Obrabiarki sterowane numerycznie i centra obróbkowe

Transkrypt

1 Obrabiarki sterowane numerycznie i centra obróbkowe

2 Widok typowej obrabiarki sterowanej numerycznie V0

3 Cechy obrabiarek NC Duża sztywność i dobre tłumienie drgań oraz napędy bezluzowe Indywidualne napędy ruchów posuwowych każdej osi sterowanej numerycznie, tzw serwonapędy Indywidualne układy pomiarowe położenia (przemieszczenia) ka żdej osi sterowanej numerycznie Magazyn narzędzi z automatyczną programową wymianą Oś C sterowana numerycznie Narzędzia obrotowe napędzane Oś Y sterowana numerycznie (dla tokarek) Automatyczny nadzór nad procesem obróbki

4 Cechy obrabiarek NC Uproszczony napęd główny (napędy zintegrowane) Wrzeciona przechwytujące (dla tokarek) Głowice kątowe sterowane numerycznie w dwóch osiach Stoły obrotowe i kołyski przedmiotowe sterowane numerycznie Podtrzymki przedmiotowe sterowane numerycznie dla długich i wiotkich przedmiotów Koniki sterowane numerycznie (dla tokarek)

5 Wysoka sztywność i tłumienie drgań Optymalne konstrukcje korpusów dzięki MES V11 V12

6 Wysoka sztywność i tłumienie drgań Przekładnie śrubowe toczne i prowadnice toczne

7 Indywidualne napędy posuwu (serwonapędy) Widok obrabiarki NC z niezależnymi napędami posuwu V13 V15 V14

8 Koncepcja kasowania luzów za pomocą podwójnego napędu serwomechanizmowego

9 Rozwiązanie konstrukcyjne bezluzowego napędu głównego stołu tokarki karuzelowej z numerycznie sterowaną osią C

10 Diagnostyka i nadzór narzędzi skrawających V16 V17

11 Automatyczny pomiar przedmiotu V18 V19

12 Schemat obrabiarki typu Gantry (a) i portalowej (b)

13 Frezarka typu Gantry 5 cio osiowa

14 Uproszczone napędy główne

15 Napędy główne zintegrowane tzw elektrowrzeciono

16 Przykład wykorzystania kątowego pozycjonowania wrzeciona do wytaczania otworu

17 Oś C i narzędzia obrotowe napędzane Wiercenie otworu poprzecznego narzędziem obrotowym napędzanym na tokarce z osią C

18 Przykład przepływu wiórów i cieczy chłodzącosmarującej

19 Wzrastająca liczba osi sterowanych numerycznie Tokarka NC dwuosiowa

20 Wzrastająca liczba osi sterowanych numerycznie Tokarka NC trzyosiowa

21 Wzrastająca liczba osi sterowanych numerycznie Tokarka karuzelowa NC czteroosiowa

22 Wzrastająca liczba osi sterowanych numerycznie Tokarka karuzelowa NC pięcioosiowa

23 Wzrastająca liczba osi sterowanych numerycznie

24 Tokarka NC ośmioosiowa V1

25 Tokarka NC z numerycznie sterowaną osią Y V2

26 Zastosowanie podtrzymki sterowanej numerycznie podczas obróbki długich wałków

27 Koncepcja głowicy kątowej przestawnej o 90 0 z narzędziami obrotowymi napędzanymi V20 V3

28 Głowice kątowe sterowane numerycznie V21 V22

29 Głowice kątowe sterowane numerycznie

30 Głowice kątowe sterowane numerycznie

31 Głowice z numerycznie sterowaną osią wrzeciona V23

32 Głowica z narzędziami obrotowymi napędzanymi V4

33 Stół obrotowy i kołyska (wychylny stół) sterowane numerycznie V24 V23

34 Wrzeciono przechwytujące tokarki NC

35 Możliwości technologiczne tokarki z narzędziami obrotowymi napędzanymi i osią C V5

36 Możliwości obróbkowe tokarki dwuwrzeciennikowej V6

37 Przykłady obróbki na tokarce NC z osią C V8 V7 V9

38 Tokarka NC ze skośnym łożem

39 CENTRA OBRÓBKOWE Centrum obróbkowe to obrabiarka sterowana numerycznie (zazwyczaj CNC), która w zakresie swoich możliwości technologicznych umożliwia obróbkę przedmiotu z wielu stron w jednym zamocowaniu wieloma różnymi narzędziami, tj prawie na gotowo.

40 Cechy centrum obróbkowego Musi posiadać mechanizm zmiany położenia przedmiotu bez odmocowywania (stół podziałowy, podzielnica itp.) Musi posiadać mechanizm automatycznej zmiany narzędzia, np. magazyn narzędzi lub głowica wielonarzędziowa z programowaną zmianą położenia Może posiadać mechanizm wymiany przedmiotów obrabianych, tzw centrum spaletyzowane V25 V26 V27

41 Podział centrów obróbkowych Dla przedmiotów typu korpus (centra frezarskie) Dla przedmiotów obrotowo-symetrycznych (centra tokarskie, szlifierskie) Inne (centra do kół zębatych) Z uwagi na położenie osi wrzeciona narzędziowego centra frezarskie dzielą się na: Poziome Pionowe

42 Centrum frezarskie 5-cio osiowe

43 Centrum frezasko-wytaczarskie dwuwrzecionowe

44 Centrum frezarskie spaletyzowane

45 Pionowo-pozioma głowica w centrach frezarskich V21

46 Centrum tokarskie firmy Traub

47 Cechy centrów tokarskich: Magazyn z automatyczną wymianą narzędzi Mechanizm przechwytywania przedmiotu obrabianego Narzędzia obrotowe napędzane Oś C Oś Y

48 Głowica z narzędziami napędzanymi

49 Centrum tokarskie Multiturn

50 Centrum wiertarskie (a) i spaletyzowane (b)

51 Frezarka obwiedniowa NC sześcioosiowa

52 Nowe koncepcje obrabiarek Obrabiarki o strukturach równoległych: Hexapod i Tripod

53 Struktury równoległe maszyn typu hexapod

54 Warianty struktur równoległych obrabiarek

55

56 Przykłady obrabiarek o strukturze hexapodu

57 Przykłady obrabiarek o strukturze tripodu

58 Hexapod V28

59 V29

60 V30

61 V31

62 V32

63 V33

64 Obróbka szybkościowa HSC High Speed Machining

65 Wymagania kinematyczne dotyczące obróbki szybkościowej HSC Prędkości obrotowe wrzecion: powyżej obr/min Prędkości posuwu od 20 m/min w górę Przyspieszenia ruchu powyżej 10 m/s2

66 Przykłady rozwiązań konstrukcyjnych obrabiarek do obróbki szybkościowej HSC

67 Systemy narzędziowe SN jest to taki system technicznoorganizacyjny, który zapewnia automatyczną, bezobsługową i długotrwałą gospodarkę narzędziami skrawającymi, dla potrzeb obrabiarek sterowanych numerycznie, tj umożliwia ich automatyczną wymianę, zgodnie z programem obróbki

68 Składniki systemu narzędziowego System pozycjonowania i mocowania narzędzia we wrzecionie z możliwością automatycznej wymiany Mechanizm automatycznej wymiany narzędzia Mechanizmy magazynowania narzędzi Mechanizmy identyfikowania narzędzi w magazynach Systemy informatyczne magazynowania informacji o narzędziach (układy współrzędnych, dane korekcyjne, okresy trwałości i inne)

69 Podział systemów narzędziowych Dla narzędzi obrotowo-symetrycznych Dla narzędzi pryzmatycznych

70 Systemy narzędziowe dla narzędzi obrotowych (wiertła, frezy, wytaczadła)

71 Wymagania stawiane systemowi pozycjonowania i mocowania narzędzi w gnieździe wrzeciona Powtarzalność i jednoznaczność (liniowa i kątowa) pozycjonowania w gnieździe wrzeciona Przeniesienie sił (skrawania i innych) działających na ostrze i oprawkę narzędziową Zapewnienie wymaganej sztywności mocowania narzędzia w gnieździe wrzeciona Zapewnienie dostatecznej siły mocowania narzędzia w gnieździe wrzeciona, np. aby przeciwdziałać wypadnięciu narzędzia podczas obróbki Umożliwienie łatwego, tj bez użycia znacznej siły, wyjęcia narzędzia i włożenia nowego, tj z użyciem zmieniacza narzędzi

72 Chwyt narzędziowy dla narzędzi obrotowych

73 Systemy narzędziowe dla narzędzi pryzmatycznych (noże tokarskie)

74 Systemy narzędziowe dla tokarek (z wymienną oprawką)

75 System narzędziowy dla tokarek firmy Komet

76 Systemy magazynowania narzędzi - wymagania Duża pojemność magazynu narzędziowego Małe wymiary gabarytowe zajmowane przez magazyn Łatwy dostęp do do magazynu, umożliwiający szybka wymianę narzędzia Krótki czas wymiany narzędzia Krótki czas odnalezienia narzędzia w magazynie Łatwość konstrukcyjna usytuowania magazynu na obrabiarce

77 Ogólny podział systemów magazynowania narzędzi Magazyny bez możliwości automatycznej wymiany narzędzi, zwane powszechnie głowicami wielonarzędziowymi Magazyny przystosowane do automatyczne wymiany narzędzi

78 Głowice wielonarzędziowe Obrotowe Liniowe Obrotowe o osi poziomej Obrotowe o osi pionowej Obrotowe o osi skośnej Przykłady głowic obrotowych Tarczowe Uniwersalne Bębnowe

79 Głowice rewolwerowe tarczowe i uniwersalne

80 12-pozycyjne głowice rewolwerowe tarczowe

81 Głowica wielonarzędziowa przesuwna (liniowa)

82 Głowica z narzędziami obrotowymi napędzanymi

83 Rozwiązanie konstrukcyjne napędu narzędzi obrotowych z odchylnym mechanizmem napędowym

84 Centrum tokarskie Multiturn z dwoma niezależnymi głowicami rewolwerowymi i niezależną głowicą z narzędziami obrotowymi

85 Zalety i wady głowic wielonarzędziowych Najkrótszy czas wprowadzenia nowego narzędzia do procesu obróbki Mała pojemność narzędziowa: narzędzi Mała sztywność głowicy wielonarzędziowej, ograniczająca wzrost parametrów skrawania (z uwagi na siły skrawania) Duże niebezpieczeństwo kolizji, zwłaszcza z przedmiotem obrabianym jak i z innymi składnikami układu OUPN (dotyczy to zwłaszcza narzędzi długich) Duże trudności z wymiana zużytego narzędzia Skomplikowany mechanizm obrotu głowicy narzędziowej

86 Magazyny narzędziowe - podział Wolnostojące Przyobrabiarkowe Łańcuchowe Talerzowe (tarczowe) Kasetowe Pierścieniowe Regałowe

87 Magazyn wolno stojący

88 Magazyn narzędziowy talerzowy

89 Rozwiązania konstrukcyjne magazynów narzędziowych

90 System automatycznej wymiany narzędzi - wymagania Możliwie krótki czas wymiany narzędzia Niezawodność działania systemu w dłuższym okresie czasu

91 System automatycznej wymiany narzędzi - podział Bez mechanizmu automatycznej wymiany (bez zmieniacza) Z mechanizmem automatycznej wymiany (ze zmieniaczem): W układzie jednochwytakowym W układzie dwuchwytakowym

92 Automatyczna wymiana narzędzi bez zmieniacza narzędzi

93 Cykl automatycznej wymiany narzędzi z dwuchwytakowym zmieniaczem narzędzi

94 Przykłady wymiany narzędzi z różnymi zmieniaczami

95 System identyfikacji (kodowania) narzędzi - wymagania Krótki czas znajdowania narzędzia w magazynie Minimalizacja niezbędnych zmian konstrukcyjnych narzędzia Łatwość komunikacji z systemem zarządzającym narzędziami Możliwość gromadzenia danych narzędziowych bezpośrednio w narzędziu (dane wędrują razem z narzędziem)

96 System identyfikacji (kodowania) narzędzi - podział Mechaniczny Elektroniczny Z kodowaniem narzędzi Z kodowaniem gniazd narzędziowych Z kodowaniem zmiennych gniazd narzędziowych

97 System kodowania za pomocą pierścieni kodowych

98 Wady systemu mechanicznego Wzrasta masa i wymiary narzędzia lub magazynu Zużywanie się elementów mechanicznych w dłuższym okresie czasu Kodowanie typu sztywnego (ewentualna zmiana kody wymaga złożonych działań mechanicznych)

99 System kodowania elektronicznego narzędzi

100 Zalety i wady kodowania narzędzi i gniazd narzędziowych Kodowanie gniazd narzędziowych sprzyja najszybszemu znajdowaniu narzędzia Kodowanie narzędzi wymaga poszukiwania narzędzia na ślepo, co wydłuża czas jego znajdowania Kodowanie gniazd wymaga odkładania narzędzia do tego samego gniazda z którego narzędzie zostało pobrane Kodowanie gniazd narzędziowych nie wymaga żadnych zmian konstrukcyjnych w narzędziu Kodowanie elektroniczne umożliwia gromadzenie danych narzędziowych bezpośrednio w narzędziu (dane wędrują razem z narzędziem) Kodowanie elektroniczne znacznie upraszcza komunikację z systemem zarządzającym narzędziami

101 Ustawianie wymiarowe narzędzi Narzędzia w obrabiarkach NC wymagają ustawienia lub tylko zidentyfikowania wierzchołka ostrza skrawającego, tj jego współrzędnej długościowej i promieniowej (Programista NC potrzebuje informacji o położeniu wierzchołka ostrza względem układu współrzędnych narzędzia, ponieważ program NC jest tworzony dla ruchu wierzchołka ostrza). Po wprowadzeniu programu do sterowania NC konieczne jest wprowadzenie danych narzędziowych, tzw korekcji długościowej i promieniowej dla każdego narzędzia. Sterowanie NC (interpolator) przelicza współrzędne zapisane w programie w układzie przedmiotu na współrzędne w układzie obrabiarki, na podstawie korekcji długościowej i promieniowej.

102 Ustawianie wymiarowe narzędzi - podział Narzędzia wymagające ustawiania wymiarowego, np. wytaczadło Narzędzia nie wymagające ustawiania narzędziowego, np. nóż tokarski Narzędzia nienastawialne, np. wiertło

103 Ustawianie wymiarowe narzędzi

104 Wierzchołek ostrza skrawającego

105 System zarządzania narzędziami skrawającymi (Tool management) Jest to system informatyczny, który umożliwia gromadzenie wszystkich danych narzędziowych oraz dostarczanie tych danych do obrabiarki na której dane narzędzia będą wykorzystywane Powinien to być system w pełni automatyczny.

106 System zarządzania narzędziami skrawającymi - podział System tylko do odczytu, np. dla narzędzi kodowanych mechanicznie System do zapisu i odczytu, np. dla narzędzi kodowanych elektronicznie

107 System zarządzania narzędziami w trybie tylko do odczytu

108 System zarządzania narzędziami w trybie do zapisu i czytania danych

109 Zestaw danych narzędziowych Typ narzędzia Numer identyfikacyjny narzędzia Pozycja w magazynie narzędziowym Narzędzie seryjne, specjalne, standardowe Oprawka Masa narzędzia Maksymalny posuw i prędkość skrawania lub prędkość obrotowa Okres trwałości narzędzia lub jego pozostałość Kodowanie ze zmieniającymi się gniazdami lub bez Promień wierzchołka ostrza Długość narzędzia Kod narzędzia Promień kolizji

110 Automatyczna wymiana przedmiotów (Systemy spaletyzowane)

111 Centrum z systemem palet wymiennych