KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI

Transkrypt

1 KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I AUTOMATYZACJI INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH Przedmiot: MASZYNY TECHNOLOGICZNE Temat: Szlifierka do wałków RS600C Nr ćwiczenia: 5 Kierunek: Mechanika i budowa maszyn 1. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową szlifierki do wałków sterowanej CNC, jej charakterystyką techniczną i możliwościami technologicznymi oraz poznanie schematu funkcjonalnego i układu sterowania oraz cykli obróbkowych. 2. Wyposażenie stanowiska - szlifierka do wałków RS600C - przykłady przedmiotów - wyposażenie szlifierki do wałków - instrukcja do ćwiczenia 3. Przebieg ćwiczenia - zapoznanie się z budową szlifierki do wałków sterowanej numerycznie - zapoznanie się z układem sterowania - przykłady cykli obróbkowych - praktyczne zapoznanie się z pracą szlifierki Literatura: - Burek J. Maszyny technologiczne OWPR Rzeszów 2000 r. - Honczarenko J. Obrabiarki sterowane numerycznie WNT Warszawa 2008 r.

2 1. Charakterystyka techniczna Trójosiowa szlifierka firmy Geibel & Hotz RS 600 C przeznaczona jest do obróbki wykończeniowej przedmiotów walcowych. Cykle obróbkowe definiowane parametrycznie pozwalają na wykonanie szeregu operacji szlifierskich w trybie automatycznym bez znajomości kodu ISO. Baza programu sterującego działającego w oparciu o system Sinumerik 840D może zawierać do 200 przedmiotów, 60 tarcz szlifierskich oraz 20 obciągaczy Wielkości charakterystyczne Maksymalna długość przedmiotu obrabianego [mm] Maksymalna średnica przedmiotu obrabianego [mm] Maksymalna masa przedmiotu obrabianego między kłami [kg] Maksymalna masa przedmiotu obrabianego jednostronnie podpartego... 30[kg] Posuw osi X...0, [mm/min] Rozdzielczość osi X...1 [µm] Posuw osi Z...0, [mm/min] Rozdzielczość osi Z...0,5 [µm] Wymiary ściernicy (Øa x b x Øi) x 50 x 127 [mm] gdzie a średnica zewnętrzna, b grubość, c średnica mocowania Prędkość obwodowa ściernicy... maks. 50 [m/s] Prędkość obrotowa wrzeciona przedmiotu obrabianego [obr/min] Maksymalna moc silnika wrzeciona przedmiotu obrabianego... 2 [kw] Maksymalna moc silnika wrzeciona ściernicy... 5,5 [kw] 1.2. Widok ogólny szlifierki numerycznej Widok ogólny szlifierki przedstawiono na rys. 1. Wrzeciennik przedmiotu obrabianego 4 oraz konik 5 znajdują się na stole przesuwnym 2 osadzonym na łożu 1. Pomiędzy nimi przed przedmiotem obrabianym znajduje się układ kontroli czynnej średnicy przedmiotu 10. Za nimi widoczny jest wrzeciennik ściernicy 3 wraz ze ściernicą 9 i czujnikami emisji akustycznej 11 oraz dyszami układu chłodziwa 13. Do sterowania maszyną wykorzystujemy pulpity: maszynowy 6, układu sterującego wraz z ręcznym kontrolerem 7 oraz systemu Marposs 8, jak i pedał sterujący tuleją konika Schemat funkcjonalny układu napędowego i sterującego Schemat funkcjonalny został pokazany na rys. 2, natomiast umiejscowienie oraz zwroty osi przedstawia rys. 3. Każda z pięciu osi maszyny posiada własny niezależnie sterowany serwomotor: Oś X (ruch poprzeczny wrzeciennika) łożyskowaną na prowadnicy typu V napędzaną poprzez śrubę pociągową toczną serwomotorem nr 1. Sanie poprzeczne stanowią element nośny wrzeciennika ściernicy. Oś Z (ruch wzdłużny stołu) łożyskowaną i napędzaną jak wyżej serwomotorem 2. Sanie wzdłużne stanowią element nośny wrzeciennika przedmiotu obrabianego. Oś C (napęd przedmiotu obrabianego) napędzaną poprzez przekładnie z pasem zębatym serwomotorem 3. Wrzeciennik posiada także zacisk, śrubę odciskową dla kła centrującego oraz wpust przesuwny w kołnierzu zabieraka. Oś SR (napęd wrzeciona ściernicy) łożyskowaną na łożyskach tocznych napędzaną serwomotorem 4 poprzez pas zębaty. Wrzeciono zabezpieczone jest uszczelką labiryntową, która jednak funkcjonuje dopiero od prędkości 500 [obr/min]. Oś B (ruch obrotowy wrzeciennika ściernicy) napędzaną bezpośrednio serwomotorem 5

3 Rys. 1. Widok szlifierki G+H RS 600 C: 1 - łoże, 2 - stół przesuwny, 3 - wrzeciennik ściernicy, 4 - wrzeciennik przedmiotu obrabianego, 5 - konik, 6 - pulpit maszynowy, 7 - pulpit układu sterującego, 8 - pulpit systemu Marposs, 9 - ściernica, 10 - układ kontroli czynnej średnicy przedmiotu, 11 - czujnik emisji akustycznej, 12 - pedał sterujący konika, 13 - dysze głównego układu chłodziwa

4 Rys. 2. Schemat funkcjonalny układu napędowego i sterującego

5 Rys. 3. Umiejscowienie oraz zwroty osi 2. Charakterystyka sterowania pracą szlifierki Szlifierka Geibel & Hotz RS 600 C pracuje pod dyktando systemu Sinumerik 840D, jednakże wprowadzenie nakładki producenta spowodowało daleko posuniętą modyfikacje sposobu programowania, pozostawiając użytkownikowi jedynie dialog ekranowy dzięki któremu do obsługi pozornie skomplikowanej maszyny wystarczy znajomość predefiniowanych cykli obróbkowych i poprawna interpretacja ich parametrów Obsługa oprogramowania sterującego Ekran początkowy trybu automatycznego przedstawiono na rys. 4. Ekran początkowy zawiera zarówno wszystkie potrzebne informacje do kontrolowania przebiegu procesu, jak i przyciski pozwalające na dostęp do wszystkich funkcji potrzebnych do zaprogramowania obróbki nowego przedmiotu. Rys. 4. Ekran początkowy trybu automatycznego

6 Przygotowanie maszyny rozpoczynamy od ustawienia karty DANE OGOLNE widocznej na rys. 5, która zawiera informacje dotyczące m.in. pozycji załadunku przedmiotu czy też sterowania maszyną po zakończeniu cyklu. Karta TARCZA ZEWNETRZNA, zawiera dane dotyczące obciągania ściernicy. Rys. 5. Przygotowanie maszyny od strony programowej Obróbkę nowego przedmiotu rozpoczynamy od jego zdefiniowania w Kartotece części obrabianych (KARTOTEKA PRZEDM.) pokazanej na rys. 6. Kartoteka części obrabianych może zawierać do 200 wpisów zawierających w sobie rodzaj materiału z którego wykonana jest dana część, datę stworzenia oraz liczbę wykonanych sztuk. Od wybranej pozycji zależne są też zdefiniowane operacje obróbkowe. Rys. 6. Kartoteka części obrabianych oraz tworzenie nowej części Kolejnym krokiem jest przejście do kartoteki ściernic (EXIT => KARTOTEKA SCIERN.) widocznej na rys. 7. Część funkcji kartoteki ściernic pokrywa się z funkcjami kartoteki przedmiotów są to m.in. przyciski odpowiedzialne za tworzenie kart, ich kopiowanie czy szukanie. Bardzo ważną funkcją jest kasowanie kompensacji (KOMPENS. SKASOWAC). W przypadku zużycia się ściernicy do wartości minimalnej oraz gdy nowa ściernica zostanie nasadzona należy wykorzystać te funkcję, aby wyzerować narastające kompensacje po obciąganiu; należy jednak pamiętać że użycie tej funkcji jest nieodwracalne. Każdy z 60 dostępnych rekordów przechowuje m.in. informacje dotyczące początkowego, końcowego jak i obecnego rozmiaru tarczy szlifierskiej oraz jej maksymalną prędkość liniową, na podstawie których szlifierka wyznacza maksymalną prędkość obrotową.

7 Rys. 7. Kartoteka ściernic oraz tworzenie nowej ściernicy Po przejściu do kartoteki obciągaczy (EXIT => KARTOTEKA OBC.) rys. 8. należy zdefiniować obciągacz. Jednocześnie szlifierka pozwala na zdefiniowanie do 20 kart obciągaczy, przy czym każda z kart zawiera informacje na temat typu obciągacza (jeden z pięciu) jak i jego pełnych, niezmiennych wymiarów. Rys. 8. Kartoteka obciągaczy oraz tworzenie nowego obciągacza W tym momencie można rozpocząć programowanie samej obróbki za pomocą listy operacyjnej (EXIT => DANE CZESCI OBR.) rys. 9. Rys. 9. Lista operacyjna oraz wybór nowego cyklu

8 Ekran z danymi przedmiotu zawiera listę maksymalnie 26 operacji (szerzej opisanych w punkcie 2.2. Opis cykli obróbkowych ), które zostaną wykonane w kolejności na obrabianym przedmiocie. Przed zamocowaniem nowego przedmiotu i rozpoczęciem obróbki możemy jeszcze upewnić się, co do poprawności poprzednich działań poprzez użycie funkcji SPRAWDZEN dostępnej zarówno z poziomu głównego menu, jak i z poziomu listy operacji. Funkcja ta wykrywa i wyświetla wszelkie błędy (takie jak brak definicji wymaganych parametrów, niezgodność parametrów wykluczająca obróbkę, czy wolne miejsca między operacjami) Opis cykli obróbkowych Szlifowanie wzdłużne w osi Z (SZLIFOWANIE WZDLUZNE-Z) Jest to standardowy cykl służący do obróbki długich przedmiotów cylindrycznych. Zakłada on małe dosuwy ściernicy do przedmiotu obrabianego następujące po kompletnym przejściu ze stosunkowo dużym posuwem osiowym. Szlifowanie wgłębne w osi X (SZLIFOWANIE WCINAJACE-X) Cykl ten służy do obróbki części aż do uzyskania wymaganej średnicy przy nieruchomym (lub pozostającym w oscylacji o krótkim skoku) stole. Obróbka z wykorzystaniem cyklu szlifowania wgłębnego charakteryzuje się dużą wydajnością, a przy korzystaniu z oscylacji stołu również jakością powierzchni. Wielokrotne szlifowanie wcinające w osi X (WIELOKR.WCINANIE-X) Cykl wielokrotnego szlifowania wcinającego łączy cykle szlifowania wgłębnego (następujący wielokrotnie) z wykończeniowym zintegrowanym cyklem szlifowania wzdłużnego. Dzięki takiemu połączeniu uzyskujemy stosunkowo wysoką wydajność wraz z bardzo dobrymi parametrami powierzchni obrabianej. Zaletą tego cyklu jest automatyczne obliczanie pozycji w osi Z, oraz wykonywanie wcięć na przemian w wyniku przesunięcia po lewej i prawej stronie, dzięki czemu ściernica zużywa się równomiernie.

9 Oscylacja ukośna (OSCYLACJA UKOSNA) Głównym zastosowaniem cyklu oscylacji ukośnej jest szlifowanie stożków. Dla cyklu powinno stosować się ściernice uprzednio obciągnięte pod kątem przedmiotu, który poddajemy obróbce. Szlifowanie wgłębne skośne (WCINANIE UKOSNE) Cykl ten realizuje szlifowanie wgłębne pod kątem bez oscylacji osi. Kierunek dosuwu zawsze odbywa się w kierunku wrzeciona za pomocą obu osi. Szlifowanie wgłębne w osi Z (SZLIFOWANIE WCINAJACE-Z) W trakcie tego cyklu oś X nie przemieszcza się podczas całkowitej fazy obróbkowej. Dosuw odbywa się zawsze w stronę wrzeciona przedmiotu obrabianego. Funkcje pomocnicze Funkcje pomocnicze nie są związane z obróbką przedmiotu, ale pozwalają na przerwanie na krótko łańcucha operacyjnego celem dokonania np. pomiaru. Jest to jedyna operacja nie posiadająca danych geometrycznych.

10 Szlifowanie zarysów (SZLIFOWANIE KONTURU) Cykl ten pozwala na uzyskanie niemal dowolnego zarysu przedmiotu obrabianego, zależnego tak na prawdę tylko od promienia ściernicy, wymiarów maksymalnych szlifierki i wytrzymałości materiału. Cykl ten poza danymi geometrycznymi i danymi cyklu wymaga zaprogramowania parametrów profilu poprzez parametryczny edytor zarysu. Szlifowanie pełzające (SZLIFOWANIE (ZLUSZCZAJACE Z) Cykl ten jest zbliżony do cyklu szlifowania wzdłużnego, charakteryzuje się jednak bardzo dużą głębokością warstwy skrawanej i niskimi prędkościami posuwów. W porównaniu do szlifowania wzdłużnego w osi Z, cykl szlifowania pełzającego (zwanego też głębokościowym) pozwala na skrócenie czasu maszynowego od 30% do nawet 70% Parametry cykli obróbkowych Dane Geometryczne Bezugspunkt (Punkt odniesienia): określa, do którego punktu zarysu odnoszą się wpisane wartości czyli punkt zerowy ściernicy. Kierunek: 0 dla obróbki z prawej strony, 1 dla obróbki z lewej. lewe/prawe przepal (Przepełnienie z lewej/prawej).: określa wybieg, który może być tak dodatni, jak i ujemny. Naddatek Obr./obrób/obróbkowy: jest to największy naddatek obróbkowy, jaki może posiadać część przed operacją. Nakładanie sie: określa o ile mają nakładać się wejścia ściernicy. Pomiar: dodanie aktywnego pomiaru średnicy. (wprowadzenie 1) Pozycja/Poz. Koncowa Z/Z-prawa: określa pozycję będącą prawą granicą nawrotu oscylacji. Pozycja/Poz. startu Z/Z-lewa: jest to pozycja w osi Z, przez którą następuje dojazd do przedmiotu, ponadto jest to lewa granica oscylacji. Pozycja/Poz. wyjazdu/wyj. X/Z: jest to Dane Cyklu Czas zawrotu [1-3]: czas postoju w punktach nawrotu. Inkr. dosuwu [3]: przyrost dosuwu w punkcie nawrotu stołu. Inkrement: wielkość skoku dosuwu. Licznik obc./obciag: determinuje obciąganie po określonej ilości wcięć. Obc p. n. liczba skok.: określa po ilu zagłębieniach ma nastąpić obciąganie. Obc. [1-3]: ilość odciągnięć przed danym typem obróbki. Obc. po liczbie skoków: określa po ilu zagłębieniach ma nastąpić obciąganie. Obr. wrzeciona CO [3]: prędkość obrotowa wrzeciona przedmiotu obrabianego. Oszlifowanie: wykrycie styku za pomocą sondy emisji akustycznej Predk. osc. Z. [3]: prędkość oscylacji stołu w osi z. Predk. dosuwu [3]: prędkość dosuwu ściernicy do przedmiotu. Predkosc zaglebiania się w osi X: prędkość dosuwu.

11 pozycja, poprzez którą ściernica opuszcza aktualną operację szlifowania. Pozycja dojazdu/doj./dosuw X/Z: jest to pozycja w osi X/Z, przez którą następuje dojazd do przedmiotu. Pozycja-X szlifow.: w tej pozycji oś X zostanie zablokowana na cały czas obróbki. Dosuw na tą pozycje nastąpi po pozycjach dojazdu. Promien tarczy: promień ściernicy. Skok osc: określa skok oscylacji. Start konturu: określa, po której stronie ma się rozpocząć szlifowanie. Styczn.kontur wej/wyj.: określenie tego parametru spowoduje dodanie do ruchów wejściowych i wyjściowych przedłużeń stycznych do profilu. Wymiar gotowy 1/2/X/Y: wymiar gotowej części dla lewej/prawej pozycji nawrotnej. Predkosc dosuwu [3]: prędkość dosuwu do przedmiotu. Prędkość zanurzania X: prędkość zagłębiania się promieniowego. Rodzaj dosuwu [1-3]: określa, czy dosuw ma być ciągły, czy tylko w punktach nawrotu. Strategia: steruje kolejnością wcięć (wymiennie z zewnątrz do środka lub następująco obok siebie). Strona dosuwu [1-3]: ustala, po której stronie przedmiotu obrabianego ma odbywać się dosuw. Strona oszlifowania: pozycja, po której sonda ma oczekiwać dźwięku. Wyiskrzac z lewej/prawej [1-3]: czas wyiskrzania w punktach nawrotu. Wyiskrzanie [3]: czas zatrzymania po osiągnięciu średnicy na gotowo. Wyiskrzyc [3]: czas zatrzymania po osiągnięciu średnicy na gotowo Pulpity Rola pulpitu maszynowego rys. 10 składającego się z klawiatury oraz wyświetlacza została za pomocą wcześniej wspomnianej nakładki sprowadzona jedynie do wyświetlania danych. Poza rzędem oraz kolumną przycisków wokół wyświetlacza których funkcje zależne są od obecnie wyświetlanego ekranu, inne przyciski funkcyjne nie znajdują zastosowania w obsłudze szlifierki Geibel & Hotz RS600C. Rys. 10. Pulpit maszynowy Inaczej niż w wypadku pulpitu maszynowego, pulpit układu sterującego rys. 11. zawiera w sobie elementy bezpośrednio oddziaływujące na maszynę, odpowiedzialne zarówno za jej programowanie, obsługę jak i bezpieczeństwo pracy.

12 Rys. 11. Pulpit układu sterującego Praca automatyczna oraz blokowa Sterowanie wrzecionem ściernicy w cyklu ustawczym Rozpoczęcie oraz zakończenie cyklu automatycznego Sterowanie wrzecionem przedmiotu obrabianego w cyklu ustawczym Uruchomienie głównego oraz dodatkowego obiegu chłodziwa Wywołanie operacji obciągania automatycznego lub wstępnego Wybór osi sterowanej Najazd na punkt referencyjny Wybór trybu ustawczego Wybór ruchów szybkich Aktywacja tulei konika Przerwanie programu, kasowanie komunikatów Powrót na pozycje obróbki lub załadunku w trybie automatycznym Aktywacja systemu czynnej kontroli średnicy lub pozycjonera osiowego Skok posuwu w funkcji JOG Uruchomienie ręcznej oscylacji Kontrolka zezwolenia na obrót osi B Wywołanie wcześniej ustawionego skręcenia osi B Aktywacja agregatu hydraulicznego Zwolnienie blokady drzwi Regulacja prędkości obrotowej ściernicy Regulacja posuwu prędkości

13 3. Programowanie obróbki Przyjmujemy stały maksymalny naddatek w wysokości 0.25 mm. Do obróbki wykorzystujemy podstawową ściernicę o szerokości 50 mm. W przykładowym wałku rys. 12 obróbce podlegają 3 powierzchnie, obrabiane kolejno za pomocą cyklu szlifowania wgłębnego, wzdłużnego oraz pełzającego. Ekrany operacji przedstawiono na rys. 13, 14. Rys. 12. Przykładowy wałek nr 1 Rys. 13. Lista operacyjna oraz cykl szlifowania wgłębnego wałka nr 1 Rys. 14. Cykle szlifowania wzdłużnego oraz pełzającego przykładowego wałka

14 Szlifowanie wgłębne w osi X powierzchni 1: Pozycja dojazdu X: Wysokość, na której będzie znajdować się ściernica przed podejściem do obróbki uniknięcie kolizji Pozycja startu Z: Rozpoczęcie obróbki 100 mm od układu Skok osc.: 0 Wyłączenie oscylacji stołu w osi Z Naddatek obrób: Wielkość naddatku określamy by nie dochodziło do skrawania powietrza Wymiar gotowy: Średnica wałka we wcięciu Poz.wyjazdu-X: Punkt w osi X, do którego nastąpi wyjazd po obróbce Poz.wyjazdu-Z: Dzięki określeniu pozycji wyjazdu Z równej pozycji startu Z, ściernica po obróbce wycofa się najpierw w osi X, dzięki czemu unikniemy kolizji Punkt odniesienia: 0 Ustawienie punktu odniesienia na lewej krawędzi ściernicy w tej operacji Szlifowanie wzdłużne w osi Z powierzchni 2: Pozycja dojazdu-x: Dojazd przez punkt Pozycja startu-z: Szlifowanie od lewej krawędzi płaszczyzny Pozycja koncowa-z: Szlifowanie do końca prawej krawędzi (na 300 mm) Naddatek obróbkowy: Wysokość ponad wymiarem gotowym, od której rozpocznie się szlifowanie Wymiar gotowy: Wymiar gotowy, do którego szlifowanie będzie trwało Poz.wyjazdu-X: Wyjazd na 150 mm (poza najwyższą średnicę wałka) Poz.wyjazdu-Z: Brak ruchu w osi Z przy wyjeździe (z powodu równości Poz.wyjazdu- Z oraz Pozycja koncowa-z Punkt odniesienia: -1 Ustawienie punktu odniesienia na prawej krawędzi ściernicy w tej operacji Szlifowanie pełzające w osi Z powierzchni 3: Pozycja dojazdu-x: Dojazd przez punkt Z-lewa: Lewa i prawa granica obrabianej powierzchni (mierzona lewą Z-prawa: krawędzią ściernic) Przepełnienie z lewej: Określenie dodatkowego dobiegu oraz wybiegu pozwalającego na Przepełnienie z prawej: usunięcie ew. zadziorów Naddatek obróbkowy: Wysokość ponad wymiarem gotowym, od której rozpocznie się szlifowanie

15 Wymiar gotowy: Punkt odniesienia: 0 Kierunek: 0 Pozycja wyj. X: Pozycja wyj. Z: Wymiar gotowy, do którego szlifowanie będzie trwało Ustawienie punktu odniesienia na lewej krawędzi ściernicy w tej operacji Skrawanie od lewej krawędzi obrabianej powierzchni Po zakończeniu obróbki wyjazd na 150 mm w osi X bez ruchu w osi Z (Pozycja wyj. Z= Z-prawa+ Przepełnienie z prawej)