Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi Kandidat: Vesna Stojanovi 104
Seminarski rad: Izbor komponenti NU struga sa dve nezavisno
upravljane oseBiraju se sledee komponente: 1. Komponente za
rotaciono voenje - sistem glavnog vretena (katalog SKF) a) Tip
izvoenja glavnog vretena b) Leajevi glavnog vretena 2. Komponente
za linearno voenje, prenosnici pogona pomonog kretanja (katalog
THK) Definisati vrstu izvrnih organa za datu mainu (radni stolovi,
obrtni stolovi, nosai alata ...) Definisati kretanja izvrnih organa
Tip linearnog voenja (kotrljajno ili klizno voenje) a) Izbor
elemenata za voenje b) Izbor zavojnog vretena i navrtke 3. Sistem
za izmenu alata Izbor tipa izmenjivaa alata (konvejer ili rotaciona
glava) Definisanje karakteristika magacina alata (koliko alata
itd.) 4. Pogonski sistemi (katalog SIEMENS) Proraun karakteristika
motora glavnog kretanja (snaga, dijapazon brojeva obrta) ako nisu
zadate Proraun karakteristika motora pomonih kretanja (snaga,
dijapazon brojeva obrta) - ako nisu zadate Izbor motora glavnog
kretanja Izbor motora pomonih kretanja 5. Komponente mernih sistema
(katalog HEIDENHEIN) Definisanje vrste mernog sistema (rotacioni
ili linearni) Izbor pozicionih davaa 6. Upravljaka jedinica
(katalog HEIDENHEIN) Izbor upravljake jedinice i njenih komponenti
Povezivanje upravljakog sistema sa mernim i pogonskim sistemom Pri
izboru komponenti sledi se kriterijum: 1. Minimizacija trokova
nabavke maine 2. Maksimizacija kvaliteta obraenih delova 3. Izbor
optimalne maine sa stanovita trokova nabavke i kvaliteta obraenih
delova
Page 1
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi 4. Maksimizacija mogueg mehanikog
optereenje maine 5. Maksimizacija produktivnosti 6. Maksimizacija
radnog veka komponenti maine Zadate su sledee karakteristike NU
struga:Karakteristika 1. Gabariti L x B x H Karakteristike obratka
2. Max. prenik postolja 3. Max. prenik iznad klizaa 4. Max.duina
iznad postolja 5. Max.duina iznad klizaa Karakteristike glavnog
vretena (pogon i dimenzije) 6. Snaga pogonskog motora 7. Max.
moment na glavnom vretenu 8. Stepen iskorienja sistema za prenos
glavnog kretanja 9. Oblast regulisanja broja obrta 10. Prenik
otvora glavnog vretena 11. Max. prenik stezanja u steznoj glavi 12.
Prenik vratila na mestu prednjeg leaja Karakteristike sistema za
izmenu alata (i nosaa alata) 13. Max. pomeranje nosaa alata po X /
Z osi 14. Brzina u brzom hodu po X / Z osi 15. Max.vua sila po X/Z
osi 16. Broj alata 17. Prihvat alata (prenik I tip konusa) mm mm mm
mm mm kW Nm o/min mm mm mm mm m/min mm mm Vrednost 4250 x 1750 x
1750 / 304 / 600 21 320 .90 0-5000 76 200 - 250 120 220 / 635 20 /
24 / 12 DIN 69880, 30
Tumaenje zadatog kriterijumaKriterijum Maksimizacija mogueg
mehanikog optereenja maine podrazumeva da ta maina moe da izdri
najvee optereenje. Npr. Teina radnog predmeta. Cilj: Uzimamo iz
katalog gabaritne delove koje mogu da izdre najvee optereenje.
Izabrane komponente pri tome moraju da odgovaraju karakteristikama
zadatim u projektnom zadatku.
Page 2
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
1. SKF)a)
Komponente za rotaciono voenje - sistem glavnog vretena
(katalogTip izvoenja glavnog vretena
Usvaja se odgovarajui sistem glavnog vretena, koji se sastoji od
vretena, leajeva i kuita. Izabrana sekcija Designing for load
capacity koja je izabrana iz kataloga SKF omoguava projektovanje u
cilju postizanja maksimalnog mehanikog optereenja i koja u
potpunosti odgovara zadatom ktiterijumu. U Sekciji Designing for
load capacity definiemo izbor leita i veliinu vretena. Pored
dinamikogoptereenja, postoji i statiko kao i shock-optereenje koja
mogu izazvati tetu leita. Na osnovu veliine leita potrebno je
odrediti nosivost u odnosu na optereenja. a) Dinamiko optereenje b)
Statiko optereenje
Na osnovu predhodne sekcije biramo sekciju Designing for
stiffness (Projektovanje za krutost) iz koje nadalje razmatramo
sisteme 1, 2, 3 i 4 predloeni u datoj sekciji. Tei se izboru
najkrueg sistema koji obezbeuje postizanje zadatog broja obrtaja
glavnog vretena i zadovoljava ostale uslove definisane projektnim
zadatkom. Sistem 1 Pokazuje vreteno za CNC strug sa leajevima NN
3034 K/SPW33 i 234434 BM1/SP na strani radnog predmeta i NN 3032
K/SPW33 na strani kainog prenosa. Dostine brzine za vretena koje
ovaj sistem omoguava su ndm=600 000 mm/min, kada se podmazivanje
vri mau i ndm=800 000 mm/min, kada se podmazivanje vri pomou ulja.
n je broj obrtaja vretena (o/min), a dm srednji prenik leaja
(mm).
Page 3
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi Sistem 1 Provera periferne brzine:
Zadato je nmax=5000 o/min i d=120. Iz tabele za leajeve tipa TN9
(ikona > Angular thurstr boll bearings (Ugaoni kuglasti leajevi)
> Bearings for positioning screws (Leajevi za pozicijoniranje),
za unutranji prenik leaja d=120, oitava se vrednost spoljanjeg
prenika D=180,( prikazano u tabeli 1 ispod) te je srednji prenik
dm=(d+D)/2 = (120+180)/2 = 150 mm
Tabela 1
ndm= 5000 150 = 750 000 < 800 000 mm/min, kada se
podmazivanje vri pomou ulja.
Page 4
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
Sistem 2 Vretena prema ovom sistemu su opremljena leajevima NN
3020 KTN9/SPW33, BTM 100 B/CDBA i NN 3018 KTN9/SPW33 i rade na
maksimalnoj brzini 5 000 r/min kada se podmazivanje vri mau. Brzine
koje se dostiu leajevima tipa BTM..B kao i alternativnim leajevima
tipa 2344(00) su oko 11% vee. Krutost mora biti do 50% tipa
2344(00). Sa serijom BTM..A brzina se poveava za 20% dok krutost se
smanjuje za oko 40% za razliku od tipa 2344(00). U tabeli 2
prikazana su statika i dinamika optereenja za leaj BTM..B koji
svakako ne odgovara zadatom projektu, to znai da sistem 1 u odnosu
na sistem 2 moe da izdri vee optereenje.
Sistem 2
Tabela 2
Page 5
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
Sistem 3 Ovaj sistem ne sadri zadate vrednosti u smislu srednjeg
poluprenika, pa iz tog razloga sistem 3 se odbacuje. Sistem 4 Se
takoe odbacuje zbog manje nosivosti, tj. Moe da izdri mala
optereenja koja u ovom sluaju ne odgovaraju. Zakljuak U odnosu na
sistem 2, 3 i 4 sistem 1 u potpunosti odgovara zadatom projektu
zbog velike nosivosti koja mogu izdrati velika statika i dinamika
optereenja. Sistem 1 zapravo odgovara u sluaju kada se podmazivanje
vri pomou ulja.
b) Leajevi glavnog vretenaNa osnovu izabranog sistema i zadatog
kriterijuma Maksimizacija mogueg mehanikog optereenja maine se
postavlja leaj 234424 TN9, tolerancije SP radi ostvarivanja to veeg
mehanikog optereenja.
Page 6
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
Klasa SP tolerancije vratila
Klasa SP tolerancije kuita
SimboliNominalni prenik otvora Pojedinaan prenik kod otvora
Nomonalni spoljni prenik Pojedinaan prenik spoljne cilindrine
povrine Pojedinana visina kuita (spoljni prsten)
Pojedinana visina vratila (unutranji prsten) Pojedinana visina
leaja
Page 7
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
Oznake za odabrani ugaoni kuglini leaj za vreteno su pronaenje u
sekcijama: Product (proizvod) > Angular contact thurst ball
bearings (Ugaoni kuglini leajevi) > Bearings for spindles (
Leajevi za vretena) > Designations (Oznake) > Diagram
(Dijagram)
234424 TN9 znai: 2344 Serija leaja 24 Unutranji prenik otvora
24x5=120 mm TN9 - materijal kaveza je kompozit - poliamid ojaan
staklenim vlaknima Dalje iz tabele: SP Klasa tolerancije B Kod za
kuite V Specijalno svojstvo
Page 8
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
2. Komponente za linearno voenje, prenosnici pogona pomonog
kretanja(katalog THK) a) Izbor elemenata za voenje Glavni zadaci
elemenata za linearno voenje su: Kontrola pravca (linije) dejstva
nosaa alata ili radnog stola, na kojima se nalazi alat ili radni
predmet Prenos statikih i dinamikih sila
2.1 Izvrni organiIzvrni organi zadatog numeriki upravljanog
struga sa dve nezavisno upravljane ose i jednim izmenjivaem alata
su: 1. Uzduni kliza 2. Popreni kliza 3. Revolver glava
Page 9
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
Sistem za izmenu alata tipa revolver Uzduzni i poprecni kliza
nosaem alata NU struga, izvoenje pod uglom, zbog vee krutosti
sistema (rotacione) glave
2.2 Kretanja izvrnih organaKretanje uzdunog klizaa: u pravcu ose
Z, max. pomeranje 635 mm, max. brzinom 24 m/min Kretanje poprenog
klizaa: u pravcu ose X, max. pomeranje 220 mm, max. brzinom 20
m/min
2.3 Tip linearnog voenjaUsvaja se kotrljajno voenje, zbog
sledeih prednosti nad kliznim: Mali otpor kotrljanju Nema stick -
slip efekta Jednostavno sklapanje Mogunost nabavke gotovih
elemenata, momentalno spremnih za ugradnju Mogunost veeg
prednaprezanja
2.4 Izbor elemenata za voenjeVri se na osnovu kataloga japanskog
proizvoaa THK, sekcije LM Guide (linearni leajevi sa kuglicama).
Procedura za izbor elemenata za linearno voenje Algoritam za izbor
odgovarajueg tipa linearnog leaja sa kuglicama dat je u sekciji II.
LM Guide Contents > 4. Selecting the Correct Type of LM Guide
> 4.1 Flowchart .
Page 10
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
2.4.1.Postavljanje radnih uslova (operating conditions) na
osnovu algoritma THK a. Raspoloivi prostor za elemente za linearno
voenje. Pretpostavljaju se i preliminarno izraunavaju sledee
vrednosti:
Voenje uzdunog klizaai. Pretpostavlja se duina uzdunog klizaa
Luk= 550mm ii. Duina ina za uzduno voenje:
Page 11
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemiW2
W1
LPK uZ - Kretanje uzdunog klizaca LUK Duina uzd. klizaca L1
Duina ina za uzduno vodenje
Poto voice treba da budu dovoljno dugake da nose kliza i omogue
njegovo kretanje po celoj radnoj duini, zadatoj max. vrednosti
pomeranja nosaa alata treba dodati duinu klizaa a zatim tu vrednost
poveati za 10 - 30 %
L1 = uz + Luk + (uz + Luk)(1030%) = 635 + 550 + 237 = 1422 mm
iii. irina ina (pretpostavka): W1=500 mm
Voenje poprenog klizaai. Pretpostavlja se duina poprenog klizaa
B2=300mm ii. Duina ina za popreno voenje: L2 = ux + Lpk + (ux +
Lpk)(1030%) = 220 + 300 +100 = 620 mm iii. irina ina:
(pretpostavka) W2=300mm
b. Dimenzije: raspon, broj blokova za linearno voenje, broj ina
i vua. Rasponi su priblino odreeni u prethodnoj taki, bie
standardizovani nakon izbora tipa elemenata za voenje Na osnovu
zadatok kriterijuma "Maksimizacija mogueg mehanikog optereenja
maine ", bitno nam je da usvojimo system koji e izdrati najvee
mehaniko optereenje, u ovom sluaju je Sistem sa nagibom (uzduni
kliza). Sistem e biti nagnut za Page 12
ux
L2
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi neki ugao, to je uobiajeno kod NU
strugova, radi postizanja vee krutosti sistema.Primeri izvoenja
mogu se nai u sekciji II. LM Guide Contents > 3.Design of LM
Guide Systems > 1.Example LM Guide SystemsSistem sa nagibom
(uzduni kliza)
c. Vua Vua se u oba sluaja ostvaruje pomou zavojnog vretena sa
recirkulacionom navrtkom, pri emu je napadna linija vune sile izmeu
ina. d. Pravac instalacije Usvaja se izvoenje pod uglom (tilted);
usvaja se ugao od 45. e. Brzina kretanja: Brzina kretanja uzdunog
klizaa: 24 m/min
Brzina kretanja poprenog klizaa: 20 m/min
f. Max. raspon koji prelazi klizai: Kretanje uzdunog klizaa: 635
mm
Kretanje poprenog klizaa: 220 mm
g. Ostali podaci odreeni algoritmom THK, nee se raunati zbog
duine prorauna, a bie po potrebi razmatrani u globalu i to s
obzirom na zadati kriterijum. To su: Pravac, napadna taka i
intenzitet sila koje deluju na klizae
Frekvencija upotrebe voica (duty cycle) Traeni radni vek
elemenata za voenje Preciznost kretanja (visoka - sledi iz
kriterijuma) Uslovi odravanja
2.4.2. Izbor odgovarajueg tipa elementa za linearno
voenjePostoje dva osnovna tipa elemenata za linearno voenje:
elementi koji imaju veu nosivost u radijalnom pravcu nego u bonom
(Radial type) i oni koji imaju jednaku nosivost u oba pravca (4-way
equal-load-rating design). Ostali elementi svrstavaju se u
istoimenu grupu.
Page 13
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
Mogui pravci dejstava sila i momenata na LM blok
PR: Radijalna sila PL: Suprotnosmerna radijalna sila PT: Bona
sila
MA: Moment u pravcu izdizanja MB: Moment u pravcu zaokretanja
MC: Moment u pravcu ose voica
b) Osnovni tipovi elemenata za linearno voenje i krive raspodele
nosivosti: a) ista nosivost u 4 smera, b) radijalni tip
a)
Na osnovu zadatog kriterijuma (koji zahteva "Maksimizacija
mogueg mehanikog optereenja maine ") biraju se elementi za linearno
voenje koji imaju jednaku nosivost u sva 4 smera (sekcija II. LM
Guide Contents > 2. Types of LM Guides > 4-way
equal-load-rating design). Jednaku nosivost u 4 smera, uz napomenu
da se koriste za NC strugove (tj. stoji "NC lathe" u koloni Major
applications), imaju elementi tipa: SNS, NRS, SHS, HSR, CSR i HRW .
Kod tipova SNS i NRS dominantna je nosivost a kod tipova SHS i HSR
krutost, dok su tipovi CSR i HRW specifini. Zato se, shodno
kriterijumu, "Maksimizacija mogueg mehanikog optereenja maine "
izbor suava na SNS i NRS zbog nosivosti. U daljem tekstu detaljno
se razmatraju dva pomenuta tipa LM elemenata, na osnovu
odgovarajuih kataloga (III Caged BallTLM Guide i LM Guide . Tipovi
i dimenzije blokova tipa SNS nalaze se u sekciji III Caged BallTLM
Guide > SNS Type, a blokova tipa NRS u sekciji LM Guide > HSR
Type. Na osnovu zadatih dimenzija klizaa inicijalno se biraju
blokovi SNS 65 R i NRS 65 R
Model.No.
External dimensions Height Width Length
Basic load rating C C0 Page 14
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi M W L kN SNS 65 R 75 126 246 204 425
NRS 65 R 105 260 294 376 737
kN
Zbog maksimizacije mogueg mehanikog optereenja maine birae se
klasa tanosti sa najuim tolerancijama. Na osnovu tabele u poglavlju
6.3, bira se klasa tanosti SP, kao maksimalna preporuena za NC
strug.
U sekcijama III Caged BallTLM Guide > SNS Type > Accuracy
standards i LM Guide > NSR Type > Accuracy standards date su
vrednosti tolerancija za visinu blokova, razliku u visini izmeu
blokova na istoj ini, radnu paralelnost itd., za razliite klase
tanosti. U ovom sluaju vrednosti tolerancija za dva izabrana tipa
blokova su iste.
Page 15
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi
Duina ine
Tanost tipova SNS i NSR je podeljena u pet grupa: normalna,
visoka, precizna, super precizna, i ultra precizna prikazano u
tabeli.
Item Tolerance for the height M
No symbol 0.1
H 0.0 7
P 0 -0.07
SP 0 -0.05
UP 0 -0.03
Page 16
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi Tolerance for the height M 0.03 0.02
0.01 0.00 difference among LM blocks 7 SNS 65 Tolerance for
rail-to-block 0.1 0.0 0 0 lateral distance W2 7 -0.01 -0.05 NSR 65
Tolerance for rail-to-block lateral 0.03 0.025 0.01 0.01 distance
W2 difference among LM blocks 5 0 Running parallelism of LM-block C
(slika gore) surface with respect to surface Running parallelism of
LM-block D (sliku gore) surface with respect to surface Tolerancije
dimenzija i radna paralelnost (vrednosti su date u mm )
0.005 0 -0.03 0.007
Na donjoj slici prikazan je uticaj prednapregnutosti blokova na
krutost klizaa. Za NU strugove uvek se bira radijalni zazor C0,
koji podrazumeva postojanje preklopa unutar bloka. Radijalni zazor
direktno utie na krutost sistema (poglavlje 5.3).
Na osnovu razmatranja u poglavlju 5. Designing Rigidity,
zakljuuje se da treba uporediti radijalne zazore blokova SNS i NSR,
za sluaj prednaprezanja C0. Za klasu tanosti C0 zazor je negativan
- tj. postoji preklop usled prednaprezanja. Zakljuuje se da je u
sluaju elementa SNS 65 preklop potreban za postizanje iste klase
tanosti manji (tabela dole desno), to podrazume mehaniko
optereenje. Radijalni zazor (m), klasa C0 - sa prednaprezanjem
srednjeg intenziteta - koristi se za NC strugove Medium preload C0
NSR 65 -20 -14 SNS 65 -20 -14
Razlika izmeu pomeranja klizaa bez i sa prednaprezanjem
Na osnovu predhodnog izlaganja za uzduni kliza se biraju 4
elementa tipa SNS 65.
Page 17
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi Treba usvojiti standardnu duinu ine
(sekcija LM-Rail Standard and Maximum Lengths), koja se uklapa u
granine vrednosti dobijene orijentacionim proraunom (tj. da ne
izlazi iz granica L1 = uz + Luk + (uz + Luk)(1030%), za primer
uzudnog klizaa). L1 = uz + Luk + (uz + Luk)(1030%) = 635 + 550 +
237 = 1422 mm Za tip SNS 65, standardna duina ina najblia
orijentaciono proraunatoj iznosi L=1570
2. Tana oznaka izabranog elementaU sekcijama Model-number
coding, dato je objanjenje oznake za svaki tip LM bloka .
ina ukupne duine L
Oznaka usvojenog elementa za linearno voenje je: Page 18
Katedra: Informaciono proizvodne tehnologije i industriski
menament Predmet: CNC sistemi SNS 65 R 2 SS C0 + 1570L SP - II SHS
65 - broj modela R - klasifikacija elementa 2 - broj blokova na
istoj osi SS - zaptivke na obe strane bloka C0 - radijalni zazor
1570L - duina ine SP - klasa tanosti II - broj osa
Page 19
