Wydział: Mechaniczny-Technologiczny

Kierunek: Zarządzanie i Inżynieria Produkcji

Grupa: 2

Maszynoznawstwo ogólne i maszyny technologiczne

Maszyny technologiczne sterowanie numerycznie

Sekcja B :

1.Rzeźnik Monika

2.Śremski Marcel

3.Krzemiński Konrad

Obrabiarka sterowana numerycznie jest to maszyna technologiczna realizująca proces obróbki według wprowadzonego do układu sterowania programu. Cyfrowy układ sterowania nie będący komputerem oznacza obrabiarkę sterowaną numerycznie NC (Numercial Control).

Numercial Control to sterowanie automatyczne procesu technologicznego wykonywanego przez urządzenie, które do działania stosuje dane liczbowe wprowadzane w czasie pracy urządzenia. Efekt działania takiej obrabiarki to uzyskanie przedmiotu o odpowiednim kształcie, wielkości i chropowatości.

Nośnikiem informacji (danych, programu) może być dyskietka, przenośne pamięcie, a najczęściej bezpośrednie kablowe połączenie portów komputera zewnętrznego (sieci) i sterownika obrabiarki. Wzajemne relacje narzędzie - przedmiot obrabiany są zapisane w układzie odniesienia. Jest to kartezjański układ prawoskrętny XYZ wraz z obrotami wokół tychże osi, oznaczając je kolejno ABC. Jest to więc układ o 6 stopniach swobody. Jednakże obrabiarki sterowane numerycznie nie mogą wykorzystać wszystkich 6-ciu oś gdyż obróbka byłaby niemożliwa z uwagi na brak ustalenia. Dlatego też obrabiarki posiadają jedynie 5 osi maksymalnie. Oś to podstawowy kierunek, w którym zespół maszyny może wykonywać ruch linowy lub obrotowy. Wyróżniamy też oś sterowaną (wielkość wektorowa), czyli taką w której można zapisać wzajemny stosunek między narzędziem a przedmiotem obrabianym opisując wpływ narzędzia na kształt obrabianej powierzchni.

Układy współrzędnych w przestrzeni roboczej maszyny

Cechami charakterystycznymi obrabiarki sterowanej numerycznie są:

• niezależne serwomechanizmy dla każdej osi sterowania, które wyposażone są dodatkowo w silnik

• niezależne układy kontrolno-pomiarowe dla każdej osi sterowania

• przekładnie śrubowo-toczne (zamieniają ruch obrotowy w liniowy)

• posiadają prowadnice toczne, hydrostatyczne i aerostatyczne

• duża sztywność maszyny

• automatyczna wymiana narzędzi

- poprzez głowicę

- przez zmianę zastosowacza narzędzi

• automatyczne odprowadzanie wiórów

• kompatybilna, zwarta budowa

• automatyczny nadzór narzędzia

Punkt początkowy układu współrzędnych maszyny i punkt referencyjny określają obszar roboczy lub przestrzeń roboczą. Punkt początkowy układu współrzędnych maszyny przyjmowany jest w takich miejscach konstrukcji maszyny, które są np. bazą oprzyrządowania technologicznego i nie ulegają zmianie w trakcie eksploatacji maszyny.

Geometria przedmiotu obrabianego może być opisana w dwojaki sposób:

• wymiarowaniem absolutnym - odległości lub kąty są mierzone od początku układu współrzędnych

• wymiarowaniem przyrostowym - odległości lub kąty są mierzone od ostatniego poprzedzającego punktu w kolejnych pomiarach

Zmiana położenia narzędzia względem przedmiotu obrabianego może być dokonywana za pośrednictwem:

• sterowania punkotwego

• odcinkowego,

• lub kształtowego

Sterowanie punktowe: charakteryzuje się tym, że narzędzie po wykonaniu pracy w punkcie A przedmiotu obrabianego określonym współrzędnymi x₁ y₁ ma być przemieszczone do punktu B określonego współrzędnymi x₂ y₂. Nie jest jednak istotne po jakim torze to przemieszczenie nastąpi. Sterowanie takie jest najczęściej stosowane na wiertarkach współrzędnościowych.

Sterowanie odcinkowe: obejmuje zarówno szybkie ruchy przestawcze, jak i ruchy posuwowe dokonywane przez zespoły robocze obrabiarki według odcinków linii prostych równoległych do osi współrzędnych obrabiarki. Przykładem sterowania odcinkowego może być frezowanie płaszczyzn przesuniętych względem siebie w trzech kierunkach X,Y,Z na frezarkach, jak również toczenie wałków stopniowych na tokarkach z odcinkowym przemieszczaniem noża tylko w dwóch kierunkach.

Sterowanie kształtowe: obejmuje wszystkie te przypadki obróbki, w których droga narzędzia względem przedmiotu obrabianego musi przechodzić przez kolejno wyznaczone punkty toru i jest ona linią składającą się zarówno z prostoliniowych, jak i krzywoliniowych odcinków. Przykładem sterowania kształtowego może być frezowanie zamkniętego płaskiego obrysu przedmiotu obrabianego frezem trzpieniowym. Przy sterowaniu numerycznym kształtowym występuje w układzie sterowania obrabiarki tzw. interpolator. To generator impulsów, odpowiada on również za jednoczesne sterowanie napędem w dwóch osiach. Jest to urządzenie będące prostą maszyną matematyczną, której zadaniem jest obliczanie współrzędnych punktów pośrednich toru narzędzia, leżących pomiędzy punktami określonymi w programie pracy obrabiarki. Jeżeli na przykład w programie określone są współrzędne trzech punktów łukowego toru narzędzia, to interpolator ustala najpierw równanie okręgu (ponieważ trzy punkty wyznaczają okrąg) i na podstawie tego równania oblicza współrzędne punktów tego łuku (okręgu), po którym ma się przemieszczać narzędzie. Taka interpolacja nazywa się interpolacją kołową. Może być również interpolacja krzywoliniowa wg innych krzywych. Interpolacją prostoliniową nazywana jest taka interpolacja, przy której dla określonych dwóch skrajnych punktów prostoliniowego odcinka toru narzędzia interpolator ustala równanie linii prostej (dwa punkty wyznaczają linię prostą) i na tej podstawie oblicza współrzędne punktów pośrednich pomiędzy tymi punktami skrajnymi.

Wyróżniamy także obróbkę szybkościową HSM, jest to obróbka skrawaniem przy wysokich prędkościach obrotowych oraz przy dużym posuwie powierzchniowym. Można ją stosować zarówno do zgrubnego skrawania jak i pół wykańczającego. Obróbka szybkościowa HSM powstała w odpowiedzi na konieczność skrócenia czasu wytwarzania detali, eliminację niedokładności wynikających ze stosowania ręcznych obróbek wykańczających i super wykańczających oraz chęć minimalizacji kosztów wytwarzania.  HSM to także możliwość szybkiej i wydajnej obróbki twardych materiałów (stale nierdzewne, wytrzymałe stopy tytanowe, stale narzędziowe), obróbka form i elementów form z zachowaniem wysokiej precyzji kształtu i zachowaniu powierzchni o małej chropowatości. W pewnych zakresach HSM w produkcji form eliminuje konieczność stosowania EDM. Wszystkie te zalety mają przełożenie na uproszczenie prac konstrukcyjnych na etapie projektowania, gdzie zmniejszenie liczby niezbędnych operacji i narzędzi upraszcza schematy wykonania. HSM posiada także wady, którymi są: nadmierne zużycie narzędzia, wymóg specjalnych narzędzi czy konieczność stosowania specjalnych obrabiarek wyposażonych w zaawansowane wrzeciona.

Pierwsze obrabiarki o sterowaniu numerycznym powstały na przełomie lat 40. i 50. XX wieku. Obecnie najczęściej spotyka się obrabiarki sterowane komputerowo CNC (skrót CNC z ang. Computerized Numerical Control), których kody sterujące najczęściej generuje się za pomocą programów graficznych 3D. Z uwagi na wzrastające zastosowanie obrabiarek NC i CNC w przemyśle, istnieje pilna potrzeba kształcenia personelu technicznego i inżynieryjnego w kierunku przygotowywania programów sterujących do obróbki części o wymaganym kształcie i dokładności.

---