MAINSKI FAKULTET SARAJEVO

INDUSTRIJSKI DIZAJN

SEMINARSKI RAD

Student : Kotori Haris Mentor: doc. dr. Isad ari

Sarajevo, 13. Januar, 2015.Sadraj

Saetak3Rad i programiranje numeriki upravljanih maina4Osnove numerike kontrole4Vrste kretanja maine6Kompjuterska numerika kontrola 7Obradni centri 8Priprema podataka za numeriku kontrolu 8Runo programiranja12Raunarom podrano programiranjeza izradu dijela13Izrada iz 3D modela 14Generisanje putanje alata iz solida (krutog modela)17

SaetakU prvom cijelu ovog seminarskog rada emo govoriti o NC mainama alatkama, a zatim e se opisati razliiti pristupi odredbama CNC programiranja NC maina. U radu je priloena lista nekih pripremnih (G-kod) i ostalih (M-kod) komandi te je napisan program za buenje dvije rupe na ploi, to je i prikazano slikom. Na kraju e se pomenuti tehnike za direktnu proizvodnju proizvoljnih 3D oblika iz CAD modela u brzom izradom prototipova.

Kljune rijei : Numeriki upravljana maina, obradni centri, G-kod, M-kod, APT jezik.

Rad i programiranje numeriki upravljanih maina

Kada se "proe" sadraj ovog odeljka korisnici e biti u stanju da: razumiju principe tehnologije numerike kontrole (NC) i definiu dijapazon maina na koje se primenjuje; definiu konture razliitih ruta za dio programa u NC; razumiju razliite elemente maina za kontrolu programa i podataka pomou kojih mogu da interpretiraju jednostavne programe; opiu prirodu i strukturu APT programskog jezika i da razumiju ulogu CLDATA i postprocesiranja u dijelovima programiranih zadataka; razumiju primjenu CAD/CAM sistema u stvaranju dijela programa, posebno za sloene povrine modela; definiu prirodu i obim brzih tehnika za kreiranje prototipova; razumiju elemente robotike, i da definiu njihovu primjenu u montai i u proizvodnim jedinicama.

Predmet ovog odeljka je interfejs izmeu CAD sistema i proizvodnih procesa koji se zaista koriste za pravljenje delova. Ovaj dio se bavi kompjuterski kontrolisanim mainama koje se koriste u proizvodnji, i ekstrakcijom podataka iz CAD modela za svrhu kontrole ovih maina. Dobijanja geometrijskih informacija iz CAD modela je od posebnog znaaja za proizvodnju dijelova direktnom obradom (uklanjanjem materijala), kao i za izradu alata za oblikovanje i modelovanje procesa, ponovo direktnom obradom. Koritenje numerikih informacija za kontrolu tih procesa obrade je preteno kroz numeriku kontrolu (NC) maina.

Osnove numerike kontroleU kasnim etrdesetim godina dvadesetog vijeka amerikanac Don Parsons je osmislio metodu za proizvodnju glatkih oblika (kao to su abloni za dijelove krila aviona) snimanjem na buene kartice lokacija centara velikog broja rupa aproksimirajui na taj nain oblik, i pohranjivanjem ovih kartica u maine alatke kako bi se definisalo kretanje sjeiva. oblik koji proistie iz mnogih rupa moe biti izgraen kao eljeni profil. Amerike vazduhoplovne snage (US Air Force) bile su dovoljno impresionirane ovom idejom, tako da je uslijedilo potpisivanje ugovora sa MIT-om u cilju razvoja koncepta obradnog sistema. U pomenuto vreme je poeo rad na slinim poslovima u Velikoj Britaniji, a napredak je iao brzo na obje strane Atlantika, tako da su numeriki kontrolisana sredstva koja se koriste u proizvodnji postala prilino rutinska u periodu od sredine do kraja pedesetih godina dvadesetog veka. U godinama koje su slijedile bilo je veoma velikog razvoja, a danas numeriki upravljani ureaji se koriste u svim granama industrije. Generalno gledano, glodalice se koriste za proizvodnje kalupa od kalupa za proizvode od polimera do komponenti velikih aviona, kao to su ramenjae i oplata krila. Maine za rezanje plamenom ili lukom od plazme mogu isjei oblike za eljeznike lokomotive i brodove od velikih elinih ploa. Laserima mogu da se isjecaju male rupe na hladnjacima gasnih turbina. Elektronske komponente se ubacuju u tampane elektronske ploe pomou NC maine za umetanje dijelova. Teko je ne rei da aspekt proizvodnje diskretnih dijelova nije snano uticao na proizvodnju, ak moe da se smatra da je rije o revolucionarnom doprinosu, i to su donijele NC maine. To doprinosi tvrdnji da su mnogi industrijski roboti u sutini numeriki upravljani ureaji, i da je re o proizvodnim mainama ije kretanje odreuje uskladiteni program. Osnovne osobine numeriki kontrolisane maine su razvijanje dugi niz godina. One obuhvataju kontroler, poznat kao upravljaka jedinica maine UJM ili kontrolna jedinica maine KJM (Machine Control Unit MCU), koji je sposoban za itanje i tumaenje uskladitenog programa i koritenje uputstva u cilju kontrolisanja maine preko pokretakih ureaja. Ovaj "aranman" je prikazan na slici 1.

Slika 1. Ureenje alata numeriki kontrolisane maine

Sauvan (uskladiten) program prvobitno je (obino) zabiljeen na papirne trake koje je u stanju da ita MKJ, ali danas se program normalno nalazi unutar kontrolera, i esto komunicira sa kontrolerom sa udaljenog raunara pomou komunikacionih linija. Pokretaki ureaji su, uglavnom, neke vrste servo sistema. Kontroler daje uputstva ovom sistemu, i prati i poloaj i brzinu sistema, koristei ove povratne podatke kako bi se izvrilo kompenzovanje greaka izmeu programske komande i odgovora sistema. Povratne informacije obino se obezbeuju kroz senzore, kao to su pozicija ili osovina enkodera. Ureenje sistema u kome se daju uputstva servo motorima po mjeri odziva sistema naziva se kontrolisanje pomou zatvorene petlje, a to je daleko najei tip NC. Jeftiniji i rano koriteni sistemi su koristili konceptualno jednostavnije otvorene petlje u kojima kontroler prolazi, definie uputstva za pokretanje sistema, ali ne nadgleda odgovor. Kod alatnih maina noevi mogu obino da se kreu u razliitim pravcima u odnosu na radni predmet, ili obrnuto, pa normalno kontroler mora da kontrolie vie od jedne ose maine. Primeri primjene maina i broj osa su sledei:

kretanje po dvije ose, obino u dva ortogonalna pravca u ravni, koja se odnose na veinu strugova (slika 2), kao i na udarne prese, rezae plamenom i plazmom, maine za sjeenje, na maine za ubacivanje elektronskih komponenti i na neke builice;

Slika 2. CNC strugovi

kretanje po tri ose, obino du tri glavna pravca (x, y i z) Dekartovog koordinatnog sistema, i odnosi se na glodalice (slika 3), buenje, maine za ablonsko buenje i merenje koordinata, izmeu ostalih;

Slika 3. CNC glodalice

kretanje po etiri ose, koje obino podrazumeva tri linearne ose i jednu osu rotacije, odnosno moda dva x y kretanja, kao na primjer za neke dopunski opremljene strugove glavom za glodanje; petoosne maine, koje obino ukljuuju tri linearne (x, y i z) ose, sa rotacijom oko dve od ovih osa obino su to normalne x i y i tu je, uglavnom, re o glodalicama (slika 4).

Slika 4. CNC petoosne glodalice

Kod veine pomenutih maina zastupljen je desni koordinatni sistem, a pozitivan ugao rotacije se dobija primjenom pravila desne ruke.

Vrste kretanja maineNajjednostavniji tip mainskog kretanja je poznat kao kretanje od take do take, i obuhvata kretanje alata izmeu odreenih mjesta na kojima se odvija neka operacija. Stvarni put izmeu ovih pozicije nije bitan. Builica je primer maine gde je jedino bitna kontrola tipa od take do take. Druga vrsta kretanja je poznata kao kretanje ravnog reza, i kod ovih maina rezni alat je u stanju da se kree paralelno sa jednom jedinom osom maine u kontrolisanim koracima. Ova vrsta kretanja je veoma restriktivna, i mnogo manje se primjenjuje u odnosu na praenje konture pomou NC maine. Kretanje koje prati konturu(e) je omogueno primjenom kretanja taka po taka i ravnog reza, kao i pokretima koji ukljuuju istovremenu preciznu kontrolu nad vie od jedne ose maine. Tipino kretanje koje prati konturu predstavlja pravolinijsko kretanje izmeu proizvoljnih pozicija (poznato i kao linearna interpolacija), a luno ili kruno kretanja, uglavnom u ravni, definisano je bilo kojim od dve ose maine ose (poznato i kao kruna interpolacija). Naravno, primjenom velikog broja kratkih linearnih poteza, svaka putanja moe da se aproksimira. Ovaj metod se koristi za sloenije krive (na primer, konusni dijelovi maina ili oblici definisani splajn krivama). Kretanje alata du putanje kontrolie se programiranom koliinom materijala koja se skida (odsijeca) i, obino se izraava jedininom duinom skinutog materijala po obrtaju vretena maine (na primer, mm po obrtaju ili koliina materijala po jedinici vremena). Prva opcija se obino koristi za strugove, a druga je tipina za glodalice. Osim kretanja sjeiva (noa) u odnosu na radni predmet, kontroler e komandovati i radom pogonskog vretena, a i funkcijama kao to su snabdivanje tenou za hlaenje, promjenom alata (sjekaa ili noa), podeavanjem stega itd. Sofisticiraniji moderniji kontrolori predstavljaju vezu sa ostalom proizvodnom opremom, kao to su trake, automatski voena vozila ili robota zaduenog za mijenjanje dijelova.

Kompjuterska numerika kontrolaRani kontroleri su konstruisani koritenjem termoelektronskih ventila i elektro-mehanikih releja. Tokom vremena zamijenjeni su diskretnim poluprovodnicima, ali do 1970. godine kontroleri su bili veoma ogranienih mogunosti. Nisu imali mogunosti da se skladite programi unutar upravljake jedinice. Kontrolor je mogao da procesuira samo jednu komandu odjednom, dok je broj i obim dostupnih komandi bio veoma ogranien. Razvoj modernih kontrolera omoguila je posle 1970. godine primjena raunara u okviru same kontrole, takozvana kompjuterska numerika kontrola (CNC) i kontroleri su neminovno, u dananje vreme, ovog tipa. Oni omoguavaju lokalno skladitenje programa i ureivanje i ukljuivanje mnogo vie sofisticiranih operacija u smislu kontrolnih funkcija, komandi programskog jezika koji koristi kontrolor, kao i mogunosti unosa i definisanja izlaznih objekata, i usaglaeni su sa konvencionalnim raunarima. Blok dijagram za CNC sistema je prikazan na slici 5. Ranije CNC maine su imale, najmanje, alfanumerike tastature i ekrane, a sofisticiranije novije maine imaju ekrane sa grafikom verifikacijom putanje alata, kao to je prikazano na slici 5.

Slika 5. Blok dijagram CNC sistema

Direktna i distribuirana numerika kontrola

Kao to je pomenuto, tradicionalni nain za uvanje programa i njegovo prenoenje da maine alatke je putem papirne trake. Ovo je pouzdana metoda, u prisustvu od strugotina, maziva i buke elektrinih maina buku u radionici, ali papirne trake su veoma glomazne i relativno lako se oteuju (iako metalizirane trake prevazilaze to u odreenoj mjeri). U nekim sluajevima magnetni mediji - posebno priloene kertrid trake i vie modernih hard diskova - koriteni su kao medijumi za skladitenje, ali eljeni nain je da sada program direktno komunicira sa mainom alatkom sa drugog raunara. Postoje dva glavna naina na koji dio programa moe da komunicira sa mainom sa udaljenog raunara. Direktna numerika kontrola, dio programa se kroz blokove instrukcija saoptava maini alatki kao to se zahtijeva od strane udaljenog raunara. Ova tehnika se oslanja na to da je raunar uvijek na raspolaganju po pitanju servisiranja maine alatke, a kod modernih CNC maina ovakav pristup je zamijenjen distribuiranom numerikom kontrolom, u kojima centralni raunar preuzima potpune programe za CNC maine po potrebi. Ove maine mogu da sauvaju jedan ili vie programe u svojim lokalnim skladitima, tako da su oni nezavisni od centralnog raunara, ali distribuirani aranman omoguava fleksibilnost u odreivanju maina za obavljanje odreenog posla. U oba sistema, distribuirana i direktna numerika kontrola, akronim DNC se koristi, mada termini DNC/CNC mogu da se koriste za distribuirani NC zbog zavisnosti od CNC kontrolera. Pored mogunosti za skladitenje i distribuciju dijela programa, DNC sistemi esto pruaju sve vrste podataka i na taj nain poboljavaju komunikaciju maine sa centralnim raunarom u cilju pruanja informacija o upravljanju radionicom, kao i za integrisanje maine alatke i ostale proizvodne opreme u integrisani vei sistem na primer, za koordinaciju CNC maina i robota zaduenog za utovar i istovar unutar proizvodnog pogona itd. Ova integracija se "sree" i pod nazivom integrisana numerika kontrola INC.

Slika 6. Grafiki interfejs CNC maine

Za programe koji su zahtjevni po pitanju kapaciteta memorije kontrolera DNC pristup je u redu, ali za veoma velike programe (na primer, za glodanje sloenih povrina) moe biti potrebno da program "proe" do maine u "blokovima", i da obezbijedi da maina ne pravi pauze tokom rada, zbog prijenosa podataka. DNC/CNC nain rada ima prednosti u tome to CNC moe, ako je neophodno, nezavisno da radi od DNC sistema.

Obradni centri

Pored deavanja po pitanju ekspanzije kontrolera maine alatke i njihove raunarske snage i obezbjeivanje spoljanjih interfejsa, alatne maine su nastavile da se razvijaju. Ovo je bitno u cilju proirivanja sposobnosti pojedinanih maina da preduzmu irok spektar operacija obrade uz minimalno vrijeme podeavanja i minimalne promjene, ili da se omogui da to vie operacija obrade moe da se sprovede na istoj maini. Dostupne mogunosti u savremenim mainama alatkama za ove namene su: Magacini alata i sistemi draa alata koji omoguavaju veliki broj alata moda desetak na strugu ili vie od 50 na glodalici da se uvaju i "uitavaju" na zahtjev. Paleta sistema za uitavanje u koju se dio i pratei elementi uitavaju i kompletan sklop paleta/dio se uitava u mainu alatku za obradu. Dok se jedan dio mainski obrauje, drugi dio moe da se priprema za obradu na postolju (paleti), a radni dio moe da se promijeni samo u sluaju da to zahteva promjena palete. Vei integrisani sistemi imaju palete u kojima moe biti smeteno vie radnih delova, a te palete mogu da se iskoriste za transport radnih dijelova po proizvodnom sistemu. Viestruka vretena za obrade. Na primer, strug moe biti obezbijeen vretenom za glodanje, tako da se operacije i struganjem i glodanjem mogu sprovesti na istoj maini. Ovim se izbjegava promjena maina za mnoge dijelove koji sutinski mogu da se odrade jednostavnim struganjem ili glodanjem. Druge maine kombinuju vretena za glodanje i bruenje da bi ove dvije operacije bile ukljuene u mainsku obradu bez promjena odgovarajuih dijelova i elemenata.

Priprema podataka za numeriku kontrolu

Drugo ime za sauvani NC program je program dijela, i proces pisanja ovakvih programa je poznat kao programiranje dijela. Zadatak programiranja dijela je da prevede predstavljenu geometriju komponente verovatno crte prvo u specifikacije za rad koji se sprovodi na maini alatki, a zatim u programske instrukcije za kontroler. Tradicionalno, to e biti uraeno tako to e programer da gleda inenjerski crte komponenti, da na osnovu toga skicira putanje alata i da izvrava aritmetike i trigonometrijske proraune "vezane" za program. Onda slijedi kodiranje u odgovarajuoj formi prije nego to se prenese na papirne trake. Cijeli proces je dugotrajan, podloan grekama i prilino dosadan. Mnoge NC maine se jo uvijek runo programiraju, posebno gde su dijelovi relativno jednostavni. Programiranje kompleksnih oblika je uvijek bilo teko, meutim, i od ranih dana NC bili su prisutni alternativni pristupi programiranju dijelova pomou raunara. Ovakav pristup je od izuzetne pomoi za odreivanje pomjeraja (offset) putanje noa za razliite dijelove, i ima dodatnu zaslugu za smanjivanje programskih greaka. Prva od ovih metoda ukljuuje programske jezike za definisanje geometrije dijela i kretanja noa, kako bi se usaglasila putanja noa u odnosu na radni predmet. Drugi pristup ukljuuje direktno "vaenje" podataka obrade (ponovo u formi putanje noa) iz CAD modela. Ove alternativne rute su prikazane, zajedno sa runim programiranjem dijela, na slici 7. U svakoj raunarski potpomognutoj ruti ili putanji, oigledno je da su putanje noa proizvedene u generikom (mainski nezavisnom) formatu, a onda se konvertuju programom pod imenom post-procesor u oblik pogodan za maine alatke (ti podaci su poznati kao podaci za kontrolu maine PKM). Program dijela uglavnom slijedi prilino dobro definisanu sintaksu (mada uz neke varijacije zbog razlike izmeu maina i kontrolera). Naalost, ova sintaksa je prilino stara. Sutinski gledano, maina prima instrukcije kao niz blokova koji sadre skup komandi za operacije i parametre maine, kao i podatke o dimenzijama i brzini. Svaka komanda je u vezi sa identifikacionim slovom, pa se ona, generalnom gledano, identifikuje brojem. Oni su klasifikovani kao to sledi: Redni broj (identifikator N) je jednostavni identifikacioni broj za blok, u rastuem numerikom redoslijedu (ali ne nuno u kontinuiranom nizu). Pripremna funkcija (identifikator G), priprema upravljaku jedinicu maine za datu operaciju, i obino ukljuuje kretanje noa. Dimenzioni podaci (identifikatori X, Y, Z, A ili B) sadre podatke o lokacijama i rotacijama prilikom kretanja noa. "Dotok" materijala (identifikator F) se koristi da bi se odredila koliina materijala koju "skida" no prilikom kretanja. Funkcija brzine (identifikator U) se koristi da bi se odredila brzina vretena, ili da bi se podesili parametri za rad stalnom povrinskom brzinom. Funkcije alata (identifikator T) se koriste da bi odredio no koji e se koristiti, gde postoji vie izbora, a takoer da navede odreene pomjeraje (offsets) noa. Ostale funkcije (identifikator P) se koriste da oznae odreene reime rada, obino da ukljui odreenu funkciju maine (kao to je snabdijevanje tenou za hlaenje) ili da iskljui.

Slika 7. Alternativne putanje za programiranje dijela

Kraj bloka je oznaen sa eob (end of block eob). Ove funkcije se mogu dalje podijeliti na modalne komande, to postavljaju parametre (na primjer, brzine vretena) sve dok ne budu promijenjeni drugom komandom istog tipa, i jednokratne komande, koje rade samo u vrijeme kada je to odreeno. Postoji vie naina predstavljanja komandi. Po konvenciji, podataci u okviru bloka se definiu u nizu:

N G XYZAB F S T M eob

i ovaj redoslijed je koriten u formatima poznatim kao fiksni sekvencijalni i pomjereni sekvencijalni koji se koriste da bi identifikovali odreene stavke podataka. Daleko najei format podataka je slovno adresiranje, koji koristi slovni identifikator za svaku komandu u cilju identifikovanja tipova podataka koji slijede. Nema potrebe da se unose podaci dok to nije neophodno, a samim tim format je kompaktan. Postoji vie varijacija po pitanju formata podataka u okviru bloka, a posebno za numerike podatke. To je zato to razliite maine obino imaju razliit broj karaktera prije decimalne take u dimenzionalnim podacima (anglosaksonski podaci e obino imati etiri znaka poslije decimalne take, dok metriki podaci e imati tri). Neke maine e, takoe, omoguiti prikazivanje nula i prije i poslije decimalne take, kao i mogunost da decimalna taka nestane.Tako, na primjer, iste komande mogu biti zastupljene na sasvim razliite naine na razliitim mainama. Slijedee sekvence daju identina uputstva:

N001 G01 X45. Y75.125 Z150. F.75 S3000 eob

ili

N001 G01 X045000 Y075125 Z150000 F075 S3000 eob

Pripremne i druge funkcije mogu biti razliite u zavisnosti od operacije do operacije koje treba programirati. Slijede liste tipinih operacija u svakoj kategoriji i njima pridrueni brojevi. italac treba da ima na umu da liste nisu kompletne i da mnogi kontroleri nisu u skladu sa ovim vrijednostima. Ovo su uoptene liste i zadovoljavaju najvei mogui broj kontrolera, bar po pitanju osnovnih funkcija. Slijedi lista pripremnih komandi (G kod):

G00 pozicioniranje po sistemu taka po taka; G01 linearna interpolacija; G02 kruna interpolacija u smjeru kretanja koji se poklapa sa kretanjem kazaljke na satu; G03 kruna interpolacija u suprotnom smjeru kretanja od kretanja kazaljke na satu; G04 vrijeme zastanka (kontakta); G05 drati ili zadravati; G33 rezanje, stalno voenje; G40 otkazivanje kompenzacije za nosni poluprenik alata; G41 lijeva kompenzacija nosnog radijusa (poluprenika) alata; G42 desna kompenzacija nosnog radijusa (poluprenika) alata; G43 kompenzacija duine noa (rezaa); G44 odustajanje od kompenzacije duine noa (rezaa); G70 dimenzije u inima; G71 metrike dimenzije; G90 apsolutne dimenzije; G91 porast dimenzija; G92 vrijednost pomjeraja (offset).

Slijedi lista raznih ostalih komandi (M kod):

M00 zaustavljanje programa; M01 opciono zaustavljanje; M02 kraj programa; M03 vreteno poinje da se vrti u smjeru kretanja kazaljke na satu; M04 vreteno poinje da se vrti u smjeru koji je suprotan smjeru kretanja kazaljke na satu; M05 zaustavljanje vretena; M06 promjena alata; M07 aktivna rashladna tenost u obliku magle (pare); M08 aktivna rashladna tenost u izvornom obliku; M09 iskljuivanje rashladne tenosti; M10 uspostavljanje spoja (spona); M11 "raskidanje" spoja (spone); M13 vreteno se vrti u smjeru kretanja kazaljke na satu, tenost za hlaenje je ukljuena; M14 vreteno se vrti u smjeru suprotnom od kretanja kazaljke na satu, tenost za hlaenje ukljuena; M30 kraj trake, premotavanje.Naii e se na objanjenja za mnoge od termina koji se koriste u dogledno vrijeme, ali treba imati na umu da posebno: Apsolutno programiranje podrazumijeva da su koordinate lokacije date kao apsolutne vrijednosti unutar koordinatnog prostora maine, dok inkrementalno programiranje implicira da svaki navedeni pomjeraj predstavlja inkrementalni pomjeraj iz prethodne pozicije. Uopteno, maine e raditi i u apsolutnom ili u inkrementalnom reimu, prema tipu povratnog pretvaraa sa kojima su opremljene. Treba napomenuti i da je u apsolutnom reimu dozvoljena promjena koordinatnog poetka. Na primer, kod struganja, koordinatni poetak moe da bude na kraju obratka. Kompenzacija noa se koristi zato to veina alata ak i za struganje ne ree u jednoj taki, nego ima zakrivljenu otricu. Bez kompenzacija potrebno je da programer stalno vodi rauna o kretanju noa i njegovoj orijentaciji unutar radnog prostora maine. Na primer, za struganje profila prikazanog na slici 8, put centra noa treba da prati isprekidanu liniju put noa je definisan definisanjem pomjeraja u funkciji od poluprenika noa, a promjena pravca zavisi od konture profila. Iako je izraunavanje ovih pomjeraja relativno jednostavno, to je zamorno i predstavlja izvor greaka. Ovo omoguava programeru da programu proslijedi eljeni profil, i da pokae sa koje strane se nalazi no. Odgovarajua kontrola onda ini odgovarajue proraune da bi se definisala putanja sjeiva. Treba dodati da ovakav pristup ima i svoju prednost, jer poluprenik nosa alata moe da se mijenja bez promjene programa.

Slika 8. Putanja noa i kompenzacija nosnog poluprenika alata

Konstantna brzina obrade obuhvata podeavanje brzine vretena u cilju odravanja konstantne brzine noa u odnosu na radni predmet. Postoji, generalno, optimalna brzina rezanja za uklanjanje metala u bilo kojoj mainskoj operaciji (u zavisnosti od tipa noa i materijala koji treba da se obrauje). Varijacija poluprenika nosa noa pretvara odreivanje optimalne brzine u teko ostvariv posao.

Primer programaZa kraj sledi jednostavan program za buenje dvije rupe na ploi, kao to je prikazano na slici 9. Slijedi sintaksa programa, s tim to je svaki red programa oznaen rednim brojem i ispod sintakse slijedi objanjenje svakog reda, pod tim istim rednim brojevima.

1. N010 G902. N020 G713. N030 G00 X0 Y0 Z300 T01 M064. N040 G00 X100 Y100 Z255. N050 G01 Z17 F400 S3000 M036. N060 G00 Z25 M057. N070 G00 X1508. N080 G01 Z17 F400 S3000 M039. N090 G00 Z25 M0510. N100 G00 X0 Y0 Z300 T02 M0611. N110 G00 X100 Y100 Z25 M0812. N120 G01 Z3 F350 S2000 M0313. N130 G00 Z25 M0514. N140 G00 X15015. N150 G01 Z3 F350 S2000 M0316. N160 G00 Z25 M05 M0917. N170 M0018. N180 M30

Slika 9. Putanja alata za buenje dve rupe na ploi

Slijedi objanjenje sintakse, red po red:

1. Biraju se apsolutne jedinice i dimenzije.2. Biraju se metrike jedinice.3. Uitavanje take centra buenja.4. Dovoenje alata iznad prve rupe.5. Buenje prve rupe za voenje alata.6. Izvlaenje male burgije.7. Dovoenje alata iznad druge rupe.8. Buenje druge rupe za voenje alata.9. Izvlaenje male burgije.10. Nametanje burgije prenika 10mm za buenje.11. Dovoenje alata iznad prve rupe.12. Buenje.13. Izvlaenje burgije.14. Dovoenje alata iznad druge rupe.15. Buenje.16. Izvlaenje burgije.17. Zaustavljanje programa.18. Vraanje na poetak.

Runo programiranjeRuno programiranje dijela podrazumeva da jedna osoba (koja radi na maini) radi programiranje programer dijela radi bez pomagala i odreuje program direktno. Ovo je, prvobitno, esto bio zamoran proces, a posebno za one dijelove gde je veliki broj zahtjeva za uklanjanje materijala, jer proraun putanja alata zahtjeva mnogo detaljnija trigonometrijska izraunavanja. Ovaj nain je i potencijalno podloan grekama, zbog rizika da naprave greke prilikom unosa podataka. Neki problemi runog programiranja dijela nastaju kao posljedica onoga to odgovarajui proizvoa zove "pomagala za produktivnost programiranja". Ove karakteristike su uzete iz "viih" jezika i obuhvataju:

Specijalne pripremne komande za zajednike operacije obrade koje podrazumijevaju ponavljanje poteza. Ove komande su ekvivalentne bibliotekama standardnih podprogramima ili procedurama u konvencionalnim programskim jezicima, i primjenjuju se za operacije kao to su gruba rezanja tipinih oblika, buenja, rezanja navoja itd. Sekvence komandi koje je korisnik kreirao, poznatije kao podprogrami ili makro i mogu biti pozvane u vie navrata u dijelu programa, eventualno sa promenljivim parametrima da obezbijedi promjenljivost numerikih podataka u programu. Ova druga osobina je ponekad dovoljno mona da promjenljivi parametri mogu da se koriste za definisanje dimenzija za obradu kompletne porodice jednostavnih dijelova.Raunarom podrano programiranje za izradu dijelaPrvi alternativni put runog programiranja dijela je da se koristi raunarski jezik u kome se definie geometrija dijela i putanja alata, i da se pusti raunarski sistem da sam izvrava proraune pomjeraja (offset). Iako raunar oslobaa programera dijelova od mnogih optereujuih zadataka programiranja, ipak je neophodno da on definie redoslijed operacija, "dotok" materijala i brzine, alate za koritenje i opta kretanja tokom rezanja. Faze programiranja potpomognute od strane raunara mogu da se rezimiraju kao to slijedi:1. Identifikovanje geometrije dijela, opta kretanja noa, parametre "vezane" za materijal, brzine i alat.2. Kodiranje geometrija, putanja alata i optih instrukcija za mainu kroz dostupni programski jezik. Ovaj kod je poznat kao izvorni kod. U irokoj upotrebi za ovakve zadatke je jezik za automatsko programiranje alata APT (Automatically Programmed Tools APT) i njegovi derivati, kao to je COMPACT II.3. Kompajliranje ili procesuiranje izvornog koda za proizvodnju mainski nezavisne liste kretanja alata i informacija za pomona kretanja maina, poznat kao fajl sa podacima o lokacijama alata CLDATA (Cutter Location Data File CLDATA).4. Postprocesiranje (tako se zove jer se odrava nakon faze 3) CLDATA omoguava proizvodnju datoteke za kontrolu maine (Machine Control Data MCD) za odreene ciljne maine. Format datoteke CLDATA za APT programski jezik je definisan u ISO standardima.5. Prenoenje MCD na mainu i testiranje.

APT jezikJezik za automatsko programiranje alata (APT) je u poetku razvijen na MIT-u i na Institutu za tehnologiju u Ilinoisu krajem pedesetih i poetkom ezdesetih godina prolog veka. Jezik predstavlja trodimenzionalni sistem koji moe da kontrolie maine do pet osa kretanja. Takoe je izazvao razvoj mnogo derivata i, iako ima oko 30 godina, i danas je u upotrebi. APT jezik ukljuuje naredbe koje su smetene u slijedee etiri klase: geometrijske komande, koje obuhvataju definicije onih aspekata geometrije dijela relevantnih za mainske operacije; komande kretanja koje definiu kretanje reznog alata u odnosu na geometriju dijela; post-procesorske komande koje sadre uputstva za mainu koja su ostala nepromijenjena u CLDATA fajlu i koje moe da tretira post-procesor; pomone komande koje pruaju dodatne informacije APT procesoru dodeljujui dijelu naziv, tolerancije koje treba da se primjene itd.

Redosled kojim se pojavljuju ove komande je vaan. Sekvence normalnog programa su: pomone komande: da odrede naziv dijela i post-procesor; komande koje se "bave" geometrijom; pomone i post-procesorske komande: da definiu rezni alat i tolerancije, kao i uslove obrade; komande kretanja; pomone i post-procesorske komande: da iskljue vreteno i hlaenje, kao i da zaustave program.

Opti oblik "geometrijske komande" je:symbol = geometry_word/descriptive datagde je symbol naziv za geometrijski element (koritenje do 6 znakova, poevi od slova) i ima istu ulogu kao ime promjenljive unutar "vieg" programskog jezika, a geometry_word je glavni naziv geometrijskog tipa. Ovi elementi obuhvataju, izmeu ostalog, take, linije, ravni, krunice, kupe, lopte, obrtne povrine i razvuene valjke. Simbol pod nazivom descriptive data sadri numerike podatke potrebne za definisanje entiteta, referenci ka imenima drugih entiteta koritenih u svojoj definiciji, kvalifikacija manje bitnih rijei koje ukazuju na vrstu geometrijske definicije koja se koristi (na primer, INTOF ukazuje na to da presek entiteta treba da se koristi). Sledi primjer gdje sljedea sintaksa

CIR = CIRCLE/CENTER, PT, TANTO, LN

definie krunicu, CIR, koju tangira linija LN i sa centrom u taki PT. Kada se jednom definie geometrija dijela, onda APT programer moe odrediti kako e rezni alat da se kree, ili u apsolutnom ili u inkrementalnom smislu, pomou komande GOTO/(apsolutna pozicija) ili GODLTA/(inkrementalni pomeraj) respektivno, ili odnosu na dio. Poslednje se postie definisanjem putanje alata u odnosu na geometrijske entitete du putanje ograniene drugim entitetima, koristei rijei za kretanje kao to su GOFWD (napred), GOBACK (nazad), GORGT (idi desno) itd.Post-procesorske komande kontroliu rad vretena, napajanje i druge karakteristike maine alatke. Neke uobiajene post-procesorske komande su (gdje / ukazuje na to da je potrebno dodati opisne podatke): COOLNT/ za kontrolisanje hlaenja na primer, ON ili OFF; RAPID da izabere brzo kretanje reznog alata; SPINDL/ da ukljui ili iskljui vreteno (ON/OFF), brzinu i smer rotacije; FEDRAT/ da odabere brzinu dotura; TURRET/ da odabere broj reznog alata.

Pomone komande se koriste za pruanje informacija koje zahteva APT procesor u obradi izvora. Ovo ukljuuje na primer, ime dijela koji se obrauje i detalje potrebne za izraunavanja pomjeraja, ukljuujui veliinu alata i tanost aproksimacije kada se iscrtava kriva linija odgovarajuim brojem pravolinijskih segmeneta. APT, takoe. ukljuuje mogunosti za aritmetike manipulacije (koristei istu notaciju kao programski jezik FORTRAN) kao i za petlje, i mogunosti primjene podprograma poznatih pod nazivom makro. Ovo omoguava programeru da operacije koje se ponavljaju kreira kao jednu grupu komandi i moe ovu grupu komandi da poziva vie puta u okviru programa. On, takoe, omoguava da simbolini parametri (promenljive) mogu da se koriste umjesto stvarnih vrednosti. U trenutku kada makro pozove ove simbole njima se dodeljuju stvarne vrednosti koje e se dalje koristiti. Na primer, treba pretpostaviti da je potrebno izbuiti niz rupa. Pretpostavlja se i da su dubina buenja (DPTH), brzina vretena (SPED), brzina "odvoenja" materijala (DRFR) i klirens builice iznad dijela (CLRNC) promjenljive. Makro pod nazivom DRILL moe da se definie na slijedei nain:

DRILL = MACRO/DFTH, SPED, DRFR, CLRNC DX1 = CLRNC*0.9 DX2 = DPTH + CLRNC - DX1 RAPID GODLTA/0, 0, -DX1 SPINDL/SPED, CLW FEDRAT/DRFR, MMPM GODLTA/0, 0, -DX2 GODLTA/0, 0, DX2 RAPID GODLTA/0, 0, DX1 SPINDL/OFF TERMAC

Svaki put kada je potrebna operacija buenja, programer ukucava u program:

CALL/DRILL, DPTH = depth, SPED = spindle speed, DRFR = feedrate, CLRNC = clearance

zamenjujui na taj nain nekoliko komandi koje e biti potrebne. Primjer za tipine vrijednosti moe biti:

CALL/DRILL, DPTH = 100, SPED = 2000, DRFR = 150, CLRNC = 20

Iako je ovde iskoriten primjer makora za buenje, u mnogim APT sistemima je mogue koristiti ovu karakteristiku kako bi se obezbijedila ciklina primjena. Ova funkcija se koristi za standardne operacije. Komande cilusa ili cikline komande su post-procesorske komande, koje prolaze direktno do post-procesora u cilju konverzije u odgovarajue komande maine. Na primer, ciklus buenja moe biti:

CYCLE/DRILL, R, point, F, depth, IPM, feedrate

gde manje vana rije DRILL odreuje tip ciklus, i ostale manje bitne rei R, F i IPM ukazuju na taku prekida brzog pristupa, brzine radnog dijela i odvoenja materijala, respektivno.

Izrada iz 3D modelaSutinski problem pri obradi povrina mogu biti dvostruko zakrivljene povrine, uz velika odstupanja u zakrivljenosti. Softver mora da sadri razliite strategije za razliite vrste povrina, i mora da obezbijedi da u procesu obrade rezni alat ne dolazi u interferenciju sa dijelovima koji se obrauju, osim sa onim koje ima za cilj da smanji. Tokom glodanja povrine, dvije glavne kategorije su: maine sa tri i pet osa. U radu sa starijim mainama rezni alat je uvek bio sa fiksnim uglom u odnosu na obradak normalno usklaen sa z osom i rezni alati sa zaobljenom glavom se uglavnom koriste za konkavne povrine. Ovo omoguava koritenje relativno jeftinih maina, softvera i kontrola, ali ima manu u obliku vrhova koji ostaju izmeu prolaza alata, kao to je prikazano na slici 10. Oigledno je da postoji veza izmeu veliine vrha i broj upotrijebljenih putanja za rezni alat (programi su esto u stanju da odrede broj putanja za datu visinu vrha ili obrnuto). U aktuelnoj praksi, dananje maine imaju memorije velikog kapaciteta i dozvoljavaju primjenu izuzetno malih koraka izmeu susjednih putanja (staza), a samim tim i ostaje materijal sa malim vrhom, ali bez obzira na sve jo uvijek je potrebno runo doraivanje.

Slika 10. Vrhovi koji se pojavljuju izmeu prolaza reznog alata

U radu sa petoosnom mainom osa reznog alata varira tako da odgovara orijentaciji povrine. U principu rezni alat bi mogao biti usklaen sa normalom na povrinu, ali u praksi je est sluaj da se rezni dio ne nalazi na dnu alata, nego sa strane kao to je prikazano na slici 11.

Slika 11. Nagib glave reznog alata kod petoosne maine

Na ovaj nain se obezbeuje vea efikasnost reznog alata kada radi sa najveim moguim poluprenikom glave. Takoer je normalno da petoosne maine upotrebljavaju rezne alata sa pravougaonim (etvrtastim) glavama, koje praktino eliminiu proizvodnju vrha, ali ovi rezni alati su primjenljivi jedino na konveksnim povrinama.

Odreivanje lokacija seenjaU radu sa troosnim ili petoosnim glodalicama, jedan od problema je i definisanje lokacije alata, jer treba odrediti gde alat dodiruje povrinu i treba voditi rauna o tome da centar alata prati putanju. Ovo je najlake definisati za rezni alat sa zaobljenom glavom, gde je centar glave udaljen za vrijednost poluprenika u pravcu normale na povrinu od take dodira (slika 12).

Slika 12. Lokacija dodirne take reznog alata sa zaobljenom glavom

Ova normala povrine moe se izraunati kao vektorski proizvod parcijalnih razlika u dva parametarska pravca:

Redoslijed koraka za generisanje putanje na troosnoj glodalici sa reznim alatom koji ima zaobljenu glavu bi mogao da bude: Za svaku vrednost parametra v (uvean jednakim koracima koji su izabrani da daju potrebnu visinu vrha), treba obezbijediti prirataj u parametra u jednakim koracima (izabranim da daju potrebne tolerancije), i za svaki prirataj trebalo bi:

izraunavati poziciju, , na povrini sa datim vrednostima u i v; izraunavati normalu povrine normalne , ; izraunavati pomjeraj centra nosa reznog alata za vrijednost poluprenika r, du od ;Isti osnovni principi, iako sa dosta vie algebarske i raunarske sloenosti, mogu se primjeniti na petoosnoj glodalici, mada se u tom sluaju osa reznog alata (sjeiva) usklauje sa normalom na povrinu, ili je malo nagnuta, kao to je prikazano na slici 11.

Detekcija glodalaKada se obrauje konkavna povrina, poluprenik zavrnog dijela reznog alata, u idealnim sluajevima, bi trebao da bude manji ili jednak najmanjem polupreniku (radijusu) na dijelu, tako da je mogue obraditi sve povrine. Meutim, to nije uvijek mogue i u takvim sluajevima postoji rizik da rezni alat ne moe da doprije do odreenih mjesta ili da doe do interferencije sa povrinom. To, takoe, moe da se javi i kod petoosnim glodalica kada rezni alat ne moe da doprije do svih povrina zahvaljujui svojoj orijentaciji. Kod petoosnih glodalica izbor glodala je komplikovaniji, jer mora da se uzme u obzir cijela geometrija reznog alata, posebno ako se mainski obrauju konkavne povrine. Primjeri potencijalnih uslova za glodala prikazani su na slici 13.

Slika 13. Primeri potencijalnih uslova za glodala

Generisanje putanje alata iz solida (krutog modela)Dugi niz godina, glavna aktivnost CAM-a je obrada povrina i profila omeenih krivama. Softverski CAM sistemi zahtijevaju i znaajnu strunost korisnika u obradi dijela - sistem e generisati putanje alata potrebne za izradu mainskog dijela, ali ukupan redoslijed operacija i uslovi rezanja, brzine i odvoenje strugotina su odgovornost korisnika programa. Evolucija mogunosti CAM-a se znaajno mijenja u oba pravca, posebno kroz slijedei razvoj: Automatsko odreivanje z slojeva prilikom obrade vrstog modela, u kojoj se putanja alata za obradu generie po slojevima na odreenim visinima (dubinama), a onda se upotrebom odreenih algoritama definie zazor materijala na svakoj dubini. Generisanje putanje alata u kontekstu okruenja obradnog centra. Generisanje putanje alata ne vodi samo rauna o "sudarima" izmeu alata i obratka, i neusaglaenosti radnog dijela i alata, nego vodi rauna i o interakciji izmeu alata i radnog dijela, o meuproizvodima, o sponama i stezaljkama, kao i o rasporedu samih maina alatki. Osjenen prikaz i okruenja maine alatke i mainskih operacija. Provjera putanje alata je veoma olakano generisanjem osjenenih prikaza svih elemenata, kao i dinaminog prikazivanja stanja dijela u svakoj fazi procesa obrade, kako bi se pokazao efekat uklanjanja materijala. Obrade zasnovana na alatu, u kojima opis radnog dijela, pomou kolekcije alata, moe da se koristi za pozivanje sekvenci za izradu prototipa uz primjenu pojedinih alata, uz izbor parametara obrade direktno iz podataka o alatima ili alatu. Inkorporiranje mainskih pravila kako bi softver mogao da napravi inteligentne odluke o dubini rezanja, brzini i otklanjanju materijala u skladu sa geometrijom, materijalom alata i obratka. Biblioteke alata i pribora, koje mogu biti kombinovane sa alatom i ostalim komponentama, na osnovu pravila obrade. Pridruene obrade, u kojima mainske operacije moraju biti povezane sa geometrijom obratka i drugim parametrima koji utiu na promjene atrubuta dijela, kako bi mogao da se uradi automatski proraun putanje alata. Na primer, promjena materijala obratka moe da izazove promjenu dubine glodanja, ili promjena u geometriji bi mogla da izazove brzu reviziju putanje alata.

Slika 14. Primeri solida (krutih tela)

3