LUCRARE DE DISERTATIE Utilizarea masina de comanda numerica (CNC) pentru prelucrarea matritelor Mastreand: Pap Lehel – Levente Conducator stiintific: Prof.dr.ing. Sorin Zamfira Prof.dr.ing

7/30/2019 LUCRARE DE DISERTATIE Utilizarea masina de comanda numerica (CNC) pentru prelucrarea matritelor Mastreand:

1/60

Universitatea Transilvania d in BraovFacultatea de Inginerie MecanicCatedra de Mecanic Fini MecatronicProgram de studii: Inginerie Mecatronic-Master

Lucrare de disertaie

1

LUCRARE DE DISERTAIE

Utilizarea maina de comand numeric (CNC) pentru

prelucrarea matrielor

Mastreand:

Pap Lehel Levente

Conductor stiinific:Prof.dr.ing. Sorin Zamfira

Prof.dr.ing. Ciprian Olteanu

2010


2/60



2

Cuprins

Rezumatul lucrrii......................................................................................................................4Abstract......................................................................................................................................51 Introducere .........................................................................................................................6

1.1 Scopul lucri de disertaie..........................................................................................61.2 Obiectivele .................................................................................................................6

2 Comanda numeric ............................................................................................................72.1 Noiuni introductive...................................................................................................72.2 Avantajele tehnice i economice ale comenzii numerice ..........................................82.3 Principiul mainilor cu Comand Numeric............................................................10

2.3.1 Pregtirea programului.....................................................................................102.3.2 Programul n C.N. ............................................................................................11

2.4 Structura unei maini-unelte cu comand numeric ................................................132.4.1 Directorul de comand .....................................................................................132.4.2 Interpolarea ......................................................................................................132.4.3 Introducerea programelor.................................................................................142.4.4 Traductoare de poziie i vitez .......................................................................152.4.5 Eroarea de urmrire sau de avans ....................................................................162.4.6 Pupitrul de comand ........................................................................................17

2.4.6.1 Comenzile axelor; ........................................................................................182.4.6.2 Poteniometre de reglare a vitezei................................................................182.4.6.3 Oprire deplasri i modul de pilotaj manual................................................18

2.5 Reperarea poziiei unei scule n spaiul de lucru.....................................................19

2.5.1 Desemnarea sistemului de axe legat de scul ..................................................192.5.2 Sisteme de cotare .............................................................................................19

2.6 Organizarea unui program n comand numeric ....................................................192.6.1 Structura general a limbajului........................................................................192.6.2 Formatul frazei.................................................................................................202.6.3 Funciile preparatorii........................................................................................21

2.6.3.1 Funcii G definind natura deplasrii.........................................................212.6.3.2 Funcii G pentru definirea planului de interpolare...................................222.6.3.3 Funcia G pentru poziionarea optim a sculei n raport cu piesa ............222.6.3.4 Corecia n spaiu .........................................................................................252.6.3.5 Funciile pentru fixarea modului de cotare ..................................................262.6.3.6 Funciile de deplasare a originii sistemelor de axe......................................272.6.3.7 Funcii diverse..............................................................................................282.6.3.8 Cicluri sau macro-instruciuni programate ..................................................28

2.6.4 Funcii auxiliare normalizate ...........................................................................292.6.4.1 Funcii de oprire M00, M01, M02, M30......................................................292.6.4.2 Funcii de punere n micare a arborelui principal: M03. M04, M13, M14 302.6.4.3 Funcii asigurnd simultan mai multe aciuni..............................................302.6.4.4 Schimbul sculei............................................................................................31

3 Matriare la ciocan ...........................................................................................................323.1 Principiul procesului de matriare la ciocan.............................................................32

3.2 Noiuni introductive.................................................................................................334 Modelare ..........................................................................................................................34


3/60



3

4.1 Modelarea 3D piesa Agrichon D1, B1.....................................................................344.2 Modelarea semimatriele..........................................................................................36

5 Realizarea programului....................................................................................................375.1 Setarea originii piesei...............................................................................................375.2 Forma semifabricatului ............................................................................................385.3 Setarea regimului de aschiere: .................................................................................385.4 Setarea nivelurilor de siguranta: ..............................................................................385.5 Setarea axei masinei de freazare:.............................................................................385.6 Alegerea tipurilor de traiectorii ale sculei:...............................................................395.7 Setarea traiectorii ale sculei: ....................................................................................395.8 Parametrii si forma sculei aschietoare: ....................................................................405.9 Optimalizarea traiectorii sculei................................................................................405.10 Evitarea ciocnirii:.....................................................................................................425.11 Fia fixare reper frezare CNC..................................................................................43

6 Comparaea programarii manuale cu Power Mill ............................................................446.1 Avantajele programrii manuale:.............................................................................446.2 Avantajul programul Powermill pentru obtinerea programului nc:.........................44

7 Fabricarea semimatriele..................................................................................................457.1 Calculul regimurilor de achiere.............................................................................46

7.1.1 Viteza de achiere ............................................................................................467.1.2 Viteza de avans ................................................................................................46

7.2 Frezele:.....................................................................................................................477.3 Materiale folosite la fabricarea sculelor :.................................................................49

8 Rezultatele........................................................................................................................509 Produciei piese Agrichon B1, D2 Pentru MICHELIN ...................................................53

9.1 Plan operatii pentru Agrichon B1; B2 .....................................................................53

9.2 Proba de forjare........................................................................................................539.3 Operaii ulterioare procesului de matriare ..............................................................549.4 Debavurarea pieselor matriate ................................................................................54

9.4.1 tana debavurat Agrichon D1.........................................................................559.5 Tratamentul termic al pieselor matriate..................................................................56

9.5.1 Recoacerea pieselor matriate ..........................................................................569.5.1.1 Recoacerea detensinare................................................................................56

9.6 Curirea pieselor matriate......................................................................................579.6.1 Curirea prin sablare.......................................................................................57

9.7 Gurire i filetate......................................................................................................589.8 Marcare ....................................................................................................................59

9.9 Piesa finala ...............................................................................................................5910 Bibliografie ..................................................................................................................60


4/60



4

Rezumatul lucrrii

n prezena lucrarea de disertaie se ocup de studiul i fabricarea unei matrie deforjare, pe maina de frezare cu comand numeric. Cu ajutorul matriei se fabric piese

forjate pentru fabrica Michelin.

Prima parte este introducere.

Patea 2 a lucrrii se ocup cu programarea i structura mainelor unelte, cu comand

numeric.

Partea 3 ofer o prezentare general n forjare.

Partea 4 are ca scop prezentarea modelului 3D, precum i fabricarea celor dou

semimatrie pe baza modelului 3D, n mediul Autodesk Inventor.

Partea urmtoare a lucrrii pune accentul pe realizarea programelor nc

Partea 6 ofer o comparare ntre programarea manuali cea automat.

Partea urmtoare prezint fabricarea matriei.

Partea 8 pune accentul pe controlarea matriei pe o main de msurare n

coordonate.

Partea final a lucrrii pune accentul pe fabricarea produsului, prezentnd procesul de

fabricare pas cu pas.


5/60



5

Abstract

The topic of the present dissertation deals with the study and manufacturing of aforging die by using a numerical guided milling machine. With the help of this die forged

parts are being made for the Michelin factory.

1. The first part deals with the introduction.

2. The second part of the dissertation describes the programming and structure of

these numerically guided tools.

3. The third part offers a general overview about forging.

4. The fourth parts goal is to present the 3D model as well as the manufacturing of

the two semi dies, based on this 3D model in an Autodesk Inventor environment.

5. The following chapter has its accent on the creating of numerical programs.

6. The sixth part offers a comparison between manual and automated programming.

7. This part deals with the actual manufacturing of the die.

8. The eight part deals with the handling of the die on a measurement device in

coordinates.

9. This final part handles with the manufacturing of the product in a step by step

description of this process.


6/60



6

1 IntroducereAstzi producia de matriei nu este considerat realizabil fr maini rapizi cucomanda numeric. Cu aceste maini de unelte se poate realiza producia n orice forma cu

precizie ridicat. n prezent, mainile-unelte cu CN asigur o precizie de prelucrare ridicat,de la (0,0150,02) mm, n cazul centrelor de prelucrare, pn la 0,003 mm, n cazulmainilor de gurit n coordonate.

Cu masini de unelte convenionale nainte de proces a fost necesar realizarea unuiprototip din lemn sau alt material care a fost supus unei scanri si copiat cu precizie variabil

ntr-o piesa noua. Acest proces era considerat lung. Multi angajai au lucrat mai multe zile lao piesa complexa, pe care cu technologia actual se poate produce n timp considerabil mai

scurt si cu mare precizie. Este necesar un model construit cu ajutorul calculatorului. naceasta lucrare este prezentat producia unei matrie pe maina de frezare cu comandanumerica.

1.1 Scopul lucri de disertaieScopul lucrri este studiul, proiectarea, modelarea, programarea si fabricarea unei matri e deforjare pe maina de frezare cu comanda numeric.

1.2 Obiectivele- studiul programarii mainii cu comanda numeric- studiul forjarii si matritrii la cald- realizarea modelului 3D in mediul Autodesk Inventor- realizarea modelului 3D a matriei pe baza modelului piesei- realizarea programelor n comanda numerica- comparare ntre programare manual si cea automat- fabricarea matriei cu ajutorul unei maini de frezare cu comanda numeric- verificarea matriei pe o main de msurat n coordonate.- concluziile- urmrirea produciei piesei cu matriele de forjate.


7/60



7

2 Comanda numeric2.1 Noiuni introductive

Se poate spune c un echipament este cu comand numeric dac instruciunile carepermit punerea n funciune a mainii sunt transmise i aceasta n form codificat.

Aceast definiie atunci prima main-unealt cu comand numeric a fost maina deesut a lui Jacquard (1800) care avea ca port-program o band perforat.

Comanda numeric a mainilor-unelte este un procedeu de comand aprut n anii1950. ea a fost dezvoltat n USA ncepnd cu 1942 pentru a satisface nevoile industrieiaeronautice: realizarea suprafeelor complexe cum ar fi paletele elicei elicopterelor sau

buzunarele de diverse forme n panouri mari de aluminiu.

Figura 1.1. Frez cu comand numeric.

Iniial aceste echipamente dispuneau de organe de comand acionate prin cablu iar

introducerea datelor se fcea prin cartele perforate. Cu apariia microprocesoarelor iprogresul electronicii, costul acestor echipamente a sczut pn prin anul 1970, toate ofereaucapaciti pentru tratamentul informaiilor importante. Suporturile i transmiterea de date auputut fi asigurate cu ajutorul disketelor, benzilor magnetice etc.

Aceast evoluie care a autorizat tratamentul de date n timp real, a permis cretereaposibilitilor oferite de acest tip de comand i a favorizat integrarea acestor acestora nconstrucia de echipamente automatizate.


8/60



8

Figura 1.2. Reprezentarea schematic a unui echipament clasic cu comand numeric.

Utilizarea comenzii numerice (CN) nu se limiteaz numai la maini-unelte cu care sendeprteaz material cu ajutorul unor scule cu ti, ea este prezent la toate instalaiile de

decupat cu fascicol laser, la prelucrarea prin electroeroziune, la mainile cu fir, la operaiilede asamblare etc. ea se ntlnete de asemenea astzi la comanda meselor mainilor demsurat tridimensionale, roboi i alte echipamente.

2.2 Avantajele tehnice i economice ale comenzii numericen anii 70 80, era frecvent tentaia s se spun c comanda numeric nu era

rentabil dect la realizarea seriilor mari de piese sau la generarea suprafeelor complexe cuprofil evolventic. Aceast judecat era n parte justificat dac se ine cont de greutatea cucare se realiza pregtirea fabricaiei i programarea (numeroase calcule geometrice fcute demn, timpi de schimbare a tehnologiilor mari, iar dispozitivele de nregistrare i citire ainformaiilor dificile i laborioase).

La vremea respectiv capacitile slabe de calcul ale echipamentelor electronice decomand nu permiteau s se efectueze n timp real corecii legate de geometria sculelor irestriciona programatorul s defineasc traiectoriile axelor pentru fiecare scul sau punctgenerator de pe fiecare scul. Astfel spus, el trebuia s scrie programul pentru o scul dat iariar ascuirea oblig la corecia programului. n paralel cu aceasta, costul ridicat alechipamentelor nu poate fi autorizat dect la seriile mare i consecutive de fabricaie.

Astzi, comanda numeric poate fi utilizat ntr-o manier economic n cazul serieimici sau pentru fabricaii individuale de piese, fr ca acestea din urm s aib formecomplicate. n exemplul din figura 1.3, relativ la o plac pe care se efectueaz guriri simple

i filetare, se observ c la realizarea unei piese aveam un ctig de 1h 15 fa de prelucrareape maini-unelte convenionale, n timp ce laprelucrarea a 2 piese ctigul este de 4h i 15iar la o serie de 10 piese deja se ajunge la unctig aproximativ de 40h.Acest ctig de timpi n execuie provin dincheltuielile mai reduse de punere n fabricaie itratament de date pentru un reper.

Material prelucrat: - oel;Viteza de achiere: 8 15 m/min.;

Seria de fabricaie 3 12 piese;Figura 1.3. Piesa de realizat.


9/60



9

Figura 1.4. Timpi de realizare a piesei din figura 1.3. pentru prelucrarea

pe maini-unelte convenionalei cu comand numeric

Informaiile iniiale, c prelucrrile pe maini-unelte cu comand numeric suntnerentabile trebuie actualizate.

Asistena informatic permite definirea mai rapid a modelului geometric al piesei, aproiectrii rapide a tehnologiei de prelucrare, calcule rapide i n timp real pentru stabilireacondiiilor de operare. n acest context, timpii necesari pentru asigurarea programrii pot firedui la jumtate i timpii de execuie a celor 10 piese de asemenea pot fi redui la jumtate.

Aceste avantaje sunt datorate n general aportului tehnic adus de comanda numeric,dar sunt mult mai vizibile n cazul programrii asistate de calculator care elimini restriciilelegate de timpii i costurile de programare.Permite:

- scoaterea n exteriorul postului de lucru a sarcinilor legate de modelareageometric, cinematici tehnologic a procesului de prelucrare;- reducerea timpilor pentru mersul n gol prin realizarea n regim automat asecvenelor procesului de prelucrare: prin punerea n poziie de lucru a sculelor cuviteze de avans rapide, prin schimbarea automat a sculelor, prin schimbareaautomat a vitezelor cu ajutorul variatoarelor;

- reducerea numrului de operaii care erau necesare pentru efectuarea de lucrriprecise: trasare, utilizare de lunete, eliminarea dispozitivelor de copiat;- realizarea de suprafee complexe prin deplasarea dup mai multe axe simultan iposibilitatea realizrii de piese cu suprafee mult mai apropiate de necesitilefuncionale;- definirea condiiilor optimale de lucru, pentru c aceste maini ofer posibilitatea dea face s varieze continuu viteza de lucru i astfel crete dura de via a sculelor;- diminuarea gradului de implicare a factorului uman, prin creterea gradului deautomatizare a echipamentelor i diminuarea sarcinilor de control, care sunt efectuate

n timpul derulrii operaiilor de prelucrare, de echipamente speciale;- posibilitatea de a asigura flexibilitatea n raport cu evoluiile tehnice actuale n

materie de moduri de schimbare a sculelor, de proiectare geometric i tehnologic


10/60



10

sau utilizarea unor sisteme de tratament de date CFAC (Concepia Fabricaiei Asistatde Calculator).- integrarea echipamentelor periferice (dispozitive pentru msurarea sculelor,manipulatoare, roboi etc.) sau integrarea MUCN n ansamble automatizate (celuleflexibile, linii de fabricaie).

n paginile urmtoare, sunt prezentai timpii efectivi de productivitate pentru diverse mainin funcie de gradul lor de automatizare i numrul de ore de disponibilitate dintru-un ancalendaristic

Masini-unelte clasice

Masini-unelte cucomanda numerica

Centru de prelucrarecu schimabare automataa sculelor si paletizare

timp reeal de aschiere, timp reglare pozitionare, schimbare scula, schimbare piesa

Figura 1.5. Productivitatea comparat pentru diverse categoriide maini-unelte i gradul de automatizare.

Se observ

din figura 1.5. c

o main

unealt

prelucreaz

propriu-zis doar 10-15%din timpul efectiv de producie, diferena pn la 100% fiind timpi pentru reglat, poziionat,schimbat scul sau pies. Automatizarea i comanda numeric a permis dublarea de la 230hla 258h a timpului ct maina produce achii. Schimbarea automat a sculelor, reglajulautomat i schimbare piesei la sfritul procesului de prelucrare a condus la un timp real deprelucrare propriu-zis de aproximativ 65%. Evident aceast analiz a ignorat durabilitateasculei i opririle din motive de pan sau organizare.

Relativ la aportul tehnic i economic al comenzii numerice, se pot concluzionaurmtoarele:

- comanda numeric permite progresul spre excelen n fabricaie pentru c ea asigur:precizie ridicat, repetitivitatea ei, fiabilitate - flexibilitate i calitate, indispensabile

ntr-o economie de pia.- comanda numeric asigur fabricaie de piese cu eforturi materiale i financiare

minime.

2.3 Principiul mainilor cu Comand Numeric2.3.1 Pregtirea programului

n funcie de mijloacele puse la dispoziie tehnologului realizeaz programul de execuie peMUCN, figura 1.6.:- fie prin programarea manual prin analiza i calculul traiectoriei sculelor i redactarea unuiprogram pe hrtie in limbaj CN. Acest program poate fi scris direct pe tastatur sau poate fi


11/60



11

editat n funcie de maina utilizat pe benzi, diferii supori magnetici sau memorie RAMetc.- fie utiliznd un calculator ajutat de un postprocesor (program de traducere sintax) i unprogram pentru editarea programului ce va fi adoptat, transformat prin postprocesor lanevoile mainii.

Figura 1.6. Modaliti de programare a MUCN.

2.3.2 Programul n C.N.

Programul n comand numeric a mainii este realizat n raport cu triedrul triortogonaldrept de referin, ales de programator, denumit originea programului OP cu originea ntr-un punct singular n raport cu care se definesc cotele punctelor caracteristice ale traiectoriilorsculelor. Acest sistem de referin indic n mod egal i orientarea semifabricatului pa masamainii. Programul descrie tipul operaiei ce urmeaz a se efectua, traiectoriile de asiguratpentru scule sau localizarea operaiilor de prelucrare, numrul sculei i condiiile de operare.Programul este deci o succesiune de instruciuni bine definite sau astfel supus nimic nu estelsat la ntmplare.


12/60



12

Figura 1.7. Exemplu de reglaj a originii programului pentru frezare cu Mechanical 3D-Touch Probe si

msoar lungimea sculei

Pentru a realiza un program corect, operatorul pe maina-unealt cu comand numeric(MUCN) trebuie:

- s poziioneze corect semifabricatul n sistemul referenial de axe al mainii,respectnd orientarea stabilit de programator i urmrind ca traiectoriile programates nu ias n afara suprafeelor de lucru ale mainii;- stabilirea n comand mainii a poziiei originii OP n raport cu reperul legat demasa mainii, care este de obicei originea dispozitivului de msur.- originea programului OP i originea piesei Op - originea piesei este punctul uneipiese brute, modelul sau nceputul prelucrrii. El va trebui s in cont eventual dedecalajul ntre OP i Op;

- originea mainii Om i originea sistemului de msurare OM: primul fiindmaterializat de originile traiectoriilor pe fiecare ax. Ea este cteodat decala deoriginea echipamentului de msur i acest decalaj este luat n seam n cadrulprocedurii automate de deplasare.

Figura 1.8. Sistemele de coordonate ale mainii i piesei.


13/60



13

2.4 Structura unei maini-unelte cu comand numericO main cu comand numeric este nainte de toate o main unealt de precizie

asociat la o comand automat de calitate tehnologia unei maini MUSC nu este simpl: o

atenie particular se acord rigiditii, reducerii frecrilor i controlul adaptiv al forelor deachiere i inerie nainte de a executa micri frecvente cu viteze i acceleraii ridicate.Pentru realizarea deplasrilor marea majoritate a constructorilor de maini-unelte au

adoptat ghidajele pe glisiere cu galei i antrenarea prin uruburi cu bile pretensionate.

2.4.1 Directorul de comand

Toate comenzile numerice sunt astzi cu microprocesor ncorporat fie integral ndirectorul de comand, fie aparinnd unui calculator situat n tabloul de comand al mainii

n comand direct. Legtura ntre partea informatic proprie i main este asigurat printr-un automat programabil care asigur gestiunea captorilor i acionrilor prin programe

specializate care asigur controlul i deservirea axelor.Fiecare linie din program cuprinde mai multe instruciuni relative fie la deplasri, fie

la condiiile de operare.Directorul de comand cunoscnd poziia actual a sculei n raport cu piesa calculeaz

punctele intermediare pentru atingerea punctelor definite n blocul de instruciuni.Ordinul de deplasare se execut transmind la axe succesiunea de schimbri de vitez

care genereaz, prin micro-deplasri consecutive, deplasarea global programat aceste valorisunt calculate de interpolatoare de axe.

2.4.2 Interpolarea

Pentru a prelucra un profil de pies care nu este paralel cu nici una dintre axe estenecesar s se realizeze deplasri simultane i sincronizate pe mai multe axe. n scopul de a nufi obligat s codificm n program, toate punctele unei curbe n vederea realizri punct cupunct, directorii de comand au fost dotai cu interpolatoare, adic cu instrumente de calcul,care plecnd de la coordonatele a dou puncte (de plecare i de sosire) calculeaz un numrmare de puncte intermediare ntr-o manier n care traiectoria sculei s fie efectuat cu oprecizie fix depinznd de performanele calculatorului utilizat i de calitatea prii operative(variatoare, traductoare etc.).

Toate mainile ofer astzi posibiliti de interpolare liniari care sunt materializateprin funciile G1, G2 sau G3 fr mainile punct cu punct utilizate la gurire, sudare punctcu punct etc.

Liniar Circular

Fig. 1.9. a) principiul de punere n poziie prin interpolare.


14/60



14

Fig. 1.9. b) frezare

Interpolarea liniar sau circular.

2.4.3 Introducerea programelor

Benzile perforate au constituit primele moduri de schimbare a programelor de lucrupe MUCN. Limea lor era de ol i datele erau nregistrate caracter cu caracter pe 8 pisteparalele (coloane) n cod ISO, a noua pist (serie continu de guri) servete la asigurareaantrenrii n micare a benzii. Informaiile sunt codificate binar i prezena unei gurisemnaleaz un bit pe pista corespondent.

Fig 1.10. Codificarea ISO pe band.

Benzile aveau o durat de via destul de redus: 15 lecturi pentru benzile de hrtie i50 pentru benzile din plastic. Din acest motiv benzile au fost abandonate progresiv pentru a fi

nlocuite prin portprograme cu citire direct cu lectori magnetici pentru diskete.Avantajele

suporilor magnetici nu const numai n viteza de lectur ci i n mare densitate de nregistrrii o punere n practic mai uoar.Transmiterea informaiilor ntre diverse echipamente este realizat prin magistrale de

comunicare constnd din fibre optice care permit circulaia informaiilor n ambele sensurisimultan cu debite care pot ajunge la 20Mb/s. 0 logic i 1 logic este transmis printr-unsemnal de tensiune respectiv pozitiv sau negativ cu un nivel maxim de 3v. un protocol decomunicare trebuie s coordoneze accesul pe magistrala de comunicare i secvenele deemisie i recepie i s permit corecia erorilor de transmitere.

Mainele moderne are port pentru extinderea memoriei, port pentru communicatiaRS232 si RJ45.Comunicaia dintre terminal i echipamentul de control se realizeaz folosind un set de

protocoale de comunicaie puse la dispoziie de productorul terminalului.


15/60



15

Fig. 1.11. conexiunile mainei

2.4.4 Traductoare de poziie i vitez

Precizia susceptibil a fi atins pe MUCN este dependent de precizia de msurare apoziiei sau altfel spus de controlul deplasrilor. Pe mainile de calitate directorul de comandcunoate poziia de atins i poziia real a elementului mobil. Aceste valori sunt comparatepentru a deduce deplasarea de efectuat.

Natura acestui program (abaterea ntre poziia proiectati cea real) depind de naturatraductorilor de poziie utilizai: care pot fi de natur analogic cu traductori inductivi (rigleINDUCTOSIN) sau de tip numeric (variaia prin increment) cu traductori optice (discuri saurigle gradate).

Fig.1.12.a) Msurarea direct a poziiei. Fig.1.12.b) Msurarea indirect a poziiei.

1 cititor; 2 rigl gradat. 1 mas; 2 disc gradat;

3 urub ; 4 generator de semnal

Fig.1.12.c) msurarea direct a poziiei

1 motor; 2 mas; 3 sistem de msurare; 4 urub cu bile; 5 piuli special.


16/60



16

Captor incremental de deplasare liniar.

M originea mainii;1 scar de msurare binar;2 poziia actual a mesei;

Fig. 1.13.a) Msurarea poziiei absolute.

1 rigla gradat;2 poziia anterioara a mesei;3 poziia curent a mesei;4 masa n poziia de referin;

Fig. 1.13.b) Msurarea poziiei relative

.

Pentru a mbunti poziionarea i traiectoria este convenabil de asemenea se acontrola viteza de deplasare: captorul de viteze putnd fi de 2 tipuri: analogic dac seutilizeaz un dinamometru, sau incremental prin descompunerea impulsurilor luminoaseplecnd de la un disc perforat sau cu dini periferici.

MUCN deservirea cu bucle retur n poziie sunt capabile s compare instantaneu poziiileelementelor mobile cu valorile stabilite

Fig. 1.14. schema de principi a deservirii axelor.

2.4.5 Eroarea de urmrire sau de avans

Pentru deplasarea n lungul unei axe, ntrzierea dinamic antreneaz un uor decalajn timpul dintre ordinul de execuie i execuia propriu-zis, ceea ce nu are nici un efectasupra poziiei ateptat de respectiva aciune. Pentru toate deplasrile care nu au loc paralecu axele, aceste ntrzieri dinamice antreneaz o deformare a traiectoriei reale, n raport cutraiectoria programat, funcie de viteza de deplasare.


17/60



17

Fig. 1.15. Abaterea traiectorie reale executat de scul fa de traiectoria programat.

Pentru a remedia acest decalaj (abaterea) se utilizeaz o bucl de feed-back pentru aface s varieze ctigul de acceleraie dintr-un lan de deservire a unei axe.

2.4.6 Pupitrul de comand

Tastatura de comand constituie interfaa careautorizeaz interveniile operatorului:

- introducerea manual de date,programe bloc cu bloc (nefiindpermis nici o schimbare n

procedurile automate);- introducerea coreciilor de scul dacnu exist legtur ntre bacul demsurare i directorul de comand;- modificarea coreciilor pe parcursulderulrii procesului de prelucrare nfuncie de uzura sculelor;- generarea unui diagnostic de erori n

programul-pies sau corecii;- localizare semifabricatului nsistemul de coordonate ale mainii,

definind originea piesei;- localizarea punctului de origine aprogramului;

- alegerea unei condiii de funcionarea mainii: automat, manual, semiautomat;

- n funcie de CNC existente pemain introducerea programelor de nvare.

Operatorul dispune de un ecran de vizualizarecare afieaz:

- programul curent, blocul curent,

funciile curent, starea variabilelor iparametri tehnologici;

Fig. 1.16. pupitrul de comanda

Fig. 1.17.Tastatura


18/60



18

- greeli de sintax;- momentele de pan ale maini;- valorile introduse pentru corecia

traiectoriilor;- coordonatele punctului curent;- erorile care apar;- meniuri;- piesa de prelucrat, scula, semifabricatulpentru controalele dotate cu ecran grafic.

n ultimul timp ecranele sunt de tip grafic i permit vizualizarea traiectoriilorprogramului. Tastatura permite introducerea de date alfanumerice, de a efectua manualdeplasri, de a dispune de funcii de comand pentru definirea modului de lucru, reprezentateprin simboluri normalizate.

Pe tastatur se disting mai multe zone:- zona de gestiune pentru modelare geometric;- zona alfanumeric pentru editarea de programe, a unor blocuri de comand sau oricealte informaii numerice sau alfanumerice;- zona de alegere a modului de lucru: automat, bloc cu bloc, manual, semiautomat;- zona de pilotaj manual i intervenie (poteniometru oprire avansuri, corecie uzuriscule etc.);- zona de alegere a modurilor care d acces la diferite moduri de lucru:

Fig. 1.19.Modurile masinei

- modul editare program;- mod editare suprafa de lucru a mesei;- mod executare a programului automat;- mod executare a programului bloc cu bloc;- mod introducere manual de date;- mod manual care deblocheaz comanda:

2.4.6.1 Comenzile axelor;2.4.6.2 Poteniometre de reglare a vitezeiOperatorul poate schimba oricnd parametrii folositi in program. Acestea pot fi ajustate infunctie de datele furnizate de producatorul sculei.

2.4.6.3 Oprire deplasri i modul de pilotaj manual

Fig. 1.18.Ecran de afisare

Fig.1.20. potentiometre de reglarea vitezei i oprire deplasri

Fig.1.20. comenzile axelor


19/60



19

Folosirea lor ajuta in masurarea sculei i alte cazuri n mod manual

Fig.1.21. Modul de pilotaj manual (HANDLE)

2.5 Reperarea poziiei unei scule n spaiul de lucru2.5.1 Desemnarea sistemului de axe legat de scul

Indiferent de tipul mainii, este necesar s putem defini n fiecare moment poziiasculei n spaiu n raport cu piesa. Pentru aceasta, scula se raporteaz la un sistem de axe legatde mainaunealt.

Direcia axei OY este orientat la 090 fa de axa X n sens trigonometric. Prindefiniie (norme, STAS-uri) axa Z este totdeaunaaxa arborelui principal, adic:

- axa sculei la frezare;- axa piesei la strunjire;- axa broei n care se fixeaz electrodul-scul la eletroeroziune;

- axa fascicolului laser, la mainile de prelucrat cu laser.

Rezult c planul XY, la frezare, este planul mesei mainii. Sensul pozitiv al axei Zeste astfel stabilit ca atunci cnd cota Z crete scula se ndeprteaz de pies. Axa X este axamicrii principale perpendicular pe Z, iar axa Y completeaz triedrul triortogonal drept.

2.5.2 Sisteme de cotare

Directorul de comand trateaz totdeauna cotele reperat n raport cu punctul origine demsur indiferent de modul de msurare.

2.6 Organizarea unui program n comand numeric2.6.1 Structura general a limbajului

Programul este constituit dintr-o suit de aciuni total definite, linie cu linie, fiecarelinei constituind un bloc de informaii denumit fraz. Fiecare bloc cuprinde cuvinte careconstituie o informaie, fiecare cuvnt ncepe printr-o adres care d un sens fizic datelornumerice care urmeaz. De exemplu X 25,30 semnific o deplasare dup axa X la cota 25,3mm, iar S 1000 nseamn c turaia pentru arborele principal este de 1000 [rot./min]. adresaasigur fr ambiguitate identificarea informaiei i separarea cuvintelor.

nceputul de program este menionat prin utilizarea simbolului %. Comentariile cadefiniiile explicite de nume de piese, pot, n cazul anumitor directoare de comand, s fie


20/60



20

menionate utiliznd un simbol distinctiv, de exemplu punndu-le ntre paranteze. Fiecarefraz poate ncepe printr-un cuvnt-numr (litera N urmat de un numr, ex. N10). Numrde fraz pentru a efectua bucle n program i astfel s evitm s rescriem anumite pri. Deasemenea, el servete pentru a indica utilizarea modului cutarea numrului de secvencare permite demararea unui program pe secvene, altul dect cel de nceput.

2.6.2 Formatul frazei

Adresele utilizate uzual n componena unei fraze sunt: N pentru numr de bloc; G pentru funcii preparatorii; X, Y, Z pentru coordonatele principale ale punctului de atins; A, B, C pentru coordonate unghiulare; u, v, w - pentru deplasri secundare paralele cu axele X, Y, Z; i, j, k pentru coordonatele centrului cercului sau a unui arc la interpolare circular; S pentru turaia arborelui principal; F pentru viteza de avans; T pentru a desemna scula: numrul sculei este definit prin dou cifre, numr de registruunde sunt numerotate, mrcile de scule, M pentru funcii auxiliare.

Fig 1.22. Codificare sculelor.

Sub forma cea mai general o fraz are formatul urmtor:


21/60



21

Datele numerice alocate fiecrei funcii din fraz depind de tipul echipamentuluinumeric specificat n manualul de programare. Coordonatele liniare pot fi programate cu oprecizie de 1 m iar cele unghiulare cu o miime de grad.

2.6.3 Funciile preparatorii

Definesc apelul programului curent ncrcat n directorul de comand n vedereaexecutrii unei aciuni bine definite. Ele sunt toate apelate prin adrese de tip G urmate deun numr din intervalul [0 100]; de exemplu G01 sau G1 apeleaz programul de interpolareliniar, atunci cnd se dorete interpolarea circular - G2 sau G3 (dup cum se dorete n senstrigonometric sau invers trigonometric).

Anumite funcii pot defini informaii care figureaz n aval de apelare: de exempluG90 care indic coordonatele care urmeaz citite sunt n valoare absolut, sau G91 care

nseamn c valorile coordonatelor sunt relative.Este cazul funciei G4 utilizat pentru definirea timpului de temporizare a unei

aciuni. Funcia G4 poate aprea n program i ca funcie de anulare a unei alte funciipreparatorii.

Exepmlu:

Fig. 1.23. timpului de temporizare a unei aciuni

N10 ...N20 G4 F3; temporizare pentru 3 secundeN30 ...N40 G4 S30; temporizare pentru 30 rotaiiN50 ..

Observaie:- cuvintele cu F i S sunt utilizatepentru temporizare doar n bloc cu G4;- orice avans F i turaie Sprogramat rmn active.

2.6.3.1 Funcii G definind natura deplasriiG00 deplasare rapid(paralel cu axele sau la 450). Deplasarea se efectueaz cu vitezmaxim numai la distane mari. La distane mici nu se poate ajunge la regim de deplasarerapid datorit timpilor de accelerare i decelerare.

G01 - interpolare liniar cu avans de lucru definit cu ajutorul controlului deplasriiprintr-o procedur de interpolare.


22/60



22

G02 -G03 interpolare circular cu avans de lucru n planele XY, YZ sau ZX. Deplasarea seface dup un arc de cerc parcurs n sens orar dac este apelat funcia G02 i n sens anti-orardac este apelat funcia G03. n plus coordonatele punctelor de realizat pot fi calculate dupo procedur trebuind doar s fie indicate raza cercului (cu adresa R) i punctele centrului deinterpolare (i, j, k).Apelarea uneia dintre aceste funcii revoc (anuleaz) celelalte funcii G care sunt naciune.

Fig. 1.24. Specificaii pentru o interpolare circular.

2.6.3.2 Funcii G pentru definirea planului de interpolareG17, G18, G19 permit alegerea planului de interpolare circular n care se face i coreciasculei (de raz i lungime). Aceste plane sunt respectiv XY, YZ, ZX iar axa arboreluiprincipal a mainii-unelte se orienteaz dup normala la planul indicat.

a.)frezare b.) strunjire

Fig. 1.25. Alegerea planului de interpolare

2.6.3.3 Funcia G pentru poziionarea optim a sculei n raport cu piesantre profilul geometric teoretic i cel real descris de axa sculei la prelucrare exist o

abatere. Ea apare a frezare, de exemplu, cnd se programeaz originea reperului legat de

scul (situat pe axa sculei) iar prelucrarea se face cu partea cilindric exterioar.


23/60



23

Comenzile numerice actuale permit efectuarea unor calcule i corecia poziieipunctului de referin a sculei n raport cu conturul piesei.G41, G42 apeleaz astfel de funcii de calcul i corecie a traiectoriei sculei n raport cuprofilul piesei de prelucrare.

Fig. 1.26. Necesitatea corectrii traiectoriei sculei n raport cu profilul piesei

Funcia G40 - corecie de raz definete poziia axei sculei la frezare n raport cuprofilul piesei sau poziia punctului fictiv la strunjire. Funcia G40 este programat asociat cufunciile G41 i G42.

- G41 poziioneaz scula la stnga profilului piesei;- G42 poziioneaz scula la dreapta profilului piesei;- G40 este funcia de anulare corecie poziie comandat prin funciile G41 i G42

Fig. 1.27. Poziionarea sculei n raport cu piesa

Angajarea sculei n lucru simultan cu corecia sculei:a) angajarea dup o dreapt

Fig. 1.28. angajarea dup o dreapt

N10 T01 D01 M6

N20 Xa Ya F

N30 G1 G41 Xb Yb

N40 G01 Xc Yc


24/60



24

b) angajarea dup un cerc

Fig. 1.28. angajarea dup un cerc

-pentru unghiuri ascuite exterioare trebuie realizat o reajustare a traiectoriei plecnd de laun unghi determinat de fiecare constructor. Aceast traiectorie suplimentar va asigurapivotarea n jurul vrfului inducnd un arc de cerc de racordare delimitat de cele dounormale, figura 1.29., dac nu utiliznd traiectoriile decalate paralel cu cele dou laturi aleunghiului, pn n punctul lor de intersecie, caz n care drumul parcurs de scul este maimare i deci timpii de lucru au valori majorate i un risc de coliziune cu alte suprafee alepiesei ridicat.

Fig 1.29. Corecia traiectoriei la intersecia a dou segmente

-pentru unghiuri obtuze interioare trebuie limitat traiectoria decalat nainte de a fi atinspunctul situat pe normala trasat la extremitatea segmentului. Aceast limit, n cazul unuiunghi format din dou drepte, se gsete pe bisectoarea unghiului. Pentru un unghi definitprintr-o dreapti un arc de cerc, traiectoria liniar decalat trebui s fie limitat laintersecia dintre dreapti raza suprafeei concave.

Fig. 1.30. Decalajul traiectorie n cazul unghiurilor obtuze interioare.

N10 T01 D01 M6

N20 Xa Ya F

N30 G1 G41 Xb Yb D02

N40 G02 Xc Yc R


25/60



25

La majoritatea directoarelor de comand aceste proceduri de calcul a traiectoriilor decalatesunt satisfcute dac dimensiunea elementelor succesive ale conturului nu este prea mic nraport cu raza introdus pentru corecie. Aceast situaie nu poate fi rezolvat n cazurilepractice.

Fig 1.31. Tipuri de contururi care ridic probleme comenzilor numerice actuale.

Este convenabil deci de a corija valorile programate cum este indicat n figura 1.32. aceastcorecie este luat n calcul automat pe MUCN.

.R r

Fprog Fteor xR

= .

R rFprog Fteor x

R

+=

Fig. 1.32. Influena coreciei sculei asupra vitezei de avans.

2.6.3.4 Corecia n spaiuCnd achierea suprafeelor se face prin interpolare liniar succesiv, programul

trebui s conin n plus coordonatele punctelor n X, Y, Z ale direciei vectorului normal lasuprafa, dup acest vector se efectueaz corecia razei. Aceast posibilitate nu exista laversiunile iniiale de comand numeric, apoi au nceput s fie oferite opional iar acum ntr

n programare ca o normalitate.n acest caz pe lng coordonatele X, Y, Z i cele ale vectorului normal P, Q, R trebuiaccesat funcia G29. n cazul n care maina-unealt cu comand numeric este cu mai multde 3 axe, vom accesa funcia G1 cu 5 adrese:

G1 X Y ... Z A B X Y ... Z A B

unde punctul astfel pilotat se gsete invariabil pe axa de rotaie n continuarea arboreluibroei mainii.

Dificultatea programrii n acest caz rezid din aceea c trebui inut cont n calcul corecieiatt de elementele anterioare att de lungimea sculei, vectorul normal la suprafa dar i de

vectorul de orientare a axei sculei n jurul vectorului normal,


26/60



26

2 2 2n P Q R + +

Fig. 1.33. Noiunea de suprafai vector normal.

Inclinarea Componentele Componentele

sculei vectorului vectoruluinormal axei sculei

Fig.1.34. Prelucrarea pe o maina-unealt cu comand numeric cu 5 axe.

2.6.3.5 Funciile pentru fixarea modului de cotareG90 informaiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate n calcul ca i coordonateabsoluten raport cu originea programului;G91 informaiile asociate adreselor X, Y, Z, I, J, K vor fi luate n calcul ca i coordonaterelativen raport cu originea programului;

Fig 1.35. a.)definitie


27/60



27

Fig 1.35. b.)frezare Fig 1.35. c.)strunjire

Programarea deplasrilor absolute i relative.

n prima fraz care se refer la scul, se poate lua originea-msur pe axa B fr risculcoliziunii ntre sculi pies (absena valorii dup aceste adrese n continuare n program seia valoarea nul pentru originea-msur.

2.6.3.6 Funciile de deplasare a originii sistemelor de axeG92 aceast funcie permite s se modifice n cursul execuiei programului, poziiaoriginii OP, adic poziia sistemului de axe n spaiul de lucru. Acest lucru rspunde la dounecesiti:a) mai multe piese pot fi montate pe main, fiecare dintre ele avnd sistemul lor de axe

asociat. n momentul redactrii programului, programatorul nu cunoate nc poziia piesei nspaiul de lucru. Anumite comenzi i vor da posibilitatea de a face apel la func iile G (G54 iG59 la Siemens, Fanuc etc.) care vor activa n momentul execuiei registrele din memorie.Aceste registre vor fi completate de operator n timpul reglajelor .b) pentru simplificarea programrii, sunt adesea utilizate astfel de sisteme de axe, deexemplu n funcie de tipul de cotare (absolut sau relativ). Aceast situaie este indicat ndou tipuri de programe:- la indicarea poziiei originii alese n raport cu poziia instantanee a punctului caracteristic dereglare a sculei. Aceste decalaje pot fi invalidate prin funcia G53 apoi revalidate prin G54.

Fig.1.36. Luarea n considerare a diverselor decalaje.


28/60



28

2.6.3.7 Funcii diverseG9 funcia decelerare accelerare este utilizat la tranziiile de contur n scopulreducerii erorilor ce pot rezulta n astfel de situaii.

Fig.1.37. Reducerea erorii de urmrire a conturilor

pieselor de prelucrat prin utilizarea funciei G9.

2.6.3.8 Cicluri sau macro-instruciuni programatePentru motive de eficien, se gsesc n directorul de comand ansamble de macroinstruciuni(cicluri) care permit s definim rapid operaii repetitive sau avnd proceduri de execuie fixe(gurire, filetare, ). Dintre aceste cicluri, cu excepia filetrii, trebuie ajutate cu parametride lucru: vitez, avans, adncime, cote etc.Dintre aceste funcii avem la dispoziie:

G33 funcia cod normalizat permite ciclul de filetare la strunjire. Are o sintaxspecific stabilit de fiecare constructor de maini-unelte cu comand numerici se refersau nu la adncimea filetului, numrul de treceri, unghiul de penetrare, numrul de

nceputuri.G81 ciclu fix gurire sau centrare;

G82 ciclu fix gurire cu finisarea suprafeei - este identic cu precedentul doar mai

cuprinde o temporizare la sfritul operaiei;


29/60



29

G83 ciclu fix gurire cu ebo.

G84 ciclu fix filetare

G85 alezarea cu alezorul - aceste ciclu fiind similar cu G81 doar cu o vitez delucru diferit;

G86 - alezare cu bar de alezat avansul se efectueaz la viteza de lucru, muchiasculei este identic cu forma geometric a fundului gurii iar la sfrit bara se retrage pe raz(xy) cu 1 mm pentru a nu deteriora calitatea suprafeei prelucrate la cursa de revenire npoziia iniial.

G87, G88, G89 - aceste cicluri nu sunt definite prin norme i sunt utilizate n diferitemoduri de ctre constructor.

Remarc: Anularea unui ciclu anterior se realizeaz apelnd funcia G80.

2.6.4 Funcii auxiliare normalizate

2.6.4.1 Funcii de oprire M00, M01, M02, M30Funciile auxiliare servesc la definirea ntreruperilor de program i aciunilor generate

automat. Principalele grupe sunt:M00 oprete programul arborelui principal, la sfrit de program. Ea permite interveniaoperatorului, de exemplu pentru a modifica prinderea sau pentru a controla un anumit lucru.M01 oprire facultativi (trebuie validat de operator de la pupitrul de comand),M02 sfrit de program (de lucru) reiniializeaz sistemul i terge registrele.M30 este identic cu M2 dar antreneaz ntoarcerea la primul bloc al programului.


30/60



30

M00 M01 M02Fig.1.39. funciile auxiliare

2.6.4.2 Funcii de punere n micare a arborelui principal: M03. M04, M13, M14M03, M04 asigur punerea n micare a broei: M03 n sens invers trigonometric (orar);M04 n sens trigonometric. La frezare sensul de lucru la majoritatea sculelor este M03.M05 asigur oprirea arborelui principal;M19 antreneaz broa ntr-o poziie determinat (broa fiind echipat cu senzori).

M03 M04 M19

Fig.1.39.punere n micare

2.6.4.3 Funcii asigurnd simultan mai multe aciuniPrincipalele funcii preparatoriidup normele ISO sunt date n urmtorul:

Funcii definind lipul de deplasare Anulare prinG00 Poziionare n avans rapid G01, G02, G03G01 Interpolare liniar la viteza programat G00, G02, G03G02 Interpolare circular in sens invers trigonometric, cu avans de

lucruG00, G01, G03

G03 Interpolar circular in sens trigonometric, cu avans de lucru G00, G01, G02Funcii pentru opriri temporizateG17 Alegerea planului XY pentru interpolarea circulari corecia

razei - se stabilete la nceputG18, G19

G18 Alegerea planului XZ pentru interpolarea circular G17, G19G19 Alegerea planului YZ pentru interpolarea circular G17, G18

Funcii relative la raza sculer

G40 Anularea coreciei de raz a sculei G41, G42G41 Corecia razei sculei la stnga conturului (pe direcia

avansului)G40, G42

G42 Corecia razei sculei la dreapta conturului (pe direciaavansului)

G40, G41

G29 Corecia sculer in spaiu, contradictoriu cu G4 i G42 G40


31/60



31

2.6.4.4 Schimbul sculeiPentru schimbarea sculei nu este suficient s se fac desemnarea ei prin numrul T ..,

ci trebuie provocat schimbarea deplasnd-o printr-o aciune fizic dat de funcia M06.Aciunea acestei funcii se traduce prin aciunea circuitului sculei pentru o schimbaremanual sau prin declanarea automat a procedurii de schimbare automat.

Normele prevd patru cifre dup scrisoarea de adres T: primele dou desemneaznumrul sculei iar ultimele dou indicarea numrului registrului coninnd marca sculei.

n acest caz la sistemele mai automatizate, pentru ca aciunile s fie executate, trebuies se fac apel la un subprogram (CN sau automat) care va asigura o execuie sincronizat a

rotaiei magaziei de scule cu braul manipulator, deblocarea sculei urmtoare i blocarea noiiscule. Adesea se utilizeaz n acest scop funcia G77.

Ajutor de program

G77 Apelarea intercodiionat a unui program sau a unei suite desecvene cu revenire

Final de bloc

G79 Ieire condiponat sau necondiionat dintr-o secvena frrevenire

Final de bloc

Funcii definind ciclul de lucru

G33 La strunjire - ciclu de filetare Final de blocG34 Filetare Final de blocG35 Filetare Final de blocG80 Anulare ciclu fix Final de blocG81 Gurire G80, G81-G89G82 Ciclu fix gurire - centruire G80, G81-G89G83 Ciclu fix gurire G80, G81-G89G84 Ciclu fix filetare G80, G81-G89G85 Ciclu fix de alezare G80, G81-G89

G86 Ciclu fix de alezare cu oprirea arborelui principal la sfrituloperaiei de prelucrare a gurii

G80, G81-G89

G87 Alezare cu revenire manual in poziia iniiala G80, G81-G89G88 Alezare cu temporizare la sfritul operaiei G80, G81-G89

Funcii definind deplasrile de origine

G43 - G52 Diverse tipuri de deplasri de origine Final de blocG54 - G59 Deplasri de origine preschimbabile Final de bloc

G92 Deplasare de origine Final de blocFuncii definind modul de cotare

G90 Programare cu cotare absolut (n raport cu originea) G91

G91 Programare cu cotare relativ n raport cu suprafaa auxiliarsau punctul de plecare bloc

G90

Funcni pentru definirea unitilor de date operatorii

G93 Viteza de avans .exprimat n intervalul de timp (V/L) G94G94 Viteaza de avans exprimat n rmin/minl G93. G95G95 Avansul. n [m/rot.], la stninjire G94G96 Viteza de achiere constant, la strunjire G97G97 Viteza n [rot/ min], la srunjire G96G16 Orientarea sculei definit de sistemul P; Q, R cu semnul.,+"'

sau -Final de bloc


32/60



32

3 Matriare la ciocanMatriarea pe ciocane este i n prezent cel mai rspndit procedeu de prelucrare a

metalelor prin deformare plastic, folosindu-sela producia de serie si de mas a pieselor nprezent, prin matriare la ciocane se obin piese cu greutatea variind ntre 1 i 10000 N

Fig. 2.1. Ciocan pneumatic

3.1 Principiul procesului de matriare la ciocanPrincipiul dup care metalele sunt prelucrate prin deformare plastic la ciocane i n

general prin presare const, n primul rnd, n modificarea formei semifabricatului iniial subaciunea unor fore exterioare pn la umplerea complet a locaurilor matriei. Prelucrareatrebuie s aib loc cu respectarea n special a condiiilor care permit obinerea de piese custructuri corespunztoare.

n figura este prezentat schema procesului de matriare, la ciocan, ntr-un singurloca de matriare.

Fig. 2.2. Schema procesului de

matriare la ciocan ntr-un singur

loca:

1 semimatri superioar ;

2 semimatri inferioar ;

3 semifabricatul iniial (brut) ;4 semifabricatul ntr-o faz

intermediar ;

5 piesa matriata, mpreun cu

bavura ; 6 bavur dup

ndeprtare; 7 piesa matriat ;

8 - locaul pentru bavur;9 locaul pentru pies;

10 suprafaa de separaie;

F - fora aplicat.


33/60



33

Semifabricatul brut, debitat la dimensiunile necesare, nclzit la temperatura optimde matriare i apoi aezat n loca (semimatria inferioar) este lovit de ctre organele nmicare ale ciocanului cu for crescnd.

Pentru a obine umplerea ct mai bun a locaului i o pies ct mai bine executat,volumul semifabricatului brut (de pornire) trebuie s fie ceva mai mare dect volumul pieseimatriate. Surplusul de metal din loca este mpins n locaul (anul) bavurii.

3.2 Noiuni introductiveMatriarea cu bavur poate fi considerat n prezent ca cel mai rspndit procedeu de

confecionare prin deformare a diverselor piese destinate construciei de maini. Prinmatriarea cu bavur se pot obine piese foarte apropiate ca formi dimensiuni de cele finite.

Matriele folosite la matriarea cu bavur pot avea numai un loca de matriare final sematrieaz piese simple care nu au nevoie de faz pregtitoare sau piese complicate la caresemifabricatul a fost pregtit anterior pe alte utilaje


34/60



34

4 Modelare4.1 Modelarea 3D piesa Agrichon D1, B1Beneficiar: MICHELIN FRANTAPe baza desenului tehnic (autocad 2d) am realizat modelul 3D cu canale de bravur n mediulAutodesk Inventor.

Fig. 3.1. Piesa Agrichon D1 cu canale de bavur

Canalul de bavur n jurul piesei n locaul final al matriarii pe ciocane are dou pridistincte:

-puntia canalului de bavur-magazia canalului de bavur

Fig. 3.2. Canal de bavur obinuit

Puntia canalului de bavur are rolul de a frna curgerea materialului din interiorul locauluin magazia canalului de bavuri a asigura astfel umplerea cu material a acestuia n cursulmatririi. Magazia canalului de bavur are rolul de a primi surplusul de material existent ninteriorul locaului de matriare.

Canalul de bavur folosit la mainile de forjat orizontal, respectiv jocul dintre matrii poanson, dei are o singur poriune, ndeplinete ambele roluri (cantitatea de material


35/60



35

ieit din loca n bavur este mult mai mic la matriarea pe maini de forjat orizontal ncomparaie cu matriarea pe ciocane sau prese cu manivel).

Fig. 3.3. Etapele matririi cu bavur.

n procesul matririi cu bavur se disting trei perioade, i anume:-perioada n care are loc deformarea semifabricatului n interiorul locaului frcurgerea materialului n bavur (fig. a)

-perioada n care are loc umplerea locaului cu curgerea simultan a materialului nbavur (fig. b) ;

-perioada n care are loc numai curgerea n bavur a surplusului de material existent ninteriorul locaului (fig. c).n cea de a doua perioad puntia canalului de bavur are rol pozitiv, de a frna curgereamaterialului n magazie i de a asigura umplerea pierea locaului. n perioada a treia, pe

msura nchiderii matriei, nlimea puntiei se micoreaz, raportul bb

lh

crete, iar

rezistena la curgere a materialului din loca n magazia canalului de bavur se mrete.Cazul ideal al matririi cu bavur ar fi ca cea de a treia perioad s fie exclus.

Pentru sigurana umplerii locaului, excluderea complet a celei de a treia perioad esteprea riscant i de aceea se indic a nu se nltura complet i a se reduce la un minimumnecesar. Reducerea la minim a acestei perioade este posibil printr-o alegere judicioasa adimensiunilor canalului de bavur i a volumului semifabricatului supus matririi, nfuncie de forma si dimensiunile piesei matriate. Pentru a putea realiza acest deziderat esteindicat ca la nceputul matririi fiecrei piese definitivarea volumului semifabricatului sfie fcut prin ncercri.Cea de a treia perioad a matririi impune att fora(respectiv energia) necesar

deformrii ct i uniformitatea deformaiilor n interiorul locaului. Prin ncercri s-aconstatat c la matriarea pe ciocane i prese,n cea de a treia perioad materialul curge din loca n bavur numai din partea central.Astfel, piesa propriu-zis se mparte n dou zone, zona central din care surplusul dematerial din loca iese n bavur (zon n care deformarea este maxima i zona exterioar, ncare materialul staioneaz (zon n care deformarea este minim).

In cazul in care perioada a treia este mare, materialul de la axa piesei (care este maibogat n impuriti) poate s ajung spre marginea piesei. Acest fenomen favorizeaz iformarea unei structuri fibroase, cu orientare din centrul piesei spre bavur care n multecazuri nu este de dorit. Prin urmare i din acest motiv este indicat ca cea de a treia perioad amatririi s fie ct mai redus.


36/60



36

4.2 Modelarea semimatrieleAm extras modelul Agrichon B1 si D1 din matrita, avand ca urmare obtinerea negativului nmatria

Fig. 3.4. Extras modelul Agrichon D1,B1

Fig. 3.5. Semimatria superiori inferior Agrichon D1

Fig. 3.6. Semimatria superiori inferior Agrichon B1

Aceasta operatie a fost executata pentru ambele modeluri. Matritele au fost salvate in formatul IGS.


37/60



37

5 Realizarea programuluiPentru piesele mai simple am folosit programarea manual, ca exemplu la: pinion, roata de

lant etc.

Fig. 4.1 .piesele realizat cu programarea manual

n aceste cazuri am folosit programul Powermill pentru obtinerea programului nc,dupa mai multe incercri (timp, rugozitatea suprafetei,dimensiune,economie,etc.).n P.M. pot fi realizate diferite triectorii ale sculei (degroare, finisare, gurire, gurirecentral,etc.) Am urmrit pasurile:

5.1 Setarea originii pieseiEste cea mai importan pas, dac setrile nu sunt corespunztoare, atunci piesa obtinut nu vafi simetric

Fig. 4.2. Setarea originii


38/60



38

5.2 Forma semifabricatuluiSemifabricatului din care vrem sobinem piesa, poate fi:-cilindrica-prismatic-model 3D,etc.

5.3 Setarea regimului de aschiere:

Fig 4.4. setarea regimului de achiere

5.4

Setarea nivelurilor de siguranta:

Fig. 4.5. setarea nivelurilor de siguranta

5.5 Setarea axei masinei de freazare:

Fig. 4.6. setarea axei masinei de freazare

Rotatie S [rot/min]Avans (radial, axial) F[mm/min]

Viteza de aschiere V[m/min]Avansul pe rotaie f[mm/rot]

Fig. 4.3. forma semifabricatului


39/60



39

5.6 Alegerea tipurilor de traiectorii ale sculei:-Degrosare (folosim 3D Area Clearance)-Finisare (folosim Constant Z Finishing, Offset Flat Finishing, Corner automaticFinishing)-Gaurire (folosim Drillin, Tapped, Screws)

Fig. 4.7. alegerea tipurilor de traiectorii

Obs:Sunt mai mult de 10 solutii pentru obtinerea traiectoriei ideale.

5.7 Setarea traiectorii ale sculei:- Toleranta traiectoriei -metoda primului pas- Adaosuri (axiale-radiale) -metoda de intrare- Adncimea de achiere -metoda de iesire- Suprapunere la frezare- piral sau pas

Fig. 4.8. setarea traiectorii ale sculei


40/60



40

5.8 Parametrii si forma sculei aschietoare:

Fig. 4.9. Forma sculei achietoare

5.9 Optimalizarea traiectorii sculeiDupa setarea parametrilor corespunztoare, calculatorul construiete traiectoria sculei,cuajutorul programului P.Mill. Traiectoria sculei poate fi modificat si ulterior, reducnd saulegnd cu o traiectorie anterioara. Traiectoria sculei poate fi optimalizat si ulterior.

Fig.4.10. Traiectoria sculei cu i fr optimalizat

Traiectoria sculei,generata de program poate fi optimalizata, intrebarea fiind ct timp putemeconomisii. La programe ce dureaza mai multe ore/zi, necesit atenie mare. Cu ajutorulprogramului P.M se poate efectua simularea programului nc, sau traiectoria sculei , cea ceusureaz depistarea erorilor, corectarea si verificarea lor.

-tipul sculei

-diametru-numarul sculei-raza varfului sculei-numarul dinte-nume-lungimea-dimensiunile portsculei-datele de achiere etc.


41/60



41

Fig. 4.11. Dupa Degrosare cu freze 25r0.5mm

Fig. 4.12. Dupa freze 16r0.5, 10r0.5, 8r0.5, 6r0.5mm

Fig. 4.13. Finisarea cu frezele 10r5, 8r4,6r3


42/60



42

n timpul simulrii poate fi vizualizat freza in procentaj de 50% sa 100%. In scopul dea accelera procesul de simulare, pot fi inlturate miscrile, care se produc pe o singur axa.Dup mai multe verificri si corectri, alegnd post procesorul corespunztor a comenziimasinei respective, afisam programul nc.

Fig. 4.14. alegnd post procesorul corespunztor

5.10 Evitarea ciocnirii:

Fig. 4.15. evitarea ciocnirii

Verificand inlimile iniiale i cea rezultata dup prelucrare, respectiv parametrii sculei

(avans, rotaie, coreciune de lungime), corectnd trimitem programene NC la centru deprelucrare cu fia.


43/60



43

5.11 Fia fixare reper frezare CNCS.C. MATRIA S.A.ODRHEIU-SECUIESC

Fia fixare reper frezare CNC

Dimens. Gabarit 300x130mm;MaterialVCW85; T.T.32-34HRC

Nr. Comanda:95351007

Poz. :77951-VO

X=Dx/2

Y=Dy/2

Z=Zmax

Obs Programe

CNC

Diam. Tip

Rad.

Adaos

[mm]

Pasi L

[mm]

Pasi Z

[mm]

F[mm

/min]

S[rot

/min]

Zmin

[mm]

Timp

estimat

10001 25 0.5 0.25 20 0.5 1200 1800 -12.21365 0:14:43

10002 16 0.5 0.25 12 0.5 1400 2800 -15.20637 0:28:46

10003 10 0.5 0.25 8 0.5 800 2700 -16.70273 0:29:52

10004 8 0.5 0.15 6 0.5 750 3200 -17.33188 0:23:11

10005 6 0.5 0.15 5 0.4 750 4000 -17.27120 0:12:26

10006 16 8 0.12 0 0.3 1400 3500 -17.65000 0:43:31

10007 10 5 0 0 0.12 900 3500 -17.70000 4:06:18

10008 8 4 0 0 0.1 800 4000 -17.70000 0:12:04

10009 6 3 0 0 0.1 800 4500 -17.69445 0:07:32

Fig. 4.16. Fia fixare reper frezare CNC


44/60



44

6 Comparaea programarii manuale cu Power Mill6.1 Avantajele programrii manuale:

-necesita mai putin timp pentru piese mai simple-programul este mai mica si clar-nu necesita realizarea model 3d-mai uor cu ciclurile integrate n maina unelte-ofera o prelucrare optima si rapida-nu necesita un calculator performant

Obs: necesit o atenie mare!

6.2 Avantajul programul Powermill pentru obtinerea programului nc:- aproape orice forma poate fi realizata ,care altfel ar fi dificil de optinut cuprogramare manuala,dupa modelul 3D-putem folosi scule cu diferite forme,cu adaosuri diferite.-cu ajutorul lui si avan in vedere parametrii regimului de aschiere putem realizacicluride:degrosare,finisare,gaurire.-poate fi selectat post procesorul potrivit masinei unealta

Exeplu: realizarea un pinion cu celelalte posibilate:

Fig. 5.1. Pinion micDimensiue: inaltime 90mm, diametrul exterior 200mm

Programaera manual Powermill

Mrime prgramului [byte] 460 3,576,865Linie 37 138957Diametrul frezei [mm] 20Adncimea de achiere [mm] 0.5Rotatie S [rot/min] 2700Avans F [mm/min] 1400Precizie [mm] 0.01

Timp de prelucrare activa la finisare 3h05m 2h57m33s


45/60



45

7 Fabricarea semimatrielePastila superioara (300x135), pastila inferioara (300x130) se vor realize pastille

vechi, existetnte in altelierul forj, nmuiate pentru prelucrare prin achiere VCW85Pastila superioar 88kg, inferioara e 83kg

In timpul fabricaiei trebuie sa avem grij ca sistemul de coordonate a piesei sa fiecorespunztor cu cel folosit in program. Piesa poate fi msurata cu ajutorul unui comparator.

Obs: dac setrile nu sunt corespunztoare, atunci piesa obtinut nu va fi simetric.

Pentru evitarea unori greeli, operatorul de masina unealt simuleaz programul cu odeplasare mai mare a axei Z. Dac totul este n regul, operatorul pornete programul normal.

Fig. 6.1. Semimatria superior pt agrichon D1

Fig. 6.2. Semimatria superior pt agrichon B1


46/60



46

Operatorul poate s opreasc oricnd programul:

Butonul de urgen: va fi acionat in cazul unori erori neateptateStop: va fi acionat n cazul n care operatorul dorete s schimbe scula, de exemplu

din cauza uzurii acestuia

Cu schimbarea sculei programul poate fi pornit cu urmatoarea secventa de program.Operatorul poate schimba oricnd parametrii folositi in program:

Avans 0-200%Rotaia 50-120%

Fig. 6.3. Potentiometrele

Acestea pot fi ajustate in functie de datele furnizate de producatorul sculei.

7.1 Calculul regimurilor de achiere7.1.1 Viteza de achiere

1000

1000

D N VV N

D

= =

[rot/min]

N- turatia [rot/min]D- diametrul frezei[mm]V- viteza de aschiere [m/min]

- este parametrul cel mai important al regimului de aschiere si deci alegerii valoriisale trebuie sa i se acorde o atentie deosebita,dat fiind faptul ca de modul cum este aleasaviteza de aschiere depinde productivitatea respective.

Alege viteza optima pentru o anumita prelucrare inseamna a gsi acea valoare a vitezei caresa satisfac trei conditii contradictorii :

a) productivitate maximb) durabilitate max pentru cutitc) pre de cost al pieselor ce se prelucreaz ct mai mic

Micarea de avans presupune o deplasare ntre sculi pies, notat cu f, care se exprim n[mm/rot] a frezei. Pentru fiecare dinte al frezei revine un avans pe dinte egal cu zf care

poate fi exprimat in funcie de avansul pe rotaie fi numrul de dini ai frezei z:

zf f z= [mm/rot]

7.1.2 Viteza de avans

-se calculeaz cu relaia: f zV f n f z n= = [mm/min]


47/60



47

7.2 Frezele:Tipuri de freze

La o frez se deosebesc : dinii achietoare i corpul. Din punct de vedere constructiv, frezelepot fi executate dintr-o bucat (n acest caz se numesc freze monobloc) sau asamblate (nacest caz se numesc freze cu dini montai).

Fig. 6.4. Tipul de freze

Dup modul de executare a dinilor pe suprafaa de aezare 1, frezele pot fi: cu dini frezai(fig. a) i cu dini detalonai (fig.b). Construcia frezelor cu dini frezai este mai simpli maiuor de realizat. Detalonarea se folosete n cazul frezelor profilate, pentru care este necesars se menin profilul i dup reascuire care se execut pe suprafaa de degajare 2. Frezele cudini frezai se ascut pe suprafaa de aezare 1. Suprafaa 3 se numete spatele dintelui. ngeneral, frezele se clasific n funcie de forma suprafeei pe care o prelucreazi de maina-unealt pe care se execut prelucrarea.

Fig. 6.5. Tipul de freze


48/60



48

Frezele cilindrice se folosesc pentru prelucrarea suprafeelor plane pe mainile defrezat orizontale. Ele pot avea dini drepi (fig. a) sau nclinai (fig. b). Cele cu dini nclinailucreaz n condiii mai bune, deoarece achierea decurge mai linitit. Pentru dimensiuni maride freze, construcia acestora poate fi realizat cu dini asamblai. Aceast soluie permiteconstruirea corpului din oel de construcie, iar dinii achietori, din oel rapid (HSS) sauplcue din carouri metalice, ceea ce reduce simitor costul sculei. Frezele cilindro-frontale sefolosesc pentru prelucrarea suprafeelor plane pe mainile de frezat verticale. Ca i frezelecilindrice, frezele cilindro-frontale pot fi: monobloc (fig. c) sau cu dini asamblai (fig. d).Aceste freze achiaz cu partea frontali cu partea cilindric. Frezele disc (fig. e) se folosescpentru prelucrarea canalelor pe mainile de frezat orizontale. Aceste freze sunt prevzute pesuprafaa cilindric exterioari pe cele dou suprafee frontale cu dini achietori. Frezele-deget (fig. f) se folosesc pentru prelucrarea canalelor pe maini de frezat verticale. Acestefreze au dini achietori pe suprafaa frontal i pe suprafaa cilindric. Frezele-unghiulare(fig. g i h) se folosesc pentru prelucrarea suprafeelor nclinate. Frezele profilate suntprezentate n figura i i j; la aceste freze, suprafaa activ are un anumit profil pentruprelucrarea unor suprafee complexe. Din categoria frezelor profilate fac parte i frezele-modul (fig. k i I), care se folosesc pentru tierea dinilor roilor dinate.

Pentru degroare este folosit urmtoarele scule:- 25mm (HM90 E90A-D25-2-C25-C)

Fig. 6.6. freze 25mm

- 16mm (HCE D16/.62-M10)

Fig. 6.7. freze16mm

- 10R0.5, 8R0.5,6R0.5

Fig. 6.8. freze10,8,6mm


49/60



49

Pentru semifinisare si finisare folosim urmtoarele freze :-16(sferic)mm

Fig. 6.9. freze16mm(sferic)

- 10mm R=5, 8mm R=4,6mm R=3

Fig. 6.10. Frezele 10mm R=5, 8mm R=4,6mm R=3

7.3 Materiale folosite la fabricarea sculelor :Proprietile materialului de execuie ale sculei achietoare

-Duritatea corespunztoare pentru a asigura sculei un tis care sa faca fat tensiunilor sitemperaturilor nalte care apar in procesul-Rezistena la ncovoiere mare pentru a nu se produce deformarea sau ruperea sculei n timpulachierii.- tabilitatea termic ridicat pentru a menine capacitatea de achiere a tisului la

temperaturi mari ce apar in zona de lucru.-Conductibilitate termic bun pentru a permite evocarea rapid a caduri din partea activ asculei.


50/60



50

8 RezultateleDup fabricaia matrielor de forjare urmresc verificarea matrielor. Verificarea a fost

fcuta cu ajutorul o main de msurare n cordonate(M.M.C.) tip MetrisMsurarea este un proces n care mrimea msurat este comparat cantitativ cu omrime de referin de acelai tip.Din rezultatele unei msurtori pot fi trase concluzii privind:- calitatea obiectului msurat, de exemplu dac piesa este conform sau neconform, dacpoate fi corectat;- parametrii procesului de prelucrare, de exemplu dac procesul este adecvat, stareamainii-unelte, reglarea parametrilor procesului, alegerea sculei;- capacitatea furnizorului de a fabrica produse cu caracteristicile ceruteConform DIN 1319, o instalaie de msurare, ndeplinete urmtoarele funciuni: prelucarea mrimii de msurat;

transmiterea i adaptarea semnalului de msur; prelucrarea semnalului de msur; compararea cu unitatea de msur; indicarea valorii msurate.- msurarea cu contact; palpator cu bil sau cu contact punctiform

Fig. 7.1. Maina de Msurat n Coordonate (MMC)


51/60



51

Dup modelul 3d am ales cteva puncte de palpare. Cu ajutorul punctelor am facutsetarea originii piesei. Dupa selectarea punctelor dorite la calculator masina de masura incordonate au facut msarurarea matriei in mod automat (81 punct).

Rezultatul pot sa pregatim in tabel sau in desen. Cu ajutorul rezultatul pot sa

vizualizm diferenele intre model si realitate. Cu setare tolerantei corespondent 0.1 diferenta maxima a fost 0.087.

Fig. 7.2. verificarea

--------------------------------------------------------------------------------11-Mar-2009 07:14 Start Template Page 1--------------------------------------------------------------------------------(mm) ACTUAL NOMINAL LO-TOL HI-TOL DEVIATION GRAPHIC ERROR--------------------------------------------------------------------------------Temperature Compensation: OFFPoint:PNT001X-axis 76.388 76.396 -0.150 +0.150 -0.008 ---*---Y-axis 163.376 163.379 -0.150 +0.150 -0.003 ---*---Z-axis -1.031 -1.000 -0.150 +0.150 -0.031 --*+---Point-Profile -0.031 -0.150 +0.150 -0.031 --*+-----------------------------------------------------------------------------------Point:PNT002X-axis 82.326 82.335 -0.150 +0.150 -0.009 ---*---Y-axis 19.117 19.122 -0.150 +0.150 -0.005 ---*---Z-axis -1.023 -1.000 -0.150 +0.150 -0.023 ---*---Point-Profile -0.023 -0.150 +0.150 -0.023 ---*---


52/60



52

--------------------------------------------------------------------------------Point:PNT003X-axis 35.316 35.325 -0.150 +0.150 -0.008 ---*---Y-axis -58.654 -58.650 -0.150 +0.150 -0.004 ---*---Z-axis -1.040 -1.000 -0.150 +0.150 -0.040 --*+---Point-Profile -0.040 -0.150 +0.150 -0.040 --*+---Point:PNT004

X-axis -40.901 -40.890 -0.150 +0.150 -0.011 ---*---Y-axis -37.143 -37.139 -0.150 +0.150 -0.004 ---*---Z-axis -1.046 -1.000 -0.150 +0.150 -0.046 --*+---Point-Profile -0.046 -0.150 +0.150 -0.046 --*+-----------------------------------------------------------------------------------Point:PNT005X-axis -15.895 -15.886 -0.150 +0.150 -0.009 ---*---Y-axis 24.355 24.360 -0.150 +0.150 -0.005 ---*---Z-axis -1.029 -1.000

Documents

LUCRARE DE DISERTATIE Utilizarea masina de comanda numerica (CNC) pentru prelucrarea matritelor Mastreand: Pap Lehel – Levente Conducator stiintific: Prof.dr.ing. Sorin Zamfira Prof.dr.ing