RAZVOJ ALATNIH MAŠINA

KLASIFIKACIJA OBRADNIH SISTEMA

OBRADNI STROJEVI PROIZVODNOG STROJARSTVA

ALATNI STROJEVI

STROJEVI ZA PLASTIČNU OBRADU

STROJEVI ZA ZAVARIVANE

STROJEVI ZA TOPLINSKU OBRADU

STROJEVI ZA LIJEVANJE

Podjela prema postupcima obrade

Podjela prema broju izradaka koji se istodobno obrađuju

Podjela prema tehnološkoj razini

Podjela prema proizvodnosti ili veličini serije

Podjela prema složenosti obradnog stroja

Podjela prema točnosti kvalitete obrade

Podjela prema težini alatnog stroja

Podjela prema brzini obrade

Podjela prema vrsti materijala izratka

Podjela prema postupcima obrade:

Univerzalne , produkcione, vertikalne, revolverske, kopirne, jedno i više vreteni automati

TOKARILICE

Univerzalne, vertikalne, horizontalne , specijalne ,alatne i kopirne

GLODALICE

Univerzalne , vertikalne , horizontalne i specijalne RENDISALJKE

Stolne , stupne ,koordinatne, radijalne jedno i više vretene, agregatne

BUŠILICE

Za ravno brušenje , za cilindrično brušenje BRUSILICE

Univerzalne , tračno piljenje ,kružno , reljefno gibanje SRTOJEVI ZA PILJENJE

Horizontalni , vertikalni , specijalni STROJEVI ZA PROVLAČENJE Glodanje ,relativno kotrljanje , specijalni strojevi STROJEVI ZA OZUBLJENJA Glačanje , superfiniš , honovanje STROJEVI ZA FINU OBRADU

Podjela prema broju izradaka koji se istodobno izrađuju:

Strojevi sa jednim obratkom

Strojevi sa dva ili više obradaka

Podjela prema tehnološkoj razini:

Klasični

Nekonvencionalni (NC i CNC upravljanje)

Fleksibilni

Adaptivno upravljanje

Prema proizvodnosti i veličini serije:

Pojedinačna obrada sa jednim alatom

Pojedinačna obrada sa više alata

Obrada većeg broja izradaka

Strojevi za serijsku proizvodnju

Strojevi za masovnu proizvodnju

Prema brzini obrade:

Sporohodni strojevi sa n ≤ 1000 [°/min]

Srednjohodni strojevi sa n = 1000 ÷ 3000 [°/min]

Brzohodni strojevi sa n ≥ 3000 [°/min]

Prema složenosti obradnog stroja :

Niži stupanj složenosti - jednostavni

Srednji stupanj složenosti - univerzalni

Viši stupanj složenosti - specijalni strojevi

Visoki stupanj složenosti - CNC

Najviši stepen složenosti - fleksibilni obradni sistemi

Podjela prema težini obradnog stroja:

Lagani strojevi do 1500 [kg]

Srednje težine od 1500 ÷ 5000 [kg]

Teški strojevi od 5000 ÷ 10000 [kg]

Vrlo teški strojevi ,preko 10000 [kg]

Podjela prema točnosti - kvaliteti obrade:

Male točnosti N11

Srednje točnosti N10 i više

Visoke točnosti N9 ÷ N11

Vrlo visoke točnosti N1 ÷ N4 Osnovni uslovi razvoja alatnih mašina mogu se prikazati kroz:

1) Razvoj materijala alata i materijala za gradnju alatnih mašina .Tek razvojem materijala alata moglo se doći do bržeg razvoja kompjuterskih upravljačkih mašina s obzirom na veće brzine obrade;

2) Pogonsko energetski sistem je osnovni uslov razvoja pogonskog sistema za moderne mašine .Razvoj novih motora omogućio je bezstepenu promjenu brzine obrade.

3) Upravljački sistemi su omogućili razvoj NC i CNC upravljanja što je zamijenilo bregastu ploču i mehanički sistem upravljanja.

4) Razvoj novih tehnologija omogućio je izradu elemenata od tvrdih metala koji se ranije nisu mogli obrađivati , što je utjecalo na razvoj novih mašina.

5) Razvoj tribologije i triboloških procesa omogućio je obradu materijala na velikim brzinama , preko 6000 [°/min] , što ranije nije bilo moguće.

Koncepcija razvoja i izgradnje alatnih mašina

Koncept razvoja i izgradnje alatnih strojeva je višedimenzionalni problem koji ima svoj razvojni put od univerzalnog stroja do fleksibilnog tehnološkog sistema.

Univerzalni strojevi

- prvi izgrađeni strojevi Specijalni strojevi - za posebne serije i masovnu

proizvodnju

- za sitne dijelove od šipkastog materijala

Automati Više vreteni

automati - više operacija obrade istovremeno Transfer linije - veza sa transportnim sistemima

Obradni centri - primjena NC i CNC mašina

Fleksibilni

tehnološki sustavi - najviši stupanj složenosti

DEFINICIJA ALATNE MAŠINE

Alatna mašina je sistem koji koristi odgovarajući alat za obradu materijala .Pod

obradnom mašinom se podrazumijeva mašina za obradu struganjem metalnih materijala. Prema tome obradna mašina služi za obradu različitih geometrijskih figura , gdje je osnovni cilj skinuti višak materijala i tako transformirati početni materijal u gotovi proizvod .Pored naziva alatna mašina često se koristi naziv obradni sistem. Obradni sistem je širi pojam od alatne mašine. Obradni sistem pored mašine podrazumijeva i obradni proces, tj. Transformaciju ulaznih veličina ( materijala , energije , informacija , tehnologija ) u izlaznu veličinu ( izradak , gotov proizvod).

MODEL OBRADNOG SISTEMA

Model obradnog sistema može biti izgrađen na osnovu klasičnih i numerički upravljanih alatnih mašina. Obradni sistem je sinteza alatne mašine , procesa obrade ,obradka , alata i pribora.

U1

PROCES STRUGANJA

STROJNI SISTEM

E - PODSISTEM

K - PODSISTEM

U - PODSISTEM

M - PODSISTEM

Yi(t)

U2 U3 U4 . . . . . . . . . . Ui

Ui(t) M

Y1

Y2

.

.

.

.

.

.

.

.

.

. Yi

Sl. Izgled obradnog sistema

E - energetski sistem I - sistem za presnimavanje U - upravljački sistem M –mjerni sistem Y1 - kvaliteta izradka Y2 – kvalitet obrađene površine Y3 – broj ozradaka Yi -otpadak materijala itd. Pored ulaznih i izlaznih veličina postoje i poremećajne veličine Zi(t) {F1 , Fd , Fs ….. FØ} Fi - komponente sile rezanja Fd – sile elastične deformacije ( obradak – alat , stezni pribor i mašina) Fs - sile stezanja FØ - sile temperaturnih dilatacija Kinematika alatnih mašina Za obavljanje kvalitetnog rada i ekonomičnog procesa obrade , pored alata , obradtka i informacija neophodno je imati kinematski sistem glavnog i pomoćnog kretanja i energije. Kinematski sistem omogućuje izbor odgovarajuće brzine obrade , zavisno od prečnika «d» , vrste materijala , zahtijevane hrapavosti obrađene površine Ra , i optimalnog područja parametara vop i sop . Svaki proces obrade , a tako i alatna mašina ima glavno i pomoćno kretanje . Prema vrsti kretanja mašine mogu biti:

Mašine sa glavnim kružnim kretanjem (strugovi) - kod ovih mašina obradak ima glavno ,a alat pomoćno kretanje.

Mašine sa pravolinijskim kretanjem ( rendisaljke i mašine za provlačenje ) Mašine sa glavnim kružnim kretanjem alata (brusilice i glodalice ) Mašine sa glavnim i pomoćnim kretanjem alata ( bušilice).

Svaka ovakva mašina treba da obezbijedi područje izbora tehnoloških parametara. Dubina rezanja je :

vfs

Pa

s

m

⋅⋅⋅

=η

gdje je: Pm – snaga motora η - stepen iskorištenja η = 0,65 ÷0,90 v – brzina rezanja fs – specifična sila rezanja

1000

ndv ⋅⋅=

π snvs ⋅=

s – posmak obrade koji zavisi od traženog kvaliteta površinske obrade

( )218 ⋅⋅⋅= ZRrs

gdje je : r - radijus zaobljenja vrha noža RZ – hrapavost obrađene površine Područje promjene brzina ( brojeva okretaja ) Područje promjene brojeva okretaja može biti konvencionalno (stepenasto ) , koje se koristi kod univerzalnih i klasičnih mašina i bezstepenasto koje je u primjeni kod CNC mašina. Pogonski sistem osigurava široki opseg stepenovanja i regulacije broja okretaja. Uslov da se postigne visoka ekonomičnost alatne mašine i zahtijevani kvalitet obrade je široko područje izbora parametara , što jedino mogu osigurati NC i CNC mašine.

Aritmetičko stepenovanje Prirast broja okretaja glavnog vretena alatne mašine između dva uzastopna stepena iznosi : cnnnnnnn ii =Δ=−=−=− +12312 Ako uzmemo da je : nnnnn Δ+=⇒= 12max1 Gdje je: c – konstanta razlike broja obrtaja m – broj stepeni promjene broja okretaja

1

1

−−

=Δm

nnn m 1minmax +

Δ−

=nnn

m 1

minmax

−−

=Δ=m

nnnc

Dijagram aritmetičkog stepenovanja broja okretaja: Debljina izvučene linije na dijagramu sa slike označava režim rada i istovremeno ograničenje područja u kojem je rad moguć. Radni dijagram može se konstruisati za poznate vrijednosti nmin i nmax i za izabranu vrijednost brzine ve . Iz dijagrama se može za svaki prečnik obradka naći broj okretaja koji treba izvršiti obradu tako da se koristi najveća dozvoljena moguća brzina rezanja . Nedostatak aritmetičkog stepenovanja je što u području velikih prečnika ima malo brojeva okretaja,

odnosno u području malih prečnika , ima više nego što je potrebno. Vrijednost ugla tačaka smanjenja ekonomske brzine može se odrediti preko izraza:

2

1

dvv

tg e −=β

( )

1002

222

2

122 nd

nndndd

ndndtg Δ⋅=

Δ−⋅−⋅⋅=

⋅⋅−⋅⋅=

πππππβ

Da bi donekle nedostatak aritmetičkog stepenovanja izbjegli u praksi se češće koristi recipročno aritmetičko stepenovanje , gdje je odnos brojeva okretaja recipročan vrijednosti prečnika . Ako uzmemo da je : d1 =dmax ddd Δ−=⇒ 12 gdje je - konstanta aritmetičkog stepenovanja. dΔ

dddddddd Δ−=Δ−Δ−=Δ−= 21123

ddd

m m

Δ−

=− 11

Maksimalni broj okretaja je :

1maxmin1 d

cd

vnn e =

⋅==

π

m

em d

cd

vnn =

⋅==

πminmax

Grafički prikaz pilastog dijagrama popravlja promjenu broja okretaja kod većih prečnika obrade :

Geometrijsko stepenovanje broja okretaja Geometrijsko stepenovanje se izvodi tako da je prirast broja okretaja glavnog vretena između dva uzastopna stepena određena faktorom stepenovanja :

Cn

nnn

nn

i

i ===== +1

2

3

1

2 .........ϕ

Prenosnici za pretvaranje kružnog u pravolinijsko kretanje Kinematika pomoćnog kretanja zasniva sa na pretvaranju kružnog u pravolinijsko kretanje. Postoji više pretvarača, od kojih su najpoznatiji mehanički i hidraulučki prijenosnici. Obično se pretvara kružno kretanje dobiveno od elektromotora u pravolinisjko kretanje alata ili nekog drugog uređaja. Mehanički pretvarači su: navojno vreteno i matica, navoj i zupčasta letva, vreteno sa kugličastom maticom, zupčanik i zupčasta letva, koljenasti mehanizam, mehanizam sa krivuljom i kulisni mehanizam, u kombinaciji sa koljenastim mehanizmom. L r vijak navrtka navrtka S=2r puž navratka

α

vijak pužno kolo

npr. «Testere»

Vrmax. Vpmax.

β

vijak

Kod pomoćnih pogona većina je izvedena na bazi mehanizma s njihajućom kulisom koja pretvara jednoliko kružno kretanje u nejednoliko kretanje alata ili nekog drugog elementa mašine. Da se dobije pravolinijsko kretanje mora se pored kulisnog mehanizma dodati koljenasto vratilo kako je prikazano na slici.

II I L α O

max2180min2180*

minmax*

min,max,

)2minarcsinmin(

)2maxarcsinmax(

360min2180*

minmax,max

360max2180*

maxmin,min

2180360

1:

)2180(:)2180(:

22max

22max

αα

=VrsrednjeRm

α

α

αη

αη

α

αα

π

π

+°+°

=

=

°+°

=

°+°

=

+°°

==

=+

−°+°=−

=−

=

+=

+=

SS

Vrsrednje

LS

LS

SVrsrednje

SVrsrednje

SntrSVrsrednje

ntptrtphoda

itrhodaradnogvremenaOdnostptr

rnr

LnLVoVp

rnr

LnLVoVr

povratnog

S.

h

2 1α

rNoO1 Vrmax.

Vpmax.

Postoji više izvedbi njihajuće kulise od kojih je najbolja ona koja daje približno konstantnu vrijednost radnog hoda, što je vrlo teško ostvarivo. Približno konstantna vrijednost se postiže kod koljenastog mehanizma sa rotirajućom kulisom. Ipak ovaj mehanizam zbog složenosti izrade manje je u upotrebi. r1 O Vrmax. Vpmax. S=2r

Hidraulični pogoni

Razvojem elektronike sve se više koriste hidraulični pogoni alatnih mašina. Hidraulični pogoni služe za bezstepenu promjenu brzine pravolinijskog kretanja. U tome su znatno bolji od mahaničkih pogona.

Hidraulučni pogoni za promjenu brzine imaju na početku pogonski elektromotor koji

pogoni pumpu, a na kraju, fluid prolazi kroz određene ventile, cijevne vodove dolazeći do hidromotora koji pogoni određeni mehanički element (navojno vreteno, navrtku).

Ovi pogoni imaju više dobrih osobina:

- Omogućavaju bezstepenu promjenu brzine; - Hidraulični motor za pravolinijsko kretanje radnog stola je vrlo prost; - Hidraulični pogon daje veću silu i momente pogona za jednako velik električni

motor; - Promjena smjera kretanja je vrlo prosta; - Hidraulični i električni pogonski sistemi izvanredno su podobri i imaju dobru

saradnju.

Pogon alatnih mašina

Pogon alatnih mašina treba da osigura glavno kretanje pomoćnih radnog vratila,

posmično kretanje alata, i pomoćno kretanje pomoćnih mehanizama (hlađenje i podmazivanje, transport nastale strugotine, stezanje i izmjena alata itd.). Pogonski sistem u energetskom smislu treba da osigura rad svih funkcija dodatne mašine uz što manje gubitaka energije. Kod klasičnih mašina obično postoji 1 pogonski elektromotor i veći broj prijenosnika (zupčanički ili remeni). Kod NC i CNC mašina postoji više pogonskih motora, obično za svaku osu kretanja i pomoćne funkcije. Kod ovih mašina svaka osa pored pogonskog sistema ima mjerući, odnosno senzorski sistem za mjerenje pomaka i broja okretaja. POGONSKI SISTEMI KLASIČNIH

Pogon glavnog vretena Pogon pomoćnog kretanja (nosača alata)

PRIJENOSNIC Pogon pomoćnih funkcija (hlađenje,

podmazivanje itd.) OBIČNO ZAJEDNIČKI POGON POGONSKI SISTEM NC i CNC

Pogonski sistem glavnog kretanja (osi X, Y, Z, C)

Pogonski sistemi pomoćnih kretanja (nosača alata)

Pogonski sistem pomoćnih funkcija

Pogon glavnog vretena (jednog ili više) stroja, osi X, Y, Z, C

Pogon pomoćnih kretanja (jednog ili više nosača alata) stroja

-hlađenje -podmazivanje -izmjena alata -brzo primicanje alata -pozicioniranje -izmjena obradka

RAZDVOJENI - VLASTITI POGONI

Položaj pogonskog elektromotora

a) položaj EM prema drugoj izvedbi Prijenos energije može da se izvede na alat ili na obradak što zavisi od postupka obrade.

PRIJENOS ENERGIJE glavno pomoćno

EM

EM

+

IZVOR ENERGIJE Električni Mehanički Hidraulički Toplinski Ostali

PRIJENOSNIK Mehanički Hidraulički Kombinarni Elektromagnetni Stupnjeva ili kontiunirana brzina

ALAT ILI OBRADAK

Materijal Geometrija Dimenzije Konvencionalni ili nekonvenc- ionalni

IZRADAK Geometrija Složenost Dimenzije Tačnost Kvalitet obrade Vrijeme obrade Troškovi Otpadak

• Tokarenje • Dugohodno blanjanje

kretanje kretanje pg zs me PPV gp m PPV rg

ENERGIJA OBRADAK

ALATkretanje pomoćno

ENERGIJA kretanje glavno

• Bušenje • Glodanje • Piljenje • Kratkohodno

blanjanje z

Alatne mašine su obradne jedinice kod kojih se unosi velika količina energije, koja se

jednim dijelom pretvara u koristan rad, a drugim dijelom u deformacije mehaničke i toplotne elemenata alatne mašine. Količina unešene energije, raspored masa i struktura alatne mašine utječu na opterećenje i deformacije noseće strukture i elemenata prijenosnog mehanizma.

Snaga elektromotora

Za izračunavanje snage pogonskog elektromotora potrebno je poznavati potrebnu snagu rezanja Ph, snagu posmoka Ps, snagu prodiranja alata Pa i snagu praznog hoda Po, tj.

Pm = Ph + Ps + Pa + Po

Snaga praznog hoda uključuje snagu za savlađivanje trenja i snagu masa. Snaga skidanja čestica materijala:

Ph = Fh × v = Fh × d¶n

Snaga posmičnog kretanja:

Ps = Fs × Vs = Fs × S × n Snaga prodiranja za uzdužnu obradu

Pa = Fa × Va = Fa × o = O jer je Vp = Va = O Prema tome snaga se može prikazati u obliku:

P = {Fh, Fs} {Vh, Vs} Korisna snaga Pk = Ph + Ps = Fh × Vh + Fs × Vs Drugi član jednadžbe je zanemarljiv, jer je

Ps = (0.05 ÷ 0.15) Ph Kod AS gdje je prijenosnik za posmično kretanje nezavisan od prijenosnika glavnog kretanja, treba izračunati potrebnu snagu posmičnog pogona:

ŋs = 0.55 ÷ 0.75, stupanj iskoristivosti prijenosnika posmičnog kretanja. Potrebna snaga pogona motora je veća za vrijednost gubitka.

ssnFs

sVsFsPs

ηη***

==

Stupanj iskoristivosti snage:

PulazaPizl

PizgPhPh

PulFh .

=∑+

==η

Snaga motora:

mVFh

mPhPm

ηη*

==

ŋm = 0.70 ÷ 0.85 Pizlaza = Ph + Ps (snaga rezanja); Pulaza = Ph + Ps + Σ Pizg.

Također postoje gubici u pogonskom elektromotoru.

Snaga pogonskog elektromotora Pe koja se dobije iz mreže veća je od mehaničke snage Pm koja se daje As

e

PmPeη

=

Iskorištenje elektromotora ovisi o izvedbi i veličine motora. Tako je iskorištenje snage asinhronih motora 0,75 ≤ ŋe < 1,0 Nazivna snaga elektromotora PN i stupanj iskoristivosti ŋe

Pn kw 1.0 5.0 10.0 20.0 50.0 > 50 ŋe - 0.75 0.58 0.87 0.88 0.90 > 0.90

Izrazi pokazuju da je neophodno za izračunavanje snage motora poznavati snagu potrebnu za glavno kretanje, odnosno snagu skidanja strugotine. Snaga rezanja se može odrediti na temelju parametra procesa obrade tj. [ ]kwsfs

mVFh

ηη 61200**

61200max*

=m

vaPm *=

gdje su: Fh – glavna sila rezanja (N) fs – specifična sila rezanja (N/nm2) V – brzina skidanja čestica (m/s) pri ekonomskoj postojanosti.

a – dubina rezanja (mm) n – broj okretaja (pri brzini V i promjeni D) s – posmak (mm/o) mehanički stupanj iskoristivosti koji ovisi o vrsti stroja

Potrebni moment )(2

.maxmaxNm

DFhMm =

Snaga motora može se izračunati prema izrazu:

NMmD

nDMmVFhPM .max2.max2.max ===

Pogonski motori mogu biti elektromotori izmjenične struje (trofazni osinhrovi), elektromotori istomjerne struje, pogonski motori (elektromotorna hidropumpa-hidromotor) električni koračni motori male snage obično za pomoćna kretanja, elektrohidroulični motori male snage za glavni ili pomoćni pogon.

Klasični AM imaju 1 pogonski EM koji je obično veće snage, dok CNC mašine imaju više motora manje snage.

Glavni pogon mora osigurati u radnom području procesa obrade, regulaciju zaokretnog momenta i konstantnu snagu u jednom ili oba smjera okretaja. Pomoćni pogon također postavlja uvjete pri izboru pogonskog motora. Osnovni su uvjeti:

• nominalni i maksimalni moment • nominalna i maksimalna brzina • nominalna snaga • područje promjene broja okretaja • tačnost regulacije

Nominalni i maksimalni moment ima relativno visok nivo odnosa maksimalnog i

nominalnog momenta od 4:8. Kod procesa obrade minimalna brzina motora je manja od 1 min do 4000 okretaja, akod brzohodnih mašina do 10 000 okretaja. U zadnjih 10 godina najveće su pomoći napravljeni u razvoju upravljačkih sistema i razvoju motora izmjenične struje.

Glavni pogoni

Pile (testere)

Služe za odrezivanje i pripremu materijala za proces obrade. Postoji više vrsta pila , i

to: 1. sa kružnom kretanju ( kružne pile , trakaste , okvirne )

2. prema konstrukciji mogu biti mehaničke i hidraulične 3. prema glavnom kretanju mogu biti sa glavnim kružnim kretanjem i sa glavnim

pravolinijskim kretanjem Osnovni parametri kod ovih mašina su brzina alata , što znatno povećava brzinu rezanja i posmak alata ili obratka .

Agregatne mašine

Z

X

Radni stol

Nosač alata

Kod ovih mašina automatizirani su slijedeći zahvati:

Glavno i pomoćno kretanje alata ili obradka dok je postavljanje, stezanje, skidanje i kontrola nekad automatizirana, a nekad nije što zavisi od složenosti proizvoda i zahtjevane tačnosti. Obrada se izvodi obično pri jednom stezanju uz okretanje obradka na pojedinim pozicijama obrade. Agregatne mašine mogu biti iz jednog i više modula obrade. Više modula obrade je kod veoma složenih komada. Prema vrsti pogona mogu biti sa elektromotornim pogonom, hidramehaničkim i hidropneumatskim pogonom. Agregatne mašine ili njihovi moduli imaju kretanje u sve tri koordinatne osi.

NC i CNC – MAŠINE

Počele su da se razvijaju od 1947. kada je Amerikanac John Porsons došao na ideju za izradu fleksibilnih mašina. NC i CNC mašine predstavljaju početak automatizacije mašina u smislu pogona, upravljanja i kontrole. Ove mašine nisu samo viši stepen automatizacije, već su i viši stepen kvaliteta obrade uz veću proizvodnost i manje gubitke i zastoje. Prema tome, numeričke mašine imaju prednost u odnosu na klasične:

• skraćenje svih pomoćnih vremena uz povećanje proizvodnosti, • veći stepen iskorištenja mašine • velika fleksibilnost pri obradi • visoka tačnost itd.

Ove mašine imaju i nedostatke:

• obavezno planiranje procesa obrade do u detalje • veliki investicioni troškovi • veći zahtjevi u pogledu održavanja • viši nivo znanja.

Usporedom klasičnih i NC mašina dolazi se do podatka da jedna NC mašina zamjenjuje 3÷8 klasičnih mašina. Proizvodnost se povećava preko 50%, tačnost 2÷3 puta. Razvoj ovih mašina počeo je i znatno prije od same pojave NC – mašine. Kod NC mašina dalji razvoj upravljanja bio je uslovljen razvojem računara, što je uvjetovalo velikoserijsku proizvodnju CNC mašina , tek od 1975 . godine. Samo za dvije godine proizvedeno je u svijetu 28000 CNC mašina. Od 1978. godine pouzdanost NC mašina u prosijeku je iznosila po jedan zastoj u svakih 10 mjeseci rada. Međutim sadašnja pouzdanost CNC mašina iznosi po jedan zastoj na svaka 33 mjeseca po sistemu upravljanja. Osnovna karakteristika koja definira fleksibilnost današnjih CNC mašina , tj.obradnih centara sastoji se u slijedećem :

• obrada prizmatičnih elemenata u jednom stezanju sa 4 ili više strane • obrada različitim alatima • automatska izmjena alata • automatsko uključivanje broja okretaja i posmaka • automatska izmjena radnih komada • korištenje sistema paletizacije • automatsko mjerenje na mašini • korekcija programa na samoj mašini.

NC mašine

CNC upravljanje

Kod ovih mašina u odnosu na NC razvijene 1960.god. postoje također razlike . Kod

NC mašina upravljanje je izvedeno tranzistor i dioda. Koristeći ove elemente bilo je potrebno 300 štampanih ploča za jednu NC – upravljačku jedinicu.Razvojen integralnih kola 1969.god. broj štampanih ploča je smanjen na 40. Pojavom integrisanih štampanih ploča za jedan upravljački sistem NC mašine bilo je dovoljno samo 5 . Pojavom mikroprocesora oko 1973 .god. došlo je do razvoja CNC upravljanja što je omogućilo znatno sniženje cijene upravljačkihjedinica , povećanje pouzdanosti , lakše održavanje i znatno smanjivanje dimenzija. Sve to dovelo je do razvoja upravljačkih jedinica sa velikim kapacitetom memorije , što je omogućilo razvoj fleksibilnih tehnoloških sistema .

Slika : Mašinski sistem sa CNC upravljanjem Karakteristike obradnih procesa sa komjuterskim upravljanjem sastoji se u tome što

se sve naredbe i interakcije odvijaju automatski pomoću računara .Suština upravljanja sastoji se u programiranju procesa rada na nosač informacija koji se unosi u upravljačku jedinicu. Upravljačka jedinica pohranjuje informacije obrađuje ih i prema stepenu prioriteta daje naredbe izvršnim organima obradnog procesa .

∑

STRUKTURE CNC MAŠINA

E -podsistem A- podsistem

K- podsistem O- podsistem

U-podsistem Wi(t,τ)

M-podsistem Q- podsistem

Sistemi za mjerenje prate kretanje alata u obradnim procesima i ostale programirane aktivnosti i prenose informacije upravljačkom sistemu koji ih prenosi , obrađuje i na taj način vrši upravljanje obradnim sistemom i obradnim procesom kako je prikazano na slici:

Slika: Princip CNC upravljanja glavnim i pomoćnim kretanjima

Jedan od ciljeva uvođenja CNC sistema je zamjena što je moguće više

konvencionalnog NC hardvera sa softverom. Minimum hardvera koji ostaje u upravljačkoj jedinici mora sadržavati pojačivač signala i mjerne senzore.

U svim CNC – sistemima upravljački pogon izvodi upravljanje posmokom, usporenjem i ubrzanjem.

Obrada informacija za CNC alatnu mašinu prikazana je na slijedećoj slici:

ALATNI STROJ RAČUNALO Čitač

trake Ručna

korekcija

Program za učitavanje i dekodiranje

Memorija za pozicioniranje

Memorija za uključivanje

Program interpolacije

Program za naredbe uključivanja

Regulacioni krug Geometrijski podaci M – motor D – davac

Interpolator

Upoređivač Mjerenje pozicije

Pojačalo

-

Vel. vođ.-

- Regulaciono odstupanje

UKLJUČIVANJA: Brzina glavnog kretanja, brzina pomoćnog kretanja, izbor alata.....

D M

Regulisana veličina

Prednosti CNC upravljanja

Prelaskom od klasičnih, NC na CNC upravljanje ostvarene su mnoge prednosti: - Poredana fleksibilnost - Poredana tačnost obrade - Lakše korigovanje greške u programu - Mogućnost korištenja računara za ispitivanje, optimizaciju i korigovanje programa. - Mogućnost prilagođavanja za izvođenje niza dodatnih funkcija koje su teško

izvedive na NC mašinama. - Poboljšanje tehnoloških osobina mašina, kroz kompenzaciju greške upotrebom

zavojnog vretena, kompenzacija zazora, automatska izmjena alata. - Optimizacija programa obrade, što kod konvencionalnih NC nije moguće. - Memorija upravljačkog sistema omogućuje korekciju programa na samoj mašini. - Na ekranu upravljačke jedinice se pokazuje realno stanje u realnom vremenu

(izmjena alata, izmjena obratka, promjena broja okretaja, informacije o broju alata itd.).

- Posebna vrijednost je dijagnoza grešaka što podrazumijeva ispitivanje ispravnosti rada mašine i upravljačke jedinice.

- Kod direktne dijagnoze kontimirano se provjera ispravnost rada, stanje pogona, pogonski servo motori, pri čemu se utvrdi i

Zupčasta pumpa

Zupčaste pumpe spadaju u grupu zapreminskih pumpi, kod kojih su radni elementi za

potiskivanje tečnosti zubi zupčanika.

Zapremina tečnosti koja se potiskuje je ograničena brojem i veličinom međuzublja zupčanika i brojem okretaja zupčanika u jedinici vremena. Veoma su jednostavne konstrukcije. Šematski prikaz im je dat na slici.

usisna strana R

ηuk=0,65

Vijčane zavojne pumpe Ova pumpa umjesto zupčanika koristi 2 ili više elemenata u obliku puža. Vijčana pumpa i hidromotor imaju niz dobrih strana:

• Jednostavna konstrukcija, kompaktna, široko područje broja okretaja i kapaciteta.

• Loša strana su srazmjero veliki gubici, kroz zazore pri višim pritiscima. • Optimalna je primjena kod pritiska od 50÷100 bara.

Kada se pumpa uroni u tečnost smanje se gubici na usisnoj strani na minimum.

ZHAVokretajajednogkodvolumenSpecifičpe

2*: =

:)1)(sin180

(4

*4

:222

sugdjeZpZpApovršinaRadna DdD −−°

−−

= απαπ

do 300 bar do 100 cm3/okr. n=1500 º/min. ηvol.=0,80÷0,85

potisna strana

gdje je : A – radna površina pumpe

H – korak navoja vijka Z – broj početka navoja vijka D – vanjski promjer vijka

ddD

22cos: −

=αα

do 150 bar do 2000 cm3/okr. n=3000 º/min. ηvol = 0.8 ηuk = 0.65

Krilna pumpa i motori

Krilna pumpa sastoji se od motora i krilaca koji su postavljeni u žljebove na motoru. Centar motora je pomjeren u odnosu na centar statora za veličinu e -(ekscentriciteta).

Pumpa dobiva pogon od EM. Ako je (e) pumpe e=0 pumpa ne radi (rad na prazno). Specifični kapacitet pumpe za jedan okretaj motora: q=V×Z=Arm×π×e×b Ukupni kapacitet: Q=q×n=Arm×π×e×b×n

2,: nRodnosnorReitetEkscentric rm

+=−=

Tako da je ukupni kapacitet: Q=0.5 (D2-d2)π×bn gdje su: R (polumjer statora (kućišta)) do 175 bar

do 200 cm3/okr. n = 1500 º/min. ηvol = 0.80 ηu = 0.65

rm – polumjer srednjeg kruga Z – broj krilaca b – širina krilaca r – promjer rotora n – broj okretaja rotora.

Ispitivanje alatnih mašina

Ispitivanje alatnih mašina se sastoji iz više faza i postupaka, kao što su: 1. Geometrijska i radna tačnost koja je određena odgovarajućim standardima.

Kod ovog ispitivanja moraju se koristiti zakonitosti mjernih nizova. Mjerni niz postoji na svakom maš. el. ili sklopu. Članovi niza su međusobno zavisni, tako da promjer jednog utječe na promjer ostalih.Članovi mjernog niza raspoređuju se po zatvorenoj kontoi, kako je prikazano na slici. A5 A4 A3 AD

A1 A2 AD = (A1+A2) – (A3+A4+A5)

2. Ispitivanje statičke krutosti Svaka AM ima određenu krutost koja garantira pojavu elastičnih deformacija u zoni dozvoljenih. Statička krutost je propisana prema standardima i svaka mašina podliježe ispitivanju statičke krutosti kako bi se tačnost proizvoda nalazila u telerantnom polju.

3. Dinamička krutost Pomak nekog elementa mašine kada djeluje dinamička sila je periodička funkcija sa amplitudom oscilovanja Ao(μm) i frekvencijom f(Hz) tako da je

QiKist

AiFoKidkrutostdinamičinjepas

fT

aoscilovanjperiodTjegdjeHzwT

f

.max

),(1

),(2

1

===

−==π

gdje je Fo – dinamička sila, Aimax. – max. amplituda, Qi – faktor

dinamičkog pojačanja 2Di1Qi − gdje je Di faktor dinamičkog prigušenja, i

gdje je 2 stepen slobode. 4.) Dinamičko – energetski bilans Pokazuje iskorištavanje snage mašine u području dinamički stabilnog rada za određeni

interval brzina rezanja (brojeva okretaja) u odnosu na minimalnu instaliranu snagu i gubitke

A4

A5

A3

A1

A2 A

D

snage (praznog hoda). Dinamički stabilno područje rada prekriva režime rezanja u kojima je dinamičko ponašanje alatne mašine stabilno. 5.) Temperatura i temperaturne deformacije Ispitivanje temperature i temperaturne deformacijaalatne mašine obuhvata određivanje priraštaja temperature na karakterističnim mjestima mašine i relativne pomake elemenata koji utiču na tačnost obrade, a nastaju kao posljedica razvijene toplote. 6.) Ispitivanje zračnosti i buke

je utvrđivanje stvarnog stanja promjena fizičkog stanja sredine, gdje se promjene prostiru u vidu zvučnih valova od mjesta izvora nastanka buke. Prema propisima ova ispitivanja su obavezna i određena su standardima. 7.) Ispitivanje prijenosa i prijenosnih elemenat (spojka, kočnica, zupčanici itd.).

Ova ispitivanja pokazuju stanje prenosnika u odnosu na propisna standardna stanja za alatne mašine.

EKSPLOATACIJA ALATNIH MAŠINA

Obradni sistemi predstavljaju složene kompleksne sisteme koji pored mašinskog dijela

(mehanika, energetika, hidroulika, pneumatika) imaju optičke, elektronske i računarske konponente, tako da je eksploatacija i njihovo održavanje vrlo složeno.

Eksploatacija obradivog sistema se uvijek određuje kapacitetom. Kapacitet može da se

mjeri količinom proizvoda za određeni vremenski period pri normalnim uslovima procesa obrade.

Također kapacitet je karakteristika koja, kojih i kakvih proizvoda mašina može da proizvede u jedinici vremena. U proizvodnim sistemima posebno u industriji pod pojmom eksploatacije određenog kapaciteta najčešće se misli na tehnološku sposobnost mašine, te se negdje govori o kvantitativnom kapacitetu (količina), vremenskom kapacitetu (vrijeme rada) ili kvalitativnom kapacitetu (kvalitet).

Prema slijedećoj slici postoje:

• CT – teretski kapacitet koji predstavlja idealni instalirani ili tzv. max kapacitet • Cr – realni kapacitet (proizvodni) • Cp – planirani kapacitet • Ci – korišteni kapacitet

Ct

Cr

Cp

Ci

SKRIVENE REZERVE

POZNATE REZERVE

GUBICI (zastoj, otkazi...)

Faktori poboljšanja eksploatacije

1. Promjena strukture i volumena proizvodnje 2. Promjena stupnja iskorištenja kapaciteta 3. Primjena optimizirane ili nove tehnologije 4. Automotizacija ručnog rada 5. Poboljšanje osobina i parametara alata 6. Povećanje stupnja automotizacije kod konvencionalnih strojeva 7. Izmjena zahtjeva tečnosti i kvaliteta obrade 8. Poboljšanje tehnologičnosti 9. Smanjenje zastoja i otkaza 10. Primjena optimalne tehnološke organizacije 11. Primjena novih znanja 12. Tribolagija obrade 13. Nove tehnologije

Osnovne su podloge za eksploataciju obradnih sistema prikazane na slijedećoj slici:

Mašine za nekonvencionalne postupke obrade

Razvojem novih nekonvencionalnih tehnologije razvile su se i mašine za ove postupke. Tako postoje mašine za elektro-erozijsku obradu.

EKSPLOATACIJA OBRADNIH SUSTAVA

ALATPRIPREMAK IZRADAK

Tehničko- tehnološke

osobine stroja

Održavanje stroja

Nivo upravljanja automatizacija

KONTROLA NAPRAVE

Nivo projektirane tehnologije

ELEKSIBILNOST

Tehnološka priprema stroja

Tehnološka organizacija