Podstawy technik wytwarzania PTWII - projektowanie. Ćwiczenie 4. Instrukcja laboratoryjna

Transkrypt

1 PTWII - projektowanie Ćwiczenie 4 Instrukcja laboratoryjna Człowiek - najlepsza inwestycja Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego Warszawa 2011

2 2 Ćwiczenie 4 1. WSTĘP 1.1. Cel ćwiczenia Ćwiczenie jest rozszerzeniem ćwiczenia Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC). W ramach ćwiczenia studenci mają wykonać własne zadania na podstawie otrzymanych rysunków Zakres wymaganych wiadomości Poprawne przygotowanie do ćwiczenia wymaga zapoznania się z niniejszą instrukcją, przypomnienia odpowiednich treści wykładów z Podstaw Technik Wytwarzania oraz Technologii Urządzeń Mechatroniki, a także przestudiowania informacji podanych w literaturze uzupełniającej. Wymagane są informacje z ćwiczenia Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC). Zakres wymaganych wiadomości jest następujący: budowa frezarki konwencjonalnej, narzędzia (frezy) stosowane do obróbki, parametry technologiczne wymagane do wykonania obróbki danego materiału (prędkość obrotowa, posuw, głębokość skrawania), błędy wykonania wyrobu. 2. WPROWADZENIE 2.1. Informacje ogólne Frezowanie na obrabiarkach numerycznych jest jedną z najczęściej używanych metod kształtowania wyrobów. Stosowana jest do wytwarzania wyrobów wymagających produkcji średnio i wielkoseryjnej, przy bardzo dużej powtarzalności wymiarowej. Zastępuje ona obróbkę na obrabiarkach konwencjonalnych, gdzie powtarzalność zależy od operatora (czynnik ludzki). Wykorzystywane są tu te same narzędzia i parametry technologiczne obróbki. Maszyny przemysłowe oprócz ruchów X, Y, Z mają możliwość dodatkowych ruchów poprzez skręcenie każdej z osi, automatyczną wymianę narzędzia, układ chłodzący, układ pomiarowy. Są to wyspecjalizowane centra obróbcze przewidziane do wielkoseryjnej pro-

3 Ćwiczenie 4 3 dukcji, gdzie obsługa jest sprowadzona do zamontowania materiału, usunięcia gotowego wyrobu i wymiany zużytych narzędzi. Na rysunku 1 przedstawiono schemat rozmieszczenia poszczególnych osi we frezarce numerycznej. Rys. 1. Układ osi w frezarce numerycznej Do prawidłowego programowania frezarki numerycznej wymagana jest znajomość kodu maszynowego (G kodu.). Dostępne są na rynku oprogramowania do tworzenia programów w środowisku przyjaznym dla użytkownika, gdzie wykonuje się rysunek wyrobu i dobiera się poszczególne narzędzia do obróbki oraz ich parametry pracy. Po wykonaniu całego procesu następuje przekompilowanie całego programu do kodu zrozumiałego dla maszyny. Kod wykorzystywany w maszynie pisany jest w instrukcji do ćwiczenia 4: Programowanie frezarki sterowanej numerycznie (CNC) Literatura źródłowa 1. Wolski P. Podstawy obróbki CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, Wolski P. Programowanie obrabiarek CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, oprogramowanie użyte w ćwiczeniu dokumentacja oprogramowania

4 4 Ćwiczenie 4 3. STANOWISKO LABORATORYJNE Stanowisko laboratoryjne składa się z frezarki oraz komputera PC. Rys. 2. Frezarka CNC wykorzystana w ćwiczeniu. Dostępne na ćwiczeniu urządzenie posiada trzy osie sterowane niezależnie X, Y i Z, operator ustala również prędkość obrotową wrzeciona. Ruch w płaszczyźnie XY zapewnia stół frezarki, natomiast ruch w osi Z wykonuje wrzeciono. Na rysunku 2 pokazano podstawowe elementy funkcjonalne frezarki: 1 stolik krzyżowy wykonujący ruch w płaszczyźnie XY 2 oś Z na której zamocowany jest silnik z uchwytem narzędziowym 3 wymienny uchwyt narzędziowy 4 wyłącznik bezpieczeństwa STOP

5 Ćwiczenie 4 5 Rys. 3. Widok ekranu programu sterującego. Na rysunku 3 przedstawiono widok ekranu programu sterującego. Okno programu można podzielić na kilka grup: 1 program kodu maszynowego napisany w G kodzie 2 obraz gotowego wyrobu 3 pozycje narzędzia 4 funkcje programu. Kod programu pisany jest w dowolnym edytorze tekstu. Plik odczytywany ma mieć rozszerzenie txt.

6 6 Ćwiczenie 4 4. REALIZACJA EKSPERYMENTÓW TECHNOLOGICZNYCH 4.1. Uwagi bhp Podczas wykonywania w tym ćwiczeniu prac laboratoryjnych istnieje zagrożenie prądowe obrabiarki i przyrządy pomiarowe są zasilane prądem przemiennym o napięciu 230 V. Ponadto wirujące narzędzia powodują rozrzucanie mikroskopijnych wiórów siłą odśrodkową. Z tego względu obserwacje procesu obróbki należy prowadzić z użyciem mikroskopów lub okularów ochronnych. Ponieważ frezy posiadają ostre krawędzie to wszelkie czynności pomocnicze, takie jak mocowanie lub wyjmowanie narzędzi oraz elementów próbnych, należy wykonywać przy wyłączonych ruchach. Sposób przeprowadzania prób technologicznych demonstruje prowadzący ćwiczenie Program ćwiczenia Program ćwiczenia składa się z następujących zadań szczegółowych: 1. Praktyczne poznanie budowy frezarki numerycznej. 2. Opracowanie procesu technologicznego zadanej części. 3. Opracowanie programu. 4. Wprowadzenie programu do programu sterującego frezarki. 5. Sprawdzenie programu na ekranie programu sterującego. 6. Dokonanie ustawienia narzędzia. 7. Wykonanie obróbki. 8. Dokonanie pomiaru wykonanej części. 9. Opracowanie sprawozdania Wykonanie zadań Manualna obsługa frezarki numerycznej. Proste programy wykonujące poszczególne etapy programowania frezarki CNC: obróbka powierzchni czołowej, nacięcie rowka, wymiana narzędzi. Przykładowy program do obróbki powierzchni. Tekst zaznaczony na niebiesko jest komentarzem i nie jest odczytywany przez program. Program do planowania powierzchni:

7 Ćwiczenie 4 7 ;planowanie 100 mm długości dwukierunkowe w osi x ;98mm szerokości + szerokość freza (nie 100 by nie wyjść poza zakres) ;użyj frezu walcowego min 25mm szerokości ;zacznij od lewego dolnego rogu, obok (po osi x) materiału na docelowej wysokosci, ustaw tam zero ; tu zaczyna się właściwy program G90 ; szybki posuw G21 ; Definicja górnej wartości granicznej zabronionej strefy F50 ; prędkość posuwu 50% wartości maksymalnej ustawionej w programie G00 X0. Y0.. ; szybki posuw do punktu x = 0, y = 0, z = 0 M03 ; włączenie prawych obrotów wrzeciona ; ruch jałowy, ze względu na czas potrzebny do ustalenia prędkości obrotowej G01 Z1 ; Interpolacja liniowa ruch w osi z 1mm do góry G01 ; Interpolacja liniowa ruch do materiału o 1 mm chodzi o czas na rozpędzenie wrzeciona ; początek ruchu roboczego X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x Y20 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny Y40 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x Y60 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny Y80 ; ruch stołu o 20 mm w osi y X100 ; ruch stołu o 100 mm w osi x Y98 ; ruch stołu o 18 mm w osi y X0 ; ruch stołu o 100 mm w osi x kierunek przeciwny ;koniec ruchu roboczego M05 ; wyłączenie wrzeciona M30 ; koniec programu ; koniec programu

8 8 Ćwiczenie 4 Przykład zadania na grawerowanie rysunku: Rys. 4. Grawerowanie domku. Program ; 50mm szerokości 40mm wysokości ; użyj nawiertaka, ustaw go 2,5-2,8 mm nad powierzchnia dla głębokości 0,5-0,2mm ; zacznij od lewego dolnego rogu G90 G21 F50 G00 X0. Y0.. M03 X30 X45 Y25 X5 Y0 X30 Y20 X40 Y0 G00 X15 Y10 X20

9 Ćwiczenie 4 9 Y20 X10 Y10 X15 Y20 G00 X20 Y15 X10 G00 X5 Y25 X0 X10 Y37 X30 Y30 X35 Y40 X30 Y37 G00 X35 Y37 X40 X50 Y25 X45 G00 X38.5 Y10 X37

10 10 Ćwiczenie 4 G00 X35 Y15 Z3 ;KONIEC M05 M30 Koniec programu grawerowani domku. Przykład liter z alfabetu: A B C D E X15 Y7.5 X12 X10 Y30 Y30 Y30 X10 Y-30 X5 G02 X-15 R7.5 G02 X10 Y-10 X-12 Z3 G02 Y-15 R7.5 G01 Y15 R10 Y15 G00 X-5 Y15 G02 Y-15 R7.5 G02 X15 R7.5 G01 Y-10 X10 G01 Z3 G01 Z3 G02 X-10 Y-10 X-10 X-10 G00 X18 G00 Y-22.5 X10 R10 Y15 Z3 G01 Z3 X12 G00 Y-15 X25 G00 X20 Z3 G00 Y-30 X10 Każdy student na zajęcia ma przynieść program, który na materiale o powierzchni X = 100 mm i Y = 60 mm, będzie zawierał imię i nazwisko do wygrawerowania. Głębokość skrawania maksymalnie 1 mm. Przykład na rysunku 3. Na podstawie otrzymanego rysunku napisać program. Wykonać symulację ruchów narzędzia w programie MACH 3. Wykonać frezowanie w materiale. 5. SPRAWOZDANIE Z ĆWICZENIA Sprawozdanie z ćwiczenia powinno zawierać: uwagi bhp, program ćwiczenia, czyli treść zadań, opracowanie zadań w postaci szkiców, podanie zastosowanych wartości para-

11 Ćwiczenie 4 11 metrów i warunków technologicznych eksperymentów, wyniki eksperymentów, ilustracje wyników wykresami, oszacowania błędów pomiarów oraz wnioski dotyczące przeprowadzonych doświadczeń. 6. LITERATURA UZUPEŁNIAJĄCA 1. Wolski P. Podstawy obróbki CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, Wolski P. Programowanie obrabiarek CNC tłumaczenie z niemieckiego, REA, oprogramowanie użyte w ćwiczeniu dokumentacja oprogramowania