modularno projektovanje obradnih sistema

Modularno projektovanje obradnih sistemaAdi Pandžić,

Erna Pendek

Josip Matić

UVODPrvi razvoj obradnih strojeva pojavljuje se

1717. godine u V. Britaniji. Početak razvoja modernih proizvodnih

strojeva počinje 1947 godine u SAD, kada je čovjek prvi put u povijesti upravljao numeričkim strojem, do osamdesetih godina ovoga stoljeća kada nastaju moderni inteligentni japanski proizvodni sistemi i tvornice bez ljudi.

UVODModularna gradnja obradnih

sistema omogućuje nam bržu i jednostavniju gradnju mašine, manji inventar potrebnih dijelova i mogućnost integracije šireg raspona funkcija mašine.

Modularni sistemi se sastoje od niza stanica i čelija, s tim da svaka čelija posjeduje svoj sistem upravljanaj i kontrole.

UVODU projektovanju i proizvodnji alatnih

mašina postavljaju se visoki zahtjevi u pogledu tačnosti, kvaliteta i pouzdanosti.

To utiče na povećanje složenosti obradnih sistema, te pojedinačni prilaz u projektovanju mašina ne bi dao zadovoljavajuće rezultate.

Koncept koji bi mogao odgovoriti na sve zahtjeve koji se postavljaju pred savremene obradne sisteme je modularni koncept gradnje mašina.

UVODPolazeći od prethodnih tvrdnji, mogu se

izvesti sljedeći zaključci:

UVODPotrebno je razviti sistem višenamjenskih

cijelina mašina, modula, iz kojih je moguće formirati različite strukture obradnih sistema, različitih stepena automatizacije

UVODStrukture obradnih sistema bi se formirale prema tehnologijama potrebnim za obradu određenih spektara dijelova.

UVODNiže cijeline – moduli, komponente ili dijelovi, mogu biti isti ili tehnološki slični.

UVODSvim ovim se bitno poboljšavaju osnovne pretpostavke za rentabilnu i ekonomski stabilnu proizvodnju.

UVODPrednosti modularne gradnje obradnih sistema:

Fleksibilnost sistema u proizvodnji;Gradnja obradnog sistema u skladu sa konkretnim

zahtjevima u pojedinom proizvodnom pogonu;Kombinacija najboljih dijelova više proizvođaća;Lakša mogućnost izmjene dijelova obradnog

sistema;Laka integracija takvog sistema u CIM sisteme;Omogućena nadogradnja sistema u skladu sa

potrebama;

.

Osnove modularne gradnjeModuli su cijeline za realizaciju određenih

kretanja i drugih funkcija.Moduli se izrađuju u većim serijama, a

zatim se u različitim kombinacijama dobijaju različite mašine u malom broju komada.

Osnove modularne gradnjeTipični moduli su:

Noseći sistem mašine;Moduli za glavno kretanje;Moduli za pomoćna kretanja;Sistem upravljanja;Sistem za prihvat i izmjenu alata;Modul za stezanje obradkaPognoski motori;Modul za manipulaciju obradka, itd.

Moduli alatnih mašina

Noseći sistem mašinePod nosećim sistemom mašine

podrazumijeva se skup dijelova i sklopova koji obezbjeđuju međusobni položaj alata i predmeta obrade, kako u stanju mirovanja tako i u procesu obrade.

Noseći sistem mašineSvi motori, prijenosni i drugi funkcionalni

dijelovi alatne mašine, povezani međusobom, čvrsto su vezani za noseću strukturu mašine.

Tako da sve komponente mašine moraju da ostanu u tačnom relativnom položaju da bi zadržale geometrijsku tačnost, bez obzira na okolna dejstva.

Moduli za glavna kretanjaPrenos glavnog kretanja od elektromotora

do radnog vretena se može ostvariti:Zupčastim prenosnicima;Kaišnim prenosnicima;Kombinovanim prenosnicima;Direktnim prenosom iMotorvretenom.

Moduli za glavna kretanja

Moduli za glavna kretanjaNa osnovu prikazanih sistema glavnog

kretanja moguće je izdvojiti sledeće zajedničke module ovih sistema:pogonski motori,vretenište (radno vreteno, prednje i zadnje

uležištenje),sistem za prihvat i stezanje alata,kućište (hlađenje motora, podmazivanje

ležaja, SHP).

Moduli za glavna kretanja - pogonZa pogon glavnog kretanja danas se

uglavnom koriste elektromotori.

DC motor

MotorvretenaAC motor

Moduli za glavna kretanja - vreteništeZadnje vratilo u kinemtskom lancu

prenosnika za glavno kretanje, na koje se pričvršćuje rezni alat, naziva se radno vratilo ili glavno vreteno mašine.

Glavno vreteno ima zadatak da obezbjedi zadani međusobni položaj alata i obradka, te za obradu neophodna relativna kretanja.

Moduli za glavna kretanja - vreteništeSklop vratila i ležaja se naziva vretenište i

razmatra se kao jedna cjelina.Glavna vretena se pretežno oslanjaju na

dva oslonca, a moguća je i izvedba sa tri oslonca u kojoj je srednji oslonac bliži prednjem kraju.

Oslonac može biti sa jednim ležajem ili složeni.

Moduli za glavna kretanja – sistem za prihvat i stezanje alata

Ovaj sistem podrazumijeva standardizovan oblik prednjeg dijela glavnog vretena koji se naziva modul za prihvat alata.

Moduli za glavna kretanja – kućište

Kućišta kao dijelovi električnih vretena treba da obezbijede prostor u koji će biti smješteni gore opisani dijelovi sistema za glavno kretanje.

Pored osnovnih cijelina, u kućištima se mora predvidjeti prostor za neke dodatne funkcije:Hlađenje;Podmazivanje;Prostor za hidro i pneumatske instalacije;Elektroinstalacije i dr.

Moduli za pomoćna kretanjaPomoćno kretanje kod obradnih centara

izvodi obradak i/ili alat, a ono može biti pravolinijsko, obrtno ili kombinacija ova dva kretanja.

Zapravo, da bi se mogao iskoristiti posebno potencijal visokobrzinske obrade potrebna su i adekvatna riješenja sistema za pomoćna kretanja koja trebaju ostvariti:Visoke posmične brzine;Visoka ubrzanja;Visoke dinamičke tačnosti putanje alata.

Moduli za pomoćna kretanjaU skladu sa ovim razvijeni su i sistemi

pomoćnog kretanja, te imamo:Linearne sisteme;Obrtne sisteme;Kombinovane sisteme pomoćnog kretanja.

Sistemi upravljanjaUpravljački sistemi imaju zadatak da

realizuju zadani program, odnosno da upravljajući pogonskim sistemima ostvare relativno kretanje alata i obratka na željeni način.

Sistemi upravljanjaAlatne mašine je moguće upravljati

pojedinačno, grupno i kao dijelom integralnog proizvodnog sistema.

Potreba za istovremenim upravljanjem više mašina dovela je do razvoja DNC sistema upravljanja.

Sistemi za prihvat i izmjenu alataPrihvat alata je standardizovan po pitanju

oblika i priključnih mjera.U projektovanju električnih vretena se

najčešće pojavljuju dva tipa prihvata alata:ISO prihvat iHSK prihvat.

ISO prihvat HSK prihvat

Sistemi za prihvat i izmjenu alataPrimjeri različitih modula z stezanje alata:

Sistemi za prihvat i izmjenu alataObradni centri opremljeni su spremištima

alata i manipulatorom za automatsku izmjenu alata.

Korištenjem magacina alata rezultiralo je:Smanjenjem vremena izmjene alata;Povećana produktivnost;Automatizovan rad alatne mašine;Povećava se asortiman dijelova koji se mogu

obrađivati na OC...

Sistemi za prihvat i izmjenu alataPrimjeri spremišta za izmjenu alata:

Moduli za stezanje obradkaModuli za stezanje obradka imaju zadatak da

osiguraju tačan i jednožnačan položaj obradka, te spriječiti njegovo pomijeranje uslijed djelovanja sila stezanja i rezanja.

Danas postoji veliki broj modula za stezanje, a neki od njih su prikazani na slikama:

Pogonski motoriZa pogon alatnih mašina danas se uglavnom

koriste elektromotori.U komponovanju alatnih mašina posmatraju

se kao moduli.Kao takvi oni moraju da zadovolje određene

uslove koji se odnose na: polazne i radne karakteristike, sposobnost kočenja, promjenu broja obrtaja, stepen iskorištenja, dinamičku stabilnost, masu, dimenzije i dr.

Pogonski motoriZa projektovanje sistema glavnog kretanja

obradih centara koriste se:Istosmjerni motori (DC – direct current)Bezkolektorski motori (BDC – brushless direct

current) iNaizmjenični motori (AC alternate current).

Pogonski motoriU modularnom projektovanju sistema

glavnog kretanja najbitniji parametri koji treba da budu poznati projektantu su:Snaga;Broj obrtaja;Pogonski moment;Upravljanje i regulacija;Masa;Gabariti i dr.

Pogonski motoriIpak, pogoni modernih alatnih mašina sve

češće se baziraju na direktnim pogonima integriranim u strukturu mašine – motorvretena.

Osovina motorvretena je ujedno i glavno vreteno alatne mašine u kojoj je integrirana vučna poluga sistema za prihvat alata.

Pogonski motoriZahtijev za postizanje visokih brzina obrade

dovodi do niza projektnih riješenja vretena mašina za obrade velikim brzinama.

Tako da pogone visokobrznskih vretena možemo svrstati u dvije osnovne grupe:Vretena sa integriranim motorom (HS motorvretena)Visokobrzinski motori za pogon visokobrzinskih

komponenata HS motori

Moduli za manipulaciju obradkaAutomatska izmjena obradka, omogućuje

skraćenje pomoćnog vremena i autonomnost procesa, tj. rad bez operatera u višenamjenskom radu.

Ovim se povećava iskorištenje obradnog centra.

Automatska izmjena obradka izvodi se najčešće:Pomoću robota ili manipulatora za simetrično

okrugle obratkePomoću paleta za prizmatične obratkeAutomatskim vođenjem šipkastog materijala

Korištena literaturaA. Čekić, CNC alatne mašine, Skripta, Mašinski fakultet

Sarajevo, 2011.N. Veselinović, Modularno projektovanje obradnih sistema sa

posebnim osvrtom na module glavnog kretanja, Diplomski rad, Mašinski fakultet Banja Luka, 2008.

GROB Group, Competence in worldwide advanced technology, Mindelheim, Germany, http://www.grobgroup.com, 2013.

Direct industry, The Online Industrial Exhibition, Brand of the VirtualExpo group, http://www.directindustry.com/, 2013.

Đ. Vukelić, B. Tadić, J. Hodoloć, Specijalni modularni sistemi steznih pribora za obradni centar HURCO-500, dokumentacija tehničkog riješenja, IMT, Boljevac, Republika Srbija, 2013.

HYDAC international, Komponent, Systeme und Service fur Werkteugmaschinen, Germany, 2009.

D. Ciglar, Projektiranje i konstrukcija alatnih strojeva, prezentacija, Zavod za tehnologiju, FSB, Zagreb, 2013.

http://www.grobgroup.com/

http://www.grobgroup.com/

http://www.directindustry.com/

http://www.directindustry.com/

HVALA NA PAŽNJI!!!

modularno projektovanje obradnih sistema

Documents