezaprepoznavanje formi(feature recognition), to omoguava jednostavno editovanje i promenu parametaradelova.Promenenadelovimaseautomatskirefektujuna promenu putanja alata, koje su bile defnisane pre obrade. SavremeniCAMsistemiposedujuopcijekoje prepoznaju povrine koje su strmije od neke zadate vrednosti nadkojimasemoeprimenitidrugaijitipobradeu odnosu na ostale povri(slika 73). Pomenuti tip obrade sekodCAMprogramanalazipodnazivom,,shallow milling.CAMsistemisusveboljiuprepoznavanju viakamaterijala(brazdi)uodnosunazadatugeometriju, prilikomprolaskaalata.Softverprepoznajemestagdeje radijusalataostavioviak,kaoinaborenapovrinikojise javljajuparalelnosaputanjomalata,naroitokodloptastih glodala. Pomenute operacije poznate su pod nazivom ,,rest milling i,,leftovermillinguklanjajumaterijalsamosaonihmestagdeje preostaouprethodnimobradama.Materijalpreostaousledprevelikog bonogkorakauklanjaseobradomsaputanjomalataupravnomna prethodnu. Ove opcije su naroito vane za HSM. Konzistentnost obraene povrine prethodne obrade utie na optereenje alata, njegove vibracije, a samim tim i na kvalitet obraene povrine. 5.5.3.Programiranje u pogonuCAMsisteminovegeneracijedovelisusvojomintuitivnouijednostavnoudotogadase kreiranje putanja alata i njihovo putanje u rad na maini vre u samom pogonu. Time se smanjila potreba za komunikacijom izmeu projektnog biroa ili poslodavca i samih izvrilaca, jer svi problemi na koje se naie, reavaju se odmah u pogonu i ljudi koji kreiraju putanje istovremeno ih i putaju na maini.Sl.73. Putanja alata koja predstavlja obradupod nazivom ,,shallow milling.Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 335.6.PROGRAMIRANJE UPRAVLJAKE JEDINICE ITNC 530Heidenhein nudi dve opcije kada je programiranje njihovih upravljakih jedinica u pitanju, a to su:1.ISO programiranje Koristesestandardnefunkcijekojesukarakteristineikoddrugihproizvoaa.Pored standardnih funkcija koriste se i mnogobrojne funkcije karakteristine samo kod HEIDENHEIN-a.Funkcijeputanjealata(Gkod)sekoristezadefnisanjekretanjaalatapopravimlinijamaili krunim lukovima.M funkcije slue za:-startovanje i prekid programa-mainske funkcije, kao to su ukljuivanje/iskljuivanje glavnog vretena i sredstva za hlaenje i podmazivanje-ponaanje alata pri kretanju po nekoj konturiPotprogramiiponavljanjeprogramskihsekvencipostoje,takoekaoopcijanaovojupravljakoj jedinici. Programiranje sa Q parametrima. Umesto programiranja numerikih vrednosti, unose se markeri koji se nazivaju Q parametri. Vrednosti Q parametara se dodeljuju odvojeno pomou Q parametarskih funkcija.Primer: %CIRCULAR G71 *N10 G30 G17 X+0 Y+0 Z-20 * Defnie se blanko oblik za grafku simulacijuN20 G31 G90 X+100 Y+100 Z+0 *N30 G99 T1 L+0 R+10 * Defnie alat u programuN40 T1 G17 S4000 * Poziva alat u osu vretena ija je brzina SN50 G00 G40 G90 Z+250 * Odmie alat u osi vretena pri brzom hoduN60 X-10 Y-10 * Prepozicioniranje alataN70 G01 Z-5 F1000 M3 * Pomeranje na radnu dubinu pri F = 1000 mm/minN80 G01 G41 X+5 Y+5 F300 * Prilaz konturi u taki 1, aktiviranje kompenzacije radijusa G41N90 G26 R5 F150 * Tangencijalni prilazN100 Y+85 * Taka 2: prva prava linija do ugla 2N110 G25 R10 * Radijus R = 10 mm, brzina pomonog kretanja: 150 mm/minN120 X+30 * Pomeranje do take 3: poetna taka lukaN130 G02 X+70 Y+95 R+30 * Pomeranje do take 4: krajnja taka luka saG02, radijus 30 mmN140 G01 X+95 * Pomeranje do take 5N150 Y+40 * Pomeranje do take 6N160 G06 X+40 Y+5 * Pomeranje do take 7: krajnja taka krunog luka, radijus sa tangiranjemSl.74. Deo za iju izradu je napisan program(ISO)Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 342.Programski jezik koji je razvijen od strane HEIDENHEIN-a.Primer programa za obradu pisan jezikom koji je karakteristian iskljuivo za HEIDENHEIN-a:0 BEGIN PGM EXAMPLE MM 1 BLK FORM 0.1 Z X-30 Y+0 Z-20 2 BLK FORM 0.2 X+100 Y+100 Z+0 3 TOOL CALL 1 Z S5250 F420 4 L X-20 Y+100 R0 F MAX M3 5 L Z-10 6 APPR CT X+0 Y+80 CCA45 R+5 RL 7 L X+50 8 CR X+65 Y+65 R+20 DR+ 9 L X+80 Y+50 10 CT X+80 Y+0 11 FL LEN30 AN+160 12 FCT Y+20 DR-R35 13 FSELECT 2 14 RND R5 15 L X+0 Y+20 16 DEP CT CCA45 R+5 17 L X-20 Y+0 R0 18 L Z+100 F MAX M5 19 END PGM EXAMPLE MM Programiranje je znatno olakano postojanjem gotovih programskih ciklusa za buenje, glodanje depova i obradu mnogih drugih standardnih formi.Sl.75. Deo za iju izradu je napisan program(HEIDENHEIN)Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 356.MERNI SISTEM6.1.LINEARNI ILI OBRTNI MERNI SISTEMIDiskusijanatemudalijeboljekoristitilinearneiliobrtneenkodereukombinacijisazavojnim vretenom,doivljavarenesansu.Modazbogrecesijeuindustrijialatnihmaina,proizvoaisetrudeda ustartuponudetojeftinijemodele,tedeinovacnamernomsistemu.Naravno,uveksekaoopcijanudi varijantasalinearnimenkoderom.Meutimitrendrazvojasavremenihservomotoranameereenjesa obrtnimenkoderom,jersuoniuglavnomintegrisanisasamimmotorom.Pitanjekojeseondapostavljaje, dalikoristitivepostojeimernisistemilidodatilinearniitimepoveatitanostaliitrokove.Meutim, trokovi za kupce se naglo poveavaju tek kada shvate da maina koju su kupili ne moe da odradi odreene poslove. Naroito do izraaja dolaze temperaturske dilatacije u prvih sat vremena rada maine do dostizanja temperaturnogekvilibrijuma.Svakapauzamaineuraduponovostvaraistiproblem.Kasnijedodavanje linearnog mernog sistema dosta je skuplje nego kada bi se maina u startu sa njim opremila. 6.2.ANALIZA GREAKA OBRADE USLED PRIMENE RAZLIITIH TIPOVA MERNIH SISTEMA I MEHANIKIH KOMPONENTI ZA POMONA KRETANJA6.2.1.Mehanike komponente za pomona kretanja maina alatkiAnalizagreke pozicioniranjasistemasa zavojnim vretenom i obrtnim enkoderomzapoinjenakon defnisanjamehanikih komponenti.Iakosemaine razliitihproizvoaa razlikujumeusobno,ipak moemoreidasuneki podsistemiuveemdelu standardizovani. U najveem brojusluajeva,vretenosa recirkilacionomnavrtkom senameekaoreenjeza pretvaranje rotacionog kretanja servomotora u pravolinijsko. Vreteno je najee ukljeteno sa jedne strane, a sa druge strane moe biti slobodno, oslonjeno, ukljeteno ili ak prednapregnuto. Servomotor se ili direktno postavlja na zavojno vreteno ili se obrtni moment prenosi putem zupastog kaia na vreteno. Petlja pozicione kontrole sa obrtnim davaem i zavojnim vretenom podrazumeva samo servomotor. Drugimreima, nepostojikontrola pozicije samog klizaa, vesekontrolie samopozicijarotora servomotora. Da bi smo moglidaizraunamo pozicijuklizaa, mehanikisistem kojisenalaziizmeu motoraiklizaamora da poseduje transfer koji Sl.76. Tipina konfguracija podsistema za pomono kretanje maina alatki sa obrtnim i lin-earnim mernim sistemom i kainim prenosnikom (HEIDENHEIN).Sl.77. Tipina konfguracija podsistema za pomono kretanje maina alatki sa obrtnim i linearnim mernim sistemom i direktnim postavljanjem pogonskog motora na zavojno vreteno(HEIDENHEIN).Projektovanje obradnih sistema - diplomski radSran ivkov 90/95 Strana 36je poznat ali i ponovljiv. Kontrolna petlja sa linearnim enkoderom, s druge strane, obuhvata motor i mehaniki sistem u celini. Linearni dava detektuje greke mehanike transmisije, koje se kompenzuju upravljakim sistemom. Sistemsaenkoderomnamotorusenazivakvazizatvorenimsistemom,doksesistemsalinearnim davaem naziva zatvorenim sistemom (ovo je japanska terminologija koja najpriblinije opisuje ove sluajeve, ali se jo koriste i termini indirektni i direktni sistemi). 6.2.2.Tipovi greakaKinematskagrekaprimerenjupozicijeobrtnimdavaemnastajeusledgrekeukorakuzavojnog vretena.Grekadirektnoutienarezultatmerenjajersepriproraunupozicijeklizaavrednostkoraka podrazumeva konstantnom.Grekagubitkakorakanastajekodpromenepravcakretanjausledzazoraizmeukuglica recirkulacione navrtke, usled elastinosti kontakata unutar navrtke i usled sila trenja. 6.2.3.Kompenzacija greakaVeinaCNCjedinica jesposobnadakompenzujeove greke.Meutim,dabiseodredile kompenzacionevrednostipotrebno jeizvritinizmerenja.Ovegreke nisuvremenskipostojanepaje neophodnoponavljatiispitivanjas vremenanavreme.Zupastikaievi mogudaprouzrokujuznaajnegreke pozicioniranjanakonodreenog vremena rada. 6.2.4.Deformacije pogonskih komponenti osa maineSilekojedovodedodeformacijapogonskogmehanizmasuinerci