Osnove CNC u preradi drveta

Osnove CNC u preradi drvetaUvodCNC tehnika u proizvodnim procesima Podela CNC obradnih centaraZatita operatera

UvodSama ideja numerikog upravljanja datira iz etrdesetih godina prolog veka, kada je inenjer John Parsons iz amerike korporacije Parsons poeo da razvijaprve numeriki upravljane glodalice;Neto bri razvoj NC tehnologije nastaje posle 1952. godine, nakon to su NC sisteme poele da koristeprvo vojna, a zatim i civilna avio industrija SAD.

UvodSavremena CNC maina radi na principu oitavanja na tisue bitova informacija spremljenih u programu memorije raunala. Razvoj raunara omoguio je proizvoaima razvoj tzv. "jezinog programiranja" gdje su upute u obliku obinih rijei. Ovaj tip programiranja omoguuje bri poetak rada i manje rada od strane programera.Upravljaki ureaj takoer olakava programeru da ubrza rad maine. Na nekimstrojevima, programer moe jednostavno upisati mjesto, promjer i dubinu obrade I raunar e izabrati najbolju metodu za proizvodnju odreenog elementa.

UvodSavremena CNC maina radi na principu oitavanja na tisue bitova informacija spremljenih u programu memorije raunala. Razvoj raunara omoguio je proizvoaima razvoj tzv. "jezinog programiranja" gdje su upute u obliku obinih rijei. Ovaj tip programiranja omoguuje bri poetak rada i manje rada od strane programera.Upravljaki ureaj olakava programeru da ubrza rad maine. Na nekim mainama, programer moe jednostavno upisati mjesto, promjer i dubinu obrade I raunar e izabrati najbolju metodu za proizvodnju odreenog elementa.

UvodNC predstavlja stariji i originalni naziv za numeriki upravljanu tehnologiju, dok CNC oznaava raunalom upravljanu tehnologiju. Oba sistema obavljaju iste zadatke, odnosno obradu podataka. U oba sluaja sustav upravljanja sadri logine upute za obradu podataka, menutim, NC sustav (za razliku od CNC) koristi fiksne logike funkcije tj.one koje su trajno ugraene u kontrolnu jedinicu. Te funkcije ne mogu biti promijenjene od strane programera ili operatera tj. sve potrebne promjene rade se u kontroliranom okruenju. Sistem moe interpretirati dio programa, ali ne doputa nikakve promjene u programu koristei kontrolne funkcije.

UvodModerni CNC sustavi (za razliku od NC sustava) koriste interni mikro procesor (npr. raunar). To znai da programer ili raunalni operater moe promjeniti dio programa na kontrolnoj jedinici koji daju trenutne rezultate. Upravo ta fleksibilnost je najvea prednost CNC sustava i vjerojatno kljuni element koji su pridonjeli irenju ovog sustava u modernoj proizvodnji.CNC sistemi koriste logike operacije npr. ukoliko imamo operaciju buenja na drvenom elementu, radno svrdlo sporije prilazi povrini dok ne zapone operaciju, zatim ubrza i na kraju operacije opet uspori. Isto tako se deava i kod okrajivanja ploe, gdje glodalo polako prilazi rubu pa ubrza i na kraju opet uspori.

CNC tehnika u proizvodnom procesuPod pojmom CNC tehnika podrazumijeva se nain na koji CNC maina radi tj. to je sve potebno da bi maina u potpunosti zadovoljavala svoju ulogu u proizvodnom procesu. Za razumijevanje rada CNC maine potrebno je znati i neke njegove glavne karakteristike, neophodne kako bi se shvatio jedan CNC obradni centar:Izgled CNC mainePrednosti CNC tehnikeUpravljanje CNC mainama

Izgled CNC maineOsnovno postoljeb) Monoblok koji se pomie po osi Xc) Radna grupa koja je izvedena od glave za buenje na koju se mogu postavljati razne druge opcijske grupe glodanjad) Nosai radne grupe se pomiu po osi Y i omoguavaju pomicanje po osi Z. e) Radni stol sastavljen od aluminijskih greda koje su postavljene na bazu stroja pomou kuglinih leaja s pneumatskim sistemom blokiranja (pomak se vri po osi X)f) Usisne papue postavljene na radni stol koje slue za uvrivanje obradka pomou vakuuma (pozicioniraju se guranjem po radnom stolu po osi Y)g) Kontrolna jedinica maine

Prednosti CNC mainaDananju (savremenu) proizvodnju u drvnoj industriji je teko zamisliti bez CNC maina. Njihove osnovne prednosti su:Fleksibilnost - CNC tehnologija obezbeuje da se razliiti elementi (proizvodi) rade jedan za drugim, bez posebne (dugotrajne) pripreme maine. Automatizacija Maina obavlja proces po unapred definisanim stupnjevima (operacijama), uz pomo ili bez pomoi oveka, koristei opremu i ureaje koji obavljaju procese proizvodnje i kontroliu njene parametre. Preciznost - CNC tehnogija obezbeuje precizno izraene komade. Znanje - CNC maina ne zahteva visoko obuenu radnu snagu.

Upravljanje CNC mainamaKod CNC maina svaki pojedinani radni korak se nalazi u programu koji se sastoji od niza alfanumerikih instrukcija. Postoji vie nivoa softvera potrebnog za pokretanje CNC maine:CAD za projektovanje, razvoj i optimizaciju proizvoda;CAM koristi CAD crtee i definiu alate, reime, putanje (pomau da se crtei prevedu u gotov komad);Nesting Software omoguuje efikasniju proizvodnju delova iz ploa uz minimalne gubitke, esto je deo CAM programa;Post Processors program koji pretvara podatke iz CAM-a u NC kod koji maina koristi za izradu predmeta rada;G-Code je jezik koji razumeju CNC maine, standard za sve numeriki kontrolisane maine koji je usvojen jo ranih etrdesetih godina.

Programiranje CNC mainaProgramiranje predstavlja primenu i sastavljanje programa upravljanja, koji se u obliku niza komandi nanosi na nosioce informacija. Programiranje obuhvata dve osnovne grupe podataka: Podaci o koordinatama onih pravih ili krivih linija koje preslikavaju trajektorijeRelativnog kretanja alata i obradka u procesu obrade. To su tzv. geometrijske informacije.Podaci o brojevima obrtaja, koraku i dubini rezanja, oznaci alata, itd. kojima se izvode elementarne operacije. To su tzv. tehnoloke informacije.

Programiranje CNC mainaOsnovna struktura programa za jednu proizvodnu NU mainu sastoji se iz:oznake za poetak programa,niza reenica kojima se opisuje tok izvoenja programa ioznake za kraj programa.Posle ispisivanja oznaka za poetak programa, u program se upisuju pojedine njegove reenice. Programska reenica sadri sve potrebne informacije na osnovu kojih upravljaka jedinica upravlja radnim hodom maine ili jednim odreenim pokretom. Porgramska reenica sadri pojedine informacije koje se nazivaju rei. Svaka re sadri jednu, programom izvodljivu, geometrijsku ili tehnoloku informaciju.

Programiranje CNC mainaProgramske reenice se ispunjavaju odgovarajuim reima, koje se ispisuju, u reenici, sledeim redosledom:Re za oznaku broja reenice N re.Re za oznaku uslova puta i uslova njegovog izvoenja G re.Re za oznaku koordinata pomonih kretanja koordinate X, Y, Z, A, B, C, U, V,W....rei.Rei za oznaku interpolacionih parametara I, J, K rei.Re za pomono kretanje F, E rei.Re za broj obrtaja radnog vretena S re.Re za izbor alata i njegovu karakteristiku T re, ili za korekturu alata D re.Re za funkciju maine ili dopunske funkcije M re.

Programiranje CNC mainaOsnovne funkcije G koda.G0- brzo kretanje,G1- radno kretanje po pravcu,G2- radno kretanje po luku u smeru kazaljke na satu,G3- radno kretanje po luku suprotno od smera kazaljke na satu,G17, G18, G19- izbor ravni koordinatnog sistema,G41, G42, G43, G44- korektura alata,G40- zavretak korekture alata,G54, G59- pomona kretanja,G90- dimenzije u apsolutnom sistemu,G91- dimenzije u inkrementalnom (relativnom) mernom sistemu.

Programiranje CNC mainaM-kodM-kodovi su sastavni dio programakog jezika CNC strojeva pa tako i svakog programa pojedinano. To su raznovrsne naredbe koje radom maine. One aktiviraju i deaktiviraju protok tenosti za hlaenje, rotaciju vretena, smer te rotacije i druge sline operacije.Kod FunkcijaM00 Zaustavljanje programaM01 Opcijsko zaustavljanjeM02 Zavretak programa bez premotavanja na poetakM03 Ukljuivanje vrtnje vretena u smjeru kazaljke sataM04 Ukljuivanje vrtnje vretena u smjeru suprotnom od kazaljke sata...

Programiranje CNC mainaProgramiranje u apsolutnom i slijednom sustavuPostoje dva mjerna koordinatna sustava koja se koriste za utvrivanje vrijednosti koje se unose u programski kod za X, Y i/ili Z oznaku. Takoe se mogu koristiti u istom znaenju za rotirajue osi A, B i/ili C:Apsolutno programiranje (G90) - Prilikom apsolutnog programiranja sve vrijednosti kordinata vezane su za ishodite koordinatnog sustava.Slijedno programiranje (G90)Kod slijednog programiranja svaka se mjera odnosi na prethodno odreenu dimenziju pozicije (toka do toke). Slijedne dimenzije su udaljenosti izmeu dvije toke u obradi.

Izbor alata kod CNC maineKod planiranja proizvodnje na CNC mainama vaan korak ini pravilan odabir reznog alata koji e se koristiti za obradu.Za obradu drva nije odluujua samo geometrija obratka i alata, ve se uvaavaju jo neki faktori koji utjeu na uspjenost obrade. Manji broj prilagodljivih i visokokvalitetnih alata je uvijek bolji izbor od specijalnih alata prilagonenih samo za pojedine faze obrade ukoliko to omoguuje maina. Ukoliko ne, spremnici alata mogu se poveati do te mjere da vrijednost alata nerijetko premauje vrijednost stroja.Optimizacijom automaskog izbora alata kod CNC obradnih centara smanjuje se vrijeme izmjene alata, a time se skrauje ukupno vrijeme obrade.

Podela CNC obradnih centaraNa tritu se nude razni tipovi maina i svaki proizvoa nastoji unaprijedit i proizvesti konkurentni CNC obradni centar. Rezultat je veliki broj slinih maina koji se razlikuju po nameni, konstrukcijskim detaljima i dizajnerskim rjeenjima pojedinog proizvoaa.

Mogua podela CNC obradnih centara je s obzirom na opredjeljenje u proizvodnji. Tada bi ih mogli podijeliti na univerzalne i specijalizirane CNC maine.

Univerzalni CNC obradni centriKao to sama rije kae, univerzalne CNC maine u kontekstu proizvodnje namjetaja se koriste kod proizvodnje gdje imamo vie vrsta proizvoda. Takve maine trebaju osigurati da prebacivanje s jedne vrste obrade na drugu bude jednostavno i brzo.

Alati na takvim mainama se obino mogu koristiti kod vie vrsta obrade, primjerice odreeno glodalo se moe koristiti kod obrade noge stola kao i kod obrade naslona stolice.

Univerzalne CNC maine se mogu lako prilagoditi eljenoj obradi.

Specijalizovani CNC obradni centriSpecijalizovane CNC maine su okrenuti proizvodnji obino s jednom vrstom proizvoda unutar koje moe proizvoditi razliite tipove proizvoda.

Takve maine imaju specifine karakteristike, da li u prihvatu obratka ili u vrsti alata kojeg koriste. Treba napomenuti da se kod specijalizovanih CNC maina koristi ogranieni broj razliitih vrsta obrade.

Kao primjer specijalizovanih CNC obradnih centara mogu se navesti oni za proizvodnju prozora, roletni i okvira za vrata, maina za oblaganje rubova i drugi.

Specijalizovani CNC obradni centriCNC obradni centar za proizvodnju okvirnica prozora i vrataKod ovih obradnih centara radna glava s spremnikom i do 24 alata moe izvesti horizontalno i vertikalno buenje, glodanje sa obe strane na elementu kojeg obraujemo.a) CNC stroj za proizvodnju okvira prozora i vrata;b) Prikaz horizotalnog buenja;c) Obraeni element s obe strane;d) Automatski ureaj za rotaciju obratka abcd

Specijalizovani CNC obradni centriObradni centar za obradu rubovaKretanje jedinica za buenje i glodanje izvedeno je pomou prizmatinih vodilica i zupaste letve.a) Postoji puno moguih oblika koje ovi obradni centri mogu da izvedu.b) Postupci obrade.ab

Specijalizovani CNC obradni centriCNC obradni centri velikih konstrukcijaOvi tipovi CNC obradnih centara namijenjeni su iskljuivo za obradu drvenih greda. Obrada ukljuuje kombinaciju konvencionalnih i naprednijih metoda za transport elemenata.Raznovrsna i fleksibilna rjeenja nadmauju ranije standarde u podruju obrade greda te otvaraju nove horizonte za budunost.Maina ima 5 osnu glavu sa mogunou zamene alata.a) Izgled centra; b) Radna glava sa krunom pilom kao alatom ab

Podela CNC obradnih centaraDruga podela CNC maina je mogue napraviti prema mogunostima obrade koje su odreene konstrukcijom i nekim bitnim delovima CNC maine. Stepeni slobode pokreta alata kod CNC maina mogu se poistovjetiti s desnim kordinatnim sistemom.

Podela CNC obradnih centaraCNC maine koriste najmanje 3 ose kod pokreta alata, X, Y i Z osu. X osa je paralelna s najduom stranom radnog stola dok je Y osa paralelna s najkraom. Vertikalno kretanje alata je u smjeru Z ose. CNC maine postaju mnogo fleksibilniji ako imaju i 4 osu. Obino to bude rotirajua osa A kod vertikalnih tipova CNC maina ili osa B kod horizotalnih. Jo vea fleksibilnost je kod CNC maina s 5 ili vie osa.

Podela CNC obradnih centaraS obzirom na broj osa CNC maina se mogu podijeliti na:a) 3-osne CNC maine kretanje alata je u smjeru 3 osnovne ose, X,Y i Z;b) 3.5-osne CNC maine osim osnovnih osa, alat koristi dodatnu rotirajuu osu A, no alat se ne moe istovremeno rotirati i kretati po osnovnim osama.c) 4-osne CNC maine alat koristi osnovne ose i dodatnu rotirajuu osa A kada alat moe istovremeno rotirati i kretati po osnovnim osama.d) 5-osne CNC maine alat koristi osnovne ose i dodatne rotirajue ose A i B.

Petoosni CNC obradni centarKontinuirana rotacija okomite osi i mogunost 270 nagiba horizotalne osi daju zvanrednu osobinu svestranosti kod glave robota 5-osna robotska glava je najvaniji dio ovog tipa maine. Obino je robotska glava tj. alat sa postoljem spojena s dva ili vie zglobna mjesta te se preko njih mogu desiti sitna odstupanja u prijenosu pokreta to na koncu rezultira netonou obrade alata.

5-osni CNC obradni centarMogu se obraivati:Elementi od masivnog drva kod stilskog namjetaja 3D komponente kao to su modeli i kalupi.Zakrivljeni dijelovi za interijerni nametaj kod brodova i aviona itd.

Podruje obrade konvencionalana obradaNajee se drvno preraivakim pogonima CNC maine koriste za konvencionalnu obradu uglavnom za obradu ploa Kod ovog naina obrade, ploa se, pre nego to doe na mainu, kroji se na nekoj drzgoj maine. Dakle, obino su operacije krojenja i obrada ploa (buenje, glodanje) odvojene, odnosno obavljaju se na odvojenim mainama.

Podruje obrade nesting obradaKarakteristian je po obradi elemenata veih dimenzija, kao i da se celokupna obrada obavlja u jednom prolazu i na jednoj maini. To znai da se kod obrade ploe krojenje i buenje vertikalnih rupa radi u jednoj operaciji, dok se bone rupe bue zasebno.

Podruje obrade nesting obradaNajvaniji aspekt nesting obrade je fiksiranje i samo dranje elementa kojeg obraujemo: vakumom, pritisnim kljetima ili pritisnim valjcima.

Stezanje i rukovanje predmetom radaNajprimenjivaniji metod je svakako stezanje obradka pomou konvencionalnog vakuuma koji primenjuju vodee firme u proizvodnji CNC maina za obradu drveta kao to su Biesse, Homag, SCM,... Danas se najvie koriste vakuum podizaiPostoji i automatizovana oprema za rukovanje materijalom koja se koristi u velikim proizvodnim pogonima-veoma kompleksne robotizovane ruke koje vre najvei deo opsluivanja CNC maina.

Magacin alataNajjednostavnija forma automatskog magacina je svakako bar style alatni arerMagacin alata je dizajniran tako da moe da dri i do pedeset alata. Alati mogu da budu rasporeeni na lancu ili cirkularnom karuselu

Magacin alataPostoje dva naina nadgledanja troenja i loma alata Direktno nadgledanje: nadgledanje stanja alata se vri direktno korienjem probe na dodir, proverom pozicije ivice alata i proverom postojanosti ivice.

Indirektno nadgledanje: stanje alata se proverava indirektno i to praenjem promena pojedinih parametara ije vrednosti reflektuju stanje alata.

Neki od parametara koji se koriste za nadgledanje alata su: vek alata, sile tokom rezanja, emisiju zvuka tokom rezanja, dimenzije radnog komada

Portalna konstrukcija CNC maine

Konzolna konstrukcija CNC maine

Zatita operatera CNC maineKod naina izvoenja obrade podrazumeva se kako je obradak uvren na radni stol te na koji nain se izvodi sami pristup obrade.Obradak je mjerilo za nain izvoenja obrade pre svega zbog svojih dimenziskih parametra.Prema nainu izvoenja obrade CNC strojeve moemo podeliti na:CNC strojevi s mirujuim obratkomCNC strojevi s pominim obratkom.

Zatita operateraRukovanje bilo kojim strojem pa tako i CNC strojem moe biti opasno za osobu kojanadgleda odreneni obradni proces odnosno operatera. Proizvoai CNC maina nastoje minimizirat rizike opasnosti raznim konstrukcijskim rjeenjima samog stroja ili dodatnim nadogradnjama u blizini stroja (razne pregrade, laserske zrake, kabine...).Obzirom na poloaj operatera CNC obradu moemo podeliti na:a) CNC obrada u otvorenom prostorub) CNC obrada u zatvorenom prostoru.

Zatita operateraKod CNC obrade na otvorenom prostoru operater moe biti fiziki u doticaju sa samim obratkom, no za vrijeme rada stroja mora se udaljiti na odreenu udaljenost. Najee se ispred radnog stola nalazi sigurnosni tepih osjetljiv na dodir ili laserski zrak koji onemoguavaju pribliavanje maini za vrijeme obrade.

Zatita operateraKod CNC obrade u zatvorenom prostoru, operater je fiziki odvojen za vrijeme rada stroja, obino kliznim vratima s velikim prozorom. Zatvoreni prostor bitno smanjuje koliinu praine oko stroja to je plod boljeg odsisa drvne praine i strugotine te se smanjuje razina buke.CNC maine su sigurnije nego klasine maine jer radnik odnosno operater nije toliko u doticaju s samom obradom.