obrabiarki wieloosiowe i ich mo liwo ci technologiczne n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
Obrabiarki wieloosiowe i ich mo?liwo?ci technologiczne PowerPoint Presentation
Download Presentation
Obrabiarki wieloosiowe i ich mo?liwo?ci technologiczne

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 29

Obrabiarki wieloosiowe i ich mo?liwo?ci technologiczne - PowerPoint PPT Presentation


  • 188 Views
  • Uploaded on

Obrabiarki wieloosiowe i ich możliwości technologiczne. Wojciech Skoczylas M2-L13. Obrabiarki wieloosiowe i ich możliwości technologiczne. Dwadzieścia lat temu ze względu na ograniczający rozwój technologiczny niektóre przedmioty można było uważać za „ nietechnologiczne ”.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Obrabiarki wieloosiowe i ich mo?liwo?ci technologiczne' - kristy


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
obrabiarki wieloosiowe i ich mo liwo ci technologiczne1
Obrabiarki wieloosiowe i ich możliwości technologiczne

Dwadzieścia lat temu ze względu na ograniczający rozwój technologiczny niektóre przedmioty można było uważać za „nietechnologiczne”.

Dzisiaj te przedmioty można wykonać bez większych problemów. Jednym z głównych czynników pozwalających na to są obrabiarki wieloosiowe.

kierunek rozwoju
Kierunek rozwoju

Istotne jest rozszerzenie możliwości technologicznych

współczesnych obrabiarek, wyrażające się dążeniem do obróbki przedmiotów na gotowo, przy zwiększeniu dokładności i wzroście efektywności działania układów sterowania.

Rozwój obrabiarek skrawających jest podyktowany rozwojem technologii efektywnego wytwarzania, dążeniem do rozszerzania możliwości technologicznych, osiągnięcia

dużej dokładności obróbki przy minimalizacji czasu i kosztów.

slide4

Celem obróbki na nowoczesnych tokarkach jest wykonanie na gotowo przedmiotu w jednym cyklu roboczym i na jednej maszynie. Stąd też od tokarek i centrów obróbkowych tokarskich wymaga się realizowania –oprócz typowych zabiegów toczenia – także wiercenia, gwintowania i rozwiercania mimośrodowego i poprzecznego oraz frezowania.

slide5

Tokarki CNC i tokarskie centra obróbkowe są to więc obrabiarki wielozabiegowe (wielofunkcyjne), przy czym znamienne ich cechy to:

-zróżnicowane, wieloosiowe układy strukturalne:

zespoły narzędziowe wykonują ruchy posuwowe

(tokarki poziome) – rys. 1a lub ruchy posuwowe

wykonuje wrzeciennik wraz z przedmiotem obrabianym (tokarki pionowe) – co umożliwia budowę tokarek pionowych o cechach obrabiarek „samoładujących się” – rys. 1b,

slide6
Rys. 1. Tokarki: a) pozioma kłowo-uchwytowa: z dwiema głowicami rewolwerowymi,

b) pionowa: 1 – wrzeciennik, 2 – głowica rewolwerowa, 3 – podsystem magazynowy, 4 – układ

sterowania CNC

cechy nowoczesnych tokarek
Cechy nowoczesnych tokarek

-sterowane numerycznie: wrzeciono główne C1

i przechwytujące C2, co daje możliwość obróbki

przedmiotu z drugiej strony

-głowice rewolwerowe z dużą liczbą narzędzi i z narzędziami obrotowymi (tokarki rewolwerowe), przy

czym jedna z głowic może wykonywać ruchy

w osiach Z, X, Y, a czasem też w osi B,

-uniwersalny wrzeciennik narzędziowy o dużej mocy,

wykonujący ruchy w osiach Z, X, Y, B (centra tokarskie)

cechy nowoczesnych tokarek1
Cechy nowoczesnych tokarek

-możliwości wykonywania różnych zabiegów obróbkowych

– oprócz zabiegów tokarskich również innych zabiegów z wykorzystaniem narzędzi obrotowych (frezów, wierteł, gwintowników i in.) przy nieruchomym lub obracającym się wrzecionie przedmiotowym – tak aby w wyniku obróbki uzyskać część gotową lub prawie gotową.

slide9

Kompletną obróbkę przedmiotów realizuje się dzięki

sterowaniu w osiach:

-C1 (i C2) – co pozwala na: frezowanie płaszczyzn,

rowków wpustowych, krzywek promieniowych i bębnowych, uzębień – rys. 2, obróbkę otworów rozmieszczonych promieniowo lub równolegle do osi przedmiotu, także od strony powierzchni ustalających

przedmiot we wrzecionie głównym,

Rys. 2. Obróbka uzębień

na tokarkach: a) dłutowanie,

b) frezowanie obwiedniowe

slide10

Y – co umożliwia obróbkę płaszczyzn rozmieszczonych na cięciwie, obróbkę mimośrodów i wykorbień,

B – co pozwala na obróbkę otworów rozmieszczonych pod dowolnym kątem, frezowanie płaszczyzn pod dowolnym kątem – rys. 3;

-duże moce napędu głównego, zwiększony zakres prędkości obrotowych wrzeciona i prędkości posuwów;

Rys. 3. Przykłady obróbki przy sterowaniu w osiach B i Y

slide11

-stosowanie lasera jako narzędzia, co pozwala na realizację zabiegów łączenia (spawania) części,

hartowania powierzchniowego, bądź przecinania;

-możliwość skrawania materiałów w stanie utwardzonym i zastępowania szlifowania obróbką tokarską.

cechy nowoczesnych frezarek
Cechy nowoczesnych frezarek

Tendencje konstrukcyjno-technologiczne i ulepszenia

w obrabiarkach do korpusów są wielokierunkowe i znajdują odbicie w następujących właściwościach frezarskich centrów obróbkowych:

-duża różnorodność konstrukcji w zależności od potrzeb klientów dla zróżnicowanego spektrum obrabianych przedmiotów;

-wysoka zdolność ruchowa wyrażająca się dużą liczbą osi sterowanych (obróbka pięcioosiowa) i uniwersalnością, umożliwiającą obróbkę przedmiotu z różnych stron w jednym mocowaniu oraz produkcję krótkoseryjną,

a nawet jednostkową;

slide13

-zróżnicowane, wieloosiowe układy strukturalne:

1)klasyczne – centrów frezarskich trzyosiowych: wspornikowy, ze stołem krzyżowym, w układzie T, z przesuwnym wrzeciennikiem, bramowy,

2) centrów pięcioosiowych: ze skrętnym stołem w dwóch

osiach – rys. 4a, ze skrętnym wrzeciennikiem

w dwóch osiach – rys. 4b, ze stołem obrotowym

i skrętnym wrzeciennikiem,

Rys. 4. Pięcioosiowe centra obróbkowe: a) ze skrętnym stołem w dwóch osiach, b) ze

skrętnym wrzeciennikiem w dwóch osiach

slide14

3) pięcioosiowe frezarki do obróbki z pręta,

4)frezarki o zamkniętych strukturach kinematycznych

(pentapod, hexapod) o bardzo wysokiej zdolności ruchowej;

- zintegrowane napędy główne (elektrowrzeciona)

o dużym zakresie prędkości obrotowych wrzeciona i liniowe silniki napędu posuwów o wysokich prędkościach

ruchu posuwowego i przesuwowego;

-nowe rozwiązania układów do automatycznej zmiany

narzędzi o zwiększonej pojemności magazynów narzędziowych i krótkich czasach wymiany narzędzia;

-automatyzacja wymiany przedmiotów obrabianych (palet przedmiotowych) poprzez dostosowanie obrabiarek do różnych podsystemów podawania palet (zwykłych

systemów paletowych, systemów robotycznych, regałowych i innych);

mo liwo ci technologiczne
Możliwości technologiczne

Możliwość kompletnej obróbki przedmiotów na gotowo w jednej operacji technologicznej, dzięki obróbce wieloosiowej, wielozabiegowej z wielu stron w jednym zamocowaniu (rys. 5), wieloma różnymi narzędziami i obróbce z przechwytem na centrach tokarsko-frezarskich i frezarkach do obróbki z pręta

Rys. 5. Zmniejszenie liczby mocowań na frezarkach pięcioosiowych

slide16

Zmniejsza to koszt wykonania przez eliminację drogiego oprzyrządowania i skrócenie czasów przygotowawczych, ustawczych i zakończeniowych. Wieloosiowe frezowanie znalazło zastosowanie w wielu przypadkach obróbki skomplikowanych powierzchni, ścian pochylonych „ujemnie” w stosunku do osi freza. Pozwoliło na dotarcie krótkim, sztywnym narzędziem w trudnodostępne miejsca obróbki (rys. 6).

Rys. 6. Wymagana długość narzędzia: a) przy obróbce na obrabiarce trzyosiowej,

b) przy obróbce na obrabiarce pięcioosiowe

slide17

Frezowanie przy sterowaniu w pięciu osiach umożliwia

więc obróbkę trudno dostępnych miejsc (bokiem i koń-

cem narzędzia), co pozwala na wykonywanie części

w postaci monolitów, poprzednio konstruowanych jako

składane;

Przy klasycznej technologii obróbki bazy obróbkowe oraz powierzchnie ustalające musiały być rzeczywiste. Przy obróbce na nowoczesnych obrabiarkach sterowanych numerycznie, która odbywa się w jednym

zamocowaniu, bazy obróbkowe mogą być urojone (wirtualne);

slide18

Znacznie większa swoboda konstruktora w kształtowaniu przedmiotów. Jeszcze dwadzieścia lat temu wiele spośród wykonywanych obecnie części nazwano by „nietechnologicznymi”. Tradycyjne działania konstrukcyjne związane były między innymi z koniecznością

uwzględnienia wielu ograniczeń. Konstruktor wiedział,

że możliwość uzyskania małych promieni zaokrąglenia

frezowanych powierzchni była bardzo ograniczona ze

względu na średnicę i długość narzędzia; frezowane

ściany nie mogły być zbyt cienkie ze względu na odkształcające je siły skrawania; frezowanie długich i wiotkich elementów bywało zastępowane przez składanie

ich z elementów i spajanie, ze względu na trudne do

opanowania drgania itd.

slide19

przy zastosowaniu obróbki HSC charakteryzującej się małymi siłami skrawania, istnieje możliwość obróbki elementów cienkościennych i o niewielkiej sztywności. Wysoka częstotliwość sił wymuszających przy frezowaniu zmniejsza problem drgań i upraszcza mocowanie przedmiotów. Zmienione technologie,umożliwiająobróbkę skrawaniem materiałów utwardzonych.

slide20

Duże prędkości obrotowe wrzecion pozwoliły na efektywne stosowanie frezów o bardzo małej średnicy. Umożliwia to frezowanie małych promieni zaokrąglenia, wąskich wgłębień czy obróbkę wąskich szczelin. Ograniczyło

to zastosowanie obróbki EDM, będącej dotychczas jedynym, kosztownym rozwiązaniem.

Toczenie na tokarkach sterowanych numerycznie daje konstruktorowi znacznie większą swobodę w dobieraniu tolerancji, szczególnie wymiarów (długości), i konstruowaniu przedmiotów o większej dokładności w ramach ekonomicznej dokładności obróbki.

slide21

Możliwość konstruowania i obróbki przedmiotów

o bardzo skomplikowanych kształtach, o dowolnych powierzchniach, np.: wirników, łopatek turbin, kół zębatych:

-frezowanie otworów o złożonym, zmiennym przekroju i osi tych otworów, która nie jest linią prostą,

1)frezowanie rowków ślimakowych o zmiennym skoku

i złożonym profilu poprzecznym,

2)obróbka kątów „ujemnych” na frezarkach trzyosiowych za pomocą narzędzi specjalnych.

3)obróbka narzędziami specjalnymi (frezy kształtowe)

z zastosowaniem skomplikowanego toru ruchu narzędzia

w 5 osiach.

slide22

Najlepszą ilustracją zmiany poglądów na technologiczność konstrukcji będzie przykład obróbki kół zębatych na

frezarkach pięcioosiowych. Proces obróbki odbywa się na

jednej maszynie – frezarce pięcioosiowej (rys. 7) i obejmuje:

Rys. 7. Obróbka koła zębatego na pięcioosiowej frezarce: a) frezarka Hermle C50U,

b) przestrzeń obróbkowa

slide23

-toczenie, wiercenie, frezowanie koła i zgrubne frezowanie przestrzeni międzyzębnej w stanie nieutwardzonym,

-zdjęcie koła zębatego z maszyny i jego obróbkę

cieplną.

-ponowne założenie uzębienia na tę samą maszynę

i jego obróbkę wykończeniową w stanie utwardzonym.

Obróbkę kół zębatych na frezarkach pięcioosiowych umożliwia specjalne oprogramowanie, które zawiera:

-moduł obliczania geometrii przestrzeni międzyzębnej (wrębu) na podstawie danych koła z modelowaniem

uwzględniającym profil, nośność zęba i geometrię stopy

zęba;

-generator toru ruchu i parametrów frezowania przestrzeni międzyzębnejw stanie nieutwardzonym;

-generator toru ruchu i parametrów frezowania przestrzeni międzyzębnej po obróbce cieplnej;

-generator danych pomiarowych;

-postprocesor dla wybranej frezarki pięcioosiowej.

slide24

Wyrafinowane wersje oprogramowania do obróbki kół zębatych na frezarkach pięcioosiowych, np. program „ComplexRotors” firmy HPG Nederland BV, bazują na bezpośrednich obliczeniach zarysu przestrzeni międzyzębnej wg formuł matematycznych – rys. 8a. Umożliwia to dowolne ukształtowanie nie tylko zarysu wrębu, ale także linii zęba; przykładem może być pokazane na rys. 8b stożkowe koło zębate o linii zęba ukształtowanej wg funkcji cosinus. Uzębienie o linii cosinusoidalnejma nośność zwiększoną o 40%, co pozwala na zmniejszenie wymiarów przekładni stożkowej, a tym samym jej masy i momentu bezwładności.

slide25

Podany przykład dobrze ilustruje zmianę spojrzenia na

technologiczność konstrukcji, gdyż dawniej konstrukcję

koła stożkowego o linii zęba ukształtowanej wg funkcji

cosinus uznano by nie tylko za nietechnologiczną, ale za niemożliwą do wykonania.

Rys. 8. Oprogramowania obróbki kół zębatych na frezarkach pięcioosiowych: a) model obliczenia zarysu przestrzeni międzyzębnej, b) stożkowe koło zębate o linii zęba ukształtowanej

wg funkcji cosinus

podsumowanie
Podsumowanie

Rozwój obrabiarek skrawających podyktowany jest dążeniem do rozszerzania możliwości technologicznych, uzyskania dużej dokładności obróbki i ma na celu minimalizację czasu i kosztów, co sprawia,

że konstruktor ma znacznie mniej ograniczeń;

Podczas opracowania konstrukcji wyrobu konstruktorzy powinni śledzić postęp w budowie środków wytwarzania i poznawać aktualne możliwości wykonania

zaprojektowanej produkcji.

przyk ady obr bki
Przykłady obróbki

Rys. 9 Przykłady obróbki prezentowane na targach EMO Hannover 2012

r d a
Źródła
  • J. HONCZARENKO: Obrabiarki sterowane numerycznie. WNT Warszawa 2008.
  • Katalogi producentów obrabiarek Mazak i DMG
  • Materiały własne z prezentacji o obrabiarkach wieloosiowych w DMG Pleszew