obradni-sistemi (1)

Ivan Vrbaki Obradni sistemi

SADRAJ1. UVOD.............................................................................................................................................22. METODE UPRAVLJANJA MAINAMA ALATKAMA............................................................32.1. Runo upravljanje mainama alatkama...................................................................................32.2. Automatsko upravljanjemainama alatkama..........................................................................53. SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA............................................................................64. SISTEMI PROGRAMSKOG UPRAVLJANJA............................................................................84.1. Mehaniki sistemi sa upravljakim vratilom..........................................................................84.1.1. Mehaniki sistemi sa UV konstantne brzine.................................................................94.1.2. Mehaniki sistemi sa UV promenljive brzine.............................................................104.1.3. Mehaniki sistemi sa pomonim vratilom..................................................................114.2. Sistemi ciklinog upravljanja (SCU).....................................................................................134.3. Sistemi kopirnog upravljanja (SKU).....................................................................................164.4. Sistemi numerikog upravljanja (NC)...................................................................................185. NIVOI NUMERIKOG UPRAVLJANJA..................................................................................286. PRIMENA SISTEMA NC UPRAVLJANJA KOD MAINA ALATKI....................................317. ZAKLJUAK..............................................................................................................................338. LITERATURA.............................................................................................................................349. ZADATAK...................................................................................................................................359.1. Radioniki crte.....................................................................................................................369.2. Plan alata za radni predmet...................................................................................................379.3. Plan stezanja..........................................................................................................................389.4. Opis postupka........................................................................................................................389.5. Plan rezanja...........................................................................................................................399.5.1. Poravnanje...................................................................................................................399.5.2. Izrada okvira...............................................................................................................409.5.3. Izrada ljeba................................................................................................................419.5.4. Izrada rupa..................................................................................................................429.6. Operaciona lista.....................................................................................................................439.7. Ispis programa.......................................................................................................................44

1. UVODLjudska vrsta je od samog svog nastanka evoluirala u pravcu svesnih, misaonih bia, koja koriste razna orua kako bi lake zadovoljila neku ivotnu potrebu. Poevi od tapa kojim se lake dohvatalo voe i kamena kojim se lovilo, preko nastanka prvih viedelnih oruja, nai preci su preli veoma dug put do dananjih savremenih maina i alata.Potreba da se nekim sredstvom olaka ivot dovela je do niza fundamentalnih otkria-toka, kose ravni, hidraulinih sklopova, elektronskih komponenti itd, to je omoguilo ogroman napredak u razvoju kompleksnih maina.Prve maine su nastale usloavanjem runih alata,pa je upravljanje njima biovie fiziki nego intelektualni posao. Kako su se maine razvijale, tako se i nain upravljanja menjao. Izraz maina alatka, koji generalno oznaava maine koje obrauju neki materijal zamenjujui runi alat, dolazi upravo iz opisa namene tih maina.Sa poetkom upotrebe ureaja za automatsko upravljanje mainama alatkama, mnoge maine dobijaju nove mogunosti, novi izgled i proizvodne osobine. Smanjuje se fiziko uee oveka u proizvodnji i negativni uticaji ljudskog faktora na upravljanje mainama, a poveava proizvodnost, repetitivnost i ekonominost. Upotrebomraznovrsnih medija,kojima sesaoptava odreeniprogram ureajima za automatsko upravljanje mainom alatkom postie se vea tanost izrade, ujednaenost izraenih komada, dok se trokovi proizvodnje po jedinici proizvoda smanjuju.U poslednjih trideset godina dolo je do znaajnih promena kako u mainogradnji, tako i u upravljanju mainama. Uvoenjem raunara u upravljake procese dobijena je nova vrsta superproduktivnih maina, tzv. CNC odnosno maina sa kompjuterskim numerikim upravlja-njem.CNC maine kontrolie raunar, na osnovu programa koji zadaje ovek odgovaraju-improgramima ili komandama. Karakteriu se velikom proizvodnou, preciznim radom, velikim brojem radnih funkcija i dobrim repetitivnim osobinama.U ovom radu bie izloene razne metode upravljanja mainama alatkama.

2. METODE UPRAVLJANJA MAINAMA ALATKAMAU metode upravljanja mainama alatkama spadaju: 1) runo upravljanje mainama alatkama, 2) automatsko upravljanje mainama alatkama.

2.1. Runo upravljanje mainama alatkamaRuno upravljanje mainama alatkama generalno gledano podrazumeva upravljanje mainom koje ostvaruje radnik fizikim delovanjem na upravljake delove maine. Radnik najee rukama pomera odreene elemente maine u toku rada, pa je tako i nastao izraz runo upravljanje.Pri ovakvom upravljanju, neophodna je struna osposobljenost radnika za rad na odreenoj maini, poznavanje tehnolokih procesa obrade, kao i opte tehniko znanje u smislu pravilnog korienja proizvodne dokumentacije (radionikih crtea, izradnih listi itd.). Pratei tehniki crte, radnikupravlja mainom, menja alate i nain stezanja obradka u cilju dobijanja izradka propisanih dimenzija i kvaliteta.Na slici 1. prikazana je ema runog upravljanja. Maina i radnik predstavljaju centralne karikeprocesa. Na ulazu maine (levo) prikazan je pripremak, a na izlazu (desno) zavren izradak, dok se pored radnika nalazi simbol radionikog crtea koji radnik prati pri radu.

Slika 1. ema runog upravljanja

Slika 2. prikazuje primer runog upravljanja u praksi. Radnik pomou ruice 1 i nonijusa 2 birapoloaj alata na osnovu oitavanja prenika izradka sa skale 5, izmerenog mernim ureajem 4.

Slika 2. Primer runog upravljanja u praksiGlavna prednost runog upravljanja je velika fleksibilnost sistema, odnosno brz i lak prelaz naproizvodnju drugog proizvoda na istoj maini sa istim ili drugim radnikom. Koristei tehniku dokumentaciju novog proizvoda, radnik menja podeavanja maine i prilagoava je za izradu istog u kratkom vremenskom roku. Sa druge strane, glavna mana runog upravljanja je ljudski faktor, koji donosi odreeni broj nenamernih greaka u izradi i varijabilnu proizvodnost. U odnosu na ostale sisteme upravljanja, troi se manje vremena za pripremu proizvodnje, ali sama proizvodnja ide sporije nego kod ostalih sistema i tee se postie zadovoljavajui kvalitet, pa je proizvodnost manja.

2.2. Automatsko upravljanje mainama alatkamaAutomatsko upravljanje mainama alatkama vri se pomou SAU-Sistema Automatskog Upravljanja-na osnovu prethodno pripremljenog programa upravljanja. Sistem automatskog upravljanja se sastoji od raznih ureaja koji su povezani sa glavnim, pomonim i izvrnim delovima maine u cilju obezbeenja koordinirane mainske akcije diktirane zadatim programom upravljanja.Program upravljanja se projektuje u fazi pripreme proizvodnje u skladu sa potrebama eljenog tehnolokog procesa. Kada je jednom sainjen, kvalitetan program upravljanja za odreeni proizvod se zadrava u upotrebi dokle god postoji potreba za datim proizvodom ili dok ne dodje do unapreenja proizvodnog procesa. Program upravljanja se realizuje preko tzv. nosioca programa-mehanizma ili medijuma koji aktivira odreene funkcije SAU ime se program prenosi na mainu.Osnovna ema automatskog upravljanja mainom alatkom predstavljena je na slici 3.

Slika 3. Osnovna ema automatskog upravljanjaCentralna karika procesa je u ovom sluaju SAU, koji predstavlja vezu izmeu maine alatke i nosioca programa, dok su levo i desno od maine prikazani pripremak i izradak.

3. SISTEMIAUTOMATSKOGUPRAVLJANJASisteme automatskog upravljanja mogue je podeliti na vie naina-prema tipu nosioca programa, stepenu centralizacije, broju osa upravljanja, ulaznim informacijama, principu sinhroni-zacije dejstva ili nainu dejstva, postojanju povratne sprege, tehnolokoj nameni itd. Prema stepenu centralizacije razlikujemo centralizovane, decentralizovane i kombinovane SAU.Centralizovani SAU se odlikuju objedinjenim upravljanjem svim funkcijama maine sa jednog mesta (centra upravljanja)pomou upravljakog ureaja-kompjutera, komandnog pulta, upravljakog vratila, ablona itd. Izvrni organi maine pritom mogu da budu rasporeeni nezavisno od centra upravljanja, u zavisnosti od potreba, a prenos upravljakih signala iz centra i sinhronizaciju rada maine omoguavaju dopunski ureaji za vezu. Trajanje radnog ciklusa svakog izvrnog organa je konstantno, velika je sigurnost u radu, a opsluivanje maine jednostavno i lako. Mana ovih sistema je neophodnost prisustva ureaja za vezu, koji prenose komadne signale do izvrnih organa i vraaju informacije o njihovom poloaju u upravljaki centar.Decentralizovani SAU podrazumeva upravljanje na bazi senzora ili davaa. Odreena akcija nekog izvrnog organa aktivira dava, koji na osnovu toga ukljuuje sledeu akciju istog ili drugog izvrnog organa maine. Radni ciklus se odvija korak po korak, a sva kretanja izvrnih organa uzajamno su zavisna i povezana. Ako se definisani pokret nekog izvrnog organa iz nekog razloga nebi dogodio ili ako dava ne bi zbog kvara dao signal za ukljuenje narednog izvrnog organa, ceoproces bi stao. Naziv decentralizovani potie od upravljanja iniciranog sa vie mesta, u zavisnosti odpoloaja davaa. Slaba taka decentralizovanih SAU su upravo davai, podloni kvarovima usledprisustva neistoa iz radnog okruenja i slabljenja elektrinih kontakata.Kombinovani SAU kombinuju centralizovani i decentralizovani nain upravljanja, tako to seprocesom uglavnom upravlja centralizovano, ali se u odreenim delovima ciklusa koriste davai za pokretanje neke radnje, tj. decentralizovani nain upravljanja. Primera radi, ako se na proces buenja na vertikalnoj builici primeni kombinovani SAU, radom motora builice i kretanjem alata ili radnog stola u horizontalnoj ravni moe da se upravlja glavnim kompjuterom, dok kretanje u pravcu ose alata moguda iniciraju davai-detektor poloaja obradka za poetak buenja i dava koji pri odreenoj dubinibuenja ukljuuje povratni hod alata, za kraj buenja.Veoma bitan deo upravljanja primenom SAU jeste samo zadavanje programa-projektovanje odgovarajueg nosaa programa i prenos programa sa nosaa na mainu radi realizacije. Kvalitet nosioca programa se procenjuje na osnovu raznih kriterijuma, npr. nain dranja programa, postojanosti koliina zapisanih informacija, brzina oitavanja programa sa nosioca, nominalni radni vek i lakoa zamene nosioca u sluaju potrebe.

Nosioci programa SAU veoma su raznovrsni i mogu se prema tipu razdvojiti u pet osnovnih grupa: I graninici, II abloni, III krivulje, IV bueni nosai programa i V magnetni nosai programa.Na slici 4. prikazane su skice karakteristinih nosilaca programa-predstavnika grupa.

Slika 4. Nosioci programa-predstavnici grupaI graninici/A-pravolinijski raspored, B-kruni raspored, C-za viestruko upravljanje;IIabloni/ A-ploasti, B-cilindrini, C-za viestruko upravljanje;IIIkrivulje/ A-bregaste ploe, B-olebljeni doboi, C-za viestruko upravljanje;IVbueninosaiprograma/A-na ploi, B-na dobou, C-buena traka;V magnetni nosai programa / A-magnetne trake, B-FD i CD diskovi, C-mem. kartice;1-nosa programa, 2-element za uvoenje programa, 3-ita programa.

4. SISTEMIPROGRAMSKOGUPRAVLJANJAU sisteme programskog upravljanja spadaju:1. Mehaniki sistemi sa programskim vratilom (UV);2. Sistemi ciklinog upravljanja (SCU);3. Sistemi kopirnog upravjanja (SKU);4. Sistemi numerikog upravljanja (NC).

4.1. Mehaniki sitemi sa upravljakim vratilom (UV)Nosioci programa kod ovakvih sistema su uglavnom razni oblici krivulja i doboa, sa graninicima koji slue kao komandni elementi. Jedan obrtaj upravljakog vratila definie jedan ciklus zadavanog tehnolokog procesa, utrajanjuT=tr+tp (tr-vreme radnog hoda, tp-vreme praznog hoda). Redosled i trajanje hodova, kako radnih tako i praznih, odreuje UV pomou svojih komandnih elemenata. Slika 5. prikazuje tipine nosioce programa kod mehanikih sistema sa UV.

Slika 5. Tipini nosioci programa kod mehanikih sistema sa UVlr, lp - pomeranje radnih organa, 1, lp1 - prazan hod pri dovoenju radnog organa,2, lp2 - prazan hod pri odvoenju radnog organa.

4.1.1. Mehaniki sistemi sa UV konstantne brzineOsnovna osobina im je kao to naziv kae, konstantna brzina obrtaja upravljakog vratila u toku proizvodnog ciklusa. Zbog toga se pri promeni vremena radnih hodova menja i vreme praznih hodovau proporcionalnom iznosu. Sistemi sa UV konstantne brzine se koriste prvenstveno u masovnoj proizvodnji izradaka malih dimenzija-raznih zavrtnjeva, elemenata za spajanje itd. Funkcionalna i strukturna ema mehanikog sistema sa upravljakim vratilom izloene su na slici 6.

Slika 6. Funkcionalna i strukturna ema mehanikog sistema sa UVNa slici 6. vidimo sistem sa UV konstantne brzine-automatski strug, namenjen narezivanju navoja na manje zavrtnje. Sistem sadri upravljako vratilo (6), koje preko sistema krivulja (5) ostvaruje upravljanje procesom narezivanja navoja. Pripremak se uvodi kroz vreteno (2) i aksijalnim kretanjem kuita (1) se pomera prema alatu u toku procesa, prema potrebi. Upravljako vratilo definie kretanje kuita, popreno kretanje alata (3), obrtno i uzduno kretanje alata (7) i oscilatorno kretanje nosaa alata (4), a obrtanje obradka se izvodi vretenom (2) koje putem kinematske sprege dobija pogon sa motora M.Na desnom delu slike 6. prikazana je struktura ovog sistema. Motor M preko podesive kinematske veze x prenosi kretanje do glavnog vretena GV, istovremeno dajui pogon prenosnom vratilu PrV, koje dovodi pogon upravljakom vratilu UV kroz podesivu kinematsku vezu y. Podeavanjem kinematske veze y odreuje se period trajanja obradnog ciklusa, dok podeavanje veze x dovodi do promene parametara prenosa na GV. Moe se primetiti da jedno upravljako vratilo upravljasvim radnim (r) i pomonim (p) hodovima u procesu.

4.1.2.Mehaniki sistemi sa UV promenljive brzineSistemi sa UV promenljive brzine obino imaju dve ustaljene brzine obrtanja upravljakog vratila-niu brzinu predvienu za radne hodove i viu predvienu za prazne hodove u toku obradnog procesa. UV promenljive brzine kao upravljaki element koriste skoro svi vievreteni automati i poluautomati, kao i neki jednovreteni automati.Funkcionalna i strukturna ema upravljakih sistema sa UV promenljive brzine na primeru vievretenog automatskogstruga prikazanesu slikom7.Pripremci (2)se postavljaju u vretena rasporeena u doboastom nosau (4) pomou kojih se obru. Tokom procesa nosa vretena vri poziciono obrtanje pripremaka (revolving), ime se odreeni pripremak dovodi do potrebne obradne pozicije. Tanu radnu poziciju obradka osiguravaju elementi na bazi uskonika (7). Alati smeteni na aksijalnom suportu (1) vre uzduno kretanje sa, a radijalno rasporeeni alati (3) popreno-sr.Upravljako vratilo (6) pomou krivulja (5) upravlja radnim i pomonim hodovima obrade.

Slika 7. Funkcionalna i strukturna ema upravljakog sistema sa UV promenljive brzineStrukturna ema prikazana na desnom delu slike 7. pokazuje raspored pogonskih i upravlja-kih veza u datom sistemu. Preklopni mehanizam z ukljuuje spojnicu s i time daje pogon UV preko prenosnog vratila PrV1, ime obezbeuje bre obrtanje UV za vreme polaznog praznog hoda. Kada se zavri kretanje u praznom hodu, mehanizam z iskljuuje spojnicu s, nakon ega se putem prenosnog vratila PrV2 i kinematske veze y upravljako vratilo obre niom brzinom, u ra-dnom hodu. Neki prazni hodovi koji se zbog potrebe vre niom brzinom UV, predstavljeni su sa p1.Generalno gledano, upravljako vratilo kod ovih sistema omoguava bri zavretak praznih hodova u odnosu na sisteme sa UV konstantne brzine, to skrauje ukupno trajanje obradnog procesa. Skraenjem trajanja ciklusa obrade postie se vea proizvodnost i ekonominost.

4.1.3. Mehaniki sitemi sa pomonim vratilom (PV)Sistemi sa PV su nastali kombinacijom sistema sa konstantnom i sistema sa varijabilnom brzinom UV. Upravljako vratilo se obre konstantnom brzinom zadajui sve radne i neke prazne hodove u procesu, a preostali prazni hodovi se ukljuuju putem pomonog vratila. PV se obino okree takoe konstantnom brzinom, razliitom od brzine upravljakog vratila. Kao primer mehanikog sistema sa pomonim vratilom moe da poslui automatski revolver strug, prikazan na slici 8.

Slika 8. Automatski revolver strugKod prikazanog struga upravljako vratilo (5) se obre konstantnom brzinom i krivuljama (7) diktira program svih radnih i dela praznih hodova. Komandni doboi (6) u kombinaciji sa drugim mehanizmima i pomonim vratilom, putem spojnica iniciraju ostale prazne hodove. Pomono vratilo se obre konstantnom brzinom veom od brzine obrtanja UV, pa se prazni hodovi ukljueni njime odvijaju bre i tako skrauju ukupno vreme obrade. Revolverska stezna glava (4) nosi alate za uzdunu obradu i pomou klizaa (1) ostvaruje aksijalno kretanje prema pripremku (2) koji obrtno kretanje preuzima sa glavnog vretena. Alati za poprenu obradu (3) radijalno su rasporeeni okopripremka. Prilaznim i povratnim kretanjima alata upravlja UV, a koracima kao to su stezanje i pozicioniranje materijala, obrtanje revolver glave radi upotrebe narednog alata i slino upravlja PV.Na slici 9. izloena je strukturna ema opisanog struga.

Slika 9. Strukturna ema opisanog strugaKinematski lanac y slui za podeavanje brzine UV, koja e se koristiti u toku procesa. Pomono vratilo preko spojnica s1 is2 ostvaruje vezu sa glavnim vretenom, ime je omoguena promena smera i brzine obrtanja glavnog vretena. Pogon glavnog vretena dolazi sa motora M preko kinematskog lanca x, a prenosno vratilo PrV odvodi pogon na pomono i upravljako vratilo.Bitan nedostatak mehanikih sistema sa pomonim vratilom je veliko predprocesno vremepodeavanja, zbog usaglaavanja mnotva upravljakih funkcija. Sistemi sa PV su zato pogodni za masovnu i velikoserijsku proizvodnju, gde se podeavanja vre dosta retko. Kako bi se olakalopodeavanje odreenih pomonih kretanja, esto se koriste specijalni podesivi mehanizmi. Slika 10. prikazuje mehanizam za pomeranje suporta (4) diktiranim krivuljom (1), preko podesive poluge (2) i spojne poluge (3).

Slika 10. Specijalni podesivi mehanizmi

4.2. Sistem ciklinog upravljanja (SCU)Nastali su kao rezultat razvoja mehanikih sistema sa upravljakim vratilom. Informacije o reimu obrade, kao to su redosled i trajanje odreenih operacija, se kod SCU zadaju tasterima na upravljakom pultu ili postavljanjem epova u odgovarajue otvore komandne table. Veliina pomeranja radnih organa se definie postavljanjem linijskih graninika na specijalne ploe ili doboe. Na kraju kretanja svaki izvrni organ dodirne odreeni graninik, koji zatim aktivira neki dava-krajnji prekida, linijsku sklopku itd. i tako inicira naredno predvieno kretanje u procesu. Pri tom je svaki graninik vezan za jednu koordinatu kretanja izvrnih organa, pa se takav nain upravljanja zove granino ili kontaktno upravljanje. Kako su kretanja izvrnih organa uzajamno uslovljena, oigledno je da se radi o decentralizovanom sistemu upravljanja.Graninici se rasporeuju u linijskom ili krunom rasporedu, nalik emama na slici 11. linijski raspored kruni raspored 1-prethodni graninik;2-graninik zatano pozicioniranje;3-podesivi graninik;4-letva za podea-vanje graninika;5-upravljaki prekidai.Slika 11. eme linijskog i krunog raporeda graninikaSistem ciklinog upravljanja se sastoji od tri osnovna modula-modula koji obuhvata zadavanje i uvoenje programa, modula za prenos i pojaanje ulaznih signala i modula izvrnih organa i komponenti za kontrolu faznog izvrenja programa.Modul za zadavanje i uvoenje programa sadri komandne ploe sa kontaktima, tasterima iliprekidaima i elemente za fazno voenje programa-koranebiraeilirelejneveze. Na komandnim ploama se postavlja upravljaki program, koji se elementima za fazno voenje uvodi u sistem. Komandne ili razvodne ploe mogu biti u obliku unakrsnih leita ili funkcionalnih programskih polja. Oblik unakrsnih leita podrazumeva sistem sastavljen od vertikalnih i horizontalnih ina, kojima se odreuju programski parametri tehnolokog procesa (horizontalne ine) i faze programa (vertikalne ine).

Umetanjem epova u otvore na raskrima horizontalnih i vertikalnih ina, definie se eljeniprogram obrade. Tipina komandna ploa sa inskim vezama prikazana je na slici 12. 1-ploa sa kontaktima; 2-epovi za spajanje kontakata; 3-horizontalne ine; 4-vertikalne ine.

Slika 12. Komandna ploa sa inskim vezamaDrugi oblik komandne ploe je ploa sa funkcionalnim programskim poljima. Ona se sastoji od funkcionalnih celina sa gnezdima ijim se povezivanjem vri programiranje obradnog procesa. Nainpovezivanja gnezda ploe sa funkcionalnim celinama na primeru struga sa hidraulinim upravljanjem predstavljen je na slici 13.

Slika 13. Nain povezivanja struga sa hidraulinim upravljanjemModul za prenos, konverziju i pojaanje ulaznih signala putem ostvarenja niza logikih funkcija transformie ulazne informacije u oblik upotrebljiv u sistemu, pojaava jainu signala i prenosi ga do izvrnih organa maine alatke. Na taj nain modul saoptava sistemu skup operacija predvienih programom zadatim u prethodnom modulu.Modul izvrnih organa i komponenti za kontrolu faznog izvrenja programa direktno realizuje komande dobijene iz modula za prenos. Sastoji se od izvrnih organa maine i raznih izvrnih elemenata-spojnica, razvodnika itd. koji omoguavaju aktivaciju izvrnih organa maine po programiranom redosledu. Kao komponente za kontrolu faznog izvrenja programa najee se koriste linijski prekidai i razni releji (vremenski, strujni, pritisni itd.). Za kontrolu kretanja izvrnih organa se uglavnom koriste linijski prekidai, a ne retko i pritisni releji.Opta blok ema sistema sa ciklinim upravljanjem data je na slici 14.

Slika 14. Blok ema sistema sa ciklinim upravljanjemeljeni reimi obrade se unose putem komandne table sa epovima (najee) ili sistemom obrtnih doboa (ree). Elektronska i relejna kola omoguavaju fazno voenje programa, koji dalje vodi do bloka za prenos i transformaciju signala. Prenosnici glavnih i pomonih kretanja se aktiviraju elektromagnetnim spojnicama u ritmu funkcija potrebnih za ostvarenje zadatog programa. Kretanja u pravcu z ose se ograniavaju graninikom (1), a u pravcu ose x graninikom (3), dok se generacijapovratnih signala o stepenu realizacije procesa vri aktiviranjem prekidaa (2) i (4) prelaskom uzdunog odnosno poprenog suporta preko nekog od njih.Povratni signali se pomou pretvaraa prevode u oblik koji elementi za fazno voenje programa mogu da prepoznaju, kako bi se izvrila komparacija eljenih i ostvarenih kretanja, na osnovu ega se u trenutku ispunjavanja definisanih uslova za poetak odreene operacije (dolazak nekog elementa upropisani poloaj) operacija startuje.Prednost sistema ciklinog upravljanja je mogunost postavljanja veeg broja funkcija u upravljakom programu, to uz kontinualno praenje toka zadatih procesa daje veu samostalnost u radu, a mogua mana je kompleksnost sistema za praenje i kontrolu izvrenja programa

4.3. Sistemi kopirnog upravljanja (SKU)Osnovni deo svakog sistema kopirnog upravljanja je ablon. ablon je element koji sadriprofilisanu povrinu-uzor programa, ijim se praenjem obezbeuje izrada dela sa identinom ili vrlo slinom povrinom. Najprostiji SKU sadre samo jedan ablon i koriste se za kopiranje kontura u jednoj ravni, a kopiranje sloenih povrina u prostoru se vri upotrebom vie ablona, koji mogu da se koriste kanoniki (jedan nakon drugog do dobijanja konane povrine) ili simultano (npr. alat se vodi istovremeno po ablonu koji odreuje konturu i ablonu koji odreuje dubinu prodiranja alata).Sistemi kopirnog upravljanja spadaju u domen visoko mobilne tehnologije, jer se program vrlo lako i brzo menja-zamenom ablona se obezbeuje novi program u vrlo kratkom vremenskom roku. Postoje dve osnovne grupe ovih sistema. Prvoj grupi pripradaju SKU kod kojih ablon vri funkcijuprenosnog mehanizma i direktno upravlja radnim organima maine. Drugu grupu ine SKU kod kojih ablon slui za definiciju kretanja radnih organa, ali nema prenosnu ulogu, pa je upravljanje indirektno.SKU sa direktnim upravljanjem su obino jednostavni i izvode se krutom vezom alata i ablonapri emu ablon i kontrolni pipak trpe veliko povrinsko optereenje-slika 15.

Slika 15. SKU sa direktnim upravljanjemVelika optereenost uzrokuje poveano habanje kontaktnih povrina ablona i kopirnog pipka, usled ega vremenom dolazi do pojave odstupanja i netanog kopiranja. Druga grupa SKU je zapravo i nastala u elji da se izbegne problem izraenog habanja ablona.Kod SKU sa indirektnim upravljanjem je povrinsko optereenje daleko manje, pa je kopiranje mnogo tanije, a abloni dosta trajniji. U tu grupu spadaju i bezkontaktni (induktivni) SKU, kod kojih uopte ne dolazi do dodira ablona i kopirnog pipka, pa je habanje ablona prosto nemogue.ablon indirektnih SKU je povezan sa alatom putem elastine veze, koja redukuje povrinsko optereenje i amortizuje vibracije i sitne udare u prenosu, ali izaziva malo kanjenje odzivnog signala. To praktino znai da e alat malo kasniti sa praenjem ablona-kada kontrolni pipak bude na sledeoj, veoma bliskoj taki, alat e na obradku biti na prvoj prethodnoj taki putanje.

Slika 16. SKU sa indirektnim upravljanjemSKU sa indirektnim upravljanjem sadre pojaivae (slika 16), koji pojaavaju impuls dobijen sa kopirnog pipka i na taj nain definiu koliku energiju treba saoptiti izvrnom organu prilikom kopiranja svake take sa ablona. Indirektni sistemi kopirnog upravljanja mogu biti mehaniki, hidraulini, pneumo-hidraulini, elektro-hidraulini, elektro-mehaniki itd. Najnovije dostignue predstavljaju fotoelektrini SKU, kod kojih je mogue da se kao neposredni nosilac programa upotrebi crte (slika 17).

Slika 17. Fotoelektrini SKU4.4. Sistemi numerikog upravljanja (Numerical Control System-NC sistemi)Numeriko upravljanje podrazumeva direktno unoenje numerikih podataka u obliku programskog koda koji upravlja radnim funkcijama maine. Programski kod predstavlja ureen skupbrojeva i znakova pomou kojih je mogue precizno definisati eljene parametre i funkcije koje maine treba da ispotuje tokom tehnolokog procesa.Sama ideja numerikog upravljanja datira iz etrdesetih godina prolog veka, kada je inenjer John Parsons iz amerike korporacije Parsons poeo da razvija prve numeriki upravljane glodalice.Neto bri razvoj NC tehnologije nastaje posle 1952. godine, nakon to su NC sisteme poele da koriste prvo vojna, a zatim i civilna avio industrija SAD.Unos podataka u komandni kompjuter se u poetku vrio buenim karticama, do 1954. godine i nastanka prvog programskog jezika (koda), koji se zvao APT-Automatically Programmed Tool. Jezik je razvijen od strane MIT-Massachusets Institute of Technology i koristio se za programiranu izradu jednostavnijih kontura. 1958. godine je objavljena unapreena verzija APT jezika, prilagoena za raunare IBM 704, a pod nazivom APT II. Nakon tri godine, 1961. se pojavljuje i verzija APT III, a ubrzo zatim i APT IV, koji je razvio IITRI-Illinois Institute of Technology Research Institute.APT IV je omoguio definisanje sloenije geometrije i postavio standarde novijih programskihjezika. Veina CAD/CAM koji se danas koriste vuku korene iz APT IV. Kako je verzija IV zahtevala snanije kompjuterske sisteme, IBM je razvio modifikaciju APT-aIVnazvanuADAPT,kojaje obavljala uobiajene funkcije sa dosta manje kompjuterske snage. Mnoge drave su sledile primerIBM-a, pa su tako nastale modifikacije IFAPT (Francuska), MINIAPT (Nemaka), FAPT (Japan) itd. Postojali su naravno i programski jezici van domena APT, npr. COMPACT II, AUTOSPOT, CAMPI, AUTOPROMPT, SPLIT i mnogi drugi, koji su tada paralelno bili u upotrebi.NC sistemi su sastavljeni od raznih modula, koji kroz sistem sprovode podatke u binarnom obliku. Binarni oblik podrazumeva iskazivanje svih vrednosti pomou kombinacija dve vrednosti-0 (stanje nula ili signal odsutan) i 1 (stanje jedinica ili signal prisutan). Da bi se ostvarila dvosmerna komunikacija izmeu ulaza i izlaza sistema, javlja se potreba da decimalne vrednosti budu preslikane u binarne, ali i obrnuto, to se postie elektronskom obradom pomou raunara. Direktno preslikavanje pomou fizikih veliina (buenom trakom) prikazano je u tabeli 1.Tabela 1. Direktno preslikavanje preko fizikih veliina

U levom delu slike 18. dat je prikaz brojeva opsega 1-10 u obliku koji je osim binarnog primenljiv i na svaki drugibrojni sistem. Proizvoljan broj se predstavlja uopteno za bilo koji sistem u obliku: N = anAn+an-1An-1+an-2An-2+.....+a1A1+a0A0+a-1A-1+a-2A-2+......+a-mA-m, gde je A-osnova brojnog sistema (za binarni sistem A=2).Karakteristini brojni sistemi koji se koriste (pored binarnog i decimalnog) su oktalni i heksadecimalni. Uporedni prikaz najee korienih brojnih sistema dat je u tabeli 2.Tabela 2. Uporedni prikaz najee korienih brojnih sistema

Sa slike se vidi da je binarni zapis nekog broja uvek dui, odnosno zahteva vie cifara nego zapis istog broja u ostalim sistemima, pa se u savremenoj digitalnoj tehnici za rad sa velikim brojevima esto koriste oktalni i heksadecimalni sistem (naroito ovaj drugi), ime se zapis mnogo skrauje, a oba sistema se brzo i lako prevode u binarni po potrebi.Matematike operacije se u okviru svakog brojnog sistema izvode po pravilima utvrenim za taj sistem. Poto raunari inae koriste binarni sistem, razvijeni su mnogi kodovi koji omoguavaju vezu izmeu decimalnog i binarnog sistema, kao to su npr. BCD-Binary Coded Decimal, EBCDI-Extended Binary Coded Decimal Interchange itd.Kodiranje informacija koje se nanose na nosae je pojednostavljeno upotrebom standardnih tabela kodova, od kojih su najpoznatije ISO/R840 (DIN 66024) i EIA 224A (Electronics Industries Association).

U tabeli 3. prikazani su standardni kodovi ISO/R840. Moe se primetiti da su standardnim kodovima obuhvaene sve osnovne cifre i znaci koji su potrebni za zapisivanje uobiajenih programa, zatim kretanja u pravcu svake od tri ose, paralelna kretanja u odnosu na ose, parametri meu pomeranja po raznim pravcima, okretanja oko svake ose, brojevi obrtaja itd.Tabela 3. Standardni kodovi ISO/R840

U tehnologiji numerikog upravljanja se koriste razne jedinice za odmeravanje koliine informacija. Najmanja jedinica se naziva bit. Ime je dobila stapanjem rei binary sa reju digit, to uprevodu znai binarna cifra. Bit moe imati samo vrednost 1 ili vrednost 0, pa time opravdava ime. Prva vea jedinica od bita je bajt (eng. byte=ugriz). Odnos izmeu bajta i bita je razliit u razliitimNC sistemima. Ranije su navie korieni etvorobitni (1 bajt=4 bita) i osmobitni sistemi (1 bajt=8 bitova), a danas je veliki broj sistema 16-bitni, dok su najsavremeniji 32-bitni i na kraju ak 64-bitni. U svakom sluaju, bit predstavlja vrlo malu jedinicu, ak je i kilobajt (1024 bajtova ili 210 bitova kod osmobitnih sistema) skoro neupotrebljiva jedinica, pa se danas esto koriste megabajt (1Mb=103 kb), i gigabajt (1Gb=106 kb), a na pragu je i nova jedinica terabajt (1Tb=109 kb), koja je za sadanje pojmove vrlo velika i retko se koristi.Osnovna razlika izmeu klasinih sistema programskog upravljanja i NC sistema je u nainu sprovoenja upravljanja. Kod klasinih sistema program upravljanja se sprovodi putem graninika i krivulja, pa je sistem prilino krut u tom pogledu, dok se kod NC sistema sprovodi putem kodiranogprograma, koji se vrlo lako definie, koriguje i menja. Promena upravljakog programa se kod klasinih sistema izvodi uglavnom fizikim pomeranjem ili zamenom raznih elemenata sistema, a kod numerikih je dovoljno uneti izmene upostavljeni programski kod ili napisati novi.Uobiajeni delovi numerikih sistema su upravljaka jedinica (UJ), merni sistem (MS), pogonski sistem (PS) i objekat upravljanja odnosno maina alatka kojom se upravlja (slika 18). Slika 18. Blok ema numerikog sistema Slika 19. Koordinatna putanjaNC sisteme je mogue klasifikovati na mnogo naina. Na osnovu tehnolokog zadatka upravljanja obradom, mogu se podeliti na sisteme pozicionog numerikog upravljanja, sisteme konturnog numerikog upravljanja i sisteme kombinovanog numerikog upravljanja.Sistemi pozicionog numerikog upravljanja se najee koriste za procese buenja, razvrtanja i proirivanja, jer podrazumevaju kretanje radnih organa maine po unapred definisanim takama-radnim pozicijama-od take do take, dok se ne prou sve koje su programski predviene. Putanja alata izmeu dve take moe biti koordinatna, linijska pod uglom od 45 i linearna.Koordinatna putanja je predstavljenja slikom 19. Predstavlja najprostiju i najeu metodu pozicioniranja. Alat se kree desnim smerom po pravcu neke ose, npr. y ose na slici, dok ne dostigne punu vrednost y koordinate zadate programom, a zatim se kree drugom osom (na slici x) do pune vrednosti zadate x koordinate, tako da alat konano dolazi do radne pozicije sa koordinatama (x, y).

Slika 20. prikazuje kretanje linijskom putanjom pod uglom od 45. Polazei sa pozicije 1, alat dosee punu vrednost y koordinate kreui se najkraim putem pod uglom od 45 do preseka sa koordinatnom linijom take, a zatim nastavlja najkraim putem (u pravcu x ose na slici) do eljene radne pozicije 2 sa koordinatama (x,y). Slika 20. Kretanje linijskom putanjom Slika 21. Kretanje linearnom putanjomKretanje linearnom putanjom (slika 21.) podrazumeva naizmenine male pomeraje u pravcu dve uzajamno normalne ose (x i y na slici), ime se postie zapravo koso kretanje u pravcu konane pozicije (x, y). Veliine pomeraja se moraju odrediti tako da rezultujue kretanje iz polazne u konanu taku bude pod uglom od 45.Uzevi u obzir prethodno izloeno, pozicioni sistemi numerikog upravljanja su osim za buenja, proirivanja i razvrtanja pogodni i za linijsko glodanje u pravcu neke ose ili za linijsko glodanje pod uglom od 45 u ravni oxy (slika 22.).

Slika 22. Pozicioni sistemi numerikog upravljanja za linijsko glodanjePored pomenutih putanja, mogue je postii i luno kretanje alata (testerasto), takoe linearnim sistemom pomeranja, ali sa rezultantom u obliku krunog luka (slika 23.).

Slika 23. Luno kretanje alata u obliku krunog lukaNa slici vidimo tri mogua naina za ostvarivanje lune putanje, u zavisnosti od predviene tolerancije. Sa SP je obeleena stvarna putanja alata, a sa TP teorijska, eljena putanja.Primer pod a) prikazuje ostvarivanje lune putanje kada je dozvoljena tolerancija 2t, odnosno t. Alat se kree pravolinijski preko i ispod luka teorijske putanje TP u pojasu irine 2t, kome je teorijska putanja simetrala.Pod b) je prikazana realizacija lune putanje kada je dozvoljena tolerancija t. Alat se kree testerasto, u pojasu irine t ispod teorijskog luka, tako da pikovi koordinata nikada ne prelaze teorijskuputanju, ve su uvek tik ispod nje.Primer c) je obrnuta verzija u odnosu na b). Predviena tolerancija za ovaj sluaj je +t, pa se alat kree u okviru pojasa irine t, ali iznad teorijske putanje.Sistemi konturnog numerikog upravljanja vre priblino kontinualno pomeranje radnih organa maine po programiranoj putanji, pri emu pravac vektora brzine kretanja alata uvek tangira putanju. Razlika u odnosu na sisteme pozicionog NC je odmah uoljiva-kretanje se ne vri segmentno, taku po taku, ve kontinualno po konturi. Da bi odstupanja bila minimalna, a ostvarena putanja to blia eljenoj, potrebna je precizna kontrola kretanja radnih organa. Konturno NC je pogodno za struganje, bruenje, glodanje i primenu na obradnim centrima.NC konturno glodanje moe biti ravansko-2D(slika24.)iprostorno-3D (slika 25.). Slika 24. Ravansko-2D NC konturno glodanje Slika 25. Prostorno-3D NC konturno glodanjeKao to se vidi, za 2D numeriko upravljanje bitna je korelacija pomeranja po dve standardne ose xi ytokom obilaska konture,a za3D je neophodno sadejstvo pomeranja po treoj osi z. Savremeni sistemi konturnog NC mogu da upravljaju istovremeno kretanjima vezanim za etiri, pet ili ak est osa.

Primer etvoroosnog konturnog NC glodanja dat je na slici 26. Osim kretanja po standardnim osamax, yi z,sistem koristi osurotacije alata kao etvrtu osu, zbog ega se to naziva etvoroosnim glodanjem. Prostorni ugao izmeu ose rotacije i prilazne povrine obradka obezbeujepredvienu zakoenost obraenih povrina.

Slika 26. etvoroosno konturno NC glodanjeSistemi kombinovanog numerikog upravljanja objedinjuju poziciono i konturno upravljanje, tako to odreenim osama upravljaju poziciono, a ostalim osama konturno. Spadaju u najsloenije NC sisteme i imaju najire obradne mogunosti. Na slici 27. prikazan je primer kretanja alata pri kombinovanom NC.

Slika 27. Kretanje alata pri kombinovanom NCNa osnovu mernog sistema (postojanja i tipa povratne sprege), NC sistemi se mogu podeliti nao tvorene, poluotvorene, kvazizatvorene i zatvorene.Otvoreni NC sistemi ne sadre merni sistem usled ega imaju najjednostavniju konstrukciju. Kako nemaju merni sistem, nemaju potrebe ni za povratnom spregom, koju takoe ne sadre. Sastoje se od upravljake jedinice (UJ), elektrokoranog motora (EKM), hidropojaivaa (HP) i skupaprenosnih mehanizama (slika 28.). Veliina pomeranja se diktira brojem impulsa koji se saoptavaju EKM. Sistem nema povratne informacije, pa na tanost obrade utiu jedino EKM, HP i prenosnik.

Slika 28. Otvoreni NC sistemiPoluotvoreni NC sistemi (slika 29.) sadre merni sistem i povratnu spregu koja kontinualno vraa informacije o toku obrade do komparatora u kome se uporeuju sa zadatim podacima. Bilo koje kretanje se prekida u trenutku kada se vraene informacije o poloaju poklope sa onima koje su zadate programom upravljanja. Umesto elektrokoranih motora, kod ovih sistema se koriste elektromotorijednosmerne struje (DC servomotori). Merni sistem je povezan sa navojnim vretenom i merenjem ugaonog pomeraja indirektno meri (preraunava) pomeranje radnog stola. Usled povratne sprege i drugih razlika, poluotvoreni NC sistemi su sloeniji i skuplji od otvorenih, ali obradu vre dosta tanije.

Slika 29. Poluotvoreni NC sistemiKvazizatvoreni NC sistemi (slika 30.) imaju merni sistem povezan sa DC servomotorom, na kome meri ugaone pomeraje i tako indirektno odreuje veliinu pomeraja radnog stola. Primeuje se velika slinost sa poluotvorenim sistemom, po konstrukciji i principu rada, ali su premetanjem mernog sistema sa maine na motor izbegnute vibracije i potresi koji negativno utiu na tanost merenja. Poto se merni sistem ne nalazi na samoj maini, ovi sistemi se esto smatraju i otvorenim.

Slika 30. Kvazizatvoreni NC sistemiZatvoreni NC sistemi (slika 31.) koriste punu povratnu spregu i merni sistem za linearna pomeranja. Glavne mane zatvorenih sistema su vremensko kanjenje izmeu ulaznog i izlaznog signala i dinamika nestabilnost sistema, to se primeuje u vidu greaka, naroito pri konturnom upravljanju.

Slika 31. Zatvoreni NC sistemi

Koordinatni sistemi NC maina su standardizovani na osnovu preporuka ISO/R841. Preporuke su pretoene udomai standardJUS.MG0.030 i usvojenisu smerovi osa kao na slici 32.

Slika 32. Koordinatni poeci NC mainaPrimeri koordinatnih sistema na najee upotrebljavanim mainama-strugu, vertikalnoj i horizontalnoj glodalici prikazani su na slici 33.

Slika 33. Koordinatni sistemi na strugu, vertikalnoj i horizontalnoj glodaliciUnos informacija kod NC sistema se moe obaviti na mnogo naina. Razlikuju se dva osnovna naina-runi unos (MDI-Manuall Data Input) i unos iz spoljne memorije-buene kartice, buene trake, magnetne trake, flopi diskovi (FD) i kompakt diskovi (CD), tvrdi diskovi (HD) itd.Pri runom unosu podataka, podaci se unose otkucavanjem programskog koda ili nekih dopunskih podataka, vrednosti itd. putem tastature, komandne table sa tasterima i prekidaima, dodirnih ekrana i ostalih ureaja namenjenih runom unosu informacija. Tasterima se unose pojedinani simboli za formiranje rei, funkcija, unos vrednosti ili gotove komande zavisno od tipa tastature i maine. Prekidaima se mogu kodirati razne poruke u binarnom obliku. Savremenije NC maine imaju dodirni ekran (Touch Screen), na kome se nalaze obeleena polja. Pritiskom prsta na odgovarajue polje unosi se odreeni simbol, gotova funkcija ili komanda definisana za tu mainu.Buene kartice (IBM papirne kartice 180x104x0.7) su ranije bile veoma rasprostranjen medijum za unos podataka u NC sisteme. Sadrale su 12 vrsta i osamdeset kolona. Programski kod se nanosio na karticu buenjem etvrtastih otvora na odreenim mestima. Mesta koja nisu bila izbuena takoe su pri oitavanju davala znaenje kodu. Ureaji koji su se koristili uz karticu su: bua kartica, verifikator (provera kartice), mulitiplikator (umnoavanje zavrene kartice) i ita kartica. Buenepapirne trake su podravale dve vrste zapisa-ISO zapis sa parnim brojem krunih rupa u svakoj koloni i EIA zapis sa neparnim brojem. Kod je kao i kod buenih kartica upisivan buaem.Magnetne trake se proizvode nanoenjem magnetnog filma na plastinu trakicu. Zapis se nanosi magnetnom glavom pri odgovarajuoj (radnoj) brzini kretanja trake. Traka je smetena na dva kotura u plastinom kuitu-kaseti i prilikom oitavanja se sa jednog kotura odmotava i istovremeno namotava na drugi. Predstavljaju jeftin, ali spor medijum, jer je pristup podacima sekvencijalan.Flopi i kompakt diskovi su medijumi novije generacije. Podatke nose u stazama u obliku koncentrinih krugova, podeljenih na sektore. Pristup podacima je mnogo bri nego kod magnetne trake, a cena je sve nia.Tvrdi diskovi i digitalni video diskovi (DVD) spadaju u najmonije medijume za skladitenjeprogramskih informacija. Koliina podataka koji mogu da se zapiu je veoma velika, posebno kod tvrdih diskova koji su sve vei (160-300 GB najee), a pristup zapisanim podacima izuzetno brz.

5. NIVOI NUMERIKOG UPRAVLJANJAPrema nainu ostvarenja numeriko upravljanje moe biti: 1)konvencionalno (NC-Numerical Control), 2)kompjuterizovano (CNC-Computer Numerical Control) i, 3)direktno (DNC-Direct Numerical Control).Konvencionalno numeriko upravljanje-kod konvencionalnih NC sistema sve operacije se izvode pomou odreenih blokova, specijalizovanih za obavljanje pojedine funkcije u okviru sistema (slika 34.). Primer funkcija koje obavljaju namenski blokovi su recimo apsolutno pomeranje, referentno pomeranje, oitavanje programskog koda ili dopunskih ulaznih podataka itd. Kao upravljaki elementi se koriste razna integralna, logika i digitalna kola pripojena na odgovarajue tampane ploe koje su takoe meusobno povezane putem konektora tampanih ploa. Svako kolo oblikuje neki segment upravljakih signala, da bi se na kraju dobili rezultujui upravljaki signali u obliku niza impulsa, od kojih svaki impuls uzrokuje elementarno pomeranje nekog organa maine, duine jedne BLU (Base Length Unit-jedinica duine pomeranja). Brzina pomeranja organa maine zavisi od uestalosti upravljakih impulsa, a ukupna duina pomeraja od broja dobijenih impulsa. Promena funkcija upravljanja se vri zamenom odgovarajuih blokova i adaptacijom sistema veza.a) Numeriko upravljanje pomou programa na preforiranoj traci1-manuelna korekcija; 2-perforirana traka; 3-koma-ndna tabla; 4-ita perforirane trake; 5-merni element; 6-pogonski blok.

b) Numeriko upravljanje pomou procesnog raunara1-6-isto kao prethodno; 7-cilindrina spoljna memorija; 8-procesni raunar; 9-raunarski ita perforirane trake; 10-tampa; 11-raunarski prikljuci.

Slika 34. Konvencionalni NC sistemiKonvencionalni NC sistemi su bili aktuelni u periodu 1954. godine do ranih sedamdesetih istog veka. Po strukturi su isto hardverski, a mogunosti su im ograniene na jednostavnije funkcije kao to su linearna i kruna interpolacija, apsolutno i relativno pozicioniranje, prepoznavanje koda itd. U globalnom smislu, konvencionalni NC sistemi predstavljaju pretke svih dananjih NC sistema i vrst temelj na kome su postepeno graene sve sloenije i monije strukture.Kompjuterizovano numeriko upravljanje-kompjuterizovani NC sistemi (CNC sistemi) koriste za upravljanje kompjutere koji sprovode zadati programski kod (softver) smeten u memoriji kompjutera. Veliki broj hardverskih kola kojima su se odlikovali konvencionalni NC sistemi je nadometen softverskim reenjima kod CNC sistema, tako da je dobar deo hardvera izbaen iz upotrebe. Upravljaki signali CNC su definisani kao binarne 16, 32 ili 64-bitne rei, zavisno od procesora kompjutera koji se koristi u sistemu.Po pojavi prvih CNC sistema, ranih sedamdesetih godina prolog veka, konvencionalni NC sistemi su postepeno zastarevali (u korist CNC) sve dok nisu potpuno prestali da se proizvode. Softverska konfiguracija CNC je nudila bru i pouzdaniju implementaciju programa, mogunost unosapreko tastature, itaa magnetne trake, RS-232 C komunikacionih ureaja i raznih drajvova spoljnih memorija (Floppy Disc Drive-FDD, Compact Disc Drive-CDD, Zipp DiscDrive-ZDD itd.). Proizvodne mogunosti su sa CNC upravljanjem znatno poveane, jer je uz upotrebu raunara omoguena (osim linijske i krune) spiralna, kubna i parabolina interpolacija, editovanje programa, kompenzacija, ofset itd. Osnovne razlike konvencionalnih i kompjuterskih NC sistema predstavljene su slikom 35.

Slika 35. Razlike konvencionalnih i kompjuterskih NC sistemaPoto su programi kod NC sistema iskljuivo na perforiranim nosaima, modifikacija programa nije bila mogua, ve samo promena celog programa, uz obimno manuelno podeavanje. Kod CNC je mogua izmena bilo kog programa, startovanje i obustava, naizmenino pozivanje razliitih programa, editovanje i memorisanje izmenjenog programa na hard disku ili spoljnoj memoriji.

Direktno numeriko upravljanje-sistemi direktnog numerikog upravljanja (DNC) su nastali na temelju komunikacije podataka u raunarskim mreama. Dve osnovne vrste DNC su prisutne u dananjem okruenju-DNC sadirektnim upravljanjem i DNC sa distributivnim upravljanjem.Koncept direktnog upravljanja (slika 36.) obuhvata upravljanje grupom od nekoliko NC sistema upotrebom glavnog kompjutera, koji moe biti na istom mestu gde i NC sistemi ili udaljen od njih. Poetak upotrebe ovakvih sistema vezuje se za 1968. godinu, kada je prvi put uspeno izvedeno upravljanje NC mainama za obradu rezanjem glavnim kompjuterom, koji je bio udaljen 300m.

Slika 36. Koncept direktnog upravljanja

6.PRIMENASISTEMA NCUPRAVLJANJA KOD MAINA ALATKINajvei broj dananjih maina alatki, namenjen je obradi metala rezanjem. Uglavnom ove maine definiu se na isti nain kao i konvencionalne maine alatke i klasifikuju po istim grupama (strugovi, builice, glodalice, brusilice). NC strugovi su maine alatke namenjene za obradu rotacionih delova razliite geometrijske konfiguracije i dimenzije. Karakteristike ovih maina izraene su kroz: automatsko upravljanje geometrijskim i tehnolokim informacijama, krae vreme obrade, visok nivo dimenzionisane i povrinske tanosti izradtka, visok nivo ekonominosti primene i sl. NC glodalice su maine alatke namenjene za obradu raznih povrina, sloenih prostornihpovrina, lebova razliitih profila, zavojnih povrina navoja, zupanika i dr. Ove vrste maina po pravilu su vieosno upravljane sa konturnim kompijuterskim upravljanjem razliite namene. NC builice namenjene su za obradu rupa i otvora. Na njima se pored buenja mogu izvoditi operacije proirivanja, urezivanje navoja, razvrtanja, zabuivanja, eonog glodanja. Po principu to su maine sa tro-koordinatnim upravljanjem a prema poloaju radnog vretena mogu i biti vertikalne i horizontalne. NC builice-glodalice, predstavljaju kombinaciju builice i glodalice i namenjene su za obradu kuita i slinihdelova u tehnologiji mainogradnje koji imaju dosta povrina i otvora za obradu.Na njima se obino izvode operacije buenja, proirivanja, glodanja, razvrtanja, rezanja navoja, prostrugivanja i sl. Mogu biti vertikalne i horizontalne, a vrlo esto se sreu sa hoprizontalnim glavnim vretenom. NC brusilice razvoj ovih maina alatki sa CNC upravljanjem nije bio toliko aktuelan kao maina alatka za obradu rezanjem, ali je iroko prihvaen. Brusilice su maine alatke namenjene zavrnoj obradi, a u cilju dobijanja visokog kvaliteta obraene povrine i dimenzionalne tanosti. U zavisnosti od specifinosti postupka obrade dele se uglavnom na: brusilice za okruglo bruenje, brusilice za unutranje okruglo bruenje, brusilice za okruglo bruenje samocentrisanjem obratka, brusilice za ravno bruenje, brusilice za otrenje alata, brusilice za glaanje i poliranje, i brusilice specijalne namenePrincip rada glodalice je sledei: pripremak se stee odgovarajuim steznim glavama ili elektromagnetnim putem na obrtnom stolu (2). Obrtni sto omoguava zakretanje obradka tokom obrade, radi pozicioniranja ili praenja obradne konture. Kao to se sa slike moe primetiti, glodalica vri obradu pomeranjem radnog stola kada alat zahvati materijal obradka. Servomotor (6) obezbeuje pogon kretanja obrtnog stola. Popreni sto (1) ima mogunost dvosmernog pravolinijskog kretanja, koje se pogoni pomou servomotora (5). Poto se obrtni sto nalazi na poprenom stolu, kombinacija njihovih kretanja pokriva sve take u domenu obrade (zakretanjem obrtnog stola i pravolinijskimpomeranjem bilo koja taka obrtnog stola se moe dovesti ispod vertikalne ose alata). Alat se nosi u univerzalnoj obrtnoj glavi (3), a pogon vertikalnog kretanja glave daje servomotor (9). Postolje maine (4) u kombinaciji sa stubom (8) fiziki nosi sve ostale elemente maine i obezbeuje miran i stabilan rad. CNC pult (7) sadri tastaturu za unos podataka, set on/off funkcijskih prekidaa, prikljuke za spoljne memorije i displej kojim se prikazuju informacije o toku obrade, linije programskog koda, grafiki prikazi itd. Kada se usvoji eljeni proizvod, definie se program upravljanja koji se tastaturom ili spoljnom memorijom unosi u memoriju kompjutera maine. Program sadri podatke o kretanju alata-putanji i brzini prilaenja stolu, nainu postizanja radnih pozicija izvrnih organa maine, brojevima obrtaja glavnog vretena, brzini okretanja stola, broju prolaza itd. Program se testira putanjem u rad na maini bez postavljanja alata. Zatim se vre eventualne korekcije i snima proverena verzija programa. Na mainu se tada postavlja potreban alat, stee pripremak i proverava se koliina sredstva za hladjenje. Ukljuenjem svih potrebnih prekidaa i startovanjem programa poinje se kompjutersko numeriko upravljanje procesom obrade na glodalici. Kompjuterski procesor obrauje podatke ulaznog programskog koda i na osnovu toga inicira rad odreenih modula maine. Nosei predvieni alat, univerzalna obrtna glava prilazi pripremku koji se nalazi na obrtnom stolu u poziciji za tekuu operaciju. Pri definisanom broju obrtaja glavnog vretena ukljuuje se dotok sredstva za hlaenje i alat prodire u materijal pripremka do programirane dubine, a zatim se kombinacijom uzdunog kretanjapoprenog stola, obrtnog kretanja obrtnog stola i vertikalnog kretanja glave alat vodi po putanjama propisanim programom upravljanja u emu aktivno uestvuju merni sistemi maine i upravljakajedinica. Kada alat pree definisanu putanju, obrtna glava se izdie van zahvata obradka, na programsku kotu, smanjuje se ili iskljuuje dotok sredstva za hlaenje, a popreni i obrtni sto dovode obradak u sledei obradni poloaj. Tada poinje sledei korak obrade, alat se zameni (ili ostane isti), regulie se optimalan broj obrtaja i kree u glodanje naredne putanje. Proces se ponavlja do zavretka svih programiranih akcija i dobijanja zavrenog izradka. Ponavljanjem programa na novim pripremcima se izrauje planirani broj komada proizvoda. Zamenom programa upravljanja, uz primenu istih ili drugih alata brzo i jednostavno se prelazi na drugaiji proizvodni artikal.Primena tehnologije numerikog upravljanja bie izloena na primeru numeriki upravljane glodalice tipa DMU 125 P kompanije Gildemeister. Glodalice su maine alatke koje obrauju ravanske i prostorne sloene povrine koristei kao alat glodala. Osim operacija glodanja, glodalice mogu da vre i operacije buenja, pri emu kao alat koriste burgije ili vretenasta glodala. CNC glodalica DMU 125 P Gildemeister je vieosno upravljana glodalica univerzalne namene. Prema poloaju glavnog vretena spada u vertikalne glodalice. Na slici 37. prikazan je spoljni izgled pomenute glodalice sa naznaenim osnovnim delovima strukture.1-poprenisto;2-obrtnisto;3-univerzalna obrtna glava sa glavnim vretenom;4-postolje glodalice; 5-servomotorza uzduno kretanjestola;6-servomotorza obrtno kretanje stola;7-CNC pult; 8-nosei stub strukture;9-servomotor za vertikalno kretanje obrtne glave.

Slika 37. Spoljni izgled glodalice7. ZAKLJUAKProgramsko upravljanje mainama alatkama je potpuno preokrenulo nain proizvodnje i podstaklo ubrzani razvoj ljudskog drutva. Osim to je donelo olakanje u smislu smanjenja fizikog ljudskog rada, omoguilo je proizvodnju velikog broja proizvoda sa minimalnim odstupanjima dimenzija. Eliminacijom ljudskog faktora iz konkretnog voenja obradnih procesa, greke su se svele na minimum, a ekonominost proizvodnje porasla. Korak dalje ka automatizovanoj proizvodnji veih serija proizvoda donelo je numeriko upravljanje i sistem buenih medijuma za unos podataka. Jeftin medijum prenosa informacija i laka izmena proizvodnog programa podstiu dalji napredak programske proizvodnje. Sa dolaskom CNC i DNC sistema, mogunosti maina alatki da izrauju proizvode sloenije geometrije naglo rastu. Postepenim razvojem CNC sistema nove metode interpolacije dodatno obogauju mogunosti maina. Dolazi se do kontura koje je runim upravljanjem mainom vrlo teko ako ne i nemogue izraditi. Softverska reenja potiskuju hardverske komponente, a zamena programa se svodi na uitavanje sledeeg programa u kompjuter, iz modernih spoljnih memorija. DNC sistemi su se rasprostranili svetom kao epidemija, sve vie preduzea ih je uvodilo u svoju proizvodnju. Izuzetno dobra komunikacija izmeu raznih proizvodnih sektora u preduzeu, ostvarena putem raunarskih mrea i DNC je privlaila ogroman broj korisnika. CAD/CAM podrka i baze alata/materijala su dovele DNC na jo vei nivo, pa fabrike postaju pravi proizvodni giganti. Svaka ozbiljna proizvodnja, u dananje vreme, poiva na upotrebi numeriki upravljanih maina ili ak robota. Velike serije savreno izraenih proizvoda,za dovoljenje mnotva ljudskih potreba i veliki rast opteg drutvenog proizvoda pokazuju koliki je znaaj programskog upravljanja za celokupno oveanstvo.

8. LITERATURA1. Radomir V. Slavkovi - Programsko upravljanje mainama alatkama, Tehniki fakultet, aak, 2004. godine;2. Luka Ljuboja - Raunari u sistemima upravljanja, Tehnika kola, Kikinda, 2005. godine;3. Miodrag Mani-beleke sa predavanja iz predmeta Tehnoloki sistemi, Mainski fakultet, Ni, kolska 2003/2004. godina;4. http://www.coolmagnetman.com/magdcmot.htm, 29.04.2015.;5. http://www.grainger.com/, 28.04.2015.;6. http://www.gildemeister.com, 29.04.2015.;7. http://www.cnccncmachines.com/ , 30.04.2015.

9. ZADATAKProgramirati CNC glodalicu EMCO Mill55 za izradu radnog predmeta prema dodatnoj skici. Zadatakom obuhvatiti:1. Radioniki crte;2. Plan alata za radni predmet; 3. Pan stezanja;4. Plan rezanja;5. Ispis programa.Poznato: materijal radnog predmeta: ilav sintetiki (plastini) materijal, dimenzija pripremka: 45x55x25 [mm], eono glodalo 40, nalazi se na drugom mestu u magacinu, vretenasto glodalo 10, nalazi se na treem mestu u magacinu, vretenasto glodalo 6, nalazi se na etvrtom mestu u magacinu, burgija 4, nalazi se na petom mestu u magacinu, korekcija alata D1.

9.1. Radioniki crteDa bi smo nacrtali 2D sliku morali smo da koristimo program AutoCAD.

Tolerancija optih meraPovrinska hrapavostPovrinska zatita

Materijal: PlastikaTermika obrada

MasaRazmera

DatumNaziv:

Zadatak

ObradioIvan Vrbaki

Standard

Overio

VTSS u ZrenjaninuOznaka:ZD.10.023.6A4

St.IzmenaDatumIme

Slika 38. Radioniki crte

9.2. Plan alata za radni predmetPopis alata eono glodalo 40 - poravnanje, vretenasto glodalo 10 - izrada okvira, vretenasto glodalo 6 - izrada ljeba, spiralna burgija 4 - buenje rupe.Reim obradeObrada poravnanja gornje povrine obratka eono glodalo40=D, Materijal obratka: ilavi sintetiki (plastini) materijal, Brzina rezanjav=35 m/min, Broj obrtaja glavnog vretenaS=280 o/min-sa dijagrama, Dubina rezanjat=1 mm, PosmakF=50 mm/min (Al),F=0,18 mm/o.Izrada okvira Vretenasto glodalo10=D, Broj obrtaja glavnog vretenaS=1400 o/min, PosmakF=150 mm/min.Izrada ljerba Vretenasto glodalo6=D, Broj obrtaja glavnog vretenaS=1800 o/min, PosmakF=400 mm/min.Izrada rupa Spiralna burgija4=D, Broj obrtaja glavnog vretenaS=2500 o/min, PosmakF=300 mm/min.9.3. Plan stezanjaNa slici 39. prikazan je plan stezanja radnog komada sa poloajem take A na stezau radnog predmeta i sa poloajem take W na istom mestu kao i taka A, samo za 10 mm podignuta po Z osi.

Slika 39. Plan stezanja9.4. Opis postupkaNakon stezanja radnog predmeta vre se merenja za proveru odstupanja od predvienih mera.Uitavamo program WinNC32, desnim klikom mia ukljuuju se trake menija, a zatim biramo meni Program (F3) na donjoj horizontalnoj liniji menija. Program se pie u novom direktorijumu ili ve postojeem.Za unos dimenzija radnog predmeta startuje se komanda 3D View pa komanda Workpiece (radni predmet) i na crteu pripremka unesemo dimenzije kao na slici 40.Alati su definisani u programu sa svim potrebnim merama, za sluaj zamene alata potrebno je izvriti merenje nakon montae alata.

Slika 40. Plan stezanja komandom Workpiece9.5. Plan rezanja9.5.1. Poravnanje eono glodalo 40

Slika 41. Plan kretanja alata kod poravnanjaTabela 4. Koordinate poravnanja

XYZ

T1-25-120

T255-120

T355-330

T4-25-330

9.5.2. Izrada okvira Vretenasto glodalo 10

Slika 42. Plan kretanja alata za izradu okviraTabela 5. Koordinate izrade okvira

XYZ

T1-70-5

T2550-5

T355-45-5

T40-45-5

T500-5

9.5.3. Izrada ljeba Vretenasto glodalo 6

Slika 43. Plan kretanja alata za izradu ljebaTabela 6. Koordinate izrade ljeba

XYZ

T11-22-2

T25-22-2

T322-5-2

T422-8-2

T533-8-2

T633-5-2

T750-22-2

T850-23-2

T933-40-2

T1033-37-2

T1122-37-2

T1222-40-2

T135-23-2

9.5.4. Izrada rupa Spiralna burgija 4

Slika 44. Plan kretanja alata za izradu rupaTabela 7. Koordinate za izradu rupa

XYZ

T110-10-7

T245-10-7

T345-35-7

T410-35-7

9.6. Operaciona lista

Tabela 8. Operaciona listaVTVisoka tehnika kola strukovnih studija u ZrenjaninuObradni sistemi

OPERACIONI LIST

Naziv maine: EMCO Concept MILL55

Upravljaka jedinica: Sinumerik 840D

Naziv dela: ZadatakBroj crtea: ZD.10.023.6

Red br.Opis operacije-zahvatAlat i priborNapomena

10.Stezanje radnog komadaRuna stega

20.PozicioniranjePomino merilo

30.Uzimanje alata T2 D1eono glodalo

40.Poravnanjeeono glodalo

50.Promena alata T3 D1Vretenasto glodalo

60.Izrada okviraVretenasto glodalo

70.Promena lata T4 D1Vretenasto glodalo

80.Izrada ljebaVretenasto glodalo

90.Promena alata T5 D1Spiralna burgija

100.Izrada rupaSpiralna burgija

110.Ostavljanje alata

120.Skidanje komada

9.7. Ispis programa

Tabela 9. Ispis programaVTVisoka tehnika kola strukovnih studija u ZrenjaninuObradni sistemi

PROGRAM

Naziv maine: EMCO Concept MILL55

Upravljaka jedinica: Sinumerik 840D

Naziv dela: ZadatakBroj crtea: ZD.10.023.6

Red br.blokaFunkcije programaNapomena

N10G54Prebacivanje u taku A

N20TRANS X0 Y0 Z10Prebacivanje u taku W

N30T2 D1Alat sa mesta 2, poziv korekcije D1

N40S280 F50 M3Reim obrade, ukljuenje vretena

N50G0 X-25 Y-12 Z5Brzi hod iznad poetne take

N60Z0Brzi hod u ravan poravnanja

N70G1 X55Poravnavanje

N80Y-33Poravnavanje

N90X-25Poravnavanje

N100G0 Z5Brzi hod iznad materijala

N110T3 D1Zamena alata 10

N120G0 X-7 Y0 Z5Brzi hod iznad poetka

N130S1400 F150Reim obrade

N140Z-5Brzi hod u ravan okvira

N150G1 X55Ulazak u materijal

N160Y-45Izrada okvira

N170X0Izrada okvira

N180Y0Izrada okvira



N210G0 X1 Y-22 Z5Brzi hod iznad poetka


N230Z-2Brzi hod u ravan ljeba

N240G1 X5Ulazak u materijal

N250G3 X22 Y-5 CR=17Kretanje po putanji sa zadatim radijusom

N260G1 Y-8Izrada ljeba

N270X33Izrada ljeba

N280Y-5Izrada ljeba





N330X22Izrada ljeba

N340Y-40Izrada ljeba




N380G0 X10 Y-10 Z5Brzi hod iznad poetka


N400G1 Z-7Izrada rupe


N420X45Brzi hod iznad poetka



N450Y-35Brzi hod iznad poetka



N480X10Brzi hod iznad poetka



N510T1 D1Ostavljanje alata

N520M30Kraj programa

36

obradni-sistemi (1)

Documents