Obrabiarka sterowane numerycznie - obrab. zautomatyzowana wyposaż. w układ sterow. numerycznego, który steruje wszystkimi ruchami w procesie obróbki, parametrami obróbki i czynnościami pomocniczymi w zależności od danych programu.
Centrum obróbkowe - jest obrab. sterowaną numerycznie wyposażoną w magazyn narzędzi, przystosow. do automat. wymiany narzędzi, mogą wykonać szereg różnorodnych zabiegów obróbkowych w trakcie jednej operacji.
Charakterystyczne cechy tokarek sterowanych numerycznie: 2-7 osi sterowania, -praca równoległa dwóch par niezależnych interpolowanych suportów, - sterowana numerycznie oś Z wymagająca przetwarzania współrzędnych z układu prostokątnego do biegunowego, - funkcja stałej prędkości skrawania realizowana przez dostosowania prędkości toczenia do aktualnej średnicy toczenia, - kompensacja grubościowa, promieniowa, średnicowa wszystkich narzędzi skrawających, - swobodne przyporządkowanie wartości korekcji poszczególnych narzędzi, - automatyczny nadzór zużycia katastroficznego ostrza, czasu pracy danego narzędzia i wymiany narzędzia na nowe, - graficzne wspomaganie obrabiarek CNC: a) konwersacyjne języki programowania, b) rozwijane menu z wykorzystaniem techniki ikon, c) symulacja ruchów roboczych z wykrywaniem kolizji, d) automatyczna analiza przestrzeni roboczej obrabiarki.
Zalety OSN w stosunku do konwencjon.: - duże dokładności obróbki, - niezmienna jakość wytwarzania, - znikoma liczba wybrakowanych przedmiotów, - krótki czas obróbki, - krótki czas przezbrajania, - ograniczone oprzyrządowanie specjalne, - uproszczona obsługa operatorska, - możliwość pełnej automatyzacji cyklu produkcyjnego.
Przesłanki stosowania OSN: 1.Techniczne: - rozwój techniki mikroprocesorowej, - automatyzacja proc projektowania(CAD, CAPP, CAT), - wzrost wydajności, jakości i obniżenie uciążliwości produkcji, - wymuszenie innowacyjności, - wzrost humanizacji pracy, - rozwój nowych technologii, - rozwój nowych narzędzi. 2. Ekonomiczne: - wysokie zarobki robotników, - skrócenie czasu życia wyrobu na rynku, - wzrost konkurencji, - wachania popytu, - skrócenie czasu uruchamiania produkcji nowego wyrobu, - zmniejszenie ceny wyrobu, - przyspieszenie obrotu środków obrotowych, - lepsze wykorzyst. środków produkcji, - oszczędność funduszu płac, - oszczędność energii, - obniżenie liczby braków. 3. Organizacyjne: - rozwój kompót. syst. wspomagania, zarządzania, planowania i bezpośredniego sterow. produkcją (CAP), - różnorodność równocześnie produkow. części, - skrócenie wielkości serii produkt. 4. Inne: - wzrost obronności kraju, - pomoc krajom rozwijającym się, - poprawa zdrowia załogi i ekologii środowiska.
Podział obrabiarek: uniwersalne, specjalizowane, specjalne, narzędziowe, sterow. numerycznie, zespołowe, linie obróbkowe, centra obróbkowe, autonomiczne stacje obróbkowe (ASO), elastyczne gniazda obróbkowe (EGO, ERGO), elastyczne systemy obróbkowe (ESO).
Podstawowe zespoły obrab. sterow. numer.: łoże4 z prowadnicami, zespoły wrzecienników (przedmiotowych, narzędziowych), zespoły suportów, zespoły wielopozycyjnych głowic narzędziowych, magazyn narzędzi, zespoły napędowe wraz ze sterowaniem, zespoły pomiarowe, układ sterow. numerycznego, podajniki przedmiotów obrabianych, zespoły mocujące przedm. obrabiane, transportery wiórów, osłony, urządzenia pomocnicze (smarujące, chłodzące).
Korpusy: - jednolite odlewy żeliwne, - z kompozytów, - konstrukcje spawane. Korpus obrab wykonany z polimerobetonu to nowatorska i ekologiczna technologia odlewania na zimno, zapewnia 8 krotnie mniejszą rozszerzalność cieplną i 25 krotnie lepsze tłumienie wibracji.
Silnik krokowy (skokowy) - silnik elektryczny, w którym impulsowe zasilanie prądem elektr. powoduje że jego wirnik nie obraca się ruchem ciągłym lecz wykonuje za każdym razem ruch obrotowy o ściśle ustalonym kącie. Dzięki temu kąt obrotu wirnika jest ściśle uzależniony od liczby dostarczonych impulsów prądowych, a prędkość kątowa wirnika jest dokładnie równa częstotliwości impulsów pomnożonej przez wartość kąta obrotu wirnika w jednym cyklu pracy silnika. Zalety: - wysoka precyzja sterowania. Do poprawnej pracy nie potrzebuje sprzężenia zwrotnego i inform. o aktualnej pozycji wirnika taka sama moc przy niskich i wysokich obrotach. Wady: - małe max obroty kilku-kilkuset Obr./min. Występuje zjawisko gubienia kroków. - duży pobór prądu, - duża emisja ciepła.
Silnik liniowy - charakteryzuje się dużą dokładnością i precyzją. Wykorzystanie silników w aplikacjach zamiast np. śrub kulowych pozwala osiągnąć znakomite warunki pracy dużą dokładność i powtarzalność, a także zwiększa żywotność całego układu. Wszystko to prowadzi do obniżenia kosztów produkcji i eksploatacji. Zalety: siła do 2300N (chwilowa), wysoka powtarzalność (rozdzielczość do 1μm), wysoka dokładność (do 2,5μm), brak luzów, przyspieszenia (1-10G), duże prędkości (do 8m/s), niezawodność, zredukowane tarcie i zużywanie, budowa modułowa, brak konserwacji, prosta instalacja.
Serwomechanizm - układ regulacji automatycznej ze wzmocnieniem mocy służący do precyzyjnego sterowania położeniem obiektu.
Serwonapęd (serwomotor) - stanowiący integralną część serwomechanizmu, to urządzenie wykonawcze najczęściej odpowiednio dobrany silnik elektryczny, przetwarzający sygnał sterujący małej mocy na przesunięcie liniowe lub kontowe o dużej sile lub momencie siły. Obecnie stosuje się niemal wyłącznie układy serwomechanizmów cyfrowych ze sterowaniem mikroprocesorowym - przemieszczenia z dokładnością rzędu mikrometrów.
Elektrowrzeciona - charakteryzują się dużą liczbą obrotów, nowoczesnymi materiałami łożysk, wbudowanym zamkniętym obiegiem chłodzenia i złączem HSK do uchwytu narzędzia. Poziadają czujniki do wykrywania wibracji a ich termiczne zachowanie jest wyliczalne aby mogło być kompensowane przez inteligentny algorytm.
Cechy konstrukcyjne tokarek CNC i tokarsko-frezarskich centrów obróbkowych : skośne łożę, rosnąca liczba osi sterowanych numer., wrzeciono przechwytujące, sterow. numer. osie napędu wrzecion, sterow. numer. oś Y i B, sterow. numer. podtrzymka, narzędzia obrotowe, urządzenia do autom. pomiaru narzędzia, autom. nadzór narzędzia skrawającego.
Tokarki i tokarskie centra obrówkowe sterowane numerycznie: 1. Toczenie powierzchni zew. i wew. (wytaczanie) wzdłużne ruchy poprzeczne, toczenie stożków powierzchnie sferycznych, 2. Nacinanie kanałów wzdłużnych lub poprzecznych, wew. lub zew. prostych lub kształtowych, nacinanie rowków, podciąć, ucinanie, wycinanie, 3. Nacinanie gwintów wew. zew., prostych lub złożonych, metrycznych, calowych, trapezowych, o innych zarysach lewych, prawych, walcowych, stożkowych lub spirali, jedno lub wielozwojowe o stałym, zmiennym skoku, 4. Wiercenie poosiowe, nakiełkowanie, 5. Gwintowanie poosiowe, 6. Dogniatanie zewn. i wew. 7. Moletowanie i radełkowanie.
Dodatkowe zabiegi wykonywania na tokarskich centrach obróbkowych: wiercenie wzdłużne poza osiowe, wiercenie promieniowe, skośne, frezowanie płaszczyzn, frezowanie rowków na powierzchniach walcowych i czołowych, frezowanie uzębień, grawerowanie napisów.
Szlifowanie kół zębatych - proces technologiczny posiada specyficzne wymagania, które wpływają bezpośrednio na proces obróbki: 1. Podwyższona dokładność wykonania, która wymaga realizacji posuwów poprzez serwomechanizmy o działce elementarnej posuwu 0,1 μm.
2. Zwiększona rozpiętość posuwów 0,02mm/min. do 60m/min.
3.Konieczność atosowania cykli i podprogramów szlifierskich niespotykanych w innych metodach obróbki.
4. Zastos. sterow. numer. do operacji ostrzenia narzędzia ściernego (obciąganie) przy użyciu np. diamentu.
5.Automatyczna korekcja zaprogramowanych danych geometr. i przedkości wrzeciona odpowiednio do wymiarów ściernicy.
6.Możliwość korygowania programu szlifowania w każdej chwili podczas obróbki. 7. Możliwość ręcznego i automat. wprowadzenia korekcji narzędzia. 8.Możliwość programowania z zastosowaniem wspomagania graficznego bezpośr. na obrabiarce. 9. Automat. kontrola wyników obróbki i korekcja błędów. 10. Inne wymagania stawiane dla specyficznych zabiegów szlifowania różnego rodz. uzębień.
Sterowanie obrabiarek - jest to zespół czynności związanych z kierowaniem pracą obrabiarki z pomocą odpowiednio przystosowanych do tego celu urządzeń i mechanizmów sterowniczych stanowiących układ sterowania obrabiarki. Podział: 1. sterowanie ręczne - wszystkie czynności sterownicze dokonywane przez pracownika obsługującego obrab. (operatora). 2. Sterowanie częściowo zautomatyzowane - niektóre czynności sterownicze dokonywa. są autom., pozostałe ręcznie. 3. Sterowanie automatyczne - wszystkie czynności poza włączeniem i wyłączeniem obrab. dokonywa. są automat.
Sterowanie automatyczne obrab. - pracują wg ustalonego programu, który w zależności od przeznaczenia i stopnia zautomatyzow. obrabiarki obejmuje następ. czynności: - nastawienie prędkości ruchów głównych i posuwowych, - nastawienie wartości przemieszczeń narzędzi i/lub przedmiotów obrabianych, - zakładanie, mocowanie i zdejmowanie przedmiotów obrabianych, - wymianę narzędzi, - zmianę pozycji obróbkowej przedmiotu obrabianego, - kontrolę lub pomiar położeń lub przemieszczeń i wymiarów, - czynności pomocnicze, - kontrolę i kompensację zużycia narzędzi, - usuwanie odpadów technologicznych, - autodiagnostykę stany obrabiarki i inne.
Układy sterowania (podział): - mechaniczne, - elektryczne (elektroniczne, analogowe, numeryczne), - hydrauliczne, - pneumatyczne, - mieszane (hybrydowe).