predelava emco f1 rezkalnega stroja - cnczone.com-cnc

70
ŠOLSKI CENTER PTUJ VIŠJA STROKOVNA ŠOLA Boštjan Horvat Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja Diplomska naloga Ptuj, maj 2011

Upload: others

Post on 01-Nov-2021

14 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

ŠOLSKI CENTER PTUJ

VIŠJA STROKOVNA ŠOLA

Boštjan Horvat

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Diplomska naloga

Ptuj, maj 2011

Page 2: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

I

Diplomska naloga višješolskega študijskega programa

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Študent: Boštjan Horvat

Študijski program: Mehatronika

Modul: Mehatronika 2

Mentor v podjetju: Bojan Lampret, univ. dipl. inž. str.

Mentor predavatelj: dr. Martin Terbuc, univ. dipl. inž. el.

Lektorica: Daniela Miloševič, univ. dipl. komp.

Ptuj, maj 2011

Page 3: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

II

» Tukaj se vstavi Sklep o diplomski nalogi (original), ki ga izda Višja strokovna šola. V ostale izvode se vstavijo kopije originala. Ne vstavljajte „scaniranih“ dokumentov«

Page 4: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

III

ZAHVALA

Zahvaljujem se mentorju dr. Martinu Terbucu za

strokovne nasvete in smernice pri sestavi diplomske

naloge.

Zahvaljujem se družini in partnerici za spodbudo in

razumevanje pri študiju.

Zahvaljujem se tudi Marjanu in Stanislavi Šmon za

nasvete pri oblikovanju besedila.

Zahvaljujem se podjetju Hagspiel d.o.o. Maribor za

izvedbo praktičnega izobraževanja.

Posebno se zahvaljujem Danieli Miloševič za lektoriranje

diplomske naloge.

Page 5: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

IV

PEDELAVA EMCO F1 REZKALNEGA STROJA

Ključne besede: CNC, stroj, CAD, CAM, EMCO, NC, program, krmilnik, EMC2

UDK: UDK:621.937:004.451.25(043.2)

Povzetek

Kovinsko predelovalna industrija je v času hitrega tehnološkega razvoja in zaostrenih

pogojev poslovanja postavljena pred nove, zahtevne naloge in številne izzive. Izdelava

določenega izdelka morata biti hitra, kvalitetna in ugodna. To velja za vse faze

proizvodnje od razvoja, konstruiranja in izdelave do obratovanja obdelovalnih strojev.

Tehnološki razvoj obdelovalnih strojev se zlasti od sredine 50-tih let prejšnjega stoletja

nezadržno razvija; še pred desetletji vrhunski stroji, so danes že zastareli. To velja tudi za

rezkalni stroj EMCO F1. Da bi povečali njegovo uporabnost, smo se odločili za

posodobitev, ki smo jo izvršili tako, da smo krmilno enoto stroja povezali z osebnim

računalnikom.

Vmesnik je izdelan tako, da ga preprosto integriramo v krmilno omaro samega stroja. Z

njim lahko izbiramo način vodenja rezkalnega stroja: ali z osebnim računalnikom ali s

krmiljem samega stroja. Pri izboru programske opreme smo se odločili za EMC2

odprtokodni program za krmiljenje CNC strojev, ki si ga lahko prenesemo iz spleta.

Program EMC2 krmili CNC stroj z NC programom, ki ga lahko vnesemo ročno ali ga

generiramo s pomočjo CAM programske opreme.

Po izvršeni prenovi smo ugotovili, da je bila predelava oziroma posodobitev uspešna.

Obdelovalnemu stroju, ki naj bi sicer služil demonstracijskim namenom, smo bistveno

izboljšali možnosti uporabe in mu podaljšali življenjsko dobo za še nekaj let.

Zaradi številnih koristi takšne posodobitve, bi lahko s takšno metodo posodobili številne

starejše obdelovalne stroje ter tako povečali njihovo produktivnost in uporabno vrednost.

Pri tej posodobitvi smo si pridobili tudi znanje in izkušnje, ki jih bomo lahko koristno

uporabili pri delu z zahtevnejšimi in sodobnejšimi obdelovalnimi stroji.

Page 6: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

V

MODIFICATION OF EMCO F1 MILLING MACHINE

Key words: CNC, machine, CAD, CAM, EMCO, NC, program, controller, EMC2

UDK: UDK:621.937:004.451.25(043.2)

Abstract

The metallurgical industry is facing major challenges nowadays in order to keep pace with

technological developments in an extremely competitive environment. The launching of a

new product must be quick, of a good quality and reasonably priced. Not only is this very

difficult to achieve but it also requires involvement of all the production phases – from

design, construction, manufacturing and the use of the final product.

The technological development of machines and machine tools has been, especially since

the mid 1950s, continuously improving. Machines considered top of the line in art

technology a few decades ago are now updated. The same can be said for the milling

machine EMCO F1. To get on the added value of this machine, we have decided to make

some improvements in terms of linking its control unit with the personal computer.

The interface is designed so that it can be easily integrated in the control unit of the

milling machine. It enables us to select whether the machine is manually operated or

digitally automated. The Enhanced Machine Control EMC2 was found to be the most

practical software to be used. It is a free software system with an open source code for

computer control of the CNC machine tools such as milling and lathes, and can be easily

downloaded. The EMC2 provides an interpreter for “G-code”. The later can be inserted

manually or generated by CAM (Computer Automated Manufacturing). It can be

concluded, that after the modification was done, the success of the aforementioned

alteration and improvement was confirmed. The performance of the machine, originally

intended to be used for a demonstration, has been significantly improved and its life cycle

has been extended for a few more years. There are various benefits of such modification.

First, we can modify a number of outdated machines and increase their productivity and

thereby adding value. At the same time, we have acquired precious knowledge and

Page 7: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

VI

experience in what can be used while working with more complex and advanced machines

in the future.

Page 8: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

VII

KAZALO

1 UVOD.................................................................................................................................1

2 NC IN CNC STROJI.........................................................................................................3

2.1 ZGODOVINA.....................................................................................................................3

2.2 UPORABA IN TIPI CNC STROJEV.........................................................................................5

3 POSTOPEK CNC OBDELAVE......................................................................................7

3.1 RAČUNALNIŠKO PODPRTO KONSTRUIRANJE (CAD) ....................................7

3.1.1 Prednosti CAD sistema ........................................................................................8

3.1.2 Ukazi CAD sistema ..............................................................................................9

3.1.3 Izdelovanje pogledov............................................................................................9

3.2 RAČUNALNIŠKO PODPRTA PROIZVODNJA (CAM).................................................................10

3.2.1 Operacijsko orientirani CAM sistemi.................................................................10

3.2.2 Procesno orientiran CAM sistem........................................................................11

3.3 NC PROGRAM................................................................................................................12

3.3.1 Varnost................................................................................................................13

3.4 KRMILNIK ZA CNC STROJ...............................................................................................15

4 OBDELAVA....................................................................................................................17

4.1 CAD PRIPRAVA MODELA S PROGRAMSKIM ORODJEM CATIA V5..........................................17

4.2 POSTOPEK ZA IZDELAVO NC PROGRAMA.............................................................................19

5 PREDELAVA EMCO F1 KRMILNIKA......................................................................25

5.1 DELOVANJE IN ZGRADBO VMESNIKA...................................................................................25

5.1.1 Zgradba vmesnika...............................................................................................26

5.2 NAČRT IN TISKANINA VMESNIKA........................................................................................27

5.2.1 Optično ločilna tiskanina....................................................................................28

5.2.2 Krmilna tiskanina................................................................................................29

5.2.3 Modul za vreteno.................................................................................................31

5.3 PRIKLJUČITEV.................................................................................................................32

6 KRMILJENJE CNC STROJA S PROGRAMOM EMC2..........................................35

Page 9: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

VIII

6.1 NASTAVITVE KRMILNEGA PROGRAMA EMC2......................................................................35

6.2 DELO S PROGRAMOM EMC2............................................................................................37

7 ZAKLJUČEK..................................................................................................................43

8 LITERATURA................................................................................................................45

9 IZJAVA AVTORJA........................................................................................................47

10 PRILOGE.......................................................................................................................49

10.1 SEZNAM SLIK................................................................................................................49

10.2 SEZNAM PREGLEDNIC.....................................................................................................50

10.3 OPTIČNO LOČILNA TISKANINA..........................................................................................51

10.4 KRMILNA TISKANINA.....................................................................................................52

10.5 KRMILNA TISKANINA.....................................................................................................53

10.6 OPTIČNO LOČILNA TISKANINA..........................................................................................54

10.7 NAVODILA ZA UPORABO.................................................................................................55

10.8 SKICA IZDELKA.............................................................................................................58

10.9 SLIKA MODELA.............................................................................................................59

10.10 SLIKA KONČNEGA IZDELKA...........................................................................................60

Page 10: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

IX

UPORABLJENE KRATICE

3D – tridimenzionalno

NC – numerično krmiljenje (angl. „Numerical Control“)

CNC – računalniško numerično krmiljenje (angl. „Computer Numerical Control“)

CAD – računalniško podprto konstruiranje (angl. „Computer Aded Design“)

CAM – računalniško podprta proizvodnja (angl. „Computer Aded Manifactoring“)

CIM – računalniško integrirana proizvodnja (angl. „Computer Integrated Manifactoring“)

ZDA – Združene države Amerike

MIT – naziv ustanove Massachusetts Institute of Technology

KBM – tehnološka zbirka proizvodnje (angl. „Knowledge Based Machining“)

EMC – Napredni krmilnik strojev (angl. „Enhanced Machine Controller“)

Page 11: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 1

1 UVOD

Cilj poslovanja vsakega podjetja je nenehno večanje njegove konkurenčne sposobnosti in

tržnega deleža. Eden najpomembnejših načinov za povečevanje konkurenčnosti je vlaganje

v sodobnejše načine dela, kar omogoča zvišanje produktivnosti, znižuje čas razvoja

izdelkov in izboljšujejo njihovo kakovost. Poznavanje in uvajanje sodobne tehnologije je

za podjetja, ki se srečujejo z globalno konkurenco, življenjskega pomena.

V diplomski nalogi sem predstavil primer predelave klasičnega oziroma konvencionalnega

rezkalnega stroja EMCO F1. Uporabil sem CNC vmesnik, preko katerega krmilimo

EMCO F1 rezkalni stroj s pomočjo osebnega računalnika. Vmesnik je izdelan tako, da ga

preprosto integriramo v krmilno omaro samega stroja. Preko njega lahko izbiramo način

vodenja rezkalnega stroja, ali z osebnim računalnikom ali s krmilnikom samega stroja.

Vendar nam osebni računalnik brez ustrezne programske opreme ne koristi, zato sem se

lotil še krmilnega programa za CNC stroje. Na tržišču najdemo razne programe in večina

ustreza mojim potrebam. Osebno sem se odločil za EMC2, odprto kodni program za

krmiljenje CNC strojev, katerega si lahko brezplačno prenesemo iz spleta. Program EMC2

krmili CNC stroj z NC programom. CAM programi izdelajo NC program iz modela,

katerega smo s CAD programom skonstruirali.

Predelan EMCO F1 rezkalni stroj sicer služi v didaktične namene, vendar lahko z njim

obdelujemo tudi izdelke. Na predelanem stroju je možno prikazati rezkanje, razlagati

ukaze NC programa in predstaviti potek CNC obdelave.

V drugem poglavju sem prikazal zgodovino NC in CNC strojev, namen njihove uporabe,

tipe CNC strojev in njihove sestavne dele.

V tretjem poglavju sem ponazoril postopek CNC obdelave, ki ga sestavljajo tri zaporedne

faze: CAD, CAM in obdelava na samem CNC stroju.

V četrtem poglavju sem ponazoril primer kreiranja modela in NC programa s sodobnim

programskim paketom CATIA V5.

Page 12: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

2 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

V petem poglavju sem prikazal predelavo EMCO krmilnika. Najprej sem opisal namen

predelave, nato delovanje in zgradbo vmesnika ter priključitev. Za konec sem opisal še,

kako se krmilni program EMC2 nastavi za EMCO F1 rezkalni stroj ter kako se le tega

uporablja.

Page 13: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 3

2 NC IN CNC STROJI

Prvotni koncept NC krmilnika je, s pojavom mikroračunalnikov, prerasel v dosti

naprednejši CNC koncept. CNC je okrajšava za „Computerized Numerical Control“, v

bistvu pa pomeni krmilnik z vgrajenim računalnikom. Vgrajen računalnik je olajšal

upravljanje stroja, omogočil izvajanje zahtevnejših računskih operacij na stroju

(interpolacije višjega reda), izboljšal pomnilniške kapacitete krmilnika ter predvsem pa

omogočil povezovanje krmilnikov v industrijska računalniška omrežja.

Tehnološki postopek odrezave je vnaprej določen in predviden z osnovnimi parametri npr.:

globina rezanja, podajanje, rezalna hitrost. Parametri so izračunani glede na standardne

delovne pogoje, ki lahko od dejanskih bistveno odstopajo, kar zaznamo s tipali. V takem

primeru parametre spremenimo in vplivamo na obdelovalni čas. Z merjenjem odrivne sile

na orodju, zaznamo obrabljenost orodja in ga pravočasno zamenjamo, preden izdelamo

slab izdelek. Numerično krmiljen stroj, opremljen s potrebnimi tipali in krmilnikom, ki

tipala nadzoruje, imenujemo adaptivno krmiljen stroj.

S pojavom CNC strojev se je zgodila velika sprememba, ki je bila posledica vgrajenega

računalnika. Pojavila se je potreba po zmogljivejši in zahtevnejši programski opremi.

Prišlo je do ločevanja programerskih funkcij, od čistih krmilnih funkcij do

komunikacijskih funkcij krmilnika. Tako se danes programiranje strojev izvaja na ločenih

grafičnih postajah, kjer se s simulacijskimi programi izvede tudi simulacija NC programa.

Od tod pa se preverjeni NC programi, preko računalniških omrežij, prenesejo do CNC

strojev.[12]

2.1 Zgodovina

V 14. stoletju se pojavijo prve krmiljene naprave. V tem času so krmilili zvonove posebni

valji z bodicami. Na ta način je bila melodija zvenenja zvonov krmiljena. Razvoj sistema

numerično vodenih obdelovalnih strojev je, s podobnimi izumi, vplival na razvoj

Page 14: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

4 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

elektronike in računalniške tehnike. V tabeli 1, so našteti še drugi mejniki v razvoju

numerično krmiljenih strojev.

Tabela 1: Mejniki v razvoju CNC strojev [11][13]

Leto Mejnik

1808Joseph M. Jacquard je uporabil pločevinaste kartice z luknjicami za

krmiljenje tkalskih strojev in tako iznašel prenosljiv nosilec podatkov.

1863 M. Fourneaux je patentiral avtomatski klavir, znan pod imenom Pianola.

1938Claude E. Shannon je prišel do spoznanja, da je avtomatski preračun in

prenos podatkov mogoč samo v dvojiški obliki.

1946Dr. John W. Mauchly in dr. J. Presper Eckert sta izdelala digitalni računalnik

ENIAC za ameriško vojsko.

1949-1952

John Parsons je za ameriške letalske sile, razvil sistem za neposredno

krmiljenje položaja vreten obdelovalnih strojev preko izhoda računskega

stroja.

1952Na MIT je pričel delovati prvi numerično krmiljeni obdelovalni stroj z

imenom Cincinnati Hydrotel z navpičnim vretenom.

1954Podjetje Bendix odkupi Parsonsove patentne pravice in proizvede prvi

industrijsko izdelan NC stroj prav tako z uporabo elektronke.

1957 Ameriške letalske sile postavijo prve NC rezkalne stroje v svoje delavnice.

1958Predstavljen je bil prvi programski jezik s simboli imenovan APT, v povezavi

z računalnikom IBM 704. Začetek strojnega programiranja.

1960Na sejmu v Hannovru predstavijo nemški proizvajalci svoje prve NC stroje.

Za numerična krmiljenja pričnejo v tem letu uporabljati tranzistorska vezja.

1963 Izdelan prvi specialni NC stroj.

1965 Iznajdba avtomatičnega izmenjevalnika orodja.

1968Z uporabo IC tehnike (integralna vezja) postanejo krmilja manjša in

zanesljivejša.

1969 V podjetju Sundstrand Omnicontrol v ZDA uporabijo prve DNC naprave.

1970 Iznajdba avtomatične menjave obdelovancev z menjavo transportnih palet.

1972

Prvi NC-stroji s serijsko vgrajenim miniračunalnikom omogočijo razvoj novi

generaciji zmogljivejših računalniško krmiljenih strojev, ki pa so jih kmalu

zamenjali CNC- stroji z mikroprocesorji.

Page 15: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 5

1974 Izdelan prvi več operacijski CNC obdelovalni stroj.

1975 Iznajdba avtomatične korekture orodja (povratni hod).

1976 Za krmilja CNC strojev pričnejo uporabljati mikroprocesorje.

1977 Iznajdba avtomatičnega nadzora življenjske dobe orodja.

1978 Zasnove prvih prilagodljivih proizvodnih sistemov.

1980

Programska orodja, ki so jih razvili in pričeli integrirati v CNC - stroje so

omogočila programiranje neposredno na strojih in sprožila debato za in proti

krmiljem z ročnim vnosom podatkov. CNC - krmilja že vsebujejo

podprograme za pomoč pri izdelavi programov za proizvodnjo.

1984Zelo zmogljivi CNC stroji podprti s programskimi orodji z grafičnim

prikazom postavijo nova merila za programiranje proizvodnje

1986/1987Standardni programski in računalniški vmesniki omogočajo povezavo strojev

v avtomatizirano tovarno na podlagi računalniških omrežij.

1996 Se prične vključevati varnost za človeka in stroj v programsko opremo.

2005Začetek povezovanja CNC krmilnikov v skupine preko industrijskih omrežij

Ethernet / PROFINET.

Trenutni vrh krmilnih naprav predstavlja CIM. CIM povezuje CAD, torej oblikovanje,

načrtovanje, simuliranje ter testiranje v sami fazi razvijanja izdelka in CAM, ki predstavlja

realno izdelavo predmetov, načrtovanih v navideznem računalniškem svetu.

2.2 Uporaba in tipi CNC strojev

CNC stroji so po temeljni zgradbi in osnovnem principu delovanja zelo podobni klasičnim

strojem, s tem, da so določeni deli prilagojeni na numerično krmiljenje. Ker je delo na

CNC strojih predvsem bolj varno, hitrejše in hitro prilagodljivo potrebam proizvodnje, se

klasični stroji zamenjujejo s sodobnimi CNC stroji ali obdelovalnimi centri. Torej lahko

rečemo, da se CNC stroji uporabljajo tam, kjer so se uporabljali klasični stroji. [6]

Poznamo več tipov CNC strojev. Krmilniki oziroma regulatorji CNC strojev so si zelo

podobni. Ti so prilagojeni na vrsto obdelave materiala, zato CNC stroje delimo glede na

vrsto obdelave materiala, in ti so:

Page 16: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

6 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

1. Numerično krmiljeni stroji za odrezovanje:

◦ CNC stružnico,

◦ CNC brusilne stroje,

◦ CNC rezalne stroje (rezkalni, vrtalni stroji, ipd.).

2. Numerično krmiljeni stroji za izsekovanje in prebijanje:

◦ CNC stiskalnice,

◦ CNC stroj za konturno izsekovanje,

◦ kombinirani CNC stroji za izsekovanje in prebijanje.

3. Numerično krmiljeni stroji za preoblikovanje:

◦ CNC stroj za upogibanje cevi,

◦ CNC stroj za proizvodnjo kovanih obročev, ipd.

4. Numerično krmiljeni stroji za ostale postopke:

◦ CNC stroj za plamensko rezanje,

◦ CNC stroj za rezanje z vodnim curkom,

◦ CNC stroj za lasersko rezanje,

◦ CNC stroj za različne postopke varjenja.

Page 17: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 7

3 POSTOPEK CNC OBDELAVE

Postopek CNC obdelave se začne z idejo o izdelku. To idejo je potrebno vnesti v CAD

programsko opremo (CATIA, Solid Works, Inventor, PRO Engener, OpenCASCADE ali

katero drugo). Z CAD programskim paketom izdelamo model. Model vnesemo v CAM

programsko opremo ter iz njega izdelamo NC program. Program vnesemo v krmilnik CNC

obdelovalnega stroja.

V krmilnik CNC obdelovalnega stroja lahko NC program vnesemo tudi ročno (ga

napišemo), vendar se ta način uporablja predvsem za enostavne izdelke.

3.1 RAČUNALNIŠKO PODPRTO KONSTRUIRANJE (CAD)

Termin CAD pomeni računalniško podprto konstruiranje, pri katerem konstrukter pri

snovanju izdelkov uporablja računalniške programske sisteme.

Računalnik s CAD programskim sistemom je orodje konstrukterja. Zanj opravi večino

rutinskih opravil, vendar zasnovo izdelka ter pomembne odločitve sprejema konstrukter

sam, na osnovi svojega znanja in izkušenj. Računalniško konstruiranje se lahko definira

kot uporaba računalniških sistemov za podporo pri snovanju, spreminjanju, analizi in

optimizaciji konstrukcij. Konstruiranje s takšnim sistemom postane učinkovitejše ter zniža

stroške. [2]

CAD sistemi temeljijo na interaktivni računalniški grafiki. Interaktivno računalniško

grafiko, označuje interaktivni računalniški uporabniško usmerjen sistem, pri katerem

računalnik uporabimo za kreiranje, transformacijo in prikaz podatkov v obliki slik in

simbolov. Konstrukter kreira sliko na zaslonu tako, da pošlje ukaze in pokliče zahtevane

podprograme, ki so shranjeni v računalniku.

V večini sistemov je slika (oziroma posnetek) sestavljena iz osnovnih geometrijskih

elementov: točk, črt, krožnic itd.

Page 18: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

8 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Sliko je mogoče spreminjati v skladu z ukazi konstrukterja: povečati, zmanjšati, premakniti

na drug prostor na zaslonu, rotirati ali izvesti druge spremembe. S temi različnimi

manipulacijami se kreirajo zahtevani detajli slike. [4]

3.1.1 Prednosti CAD sistema

Temeljna prednost uporabe CAD sistema je povečana produktivnost pri konstruiranju, ki

se kaže v konkurenčnosti organizacije. Ker povečana produktivnost zmanjša potrebo po

številu konstrukterjev, posledično zniža stroške ter zmanjša odzivni čas.

Z uvajanjem CAD sistema dosežemo:

• Povečano produktivnost konstrukterja. To dosežemo tako, da konstrukterju

pomagamo pri vizualizaciji proizvoda in njegovih komponent. Prav tako

zmanjšamo čas, ki je potreben za sintezo, analizo in dokumentiranje izdelka.

• Izboljšanje kvalitete konstrukcije. CAD sistem dopušča temeljite inženirske analize

in omogoča preverjanje večjega števila konstrukcijskih variant. Manj možnosti je

za konstrukcijske napake.

• Izboljšanje komunikacije. Uporaba CAD sistema omogoča boljše inženirske načrte,

več standardizacije pri načrtih, manj napak in predvsem večjo čitljivost.

• Kreiranje zbirke podatkov za proizvodnjo. V procesu kreiranja dokumentacije za

konstrukcijo proizvoda (geometrija in dimenzije izdelka ali komponent,

specifikacija materiala za komponente, stroški za material itd.), se kreira velika

zahtevana zbirka podatkov za proizvod.[5]

Potencialne koristi CAD sistema so:

• povečana inženirska produktivnost,

• krajši izdelavni roki,

• manjše potrebe po inženirskem osebju,

• lažja izvedljivost sprememb zaradi zahtev naročnika,

• hitrejši odziv na zahteve po ponudbi,

• izboljšana natančnost konstrukcije in

• lažje prepoznavanje interakcije komponent v analizi.[4]

Page 19: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 9

3.1.2 Ukazi CAD sistema

CAD sistem od uporabnika zahteva, da natančno definira kaj želi. Uporabnik to definira v

menijskih ukazih. Menijski ukazi so strukturirani v nivojih. Prvi nivo obsega vse osnovne

operacije, kot so risanje, kotiranje, tiskanje, spreminjanje pogledov ipd.

Uporabnik izbere ukaz prvega nivoja, nakar CAD sistem pričakuje naslednje podatke, ki so

odvisni od ukaza iz prvega nivoja. Če na primer uporabnik izbere ukaz risanje iz prvega

nivoja, mora kot drugo, dati podatek kaj želi narisat (točko, črto, krivuljo, krožnico itd.).

Za nekatere ukaze obstaja še več nivojev. To velja npr. za črto. Če uporabnik želi v CAD

sistemu narisati črto, mora definirati tudi za kakšno črto gre (tip črte, debelino, barvo,

dolžino, ipd.).

Način kako uporabnik izbira ukaze, se od sistema do sistema razlikujejo. Veliko sistemov

ima menijske ukaze zbrane v ukaznih okvirjih, ki so kot ikone zbrani na posebnih pladnjih.

Te pladnje se da položiti na orodno vrstico. Da bi se CAD sistem odzval, se mora

uporabnik ustrezne ikone dotakniti. Na enak način reagira sistem z menijskimi ukazi.

Sodobna metoda, ki jo uporabljajo novejši CAD sistemi, je prikaz zaslonskih menijev, ki

se prikazujejo glede na nivo in izbiro predhodnega ukaza.

Hitrost, s katero se sistem odziva, je odvisna od delovne postaje na katero je sistem

nameščen. Ne glede na metodo vnosa ukazov, se večina sistemov odziva s kratkimi

sporočili (x=). Ta sporočila uporabnika vodijo k pravilnemu vnosu naslednjega podatka.

Vendar so sporočila te vrste, za novega uporabnika, precej nejasna. Sistem bi lahko

reagiral na ukaz z dolgim sporočilom (definirati je treba pozicijo točke v koordinatnem

sistemu v milimetrih), vendar bi bilo takšno sporočilo nadležno izkušenim uporabnikom.

Tako za zahtevne kot nezahtevne ukaze ima uporabnik vedno na voljo tudi ukaz „pomoč“.

Kot že samo ime ukaza pove, se ta ukaz pokliče takrat, ko uporabniku kakšen ukaz ni

dovolj jasen oziroma ne razume, kaj sistem pričakuje od njega. S tem ukazom pridemo do

pojasnitve v dosti krajšem času, kot če bi le to iskali v priročniku za uporabo.[4]

3.1.3 Izdelovanje pogledov

Pri izdelavi načrtov v 2D sistemu uporabnik sledi postopku na risalni mizi. Najprej

uporabnik izdela en pogled, nato s pomočjo konstrukcijskih črt izdelav drug pogled in nato

Page 20: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

10 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

še tretjega. Čeprav CAD sistem opravi te postopke zelo natančno, so tako izdelani pogledi

med seboj povsem neodvisni.

Sodobni 3D CAD sistemi omogočajo izvoz 2D pogledov iz 3D modela. Iz 3D modela

lahko izvozimo poljubno število pogledov. V primeru, ko uporabnik spremeni 3D model,

se avtomatsko spremenijo vsi pogledi.

V 2D sistemu je potrebno spremembe narediti ročno, brez garancije, da so spremembe

veljavne, ustrezne in brez napak. Uporabnik doda konstrukcijske črte, ki jih potem uporabi

kot vodilo in nanje doda novo geometrijo. Konstrukcijske črte so na različni plasti kot

geometrija. To opazimo pri kreiranju stranskih pogledov, pri katerih uporabimo

horizontalne konstrukcijske črte, projicirane iz narisa. Že pri nezahtevnem predmetu

pridemo do zelo goste mreže konstruktorskih črt, zato je potrebno biti pazljiv, da

geometrijo nanesemo na pravo črto.

Uporabnik mora uporabiti svoje razumevanje predmeta za to, da ročno nariše značilnosti,

ki so vidne oziroma skrite v vsakem pogledu. Naredi lahko enake napake kot na risalni

deski, sistem pa te vrste napak ne more preprečiti. [4] Zato je ugodno, če imamo možnost

uporabe 3D sistema, da se izognemo takšnim napakam.

3.2 Računalniško podprta proizvodnja (CAM)

CAM tehnološki sistem je lahko samostojen ali integriran v CAD sistem. Integriran CAM

sistem si deli zbirko podatkov s CAD sistemom. Med podatki pa velja pravilo

asociativnosti. Glede programiranja, lahko CAM sistem označimo kot operacijsko ali

procesno orientiran sistem. Večina sodobnih CAM sistemov je operacijsko orientiranih,

vendar prihaja do sprememb. Oglejmo si podrobneje obe izvedbi.

3.2.1 Operacijsko orientirani CAM sistemi

V operacijsko orientiranem CAM sistemu uporabnik samostojno izbira potrebne parametre

in sledi potrebnemu zaporedju aktivnosti. Uporabnik sam izbira tehnološko operacijo,

izbira vrsto rezalne strategije, določa meje obdelovalnega območja, ročno določa

parametre rezalnega orodja, izbira rezalne hitrosti, prekrivanja orodja, globine rezanja in

mnoge ostale parametre potrebne za ustvarjanje NC programa.

Page 21: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 11

Ta postopek se ponovi za vsako operacijo, ki jo zahteva izdelava izdelka. Postopek je

precej zamuden in dopušča možnost napake v postopku. Tako orientiran CAM sistem ne

izkorišča potenciala, informacij vgrajenih v konstrukcijske gradnike.

Tipično zaporedje aktivnosti v operacijsko orientiranih CAM sistemih:

1. izbira CAD modela,

2. definiranje geometrije obdelovanca,

3. definiranje koordinatnega sistema,

4. izbira tipa tehnološke operacije,

5. izbira vodilne geometrije za potrebe tehnološke operacije,

6. izbira orodja za potrebe tehnološke operacije,

7. izbira tehnoloških parametrov glede na izbrano operacijo in orodje,

8. ustvarjanje NC poti orodja,

9. simulacija NC poti orodja,

10. izbira tipa zadnje tehnološke operacije,

11. izbira vodilne geometrije za potrebe zadnje tehnološke operacije,

12. izbira orodja za potrebe zadnje tehnološke operacije,

13. izbira tehnoloških parametrov glede na izbrano operacijo in orodje,

14. ustvarjanje NC poti orodja,

15. simulacija NC poti orodja in

16. ustvarjanje NC programa.

Kadar potrebujemo več operacij, za izdelavo tehnološkega gradnika, moramo postopek od

točke 4 do točke 9 več krat ponoviti.

3.2.2 Procesno orientiran CAM sistem

Procesno orientiran CAM sistem dovoljuje uporabniku združevanje operacij v

standardizirana zaporedja s pomočjo predlog. Tak pristop prinese določeno stopnjo

avtomatizacije, vendar je uporaben le za podobne izdelke. Od podobnosti je odvisno,

koliko bo programer posegal v določeno zaporedje operacij. Predloge vsebujejo zaporedje

operacij z že definiranimi obdelovalnimi strategijami. Vsaka operacija ima vnaprej

določeno rezalno orodje. Sistem predlog je primeren tam, kjer lahko natančno določimo

vrstni red operacij. Naslednja stopnja, v razvoju procesno orientiranih sistemov so, KBM

CAM sistemi, ki temeljijo na tehnologiji ekspertnih sistemov. Ekspertnemu sistemu

Page 22: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

12 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

prepoznavanja tehnoloških gradnikov je pridružen ekspertni sistem tehnoloških pravil.

Osnovni CAD model je v fazi konstruiranja možno nadgraditi s tehnološkimi

informacijami. Geometrijske in dimenzijske tolerance, kvaliteta oziroma stanje površine

ter lastnosti materiala se zapišejo v 3D model. CAM sistem na osnovi prepoznanih

tehnoloških gradnikov, samodejno iz zbirke tehnoloških pravil, izbere najprimernejše

operacije, rezalna orodja in pripadajoče tehnološke parametre. Logika sistema izdela

zaporedje operacij tako, da je število potrebnih orodij in zaporedje menjav orodja, pri

izdelavi prepoznanega gradnika, optimalno. Tipično zaporedje aktivnosti se, v procesno

orientiranih CAM sistemih, bistveno spremeni.[1]

1. Izbira CAD modela.

2. Definiranje geometrije obdelovanca.

3. Definiranje koordinatnega sistema.

4. Avtomatsko prepoznavanje tehnoloških gradnikov.

5. Avtomatska izbira vseh potrebnih tehnoloških operacij, orodja in tehnoloških

režimov.

6. Verifikacija izbranih parametrov tehnološke operacije, orodja in tehnoloških

režimov.

7. Ustvarjanje NC poti orodja.

8. Simulacija NC poti orodja.

9. Ustvarjanje NC programa.

3.3 NC program

Po standardu DIN 66025 je določena zgradba NC programa. Iz slike 1, ki prikazuje NC

program, je razvidno, da je ta program sestavljen iz programskih stavkov. Programski

stavek je sestavljen iz besed, ki vsebujejo naslovno črko in številko.

Iz naslovne črke besede razberemo:

• „N“ označuje številko stavka;

• „G“ pogoji za pot; določajo vrsto in način gibanja (hod, pomik, krožno gibanje,

korekcija polmera, absolutno/relativno, itd.);

• „X, Y, Z, I, J, itd.“ geometrijski podatki; ti služijo krmilniku za premikanje osi;

Page 23: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 13

• tehnološka navodila; z njimi so določeni parametri pomik (F), vrtljaji (S), ter orodje

(T);

• „M“ ukazi za vklop in izklop; služijo za določanje funkcij stroja (vklop / izklop,

hlajenje, menjava orodja itd.).

Na žalost vse G- in M-funkcije (tabela 1 in 2) niso normirane. Nekatere vrednosti so za

proizvajalce krmilnikov prosto izbirne. [3]

3.3.1 Varnost

Sestavni del programa je varnostni stavek in je vnesen kot prvi stavek NC programa. Z

njim po-nastavimo morebitne kompenzacije orodij in parametre, ki se uporabljajo pri

vrtanju in ki bi lahko ostali od prejšnjega CNC programa. V ta stavek je priporočljivo vnest

še parametre za aktualen program.

V ta stavek zapišemo besedo „G21“, za delo v metričnem načinu, za pisanje programa z

palčnimi enotami zapišemo besedo „G20“.

Za program, ki je napisan v absolutnem koordinatnem sistemu vnesemo besedo „G90“, v

primeru, da je napisan v relativnem koordinatnem sistemu pa besedo „G91“.

Slika 1: Zgradba NC programa

Uvodnapripomba Program

Beseda zaštevilko stavka

Beseda Beseda Beseda za

konec stavka

Stavek1

Stavek2

Stavek3

Stavek n +konec programa

Naslovnačrka Številka

Page 24: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

14 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Z besedami „G54, G55, G56, G57“ izbiramo pred nastavljen koordinatni sistem. Te

funkcije se uporabljajo za lažje pisanje CNC programa in definiranje izhodiščne točke

obdelovanca. [7]

Tabela 2: Izbrane G-funkcije NC programa

Beseda Pomen

G00 Hitra interpolacija

G01 Linearna interpolacija

G02 Krožna interpolacija v smeri urinega kazalca

G03 Krožna interpolacija v nasprotni smeri urinega kazalca

G17 Izbira ravnine X Y

G18 Izbira ravnine X Z

G19 Izbira ravnine Y Z

G20 Palčni način

G21 Metrični način

G40 Izključitev korekcije poti orodja

G41 Korekcija poti orodja, orodje v levo

G41 Korekcija poti orodja, orodje v desno

G54 Prestavitev ničelne točko 1

G55 Prestavitev ničelne točko 2

G56 Prestavitev ničelne točko 3

G57 Prestavitev ničelne točko 4

G90 Absolutne koordinate

G91 Relativne koordinate

G95 Konstantna hitrost podajanja

G96 Konstantna hitrost rezanja

Page 25: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 15

Tabela 3: Izbrane M-funkcije NC programa

Beseda Pomen

M03 Vklop vretena, desno

M04 Vklop vretena, levo

M05 Ustavitev vretena

M06 Menjava orodja

M08 Vklop hladilne tekočine

M09 Izklop hladilne tekočine

M30 Konec in ponastavitev programa

3.4 Krmilnik za CNC stroj

Za delovanje CNC obdelovalnega stroja je potreben primeren krmilnik. Med najbolj

razširjene CNC krmilnike spadata Siemensov Sinumerik (deluje na operacijskem sistemu

Linux) in Mitsubishijev krmilnik serije M70V.

V CNC krmilnik vnesemo NC kodo, po kateri krmilnik krmili CNC obdelovalni stroj.

Vendar sodobni krmilniki omogočajo še druge zahtevne funkcije, kot so: grafični prikaz,

spreminjanje NC programov, oddaljeno vodenje in vnašanje NC programov, simulacija

obdelave, statistični pregled, spremljanje obrabe orodja ter mnoge druge.

Krmilnik je sestavljen iz več strojnih elementov, ki so med seboj povezani s

komunikacijskim vodilom. Slika 2 prikazuje osnovne elemente krmilnika Sinumerik, ki so:

grafični prikazovalnik s tipkovnico, industrijski računalnik, komunikacijski vmesnik,

vhodno izhodne enote in regulator motorjev.

Page 26: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

16 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Sinumerik 840di (slika 2) je produkt podjetja Siemens in je primeren za široko rabo na

področju CNC strojev. Njegove prednosti so:

• robustna izvedba industrijskega računalnika,

• fleksibilna komunikacija preko USB in Ethernet vmesnika,

• odprto kodni program,

• uporaben za obdelovalne in specialne stroje,

• podpira do 20 osi,

• podpira 72 vhodnih in 48 izhodnih digitalni signalov. [10]

Slika 2: Sinumerik 840di sl

(Vir: http://www.automation.siemens.com/mcms/mc/de/automatisierung/cnc-

steuerung/sinumerik-steuerungen/sinumerik-840di-sl/Seiten/sinumerik-840di-sl.aspx)

Page 27: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 17

4 OBDELAVA

Da lahko s CNC obdelovalnim strojem obdelamo obdelovanec, potrebujemo NC program,

po katerem ga bomo obdelovali. Za enostavne izdelke lahko NC program vnesemo ročno v

krmilnik. Ker pa vsi izdelki niso enostavni, bom v nadaljevanju opisal, kako sem ustvaril

NC program izdela v programskem okolju CATIA V5.

4.1 CAD priprava modela s programskim orodjem CATIA V5

Ko se CATIA V5 zažene, izberem v meniju „Start“, „Mechanical Design“ in „Part

Design“, kot kaže slika 3.

Nato se prikaže okno, v katero vnesem ime modela in pritisnem na gumb „OK“. Sedaj se

nahajamo v delovnem okolju, v katerem bomo izdelali model izdelka. Da lahko pričnemo z

delom, moramo na desni strani poiskati ikono za risanje skic (angl. „Sketch“) (slika 4). Z

levo tipko miške kliknemo nanjo in nato izberemo ravnino, na katero bomo narisali skico

(npr. XY ravnino).

Ko smo narisali skico in ji določili omejitve (angl. „Constreint“), moramo zapustiti

delovno okolje za izdelavo skic. To storimo s klikom na ikono „Exit workbench“.

Slika 3: Izbira delovnega okolja

Page 28: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

18 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Sedaj se ponovno nahajamo v prvotnem delovnem okolju.

Za izdelavo tridimenzionalnega modela iz skice, je potrebno skico potegnit v prostor. To

omogoča funkcija „Pad“. Po kliku ikone za dostop do te funkcije se prikaže okno, v

katerem določimo parametre vleka. Na koncu potrdimo z gumbom „OK“.

Slika 4: Ikona za izdelavo skic na desni in ikona za zapustitev tega okolja na levi

Slika 5: Funkcija "Pad"

Page 29: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 19

Na ta način izdelujemo model, vse dokler nismo zadovoljni z njegovo geometrijo. Po

končanem obdelovanju modela, določimo še vrsto materiala iz katerega bo izdelek izdelan.

Ta material izberemo v knjižnici materialov (slika 6).

Sedaj je model dokončan. Po geometriji modela izdelamo NC program, po kateri bomo

krmilili CNC stroj.

4.2 Postopek za izdelavo NC programa

Z izdelano geometrijo modela lahko, s CAM programskim orodjem, avtomatsko izdelamo

NC program. S programom CATIA V5 naredimo to na sledeč način.

Kot prvo odpremo delovno okolje „Surface Machining“ v meniju „Start“ in „Machining“,

kot prikazuje slika 7.

Slika 6: Izbira materiala

Page 30: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

20 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Nakar se na levi strani prikaže drevo. Z dvojnim klikom na napis v drevesu „Part

Operation.1“ dostopamo do definicij modela, po katerem bomo izdelovali NC program.

Preden se lotimo definicij moramo določiti geometrijo obdelovanca, iz katerega bomo

izdelali naš izdelek.

Med ikonami poiščemo ikono za izdelavo obdelovanca (angl. „Creates rough stok“). Ob

kliku nanjo nas CATIA čaka da označimo model, za katerega sama izdela kvadrasto obliko

materiala idealnih mer. Odpre se tudi okno v katerem lahko te mere nastavljamo. Če smo z

nastavitvami zadovoljni, jih potrdimo z klikom na gumb „OK“.

Sedaj se lotimo definicij. Določiti moramo model (ki smo ga izdelali), obliko obdelovanca

in priporočljivo je določiti varnostno ravnino. Varnostno ravnino določimo nekaj

milimetrov nad najvišjo točko obdelovanca. Sedaj še določimo stroj za rezkanje. Ker

imamo EMCO F1 rezkalni stroj, kateri ima tri osi, določimo tri osni stroj. Za konec

vnesemo še parametre NC krmiljena. Tukaj moramo razumeti, da CATIA V5 nima NC

krmilnika, ki ga uporabljamo, v zbirki, saj ne uporabljamo industrijskega krmilnika. Zato

izberemo „post procesor“, ki se našim potrebam najbolj približa. Izbrali smo „fanuc0.lib“

post procesor, ker izdela NC program iz osnovnih stavkov in popraviti je potrebno le prvi

dve ter zadnjo vrstico programa.

Slika 7: Izbira delovnega okolja

Page 31: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 21

Ustrezno nastavimo še hitrost podajanja in hitrost hitrih gibov. Nato potrdimo nastavitve s

klikom na gumb „OK“.

Sedaj je potrebno določiti način rezkanja. Osebno sem določil naslednje zaporedje. Najprej

rezka po Z osi (angl. „Roughing“), nato diagonalno (angl. „Sweeping“). Da to določimo,

izvedemo naslednje korake:

Kliknemo na ikono „Roughing“ in nato na model, da se prikaže okno, v katerem določimo

vse nastavitve te operacije. Kot prvo definiramo iz česa bomo rezkali, nato kaj bomo

rezkali in še orientacijo modela ter varnostno ravnino za to operacijo.

Nato, po najboljši moči, nastavimo tudi tehnologijo rezkanja.

Ne smemo pozabiti na debelino in obliko rezkarja ter na hitrost rezkanja.

Slika 8: Nastavitve NC krmilnika

Page 32: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

22 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Na sliki 9 je prikazana ikona, s katero dostopamo do simulacije pravkar nastavljenih

nastavitev za rezkanje. Po pogledu simulacije, lahko nastavitve spremenimo, če z njimi

nismo zadovoljni. V nasprotnem primeru jih potrdimo s gumbom „OK“.

Sedaj celoten postopek ponovimo še za „Sweeping“, in nato generiramo NC program.

Da bi izdelali NC program moramo klikniti na ikono, prikazano na sliki 10. Nato se odpre

novo okno, v katerem nastavimo kakšno obliko kode želimo in kam se naj shrani.

V tem oknu, ki je prikazano na sliki 11, je pomembno, da nastavimo podatke potrebne za

numerični krmilnik (angl. „NC data type“) in prostor, kjer želimo ustvarjen NC program

shraniti (angl. „Output file“).

Slika 9: Ikona za prikaz simulacije rezkanja

Slika 10: Ikona za generiranje G-kode

Page 33: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 23

Vrsta podatkov za NC krmilnik (angl. „NC data type“): NC Code.

Prostor, kjer želimo generiran program shraniti (angl. „Output file“): Poljubn prostor na

disku. Ime datoteke se naj konča z končnico „.txt“, zaradi lažjega pregleda in morebitnega

spreminjanja kode.

Slika 11: Okno za generiranje G-kode

Page 34: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

24 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Sedaj kliknemo na gumb izvrši (angl. „Execute“) in generiran program se shrani na

položaj, ki smo ga določili.

Preden NC program vnesemo v krmilnik CNC stroja, ga pregledamo in ustrezno

popravimo. Ker za krmiljenje CNC stroja uporabljamo program EMC2, moramo iz

generiranega programa izbrisati ali označiti kot komentar prvi dve ter zadnjo vrstico, te so

označene na sliki 24.

Sedaj ga shranimo pod imenom, ki se konča na „.ngc“, na poljuben prostor na disku.

Slika 12: Spreminjanje NC programa

Page 35: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 25

5 PREDELAVA EMCO F1 KRMILNIKA

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja je bila potrebna zaradi zastarelega krmilnika, ki ga

ni moč uporabljati v učne namene. EMCO F1 rezkalni stroj je sestavljen iz dveh delov. Iz

strojnega dela, v katerem rezkamo obdelovanec in iz krmilne omare, v kateri se nahaja

krmilnik z vso potrebno elektroniko za delovanje stroja. Da bi s predelavo EMCO F1

rezkalnega stroja dobili CNC rezkalni stroj s sodobnim krmilnikom, sem moral izdelati

vmesnik, katerega sem nato priključil na osebni računalnik in elektroniko stroja. Za

krmilnik sem izbral brezplačen odprto kodni krmilni program EMC2. [9]

5.1 Delovanje in zgradbo vmesnika

Na sliki 13 je prikazan blokovni prikaz CNC vmesnika. Kot je iz njega razvidno, signal iz

vzporednih vrat osebnega računalnika potuje do optičnih ločilnikov, ki signal galvansko

ločijo. Kar pomeni, da signal ni električno povezan z osebnim računalnikom, in tako je

računalnik zaščiten pred električnimi sunki.

Signal iz optičnih ločilnikov vodimo do krmilnika koračnih motorjev, ki je integrirano

vezje L297. Vhoda krmilnika koračnih motorjev sta „SMER“ in „KORAK“. Izhodi

krmilnika so štirje biti, ki so krmilni signali za tranzistorje v močnostni elektroniki.

Signale iz krmilnika vodimo na preklopnik. Prav tako na preklopnik pripeljemo signale,

dobljene iz krmilnika EMCO F1 rezkalnega stroja. S pomočjo stikala izberemo, na

preklopniku, katere štiri signale spusti na močnostno elektroniko za koračne motorje

(krmilnik EMCO ali PC).

Iz računalnika dobimo tudi signal za vklop vretena. Ta signal vodimo na modul vretena.

Dobljen signal iz modula peljemo, preko stikala, direktno na močnostno elektroniko za

vreteno.

Page 36: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

26 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

5.1.1 Zgradba vmesnika

Na sliki 14 je razvidno, da je vmesnik narejen na dveh tiskaninah. Zgornja je imenovana

optično ločilna tiskanina in spodnja krmilna tiskanina. Tiskanini sta pritrjeni druga na

drugo z vijaki. Priključek DB 25, ki je prispajkan na optično ločilno tiskanino, je pri-

vijačen na nosilno ploščo. Nosilna plošča vmesnika je izdelana tako, da se vmesnik lahko

integrira v krmilno omaro EMCO F1 rezkalnega stroja, kot prikazuje slika 21.

Kot je vidno iz slike 14, sta tiskanini med seboj povezani s ploščatim šest žilnim kablom

(6x0,25mm2). Stikalo za krmiljenje preklopnika je povezano s ploščatim tri žilnim kablom

(3x0,25mm2). Na to stikalo je prav tako povezan izhodni signal iz modula za vreteno.

Slika 13: Blokovni prikaz vmesnika

Page 37: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 27

5.2 Načrt in tiskanina vmesnika

Shema optično ločilne tiskanine in shema krmilne tiskanine se nahajata v prilogah 10.3 in

10.4. Kot sem že omenil, imamo dve tiskanini. Zgornja tiskanina vmesnika, ki je prikazan

na sliki 14, je optično ločilna tiskanina in je namenjena za zaščito osebnega računalnika,

saj signal galvansko loči. Spodnja tiskanina je krmilna tiskanina, saj krmili tranzistorje v

močnostni elektroniki, ki krmilijo pogonske motorje osi rezkalnega stroja. Krmilna

tiskanina vsebuje tudi preklopnik katerega krmilimo s stikalom S1. To stikalo opravlja dve

funkciji. Prva je, da krmili preklopnik. Druga funkcija stikala je, da z njim izbiramo signal,

za vklop in izklop vretena, ki ga dobimo iz modula za vreteno ali EMCO F1 krmilnika.

Slika 14: CNC vmesnik

Page 38: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

28 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

5.2.1 Optično ločilna tiskanina

Na njej najdemo šest priključkov (J1 - J6) za krmiljenje preko računalnika. En priključek

ima dva signala. Na treh priključkih so priklopljeni krmilniki za koračne motorje (J1, J4,

J6), dva sta namenjena za nadgradnjo na pet osi (J2, J3). Sponke priključkov so povezane

kot kaže slika 16. Iz slike vidimo, da imamo šest sponk na priključku in da imajo le štiri

povezavo. Sponke so povezane tako, da v primeru zasuka priključka ne poškodujemo

optičnih spojnikov, saj imajo napajanje preko teh priključkov.

Slika 16: Priključek za krmilno tiskanino

Slika 15: Optično ločilna tiskanina vmesnika

Page 39: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 29

Na podnožje za optični spojnik (OK10, glej prilogi 10.3 in 10.6), ki je povezan z

priključkom J5, je nameščen modul za vreteno, ki priključka ne uporablja. Izhodni signal

modula je povezan neposredno na stikalo preklopnika S1, kot je prikazano na sliki 19.

Na levi strani tiskanine najdemo optične ločilnike, ki so namenjeni za povezavo končnih in

drugih stikal z osebnim računalnikom. Na te sponke priključimo enosmerno napetost 12V,

katero vzamemo iz zunanjega napajalnika, ki ni sestavni del vmesnika.

Sestavni del te tiskanine je priključek X1 (DB25), ki je namenjen povezavi vmesnika z

osebnim računalnikom.

5.2.2 Krmilna tiskanina

Krmilna tiskanina je razdeljena na tri enake dele. Opisal bom samo enega. Tipka (S2),

zraven krmilnika koračnih motorjev (integrirano vezje L297). se uporablja za po-nastavitev

le tega. V bližini opazimo priključno letev s tremi sponkami (JP1) in mostičkom. Z njo

izbiramo način vodenja koračnega motorja (polni ali polovični korak). V našem primeru

izberemo polovični korak, kajti imamo nepolarne koračne motorje.

Slika 17: Krmilna tiskanina vmesnika

Page 40: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

30 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Na spodnji strani tiskanine je preklopnik (IC2). V bližini njega najdemo dva priključka (J1,

J2) s šestimi sponkami (Slika 18). Priključek J2 se uporablja za priklop na EMCO F1

nadzorno ploščo (prvotni krmilnik). Na priključek J1 je povezana močnostna elektronika.

Priključka sta enaka, vendar zasukana za 180°. Zraven imamo še priključek s tremi

sponkami, na katerega je priključeno stikalo S1, s katerim izbiramo med vodenjem stroja

preko osebnega računalnika ali EMCO F1 nadzorno ploščo. Stikalo povežemo le na enega

od treh priključkov, saj so povezani vzporedno. V primeru, da povežemo več stikal, lahko

poškodujemo tiskanino ali EMCO krmilnik. Sponke na preklopnem kontaktu stikala in

priključka na tiskanini, niso v istem vrstnem redu, zato si oglejmo sliko 19, ki prikazuje

priklop stikala na priključek.

Slika 18: 1/3 krmilne tiskanine

IC1KRMILNIK KORAČNIH

MOTORJEV (L297)

J2PRIKLJUČEK ZAEMCO KRMILJE

IC2PREKLOPNIK

(74NS257)

S2

JP1

S1 J1PRIKLJUČEK ZAMOČNOSTNO ELEKTRONIKO

EMCO

Page 41: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 31

5.2.3 Modul za vreteno

Pri sodobnih krmilnikih vklapljamo in izklapljamo vreteno s programom. Da se približamo

sodobnemu CNC krmilniku, moramo omogočiti tudi to funkcijo. Če usposobimo to

funkcijo brez modula, se bo vreteno začelo vrteti ob vklopu stroja, kar pa ne želimo. V ta

namen sem razvil modul, ki vklopi vreteno samo takrat, ko mi to želimo in damo ukaz s

krmilnikom oziroma osebnim računalnikom.

Slika 20: Shema modula za vreteno

Slika 19: Priključitev stikala S1

Page 42: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

32 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Modul je izdelan tako, da ga enostavno vstavimo v podnožje optičnega ločilnika. Na sliki

20 je prikazana shema modula za vreteno. Signal iz optičnega ločilnika negiramo in ga

vodimo na stikalo. Tako imenovani „pull up upor“, v tem vezju ni potreben, saj se nahaja

na elektroniki za vreteno rezkalnega stroja.

5.3 Priključitev

Vmesnik je vgrajen v nadzorni omari zadaj desno, kar prikazuje slika 21. Povezava z

računalnikom poteka preko 25 žilnega kabla (LPT kabel, na eni stran moški in na drugi

strani ženski priključek). Desno od priključka za kabel je prostor namenjen za stikalo, s

katerim izbiramo način vodenja samega stroja (S1).

Povezava z EMCO F1 nadzorno ploščo in močnostno elektroniko, je narejena s šest žilnim

kablom oziroma z mostički in priključki s šestimi sponkami, za vsako os oziroma koračni

motor, ki se skrivajo pod tiskanino za video prikaz. Priključki imajo sponke povezane, kot

kaže slika 22. Razmak med posameznimi sponkami priključka je 2.54 mm.

Slika 21: Pozicija vmesnika

Page 43: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 33

Da lahko vmesnik pravilno povežemo, moramo te povezave odstraniti (slika 23). Na

EMCO F1 nadzorno ploščo in močnostno elektroniko, je potrebno prispajkat nove

priključke, da lahko na njih priklopimo vmesnik.

Signal za krmiljenje vretena je speljan po žici iz priključka X48 sponke 5, kot je označeno

na sliki 23, na tiskanino z relejem. To žico je potrebno prerezati in povezati s stikalom S1,

kot je prikazano na sliki 19. Osebno sem za to nalogo uporabil vrstne sponke za presek

vodnika 2,5 mm2.

Slika 22: Signali sponk priključka za povezavo vmesnika

5V 0V A B C D

Slika 23: Elementi za predelavo

Page 44: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

34 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Na sliki 24, si lahko ogledamo elektro omaro EMCO krmilnika po priklopu vmesnika.

Sedaj je potrebno povezati koračne motorje, ki so na mehanskem delu EMCO F1 stroja, s

priključki na elektro omari.

Kako krmiliti predelan EMCO F1 rezkalni stroj, s programom EMC2, je opisano v

naslednjem poglavju.

Slika 24: Krmilna omara po priklopu vmesnika

Page 45: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 35

6 KRMILJENJE CNC STROJA S PROGRAMOM EMC2

Krmilni program EMC2 sem izbral predvsem zato, ker ustreza zahtevam in je brezplačen.

Kot posebnost programa naj omenim, da je namenjen operacijskemu sistemu Linux.

Podatkovno sliko žive zgoščenke, si brezplačno in brez registracije prenesemo iz spletnega

mesta LINUX CNC [8] ali novejšo različico. Podatkovno sliko žive zgoščenke

presnamemo na zgoščenko in osebni računalnik ponovno zaženemo. Ker imamo živo

zgoščenko, se pojavi meni, v katerem lahko izbiramo ali bomo preizkusili Ubuntu ali ga

bomo namestili. Izberemo poljubno opcijo in zaženemo program EMC2 ter z njim

krmilimo CNC stroj. Vendar, če izberemo opcijo, da želimo program preizkusiti, moramo

vsakič znava nastavljati konfiguracije v programu EMC2 za izbran CNC stroj.

6.1 Nastavitve krmilnega programa EMC2

Pred prvim zagonom stroja s krmilnim programom EMC2, je potrebno nastaviti

konfiguracije stroja. To naredimo na sledeč način.

V meniju „Applications“ izbermo „CNC“ in „EMC2 Stepconf Wizard“. Nato izberemo

opcijo, da želimo narediti nove konfiguracije in pritisnemo gumb naprej (angl. „Forward“).

V oknu, ki se odpre, napišemo ime stroja (EMCO F1), vrsto osi (XYZ), enote stroja

(milimetri), tip krmilnika (L297), naslov vzporednih vrat (0x378) in potrdimo z gumbom

naprej.

Sedaj nastavljamo signale na vzporednih vratih. Vsak vmesnik ima drugačne nastavitve,

zato si poglejmo tabelo 4, iz katere razberemo nastavitve vzporednih vrat, glede na naše

tiskanine.

Page 46: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

36 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Tabela 4: Signali na vzporednih vratih

SPONKA TIP SIGNAL SPONKA TIP SIGNAL

1 izhod Z korak 10 vhod Neuporabljen

2 izhod Neuporabljen 11 vhod Neuporabljen

3 izhod Neuporabljen 12 vhod Neuporabljen

4 izhod Y smer 13 vhod Neuporabljen

5 izhod Y korak 14 izhod Z smer

6 izhod Neuporabljen 15 vhod Neuporabljen

7 izhod Vreteno 16 izhod Neuporabljen

8 izhod X smer 17 izhod Neuporabljen

9 izhod X korak 18 - 25 masa 0 V

Po pritisku gumba naprej (angl. „Forward“), preidemo na nastavitve posameznih osi.

Vsaka os stroja ima svoj koračni motor in temu primerne so tudi nastavitve. Ker na

nastavitve ne vpliva samo motor temveč tudi navojna palica in definicija navoja, je

potrebno te nastavitve prebrati iz tehničnih podatkov ali jih izmeriti in izračunati.

Pridobiti vse tehnične podatke za dvajset let star stroj ni enostavno, zato sem si določene

podatke pomagal pridobiti z merjenjem.

Najprej sem izmeril premer navoja s pomičnim merilom, nato ocenil vrsto navoja in iz

Krautovega strojniškega priročnika definiral korak navoja. Ker na oseh ni vgrajenega

zobniškega ali katerega drugega prenosa, je razmerje zobnikov 1:1. Število mikro korakov

je 1. Število korakov na vrtljaj dobimo, če delimo polni kot s kotom zasuka pri enem

koraku koračnega motorja. Nastavitve, ki sem jih uporabil pri EMCO F1 rezkalnem stroju,

so vidne tabeli 5.

Na koncu potrdimo nastavljene nastavitve z gumbom uporabi (angl. „Apply“).

Po uspešni nastavitvi programa EMC2, odpremo program z ikono, ki se je ustvarila na

namizju, z imenom, ki smo ga določili (EMCO-F1).

Page 47: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 37

Tabela 5: Zbrane nastavitve osi

OS X OS Y OS Z

št. korakov na vrtljaj 200 200 200

št. mikro korakov 3 3 3

Razmerje zobnikov 1,0 : 1,0 1,0 : 1,0 1,0 : 1,0

Korak navoja 4 4 4

Največja hitrost 270 270 270

Največji pospešek 300 300 300

Domač položaj 0 0 0

Hod osi 0 do 195 0 do 100 -140 do 0

6.2 Delo s programom EMC2

Slika 25: Programsko okno EMC2

Page 48: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

38 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Po zagonu programa EMC2, se odpre okno z imenom EMCO-F1, kot kaže slika 25. Sedaj

odpremo NC program, ki smo ga prej pripravili. To naredimo s klikom na ikono „Odpri“

(angl. „Open“) ali izberemo isti ukaz v meniju „Datoteka“ (angl. „File“) ali pritisnemo

tipko „O“ na tipkovnici. V oknu, ki se odpre, poiščemo željen NC program in pritisnemo

na gumb „Odpri“ (angl. „Open“) (slika 26). V primeru, da imamo NC program shranjen na

usb pomnilniškem ključu, bomo le tega našli v mapi „\media\ime_ključa\“.

V desnem delu okna so prikazane poti, ki jih bo opravljal rezkar. Za spreminjanje pogleda

uporabljamo naslednje metode:

• Za približevanje in oddaljevanje pogleda, pritisnemo desno tipko miške in miško

premikamo gor za približevanje, ter dol za oddaljevanje.

• Za premikanje pogleda, pritisnemo levo tipko miške in miško premaknemo v želeni

smeri.

• Za vrtenje, pritisnemo na miškin kolešček ali sredinski gumb in miško premikamo.

V spodnjem delu okna, se odpre NC program. V tem delu NC programa ne moremo

spreminjati, vendar ga je možno pregledati.

Slika 26: Programsko okno za izbor datoteke

Page 49: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 39

Po pregledu NC programa in ogledu poti, lahko pričnemo z nastavljanjem začetne točke

rezkanja. Najprej moramo v programu izklopiti funkcijo „Izklop v sili“ (angl. „Emergency

stop“), s pritiskom na ikono „Izklop v sili“ (slika 27) ali pritiskom tipke „F1“. Nato

vključimo še stroj, z ikono „Vklop stroja“ (angl. „Machine power“) (slika 28) ali s tipko

„F2“. To je bil vklop programa. Nikakor ne smemo pozabiti tudi na vklop EMCO F1

rezkalnega stroja in preklopiti stikalo na vmesniku v položaj za krmiljenje preko osebnega

računalnika.

Kot vidimo na sliki 30, imamo sedaj omogočene ikone za ročno in avtomatsko krmiljenje

rezkalnega stroja. Za začetek postavimo rezkar v izhodiščni položaj (0, 0, 0), seveda za

vsako os posebej.

Ročno pomikanje osi, se izvede na sledeč način:

• označimo os po kateri želimo premikati,

• pritisnemo na gumb „ + “, za pomikanje v pozitivni smeri ali gumb „ - “, za pomikanje

v negativni smeri.

Slika 27: Ikona za IZKLOP V SILI

Slika 28: Ikona za VKLOP STROJA

Slika 29: Ikona „Počisti“

Page 50: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

40 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Da določimo izhodiščni položaj, moramo premakniti os do skrajne lege stroja in pritisniti

gumb „Izhodiščni položaj osi“ (angl. „Home axis“). To storimo za vse osi ter počistimo

izrisane poti, s pritiskom kombinacije tipk „ctrl + k“ ali s pritiskom na ikono „počisti“

(slika 29).

Sedaj smo določili, da smo z rezkarjem v izhodiščem položaju. Program od nas pričakuje

tudi, da mu povemo kje se obdelovanec nahaja. Poiščemo torej dotik. Ponovno premikamo

osi ročno, vendar z vključenim vretenom, da ne poškodujemo orodja. To storimo s

pritiskom na tipko „F9“ ali ikono „Vrti vreteno v smeri ure“ (angl. „Turn spindle

clockwise“).

Dotik po „X“ in „Y“ osi poiščemo tako, da se približamo obdelovancu. Nato zmanjšamo

hitrost pomika ter se obdelovanca dotaknemo. Sedaj se po „Z“ osi odmaknemo. Nakar se

po osi, kateri iščemo dotik, pomaknemo za polovico rezkarja v smeri proti obdelovancu,

ker iščemo dotik srednjice rezkarja. Sedaj pritisnemo tipko „End“ na tipkovnici ali gumb

„Dotik“ (angl. „Touch off“), da dotik shranimo.

Slika 30: Gumbi za ročno vodenje stroja

Page 51: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 41

Da poiščemo dotik po „Z“ osi, se približamo obdelovancu po „Z“ osi ter se ga nato z

majhno hitrostjo dotaknemo. Ponovno pritisnemo tipko „End“ na tipkovnici.

Ko smo nastavili dotike, pomaknemo orodje v varno pozicijo, ki je nad obdelovancem.

Torej, če povzamem, moramo pred začetkom :

1. nastaviti izhodiščni položaj,

2. nastaviti dotik,

3. odmakniti na varno pozicijo.

Pred začetkom rezkanja, je priporočljivo izrisane poti, ki smo jih opravili z ročnim

pomikom, tudi izbrisati.

Za pričetek rezkanja pritisnemo tipko „R“ ali ikono „Zančni izvrševati trenutno datoteko“

(angl. „ Begin executing current file“), ki je prikazana na sliki 31.

Ob rezkanju, EMC2 program na zaslonu izrisuje opravljeno pot rezkarja, kar se vidi kot

rdeča črta (sliki 32). V primeru, da rezkalnega stroja nimamo vklopljenega, to izkoristimo

kot simulacijo rezkanja.

Slika 31: Ikona za ZAČETEK REZKANJA

Page 52: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

42 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Slika 32: Izrisovanje opravljene poti rezkarja

Page 53: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 43

7 ZAKLJUČEK

Tehnološki razvoj obdelovalnih strojev se, zlasti od sredine 50-tih let prejšnjega stoletja,

nezadržno razvija. Obdelovalni stroji, ki so bili še pred desetletji vrhunski stroji, danes

sodijo med zastarele primerke. Med dokaj zastarele obdelovalne stroje sodi tudi rezkalni

stroj EMCO F1. Da bi temu stroju povečali uporabnost, sem se odločil za njegovo

posodobitev.

Posodobitev stroja sem izvršil tako, da sem krmilno enoto povezal z osebnim

računalnikom. Nato sem izbral primerno programsko opremo in jo uporabil za potrebe

vodenja CNC rezkalnega stroja. Po izvršeni prenovi lahko ugotovimo, da je bila predelava

oziroma posodobitev uspešna. Obdelovalnemu stroju, ki naj bi sicer služil

demonstracijskim namenom, se je bistveno povečala možnost uporabe in življenjska doba

podaljšala za še nekaj let.

Kako stroj deluje, sem preizkusil z NC programom, ki sem ga izdelal iz modela. Model in

NC program sem izdelal s programskim orodjem CATIA V5. Za krmilnik EMC2 sem

izdelal kratka navodila, ki sem jih kot prilogo 10.7, priložil k diplomski nalogi.

Koristi takšne posodobitve so številne. Na ta način lahko posodobimo številne starejše

obdelovalne stroje, jim povečamo produktivnost in njihovo uporabno vrednost. Pri

predelavi sem podrobneje spoznal problematiko posodobitve oziroma avtomatizacije

obdelovalnih strojev, kar mi bo nedvomno v veliko korist pri razumevanju nadaljnjega

posodabljanja in razvoja obdelovalnih strojev, ter strojev nasploh. Ta se kaže predvsem v

nadaljnjem povezovanju takšnih strojev v večja sinhronizirana omrežja.

Page 54: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

44 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Page 55: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 45

8 LITERATURA

[1] Mark Albert, Strategy-based machining, CBS Interactive (on line), 2003, (Citirano

11.3.2011). Dostopno na naslovu:

„http://findarticles.com/p/articles/mi_m3101/is_9_75/ai_97892417/“

[2] Balič J., Računalniško integrirana proizvodnja, UM Mariboru, FS Maribor, 1996

[3] Monika, Čeh., et al., Mehatronika, Ljubljana, Založba Pasadena, 2009

[4] Jezernik A., Računalniki pri konstruiranju in v proizvodnji. 1. izdaja. Ljubljana,

Državna založba Slovenije 1988

[5] Haresh Khemani, Benefits of Computer Aided Design Software, (on line), 2008,

(Citirano 1.3.2011) Dostopno na naslovu:

„http://www.brighthub.com/engineering/mechanical/articles/20114.aspx“

[6] Miha Kočar, Diplomsko delo: CNC naprava v samogradnji kot učno orodje, UM

Maribor, FS, Maribor 2009

[7] Mike Mattson, CNC programing, Kanada, Cengage Learning, Inc, 2009

[8] LINUX CNC (on line), (citirano 20.1.2011) Dostopno na naslovu:

„http://www.linuxcnc.org/lucid/ubuntu-10.04-linuxcnc1-i386.iso“

[9] LINUX CNC (on line), (citirano 23.2.2011). Dostopno na naslovu:

„http://www.linuxcnc.org/“

[10] Siemens, Sinumerik 840Di, System owerview, 02,2001 edition

[11] Wikipedija, Sinumerik (on line), 2010, (citirano 15.3.2011). Dostopno na naslovu:

http://de.wikipedia.org/wiki/Sinumerik

[12] Wikipedija, CNC-Maschine (on line), 2010, dostopno 15.1.2011 na naslovu:

„http://de.wikipedia.org/wiki/CNC-Maschine“

Page 56: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

46 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

[13] Peter Zupanc, Diplomsko delo: Samodejno programiranje NC-rezkalnih strojev, UM

Maribor, FS, 2008

Page 57: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 47

9 IZJAVA AVTORJA

S podpisom potrjujem, da sem diplomsko nalogo izdelal samostojno in po virih, ki so

navedeni diplomski nalogi ter v skladu z Navodili za izdelavo diplomske naloge, ki jih je

izdala Višja strokovna šola.

Diplomsko nalogo sem izdelal po izhodiščih, ciljih in dispoziciji potrjene Prijave teme in

naslova diplomske naloge.

________________________ __________________________________

Kraj, datum Podpis študenta

Page 58: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

48 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Page 59: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 49

10 PRILOGE

10.1 Seznam slik

SLIKA 1: ZGRADBA NC PROGRAMA........................................................................13

SLIKA 2: SINUMERIK 840DI SL...................................................................................16

SLIKA 3: IZBIRA DELOVNEGA OKOLJA.................................................................17

SLIKA 4: IKONA ZA IZDELAVO SKIC NA DESNI IN IKONA ZA ZAPUSTITEV

TEGA OKOLJA NA LEVI...............................................................................................18

SLIKA 5: FUNKCIJA "PAD"..........................................................................................18

SLIKA 6: IZBIRA MATERIALA....................................................................................19

SLIKA 7: IZBIRA DELOVNEGA OKOLJA.................................................................20

SLIKA 8: NASTAVITVE NC KRMILNIKA..................................................................21

SLIKA 9: IKONA ZA PRIKAZ SIMULACIJE REZKANJA......................................22

SLIKA 10: IKONA ZA GENERIRANJE G-KODE.......................................................22

SLIKA 11: OKNO ZA GENERIRANJE G-KODE........................................................23

SLIKA 12: SPREMINJANJE NC PROGRAMA............................................................24

SLIKA 13: BLOKOVNI PRIKAZ VMESNIKA.............................................................26

SLIKA 14: CNC VMESNIK.............................................................................................27

SLIKA 15: OPTIČNO LOČILNA TISKANINA VMESNIKA.....................................28

SLIKA 16: PRIKLJUČEK ZA KRMILNO TISKANINO.............................................28

SLIKA 17: KRMILNA TISKANINA VMESNIKA........................................................29

SLIKA 18: 1/3 KRMILNE TISKANINE.........................................................................30

Page 60: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

50 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

SLIKA 19: PRIKLJUČITEV STIKALA S1....................................................................31

SLIKA 20: SHEMA MODULA ZA VRETENO.............................................................31

SLIKA 21: POZICIJA VMESNIKA................................................................................32

SLIKA 22: SIGNALI SPONK PRIKLJUČKA ZA POVEZAVO VMESNIKA..........32

SLIKA 23: ELEMENTI ZA PREDELAVO....................................................................33

SLIKA 24: KRMILNA OMARA PO PRIKLOPU VMESNIKA..................................34

SLIKA 25: PROGRAMSKO OKNO EMC2...................................................................37

SLIKA 26: PROGRAMSKO OKNO ZA IZBOR DATOTEKE...................................38

SLIKA 27: IKONA ZA IZKLOP V SILI.........................................................................39

SLIKA 28: IKONA ZA VKLOP STROJA......................................................................39

SLIKA 29: IKONA „POČISTI“.......................................................................................39

SLIKA 30: GUMBI ZA ROČNO VODENJE STROJA.................................................40

SLIKA 31: IKONA ZA ZAČETEK REZKANJA...........................................................41

SLIKA 32: IZRISOVANJE OPRAVLJENE POTI REZKARJA.................................42

10.2 Seznam preglednic

TABELA 1: MEJNIKI V RAZVOJU CNC STROJEV [11][13].....................................4

TABELA 2: IZBRANE G-FUNKCIJE NC PROGRAMA............................................14

TABELA 3: IZBRANE M-FUNKCIJE NC PROGRAMA............................................15

TABELA 4: SIGNALI NA VZPOREDNIH VRATIH...................................................36

TABELA 5: ZBRANE NASTAVITVE OSI....................................................................37

Page 61: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 51

10.3 Optično ločilna tiskanina

Page 62: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

52 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

10.4 Krmilna tiskanina

Page 63: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 53

10.5 Krmilna tiskanina

Postavitev elementov

Tiskano vezje (ne zrcaljeno)

Page 64: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

54 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

10.6 Optično ločilna tiskanina

Postavitev elementov

Tiskano vezje (ne zrcaljeno)

Page 65: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 55

10.7 Navodila za uporabo

Za uporabo predelanega EMCO F1 rezkalnega stroja, moramo vklopiti osebni računalnik

in EMCO F1 rezkalni stroj. Na rezkalnem stroju postavimo stikalo za izbiro krmiljenja za

položaj PC, nastavimo vrtljaje vretena ter nastavimo stikalo za vklop vretena na pozicijo

CNC. Vse ostalo nastavljamo na osebnem računalniku, ki je povezan z EMCO F1 krmilno

omaro.

Za krmiljenje rezkalnega stroja, je na računalniku naložen program EMC2, ki ga moramo

ročno zagnati z dvojnim klikom na ikono z imenom EMCO F1 CNC.

Po zagonu programa EMC2, moramo izklopiti izklop v sili (tipka „F1“) ter vklopiti stroj

(tipka „F2“).

Po vklopu stroja s tipko F2, pričnemo z nastavitvijo izhodiščne točke. S tem postopkom

istočasno definiramo tudi delavni prostor rezkalnega stroja.

1. Dvignemo vreteno na maksimalno vrednost (tipka „pg up“). Klinemo na gumb „Z“

in „Home axis“.

2. Zapeljemo delovno mizo v skrajni desni položaj (tipka „levo“). Klinemo na gumb

„X“ in „Home axis“.

3. Zapeljemo delovno mizo v nazaj (tipka „dol“). Klinemo na gumb „Y“ in „Home

axis“.

Ko imamo izhodiščni položaj definiran, vpnemo obdelovanec, odpremo NC program in

poiščemo izhodiščno točko obdelovanca.

Za odpiranje programa izberemo menijski ukaz „File“ ter „Open“. Odpre se okno, v

katerem izberemo NC program. Če imamo NC program shranjen na USB pomnilniški

napravi, bomo to napravo našli v mapi „\Media\ime naprave“. Ko izberemo datoteko,

kliknemo na gumb „Open“.

Page 66: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

56 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

Ko se NC program naloži, na desni strani zagledamo bele črte, ki ponazarjajo poti, po

katerih se bo orodje pomikalo. V nasprotnem primeru je v NC programu napaka. Če je NC

program pravilno naložen, nastavimo izhodiščno točko obdelovanca.

Tukaj je potrebno povedati, da je ta pozicija, te točke, odvisna od napisanega NC

programa. Izhodiščno točko obdelovanca nastavljamo z vklopljenim vretenom, ki ga

Page 67: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 57

vklopimo s tipko „F9“. Z koordinata izhodiščne točke se nahaja na zgornji ploskvi

obdelovanca. Zato se z orodjem dotaknemo zgornje ploskve in kliknemo na gumb „Z“ in

nato „Touch off“. Po X in Y osi imamo dve možnosti:

1. Izhodiščna točka obdelovanca na stranski ploskvi;

v tem primeru se z orodjem dotaknemo izbrane ploskve. Dvignemo orodje in se za

polmer orodja pomaknemo v notranjost obdelovanca po izbrani osi.

2. Izhodiščna točka na sredini obdelovanca;

ko se izhodiščna točka obdelovanca nahaja v njegovi sredini, moramo piskati

aritmetično sredino obdelovanca izbrane osi. Dotaknemo se torej ene stranske

ploskve in si zapišemo koordinato, nato poiščemo dotik nasprotne ploskve in si

zapišemo koordinato. Sedaj imamo dve koordinati oz. dve števili. Če ti dve števili

seštejemo in nato delimo z 2, dobimo aritmetično sredino obdelovanca po izbrani

osi. Da nastavimo izhodiščni položaj, je potrebno zapeljati orodje na izračunano

koordinato in klikniti na gumb „Touch off“.

Sedaj na varni položaj še odmaknemo orodje. Za pričetek izvajanja programa pritisnemo

tipko „R“.

Pred začetkom obdelave moramo zapreti varnostna vata!

Page 68: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

58 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

10.8 Skica izdelka

Page 69: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja 59

10.9 Slika modela

Page 70: Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja - CNCzone.com-CNC

60 Predelava EMCO F1 rezkalnega stroja

10.10 Slika končnega izdelka