dr inż. Wojciech Musiał Politechnika Koszalińska, Wydział: Mechanika i Budowa Maszyn; Tel. kom. 661 201 823



Podobne dokumenty
The development of the technological process in an integrated computer system CAD / CAM (SerfCAM and MTS) with emphasis on their use and purpose.

WYBÓR PUNKTÓW POMIAROWYCH

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

PROJEKT SYSTEMU DOSUWU NANOMETRYCZNEGO DO PRECYZYJNEJ OBRÓBKI MATERIAŁÓW CERAMICZNYCH

WYNIKI REALIZOWANYCH PROJEKTÓW BADAWCZYCH

METODYKA OCENY TOPOGRAFII FOLII ŚCIERNYCH ZE SZCZEGÓLNYM UWZGLĘDNIENIEM ROZMIESZCZENIA ZIAREN ŚCIERNYCH

POSTĘPY W KONSTRUKCJI I STEROWANIU Bydgoszcz 2004

Tematy prac dyplomowych magisterskich, realizacja semestr: letni 2018 kierunek AiR

Wygładzanie powierzchni tłoczników blach za pomocą innowacyjnej wielonarzędziowej głowicy z niezależnym napędem pneumatycznym

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

Technik mechanik. Zespół Szkół Nr 2 w Sanoku

Inżynieria odwrotna w modelowaniu inżynierskim przykłady zastosowań

Spis treści. Wykaz ważniejszych symboli i akronimów... 11

APPLICATIONS OF SELECTED CAx TOOLS FOR INVESTIGATIONS OF ULTRASONIC ASSISTED GRINDING

Opracowanie prototypu ergonomicznej dźwigni zmiany biegów z wykorzystaniem techniki inżynierii odwrotnej

Tematy prac dyplomowych magisterskich kierunek MiBM

Od modelu CAD do sterowania robotami frezującymi

Tematy prac dyplomowych inżynierskich kierunek MiBM

WPŁYW METODY DOPASOWANIA NA WYNIKI POMIARÓW PIÓRA ŁOPATKI INFLUENCE OF BEST-FIT METHOD ON RESULTS OF COORDINATE MEASUREMENTS OF TURBINE BLADE

CAD/CAM. MiBM II stopień (I stopień / II stopień) akademicki (ogólno akademicki / praktyczny) kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES)

WYTYCZNE DO OPRACOWANIA SYSTEMU CAM DLA SZLIFOWANIA GUIDELINES FOR CREATION CAM SOFTWARE FOR GRINDING

Projekt rejestratora obiektów trójwymiarowych na bazie frezarki CNC. The project of the scanner for three-dimensional objects based on the CNC

PROGNOZOWANIE ROZWOJU TECHNOLOGII SZLIFOWANIA I WYGŁADZANIA POWIERZCHNI O ZMIENNEJ KRZYWIŹNIE

wytwarzania (CAD/CAM)

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

kierunkowy (podstawowy / kierunkowy / inny HES) obowiązkowy (obowiązkowy / nieobowiązkowy) Polski semestr pierwszy

WPŁYW MODYFIKACJI ŚCIERNICY NA JAKOŚĆ POWIERZCHNI WALCOWYCH WEWNĘTRZNYCH

OPERATOR OBRABIAREK SKRAWAJĄCYCH

Rok akademicki: 2016/2017 Kod: RME WM-s Punkty ECTS: 7. Kierunek: Inżynieria Mechatroniczna Specjalność: Wytwarzanie mechatroniczne

POLITECHNIKA POZNAŃSKA

DROGA ROZWOJU OD PROJEKTOWANIA 2D DO 3D Z WYKORZYSTANIEM SYSTEMÓW CAD NA POTRZEBY PRZEMYSŁU SAMOCHODOWEGO

Szkolenia z zakresu obsługi i programowania obrabiarek sterowanych numerycznie CNC

5 mm RÓŻNORODNOŚĆ FORM ELEMENTARNYCH FRAGMENTÓW USUNIĘTEGO MATERIAŁU ZAAWANSOWANE METODY BADAŃ MATERIAŁÓW 00:00:00 --:

Proces technologiczny. 1. Zastosowanie cech technologicznych w systemach CAPP

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

mgr inż. Marta Kordowska, dr inż. Michał Kozłowski, dr inż. Wojciech Musiał; Politechnika Koszalińska, Wydział: Mechanika i Budowa Maszyn;

WYBRANE PROBLEMY WSPÓŁRZĘDNOŚCIOWEJ TECHNIKI POMIAROWEJ. Jerzy Sładek (red.) i inni

Zawiadomienie o wyborze najkorzystniejszej oferty

Przedmiotowy system oceniania - kwalifikacja M19. Podstawy konstrukcji maszyn. Przedmiot: Technologia naprawy elementów maszyn narzędzi i urządzeń

AUTOMATYZACJA PROCESU PROJEKTOWANIA RUR GIĘTYCH W OPARCIU O PARAMETRYCZNY SYSTEM CAD

INŻYNIERIA ODWROTNA - praktyczne zastosowania. dr inż. Ireneusz Wróbel Katedra Podstaw Budowy Maszyn, ATH w Bielsku-Białej

Szlifowanie powierzchni ceramicznych płytek skrawających do realizacji obróbki w przemyśle motoryzacyjnym

CAD/CAM. przedmiot kierunkowy przedmiot obowiązkowy polski Semestr piąty

Wybrane problemy modelowania i symulacji procesów wygładzania powierzchni

RAPORT. Gryfów Śląski

POLITECHNIKA GDAŃSKA WYDZIAŁ MECHANICZNY PROJEKT DYPLOMOWY INŻYNIERSKI

Nowa metoda pomiarów parametrów konstrukcyjnych hełmów ochronnych z wykorzystaniem skanera 3D

Design projects of students of Koszalin University of Technology Aid for Africa

DIGITALIZACJA GEOMETRII WKŁADEK OSTRZOWYCH NA POTRZEBY SYMULACJI MES PROCESU OBRÓBKI SKRAWANIEM

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Mechanika i budowa maszyn] Studia II stopnia. polski

Program kształcenia kursu dokształcającego

SPOTKANIE 8 stycznia Instytut Zaawansowanych Technologii Wytwarzania

PORÓWNANIE WPŁYWU GLIKOLU PROPYLENOWEGO PODAWANEGO METODĄ MQL Z EMULGOLEM NA WARSTWĘ WIERZCHNIĄ PODCZAS PROCESU SZLIFOWANIA TYTANU

Technik mechanik

RAPORT Etap 1. Poznanie mechanizmów trybologicznych procesu HPC

KONTROLA JAKOŚCI ODKUWEK I MATRYC / ARCHIWIZACJA I REGENERACJA MATRYC

SPIS TREŚCI STRESZCZENIE...8 SUMMARY...9 I. WPROWADZENIE... 10

Przemysł 4.0 Industry 4.0 Internet of Things Fabryka cyfrowa. Systemy komputerowo zintegrowanego wytwarzania CIM

Karta (sylabus) przedmiotu

Zagadnienia egzaminacyjne AUTOMATYKA I ROBOTYKA. Stacjonarne I-go stopnia TYP STUDIÓW STOPIEŃ STUDIÓW SPECJALNOŚĆ

WPŁYW USTALENIA I MOCOWANIA KORPUSÓW PRZEKŁADNI TECHNOLOGICZNIE PODOBNYCH NA KSZTAŁT OTWORÓW POD ŁOŻYSKA

Przykład programowania obrabiarki 3-osiowej z użyciem pakietu CAD-CAM

T E C H N I K I L AS E R OWE W I N Ż Y N I E R I I W Y T W AR Z AN IA

Dr hab. inż. Błażej Bałasz, prof. PK Koszalin, dnia r. Katedra Mechaniki Precyzyjnej Wydział Mechaniczny Politechnika Koszalińska

WPŁYW ODKSZTAŁCENIA WZGLĘDNEGO NA WSKAŹNIK ZMNIEJSZENIA CHROPOWATOŚCI I STOPIEŃ UMOCNIENIA WARSTWY POWIERZCHNIOWEJ PO OBRÓBCE NAGNIATANEM

Zagadnienia kierunkowe Kierunek mechanika i budowa maszyn, studia pierwszego stopnia

PL B1. POLITECHNIKA WARSZAWSKA, Warszawa, PL INSTYTUT TECHNOLOGII EKSPLOATACJI. PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY, Radom, PL

Poprawa jakości wytwarzanych produktów z ZW3D. ZW3D CAD/CAM Biała księga

ANALIZA ZJAWISKA NIECIĄGŁOŚCI TWORZENIA MIKROWIÓRÓW W PROCESIE WYGŁADZANIA FOLIAMI ŚCIERNYMI

KOMPUTEROWY MODEL UKŁADU STEROWANIA MIKROKLIMATEM W PRZECHOWALNI JABŁEK

PROJEKTOWANIE MECHATRONICZNE

Mechanika i Budowa Maszyn II stopień ogólnoakademicki Stacjonarne. Kierunkowy obowiązkowy polski drugi

Problematyka budowy skanera 3D doświadczenia własne

Karta (sylabus) przedmiotu

L a b o r a t o r i u m ( h a l a 2 0 Z O S )

SolidCAM - najczęściej zadawane pytania

ZASTOSOWANIE SYSTEMÓW CAD/CAM W PRZYGOTOWANIU PRODUKCJI

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

PRACOWNIA OBRÓBKI RECZNEJ I MONTAŻU PRACOWNIA SPAWALNICTWA. PRACOWNIA OBRÓBKI SKRAWANIEM tokarki i frezarki

ZAAWANSOWANE TECHNIKI WYTWARZANIA W MECHATRONICE

Integracja systemu CAD/CAM Catia z bazą danych uchwytów obróbkowych MS Access za pomocą interfejsu API

Załącznik B ZAŁĄCZNIK. Wyroby/grupy wyrobów oraz procedury oceny zgodności stosowane w badaniach wykonywanych przez laboratorium akredytowane

NOWOCZESNE METODY WYTWARZANIA W RZEŹBIARSTWIE WYKORZYSTUJĄCE PODEJŚCIE INŻYNIERII ODWROTNEJ

Lista zagadnień kierunkowych pomocniczych w przygotowaniu do egzaminu dyplomowego magisterskiego Kierunek: Mechatronika

STANOWISKO BADAWCZE DO SZLIFOWANIA POWIERZCHNI WALCOWYCH ZEWNĘTRZNYCH, KONWENCJONALNIE I INNOWACYJNIE

Słowo mechatronika powstało z połączenia części słów angielskich MECHAnism i electronics. Za datę powstania słowa mechatronika można przyjąć rok

Karta (sylabus) modułu/przedmiotu Inżynieria Materiałowa Studia II stopnia specjalność: Inżynieria Powierzchni

MECHANIKA I BUDOWA MASZYN. Technologia maszyn STUDIA STACJONARNE I STOPNIA. Specjalność

Laboratorium demonstrator bazowych technologii Przemysłu 4.0 przykład projektu utworzenia laboratorium przez KSSE i Politechnikę Śląską

Wytwarzanie wspomagane komputerowo CAD CAM CNC. dr inż. Michał Michna

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2015/2016

Przygotowanie do pracy frezarki CNC

HANDLOWIEC. Oferujemy pracę w rozwijającej się firmie o wysokim poziomie technicznym i możliwościach.

Zastosowanie optycznej techniki pomiarowej w przemyśle ceramicznym

PODSTAWY SKRAWANIA MATERIAŁÓW KONSTRUKCYJNYCH

Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka

INNOWACYJNE ŚCIERNICE HYBRYDOWE Z OBROTOWYMI SEGNEMTAMI ŚCIERNYMI DO SZLIFOWANIA OTWORÓW I POWIERZCHNI PŁASKICH

Inżynieria wytwarzania - obróbka ubytkowa Kod przedmiotu

WSTĘP. 1. Pierwsza część zawiera informacje związane z opisem dostępnych modułów, wymaganiami oraz instalacją programu.

Transkrypt:

dr inż. Wojciech Musiał Politechnika Koszalińska, Wydział: Mechanika i Budowa Maszyn; Tel. kom. 661 201 823 wmusiał@vp.pl Tytuł: Wygładzanie powierzchni krzywoliniowych z wykorzystaniem robota przemysłowego oraz zastosowaniem systemów CAD/CAM Streszczenie: W artykule zaprezentowano metodę obróbki polegającą na realizacji procesu wygładzania z wykorzystaniem robota przemysłowego wyposażonego w głowicę obróbkową, umożliwiającą szlifowanie powierzchni kształtowych z wykorzystaniem sygnału EA oraz składowych siły w strefie obróbki. Do przygotowania plików sterujących robota przemysłowego wykorzystano systemy CAD/CAM. Title: The polishing the curvilinear surfaces from utilization the industrial robot as well as the use of systems the CAD/CAM Abstract: In article was presented the method of processing, which consists in realization of polishing process with utilization the industrial robot equipped in processing knuckle. This knuckle enables the shape surfaces polishing with utilization the AE signal as well as components the strength in zone of processing. To the preparation of files steering the industrial robot were used the CAD/CAM systems. Wstęp Współczesne linie produkcyjne charakteryzują się coraz większym nasyceniem zautomatyzowanych systemów produkcyjnych. Ważną rolę odgrywają w nich roboty przemysłowe, które pełnią zarówno funkcję transportową jak i technologiczno-obróbkową (jako manipulatory oraz roboty montażowe a także spawające i zgrzewające). Roboty coraz częściej stosowane są jako urządzenia technologiczne prowadzące głowice laserowe oraz plazmowe. Realizują również obróbkę ścierną oraz skrawaniem poprzez specjalistyczne elektrowrzeciona szlifierskie lub frezarskie [4]. W artykule przedstawiono propozycję wykorzystania robota przemysłowego 5 osiowego firmy ABB do realizacji obróbki powierzchni krzywoliniowych z zastosowaniem specjalnych głowic szlifierskich umożliwiających, wygładzanie powierzchni kształtowych [1,7,8]. Zaprojektowane głowice obróbkowe charakteryzujące się precyzyjnym dosuwem wgłębnym wykonane są w oparciu o siłowniki piezoelektryczne. Dosuw wgłębny generowany za pomocą stosów piezoelektrycznych ma za zadanie kompensację niedokładności pozycjonowania ramion robota przemysłowego, w taki sposób aby zwiększać jakość powierzchni po szlifowaniu. Do sterowania dosuwem wgłębnym wykorzystano sygnał EA oraz składowe siły w strefie obróbki [4,5,6]. 1

Do opracowania kodów sterujących pracą robota użyto systemów CAD/CAM w celu zbudowania modeli przedmiotów obrabianych, a następnie na ich podstawie wykorzystując oprogramowanie CAM wygenerowano kody numeryczne dla sterownika robota przemysłowego. Dzięki temu możliwe było opracowanie ścieżek narzędziowych dla przedmiotów charakteryzujących się złożoną geometrią zbudowaną z krzywych typu nurbs. Sposób realizacji obróbki z wykorzystaniem robota przemysłowego Proces wygładzania z wykorzystaniem robota przemysłowego zrealizowano według pomysłu przedstawionego na rysunku 1. Rys. 1. Zasada realizacji ruchu kompensującego W celu kontrolowania warstwy skrawanej zastosowano sygnał EA oraz składowe siły wykorzystując do tego celu odpowiednio czujnik EA oraz siłomierz. Wykorzystanie sygnałów monitorujących proces obróbkowy przedstawiono na rysunku 2. Rys. 2. Zasada realizacji obróbki powierzchni swobodnych przy użyciu aktywnej głowicy obróbkowej prowadzonej przez ramię robota Regulację dosuwu wgłębnego zrealizowano wykorzystując sygnał EA, umożliwiający monitorowanie głębokości wnikania ziaren ściernych w obrabiany materiał. Dzięki temu możliwe jest kompensowanie dosuwu w taki sposób aby głowica obróbkowa prowadzona przez ramię robota utrzymywała narzędzie ścierne na określonej ścieżce narzędziowej i na ustalonym poziomie wnikania ziaren ściernych w obrabiany materiał (rys. 3). 2

Rys. 3. Sposób realizacji procesu wygładzania powierzchni krzywoliniowych z wykorzystaniem głowicy obróbkowej oraz sygnału EA Zastosowanie sygnału EA w połączeniu z czujnikiem siły w strefie obróbki, pozwala na kontrolowanie procesu skrawania określonej warstwy materiału obrabianego. Jest to możliwe dzięki monitorowaniu głębokości wnikania ziaren ściernych w obrabiany materiał. Przeprowadzone badania wykazały dużą korelację między głębokością wnikania ziarna ściernego w materiał obrabiany a poziomem sygnału EA, co wyraża się również ścisłą korelacją między wartością chropowatości uzyskiwanej na powierzchni szlifowanej a poziomem sygnału EA (rys. 4). Rys. 4. Korelacja między wartością chropowatości wyrażonej parametrem Ra zmierzonej na powierzchni obrabianej a poziomem sygnału EA wyrażonej modułem r składowej stałej sygnału emisji akustycznej STANOWISKO BADAWCZE Na podstawie zrealizowanych badań rozpoznawczych i przedstawionych założeń funkcjonalnych, zbudowano stanowisko badawcze umożliwiające realizacje procesu wygładzania materiałów trudnoskrawalnych z wykorzystaniem robota przemysłowego. 3

Zaprezentowaną zasadę realizacji dosuwu wgłębnego wykorzystano do budowy głowicy obróbkowej przeznaczonej do współpracy z 5-osiowym robotem (manipulatorem) przemysłowym (ABB 140) (rys. 5). Rys. 5. Widok stanowiska badawczego (robot przemysłowy wraz z głowicą obróbkową) Do budowy głowicy wykorzystano zespół dosuwu piezoelektrycznego, którego zadaniem, jest kompensacja dosuwu wgłębnego narzędzia ściernego względem materiału obrabianego. Zastosowane stosy piezoelektryczne pozwalają na realizację kompensacji w zakresie 200 µm (0,2 mm). Pozwala to na pełną kompensację błędu ruchu ramion robota, która w tym przypadku (dla tego robota) wynosi 0,1 mm. W celu weryfikacji poprawności realizacji procesu obróbkowego wykonano modele 3D przedmiotów obrabianych, a następnie na tej podstawie wykorzystując specjalistyczne oprogramowanie oraz specjalnie do tego zadania opracowany postprocesor, uzyskano program sterujący dla robota przemysłowego (rys. 6 i 7). Rys. 6. Widok stanowiska badawczego wraz z opracowanymi kodami CNC 4

Rys. 7. Realizacja procesu szlifowania z wykorzystaniem robota oraz głowicy obróbkowej System sterowania został zaprojektowany w oparciu o regulator fuzzy logic oraz specjalistyczny wzmacniacz pozwalający na proporcjonalną zmianę napięcia sterującego zespołem stosów piezoelektrycznych pod wpływem zmian sygnału EA oraz składowych siły (rys. 8). Rys. 8. System sterowania i akwizycji sygnałów pomiarowych Na rysunku 9 zaprezentowano aplikację opracowaną na potrzeby sterowania zespołem dosuwu piezoelektrycznego. Rys. 9. Przykłady zbiorów rozmytych Na rysunku 10 oraz 11 przedstawiono przykład pozyskiwania danych o geometrii, która 5

zostanie poddana obróbce z wykorzystaniem robota przemysłowego. Za pomocą skanera marki ATOS dokonano pomiaru, w celu uzyskania na tej podstawie modelu 3D CAD a następnie na tej podstawie z wykorzystaniem systemów CAM, wygenerowano kod numeryczny umożliwiający sterowanie robotem (do tego celu wykorzystano oprogramowanie ZW3D (CAD) oraz system EUREKA (maszyna wirtualna)). Rys. 10. Obiekt digitalizacji pokryty proszkiem kredowym Aby uzyskać model 3D obiektu rzeczywistego należy go pokryć proszkiem kredowym oraz umieścić na nim punkty referencyjne, aby system przetwarzania optycznego z określoną dokładnością mógł dokonać digitalizacji. Na rysunku 10 przedstawiono fazę odczytywania prążków Moire a. Po dokończeniu procedury digitalizacji możliwe jest dokonanie analizy geometrycznej uzyskanego modelu, a następnie po zastosowaniu odpowiedniego oprogramowania możliwe jest otrzymanie w pełni sparametryzowanego obiektu 3D z możliwością przetwarzania go w systemach CAM (rys. 11). Rys. 11. Model po skanowaniu z analizą odchyłek 6

4. PODSUMOWANIE Zaprezentowane w artykule rozwiązanie konstrukcyjne podlega modernizacjom i jest testowane w Katedrze Inżynierii Produkcji oraz katedrze Mechaniki Precyzyjnej Politechniki Koszalińskiej. W dalszych etapach badawczych planuje się testowanie głowicy i badanie systemu sterowania kompensacją dosuwu z wykorzystaniem metod sztucznej inteligencji, w tym regulatorów fuzzy logic. 1. BIBLIOGRAFIA 1. Nowicki B., Pracki M.: Badanie niekonwencjonalnego gładzenia powierzchni o podwójnej krzywiźnie. Materiały XXVI Naukowej Szkoły Obróbki Ściernej, Łódź 2003, s. 261-268 2. Musiał W., Baran J., Radowski M., Chabura R.: Innowacyjne narzędzia do obróbki otworów, powierzchni płaskich i powierzchni kształtowych. Mechanik nr 2/2012, s. 151-155 (wykaz artykułów płyta CD) 3. Sawik T., Optymalizacja dyskretna w elastycznych systemach produkcyjnych. Wydawnictwo Naukowo-Techniczne Warszawa 1992 4. Plichta J., Musiał W.: Innowacyjne narzędzia ścierne do wygładzania powierzchni kształtowych za pomocą robota przemysłowego, Współczesne problemy obróbki ściernej. Wyd. P. K. Monografia nr 167, Koszalin 2009, s. 97-108. 5. Musiał W., Schmechel M.: Propozycja budowy innowacyjnego narzędzia ściernego przeznaczonego szlifowania materiałów trudnoobrabialnych, Współczesne problemy obróbki ściernej. Wyd. P. K. Monografia nr 167, Koszalin 2009, s. 09-12. 6. Musiał W.: Stanowisko badawcze do realizacji mikro i nanoszlifowania oraz skrawania z możliwością kompleksowego monitorowania procesu obróbkowego. Pierwsze warsztaty Nanotechnologiczne. Materiały konferencyjne Mielno/ Koszalina 2009 7. Kacalak W., Bałasz B., Królikowski T., Lipiński D.: Kierunki rozwoju mikro- i nanoszlifowania, Rozdział w monografii Współczesne problemy obróbki ściernej pod redakcją Jarosława Plichty; s 13-40 Koszalin 2009 8. Kacalak W., Tandecka K., Tomkowski R.: Metodyka analizy i oceny topografii powierzchni czynnej folii ściernych, Podstawy i technika obróbki Ściernej, Politechnika Łódzka, Wydz. Mech., Łódź 2010, str. 177-192 7