Struktura

Číslicově řízené obráběcí stroje

Číslicově řízené obráběcí stroje

obrazek

Obr. 1: Číslicově řízený stroj – frézování hřídelí

 

Číslicově řízené stroje - při číslicově řízeném obrábění je program výroby součásti zadán stroji ve formě čísel, alfabetických znaků a dalších symbolů ve zvoleném kódu na nositeli informací (děrná nebo magnetická páska, disketa…).

Program je ohraničená posloupnost oddělených skupin znaků, kterým říkáme bloky nebo věty. Pro řídicí systém jsou zdrojem příkazů logicky uspořádaných a umožňují řízení NC stroje při provádění specifické operace.

Každá věta obsahuje dva druhy informací: geometrické a technologické.

Tyto jsou převáděny do impulsů elektrického proudu nebo jiných výstupních signálů, které aktivují servopohony a ostatní zařízení potřebné pro řádný chod stroje.

Na rozdíl od ručního řízení stroje není NC stroj ovlivňován vlastnostmi výrobního pracovníka. Běh NC stroje je automatický a zasahování obsluhy do procesu výroby je omezeno na minimum, což se projevuje ve spotřebě času i jakosti výroby.

Programátorem sestavujícím program pro výrobu součástí na NC stroji jsou zpracovaná data přenesena na médium, ze kterého jsou pomocí řídící jednotky aktivovány vlastní instrukce stroje.

Zavedením NC řízení se dosáhlo vyšší využití obráběcího stroje a možné časté střídání tvarově i rozměrově rozdílných obrobků. Při opakované výrobě je možnost jednou vypracovaný program uložený na nositeli informací kdykoliv využít.

Číslicové řízení se uplatňuje téměř ve všech oblastech strojírenské výroby:

  • obráběcí stroje

  • tvářecí stroje

  • měřící a rýsovací stroje

  • manipulační technika.

Mimo tyto oblasti je číslicové řízení rozšířeno i na vypalovací stroje, stroje pro svařování, nýtovačky, montážní stroje, stroje pro kontrolu vad materiálu apod.

Rozdělení CNC strojů

  • Jednoprofesní

  • Víceprofesní – obráběcí centra

    • pro výrobu rotačních obrobků hřídelových nebo přírubových

    • pro výrobu skříňových obrobků

    • umožňující výrobu rotačních i nerotačních součástí s určitým omezením operací.

Výhody použití NC techniky

  • zvýšení kvality i kvantity výrobků, produktivnější a hospodárnější výroba,

  • možnost vícestrojové obsluhy – nutno méně pracovních sil,

  • zvýšení přesnosti a přizpůsobivosti výroby,

  • vyšší využití základních fondů, úspora výrobních a skladových ploch,

  • zlepšení pracovních podmínek, zvýšení úrovně řídící práce,

  • zkrácení průběžné doby výroby.

Nevýhody:

Vysoká pořizovací cena, vyšší nároky na technologickou přípravu, zvýšené nároky na údržbu a organizaci pracoviště, organizační práce apod.

 

Charakteristické znaky konstrukce CNC strojů

Každý obráběcí stroj je charakterizován kombinací lineárních – posuvových a rotačních pohybů. Rozličnost konstrukce jednotlivých NC strojů vyžaduje standardizaci v určování jednotlivých os. Používá se pravoúhlá soustava prostorových souřadnic (kartézský souřadnicový systém).

Schopnost NC stroje závisí na počtu os, ve kterých je stroj schopen operovat. Nejvyspělejší NC stroje umožňují lineární pohyb ve všech třech směrech, včetně rotací kolem tří os (systémy s pohybem v šesti osách).

Základní dva typy NC strojů:

  • s polohovacím systémem řízení - mají nesynchronizované motory, konečná poloha je docílena vždy samostatným pohybem jednotlivého motoru,

  • souvislým systémem řízení - umožňují souvislý pohyb v libovolných směrech, konečná poloha zadaného bodu je docílena vektorovým součtem rychlostí v jednotlivých směrech.

Charakteristické znaky konstrukce:

  • Konstrukce musí mít vysokou tuhost a přesnost provedení.

  • Řezný režim při automatickém chodu stroje musí být co nejhospodárnější.

  • Vodící plochy musí být provedeny s vysokou přesností a velkou životností, vhodnou konstrukcí je nutno zajistit snadnou vyměnitelnost opotřebených částí.

  • Musí být zajištěna přesná poloha jednotlivých součástí nebo uzlů stroje. K tomu účelu se používá servomechanismů a odměřovacích zařízení, které tvoří regulační obvod pro polohování.

  • Aby se zvýšila přesnost a životnost stroje, musí být u některých strojů stabilizace teploty oleje.

  • Automatickou výměnu nástrojů během pracovního cyklu stroje zajišťují systémy automatické výměny nástrojů.

  • Pro zajištění opracování obrobků z více stran při jednom upnutí slouží různé upínací přípravky, otočné a sklopné stoly, speciálně konstruované palety atd.

  • Automatický cyklus NC strojů vyžaduje tzv. třískové hospodářství – čištění a odvod třísek.

  • Vybavení strojů soubory nástrojů, jejich předseřizování, údržba, výměna.

  • Pro bezporuchový chod slouží pomocné, kontrolní, seřizovací a jiné přípravky.

  • Aktivní a pasivní kontrola obráběných součástí apod.

Konstrukční části NC strojů

Základní část všech číslicově řízených obráběcích strojů tvoří lože nebo rám stroje. Hlavními požadavky na konstrukci lože jsou vysoká tuhost, schopnost přenášet všechny zatěžující síly s minimální deformací, dobrá schopnost tlumit chvění, jednoduchost a snadná obsluha, údržba, dobrý odvod třísek, tepla atd. Je nejčastěji vyrobeno z litiny nebo konstrukční oceli.

Pohon posuvu řízené osy CNC převádí příkazy od regulátoru polohy na pohyb nástroje nebo obrobku. Skládá se obecně z posuvového motoru (servomotor), který přenáší buď přímo nebo přes ozubený řemen krouticí moment na šroubový převod tvořený kuličkovým šroubem a maticí. Tento šroubový převod převádí otáčivý pohyb na přímočarý.

Používají se pohony elektrické nebo hydraulické. V současnosti se používají nejvíce elektrické střídavé (AC) pohony, méně často stejnosměrné DC motory.

 

Obr. 2: Stroj pro opracování čelní ploch hřídelů - ZAH 620 CNC

Dílčí lekce

Zdroje

  • ŘASA, Jaroslav, Přemysl POKORNÝ a Vladimír GABRIEL. Strojírenská technologie 3 – 2. díl. 2. vyd. Praha: Scientia, 2005, 221 s. ISBN 80-718-3336-3

Obrázky:

  • Obr. 1, Obr. 2: Archiv společnosti Siemens
  • Pokud není uvedeno jinak, autorem obrázků je Ing. Antonín Adamec.

Kontrolní otázka

Tyto otázky jsou vhodné i pro žáky ZŠ

  1. Co je číslicově řízený stroj?
  2. Co víte o programu?
  3. Jak se rozdělují CNC stroje?
  4. Jaké jsou výhody použití NC techniky?
  5. Jaké jsou nevýhody použití NC techniky?
  6. Jaké jsou charakteristické znaky konstrukce NC strojů?

Otázky pro žáky SŠ

  1. Co je číslicově řízený stroj?
  2. Jaký význam má program?
  3. Jak se rozdělují CNC stroje?
  4. Jaké jsou výhody použití NC techniky?
  5. Jaké jsou nevýhody použití NC techniky?
  6. Jaké jsou charakteristické znaky konstrukce NC strojů?

Obrázek

Content 036

Obr. 3: Frézovací centrum

Obrázek

Content 043

Obr. 4: Pracovní prostor frézovacího centra

Obrázek

Content 044

Obr. 5: Detail pro výměnu nástrojů ve vřeteni frézovacího centra

Obrázek

Content 046

Obr. 6: Vřeteno pro upínání nástrojů na frézovacím centru

Obrázek

Content 045

Obr. 7: Monitor frézovacího centra s NC programem

Obrázek

Content 042

Obr. 8: Soustružnické centrum

Obrázek

Content 038

Obr. 9: Pracovní prostor soustružnického centra

Obrázek

Content 040

Obr. 10: Sklíčidlo pro upínání obrobků na soustružnickém centru

Obrázek

Content 041

Obr. 11: Revolver pro upínání nástrojů na soustružnickém centru

Logolink