Εισαγωγή στις σύγχρονες Εργαλειομηχανές CNC Ιστορία Κύρια μέρη Εργαλειομηχανών Αρχές CNC Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC
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
Ιστορία -1 1949-1952 από J. Parsons - ΜΙΤ εφεύρεση σύστημα για τον άμεσο έλεγχο της θέσης των ατράκτων για εργαλειομηχανές μέσω εξόδων μιάς υπολογιστικής μηχανής. Προδιαγραφές : Αποθήκευση σε διάτρητες κάρτες των υπολογισμένων συντεταγμένων μιάς τροχιάς εργαλείου Ανάγνωση των αποθηκευμένων τιμών αυτόματα από τη μηχανή Υπολογισμός ενδιάμεσων τιμών από τις τιμές που έχουν αναγνωσθεί και άμεση διοχέτευση αντίστοιχων σημάτων στη μηχανή. Χρήση σερβοκινητήρων για την κίνηση των αξόνων της μηχανής με βάση τα σήματα εισόδου. Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 2
Ιστορία -2 1954 η Bendix άρχισε παραγωγή εργαλειομηχανών αριθμητικού ελέγχου. 1958 εμφανίστηκε η APT σε υπολογιστή ΙΒΜ 704. 1960 αντικαταστάθηκαν ρελαί-δίοδοι της μονάδας ελέγχου με τρανζίστορ. 1965 αυτοματοποιήθηκε η αλλαγή εργαλείων 1968 ολοκληρωμένα κυκλώματα -> μικρότερη μονάδα ελέγχου. 1969 εμφανίστηκε το πρώτο DNC - Standard Omnicontrol σε Η/Υ ΙΒΜ. 1970 υλοποιήθηκε η αυτόματη αλλαγή παλετών. Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 3
Ιστορία -3 1972 δημιουργήθηκε η πρώτη γενιά CNC σε mini υπολογιστές. 1976 πολλαπλοί επεξεργαστές στις μονάδες ελέγχου. 1980 ο προγραμματισμός της εργαλειομηχανής υποστηρίζεται από γραφικά 1985 τυποποιημένα πρωτόκολα επικοινωνίας για CIM. 1990 ψηφιακά interfaces μεταξύ μονάδας ελέγχου και μονάδας κίνησης που βελτίωσαν πολύ την ακρίβεια και τη δυναμική συμπεριφορά των αξόνων. 1994 ανοιχτά συστήματα 2000 web-based manufacturing Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 4
Κύρια μέρη εργαλειομηχανής CNC ΠΕΡΙΦΕΡΕΙΑΚΑ ΕΠΕΞΕΡΓΑΣΤΕΣ ΜΝΗΜΗ ΕΛΕΓΧΟΣ ΣΕΡΒΟ- ΜΗΧΑΝΙΣΜΩΝ ΣΕΡΒΟ- ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΑΙΣΘΗΤΗΡΕΣ ΚΙΝΟΥΜΕΝΑ ΜΕΡΗ & ΕΡΓΑΛΕΙΑ ΜΟΝΑΔΑ ΕΛΕΓΧΟΥ ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΗ ΛΟΓΙΣΜΙΚΟ Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 5
Αρχή λειτουργίας Ε/Μ CNC κοπής MNHMH ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ μετρητικό σύστημα ΣΥΣΚΕΥΗ ΑΝΑΓΝΩΣΗΣ ΔΙΑΤΡΗΤΗΣ ΤΑΙΝΙΑΣ ΠΛΗΚΤΡΟΛΟΓΙΟ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΙΔΑΝΙΚΗ ΤΙΜΗ ΠΡΑΓΜΑΤΙΚΗ ΤΙΜΗ + - τραπέζι ΟΔΗΓΟΣ ΔΙΣΚΕΤΑΣ ΜΟΝΑΔΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΔΙΑΦΟΡΑ ΕΞΩΤΕΡΙΚΟΣ Η/Υ DNC, PC κλπ κινητήρας Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 6
Τρόποι προγραμματισμού Συμβατικός (με το χέρι), βασίζεται : στο μηχανολογικό σχέδιο του τεμαχίου στις γνώσεις του από την τεχνολογία της κατεργασίας ή ακόμη καλύτερα σε ένα προκαθορισμένο φασεολόγιο Αλληλεπιδραστικά από το χρήστη με τη βοήθεια Η/Υ, αποθηκευμένες τυπικές συνιστώσες γεωμετρικές μορφές και τα αντίστοιχα στοιχεία για την δημιουργία κώδικα CNC. συχνά αυτή η επιλογή γεωμετρίας γίνεται σε ένα μοντέλλο του τεμαχίου σε σύστημα CAD. Πλήρως αυτόματα από λογισμικό. αυτόματη ανάλυση του τεμαχίου σε σειρά τυπικών γεωμετρικών μορφών. Δύσκολο στη γενική περίπτωση, εφικτό σε καλά οριοθετημένες εφαρμογές πχ τόρνευση. Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 7
Τύποι ελέγχου αξόνων Για την κίνηση των αξόνων έχει σημασία : το αρχικό σημείο, το τελικό σημείο (προορισμός) ο τύπος της καμπύλης που τα συνδέει η ταχύτητα της κίνησης η επιτάχυνση (αγνοείται προς το παρόν). Τύποι ελέγχου : Σημείο προς σημείο (παλαιότερος τύπος) Δεν ενδιαφέρει ο τύπος της καμπύλης. Γραμμικής τροχιάς Διαδοχικές γραμμικές μετατοπίσεις κάθε άξονα. Γενικευμένης τροχιάς Συγχρονισμένες κινήσεις σε πολλούς άξονες (παρεμβολή). Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 8
Παρεμβολή I Έννοια συγχρονισμού : Από το αρχικό και το τελικό σημείο της κίνησης καθώς και τον τύπο της καμπύλης που τα συνδέει, το λογισμικό παρεμβολής υπολογίζει μια διαδοχή ενδιάμεσων σημείων, έτσι ώστε να ξεκινήσουν όλοι οι άξονες ταυτόχρονα να φθάσουν ταυτόχρονα στο τελικό σημείο, διερχόμενοι ταυτόχρονα από τα ενδιάμεσα σημεία. Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 9
Παρεμβολή II Όλες οι καμπύλες στο χώρο προσεγγίζονται με γραμμικά τμήματα Για μεγαλύτερη ακρίβεια χρειάζεται και η κυκλική παρεμβολή Επίσης χρησιμοποιούνται : η παρεμβολή έλλειψης, παραβολής κλπ η παρεμβολή splines (καμπύλων ανώτερης τάξης) με μειωμένο πλήθος υπολογιζόμενων σημείων και με μεγαλύτερη ακρίβεια σε σύγκριση με τη γραμμική και την κυκλική Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 10
Παρεμβολή - γραμμική Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 11
Παρεμβολή - κυκλική Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 12
Οι γραμμικοί άξονες μιάς εργαλειομηχανής είναι οι κύριοι Χ, Υ, Ζ, Καθορισμός αξόνων οι δευτερεύοντες U, V, W, παράλληλοι προς x,y,z αντίστοιχα. οι βοηθητικοί P, Q και R., όχι αναγκαία παράλληλοι προς x,y,z. Οι άξονες περιστροφής A, B, και C αντίστοιχοι σε διευθύνσεις x,y,z. Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 13
Παράδειγμα 1 φρέζα Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 14
Κανόνες ονοματοθεσίας αξόνων Ι Για τον άξονα Ζ : Σε εργαλειομηχανές φρεζαρίσματος ή διάτρησης ο Ζ άξονας είναι παράλληλος με την άτρακτο και το + αντιστοιχεί σε αύξηση της απόστασης τεμαχίου - εργαλείου. Γενικά ο άξονας Ζ είναι κατά μήκος της κύριας ατράκτου (αυτής που διαθέτει την μέγιστη ισχύ). Εάν δεν υπάρχει άτρακτος, όπως λ.χ. σε πλάνες, ο άξονας Ζ είναι κάθετος στην επιφάνεια συγκράτησης του τεμαχίου (τραπέζι). Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 15
Κανόνες ονοματοθεσίας αξόνων ΙΙ Για τον άξονα Χ : Είναι παράλληλος προς την επιφάνεια συγκράτησης και παράλληλος προς την μακρύτερη από τις κινήσεις της μηχανής. Όπου είναι δυνατό πρέπει να είναι οριζόντιος. Σε εργαλειομηχανές με περιστρεφόμενα εργαλεία εάν ο άξονας Ζ είναι οριζόντιος, το + του άξονα Χ είναι προς τα δεξιά κοιτώντας από την κολώνα προς το τεμάχιο, εάν ο άξονας Ζ είναι κατακόρυφος το + του άξονα Χ είναι προς τα δεξιά κοιτώντας από την άτρακτο προς την κολώνα. Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 16
Κανόνες ονοματοθεσίας αξόνων ΙΙΙ Στην περίπτωση τόρνου ο άξονας Χ έχει κατεύθυνση ακτινικά προς τα έξω. Για τον άξονα Υ η θετική κατεύθυνση προκύπτει από το δεξιόστροφο σύστημα Χ-Υ-Z. Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 17
Παράδειγμα κέντρο τόρνευσης Γ.Βοσνιάκος- ΕΡΓΑΛΕΙΟΜΗΧΑΝΕΣ Εισαγωγή στις εργαλειομηχανές CNC 18
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