Tυπικές εργαλειομηχανές CNC

Transcript

1 Tυπικές εργαλειομηχανές CNC Κέντρα τόρνευσης Κέντρα κατεργασιών Κέντρα διαμόρφωσης ελάσματος CMM RP-RM Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC

2 Άδεια Χρήσης Το παρόν υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons και δημιουργήθηκε στο πλαίσιο του Έργου των Ανοικτών Ακαδημαϊκών Μαθημάτων από την Μονάδα Υλοποίησης του ΕΜΠ. Για υλικό που υπόκειται σε άδεια χρήσης άλλου τύπου, αυτή πρέπει να αναφέρεται ρητώς. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ

3 Οριζόντιο κέντρο τόρνευσης Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 2

4 Κάθετο κέντρο τόρνευσης Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 3

5 Κέντρο τόρνευσης χαρακτηριστικά Ι Έγιναν το πλέον δημοφιλές είδος εργαλειομηχανών CNC. Στις σύγχρονες κατασκευές περιλαμβάνονται : Άτρακτος οριζόντια ή κατακόρυφη. Οριζόντια ή κεκλιμένη κλίνη (για ευκολότερη πρόσβαση) Μία, δύο ή περισσότερες άτρακτοι.( έως και 20) Ένα ή περισσότερα εργαλειοφορεία ( 8 θέσεις εργαλείων) Ταυτόχρονη κατεργασία εξωτερικών / εσωτερικών διαμέτρων / μετώπου Μειωμένος χρόνος παραμονής του τεμαχίου στη μηχανή. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 4

6 Κέντρο τόρνευσης χαρακτηριστικά ΙΙ Εργαλεία φρέζας με αυτόνομη κίνηση σε συνδυασμό με ένα άξονα C στην κύρια άτρακτο πιθανά με στρεφόμενη κατά 90 κεφαλή, ενδείκνυται για πολύπλοκα και σχετικά μικρά τεμάχια. Αντί εργαλείων φρέζας χρησιμοποιείται και λειαντικός τροχός Προγραμματιζόμενος (ή μη) αναδιπλούμενος (ή μη) κεντροφορέας Μύλος εργαλείων για την διαχείριση εργαλείων μεταξύ εργαλειοφορείων ειδικά τσόκ για μείωση των φυγόκεντρων δυνάμεων σε υψηλές rpm καβαλέτα για λεπτά / μακριά τεμάχια Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 5

7 Εργαλεία φρέζας σε κέντρο τόρνευσης Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 6

8 Στρεφόμενη κεφαλή εργαλείων φρέζας Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 7

9 Κέντρο κατεργασιών Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 8

10 Κέντρο κατεργασιών - τύποι Ευελιξίας (δυνατότητα εκτέλεσης κατεργασιών φρέζας, φρεζοδραπάνου, δραπάνου και γραναζοκόπτη) Τύποι Οριζόντιας ατράκτου. συνήθως τεσσάρων ή πέντε αξόνων. Κινούμενου εργαλείου κατά Χ,Υ Ζ, τεμαχίου περί Α ή και Β. Κατακόρυφης ατράκτου συνήθως τριών αξόνων. Κινούμενου τραπεζιού κατά Χ-Υ, κινούμενου εργαλείου κατά Ζ. Απλής ή πολλαπλών ατράκτων (για μεγάλες μερίδες παραγωγής ) Γέφυρας κινητής ή σταθερής, Σε μεγάλες κατασκευές. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 9

11 Κέντρο κατεργασιών χαρακτηριστικά Ι Αριθμός αξόνων. στις περισσότερες περιπτώσεις 3 γραμμικοί άξονες είναι αρκετοί, για ευκολότερη κατεργασία γλυπτών επιφανειών απαιτούνται 4/5. σε μηχανές οριζόντιας ατράκτου δομή Χ ΥΖΒ σε μηχανές κατακόρυφης ατράκτου δομή Χ Υ ΖΑ Τρόπος αποθήκευσης και αλλαγής εργαλείων σε μύλο μορφή δίσκου, αλυσίδας, ή γραμμής θέσεων αποθήκευσης. μηχανικός βραχίονας αλλαγής εργαλείων. κωδικοποίηση μεταβλητής θέσης συστήματα μηχανικής ή και ηλεκτρονικής κωδικοποίησης εργαλείων. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 10

12 Κέντρο κατεργασιών χαρακτηριστικά ΙΙ Τρόπος εναλλαγής κατεργαζόμενων τεμαχίων. απλή στήριξη στο τραπέζι με βάσεις L, V, τσοκ και σφιγκτήρες αυτοματοποίηση με τυποποημένες παλέτες τοποθέτηση και απο-τοποθέτηση τεμαχίων σε παλέτες offline. αναγνώριση παλετών βάσει οπτικών ή ηλεκτρονικών κωδικών. Έχει νόημα σε FMS, συμπληρούμενα από ρομπότ, AGVs κλπ. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 11

13 Αλλαγή εργαλείων Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 12

14 Κέντρο κατεργασιών με παλέτες Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 13

15 Συγγενείς κέντρων κατεργασιών Δράπανα Φρέζες Χωρίς αυτόματη αλλαγή εργαλείου Υψηλής ταχύτητας (High-speed milling) rpm 10 φορές καλύτερη ακρίβεια Ειδικά ρουλμάν ατράκτου, ψυγείο λαδιού κλπ Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 14

16 Δράπανο Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 15

17 Φρέζα Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 16

18 Φρέζα Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 17

19 Boring Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 18

20 Κέντρο λείανσης Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 19

21 Κέντρο λείανσης Οι κύριοι τύποι λείανσης είναι : επίπεδη, κυλινδρική, Μορφής / προφίλ και εργαλείων. Όλοι χρησιμοποιούν κάποιο είδος λειαντικού τροχού Τα κέντρα λείανσης δίνουν υψηλή ακρίβεια, πχ 0.1 μm. Αριθμός αξόνων 2 για απλή κυλινδρική λείανση 9 για λείανση μορφής (περισσοτερες λειαντικές κεφαλές). 3 για Επίπεδη λείανση 5 άξονες με ταυτόχρονη παρεμβολή για λείανση εργαλείων. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 20

22 Κέντρο διάτρησης απότμησης ελασμάτων Ι Punching Aρχή λειτουργίας : διείσδυση εμβόλου συγκεκριμένης μορφής και απότμηση του αντίστοιχου προφίλ, ή η διείσδυση μικρού εμβόλου στο έλασμα κατά μήκος τροχιάς (με ρυθμό έως 400 / λεπτό) περιστρεφόμενη κεφαλή που στεγάζει αριθμό εμβόλων κεφαλές εργαλείων με δυνατότητα κλίσης σε ένα ή δύο άξονες Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 21

23 Κέντρο διάτρησης απότμησης ελασμάτων ΙΙ αυτόματη απομάκρυνση αποτμημάτων μύλοι χωρητικότητας μέχρι 200 εργαλείωνεμβόλων αυτόματη φόρτωση των φύλλων ελάσματος πχ 2 Χ 3 m Συνδυασμός με κάμψη ελασμάτων πχ 6 άξονες και 8 εργαλεία. kοπή με laser Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 22

24 Κέντρο διάτρησης κοπής με laser Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 23

25 Κεφαλή με εργαλεία - έμβολα Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 24

26 Κέντρο κάμψης σωλήνων Κουρμπαδόρος CNC σχετικά απλή δομή η κάθε γωνία κάμψης περιέχεται σε ένα επίπεδο δεν χρειάζεται λειτουργία παρεμβολής. ακρίβεια κάμψης 0,1 ελαστικής επαναφορά. Τυπικά οι άξονες που απαιτούνται είναι ένας γραμμικός (Υ) για το μήκος του σωλήνα δύο περιστροφικοί Β και C. Η κίνηση μεταδίδεται με υδραυλικούς κυλίνδρους ή σερβοκινητήρες. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 25

27 Κουρμπαδόρος CNC Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 26

28 EDM σύρματος Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 27

29 Ηλεκτροδιάβρωση EDM Ι αποβολή υλικού μέσω τήξης και μηχανικής απομάκρυνσης κόκκων μετάλλου μέσα σε ιονισμένο κανάλι που δημιουργείται από ηλεκτρικές εκκενώσεις σε διηλεκτρικό υγρό μεταξύ ενός ηλεκτροδίου - ανόδου και του κατεργαζόμενου τεμαχίου - καθόδου EDM σύρματος το εργαλείο είναι σύρμα διαμέτρου 0.1 έως 0.3 mm, χρησιμοποιείται κυρίως για κοπή προφίλ μηχανές είναι σχετικά μικρές και περιλαμβάνουν Χ,Υ,U,V και Z άξονες. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 28

30 EDM βύθισης. Ηλεκτροδιάβρωση EDM ΙΙ το εργαλείο είναι το αρνητικό της μορφής που πρέπει να παραχθεί οι μηχανές είναι από μικρές έως και μεγάλες με γέφυρα εκτός των αξόνων Χ,Υ, Ζ έχουν και τουλάχιστον C άξονα. Ρυθμός αποβολής υλικού είναι μικρός Η μονάδα ελέγχου τηρεί βέλτιστο διάκενο ανάλογα με την τιμή της τάσης διακένου και του ρεύματος της εκκένωσης (προσαρμοστικός έλεγχος). Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 29

31 Κέντρα κατεργασιών laser laser : μονοκυματική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία στην ορατή ή υπέρυθρη περιοχή, με υψηλή παραλληλία και αμελητέα απόκλιση. στη βιομηχανία χρησιμοποιούνται laser CO2 που έχουν υψηλό βαθμό απόδοσης και υψηλή ισχύ (τυπικά έως 15 KW). στις κεφαλές laser που χρησιμοποιούνται σε κατεργασίες υπάρχει και αέριο He ως ψυκτικό καθώς και Ν για αύξηση της ισχύος. η αρχική δέσμη (πχ 12 mm εστιάζεται μέσω φακών σε 0,2 mm Συνέπεια : μεγάλη πυκνότητα ενέργειας, τυπικά KW/cm 2. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 30

32 Εφαρμογές κέντρων κατεργασιών laser κοπή ελάσματος, πχ χάλυβα πάχους 8 mm, (2 άξονες) διάτρηση μέχρι μm, (2 άξονες) χάραξη μεταλλικών, θερμοπλαστικών κλπ υλικών, (2 άξονες) συγκόλληση ακόμη και διαφορετικών υλικών.με μεγάλη γεωμετρική ακρίβεια. (3 άξονες) φρεζάρισμα όγκων με καλή ποιότητα επιφάνειας, (5 άξονες) θερμική κατεργασία ακριβείας Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 31

33 Κοπή με Laser Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 32

34 Συγκόλληση με laser Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 33

35 Κατεργασίες με δέσμη ενέργειας αντίστοιχη αρχή με την κοπή με laser κοπή με δέσμη νερού με ή χωρίς ένθετα σωματίδια λείανσης. 0,1-0,3 μm p= bar. ταχύτητα πρόωσης : m/min ταχύτητα δέσμης : m/s. μηχανές τύπου γέφυρας με τρείς γραμμικούς άξονες και ενδεχόμενα δύο περιστροφικούς. κοπή με δέσμη plasma ή οξυακετυλενίου (2 άξονες) κατεργασία με δέσμη ηλεκτρονίων Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 34

36 Κοπή με δέσμη νερού Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 35

37 Μηχανές CNC φλογοκοπής CONTROL ΦΛΟΓΙΣΤΡΑ ΓΕΦΥΡΑ ΑΚΡΟΦΥΣΙΑ ΤΡΑΠΕΖΙ ΟΛΙΣΘΗΤΗΡΕΣ Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 36

38 CMMs Xρησιμοποιούνται στον ποιοτικό έλεγχο τεμαχίων και μετρούν συντεταγμένες διαφόρων σημείων. Το εργαλείο που χρησιμοποιούν είναι βελονειδής αισθητήρας μετατόπιση του αισθητήρα λόγω επαφής του με το μετρούμενο τεμάχιο προς μία κατεύθυνση ενεργοποιεί μικρο-διακόπτη το σήμα στη μονάδα ελέγχου οδηγεί στο διάβασμα συντεταγμένης. τραπέζι από γρανίτη διαστάσεων μέχρι αρκετά μέτρα τρείς άξονες Χ,Υ,Ζ συχνά : τύπου γέφυρας. ελεγχόμενες συνθήκες θερμοκρασίας και υγρασίας. Παραλλαγή : μηχανές σάρωσης επιφανειών δημιουργία ολόκληρου γεωμετρικού μοντέλου από επιμέρους συντεταγμένες των επιφανειών του ( ανάστροφη σχεδίαση) Aκρίβεια μετρήσεων μικρότερη των CMM, αλλά αυξημένη ταχύτητα. Πρόσφατα: οπτικοί αισθητήρες ακτίνα laser Camera. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 37

39 Αισθητήρες επαφής Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 38

40 Οπτικοί αισθητήρες Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 39

41 CMM Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 40

42 Ταχεία κατασκευή πρωτοτύπων, εργαλείων +. ακτίνα laser σαρώνει συγκεκριμένες περιοχές στο επίπεδο Χ-Υ σε φωτοπολυμεριζόμενο μονομερές υλικό τις πολυμερίζει προκαλώντας στερεοποίηση τους. η στερεοποίηση συμβαίνει κατά φέτες - στρώσεις χτίζεται έτσι ένα κομμάτι από κάτω προς τα πάνω μηχανή τριών γραμμικών αξόνων. ο χωρισμός του τεμαχίου σε φέτες γίνεται ευκολότερα σε σύστημα CAD σε τρισδιάστατο μοντέλο του τεμαχίου. το πολυμερισμένο τεμάχιο χρειάζεται περαιτέρω έψηση για πλήρη στερεοποίηση. πολλές παραλλαγές SLA-SLM-SLS-FMD-LOM-3DP Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 41

43 Μηχανές στερεολιθογραφίας (SLA) Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 42

44 Μηχανές SLS/SLM Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 43

45 3DP εκτυπωτές 3D Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Τυπικές εργαλειομηχανές CNC 44

46 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Γ.Βοσνιάκος-ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ