proiect final ionut moarcas

UNIVERSITATEA “TRANSILVANIA” DIN BRAŞOV

FACULTATEA INGINERIE TEHNOLOGICĂCATEDRA TEHNOLOGIA CONSTRUCTIILOR DE MASINI

Student: Ionuţ Constantin MOARCĂS

Specializarea: T.C.M.

Grupa: 2132

Coordonator proiect:

Prof. univ. dr. ing. Mircea Viorel DRĂGOI

BRAŞOV

- 2008 -

STUDIUL COMPARATIV ASUPRA POSIBILITĂŢIILOR DE PRELUCRARE

PE SISTEMELE DE FREZAT CNC EDUCAŢIONALE

NOVAMILL ŞI EMCO MILL 55

Student: Ionuţ Constantin MOARCĂS

Specializarea: T.C.M.

Grupa: 2132

Conducător ştiinţific:

Prof. univ. dr. ing. Mircea Viorel DRĂGOI

CUPRINS

CUPRINS

1. CLASIFICAREA ECHIPAMENTELOR DE CONDUCERE NUMERICĂ 5

1.1. Evoluţia conducerii numerică a proceselor tehnologice 5

1.2. Conceptul de comandă / conducere numerică 6

1.3. Avantajele folosirii MUCN 7

1.4. Echipamente de conducere numerică 7

1.4.1. Conducere numerică de poziţionare 1

0

1.4.2. Conducere numerică paraxială 1

0

1.4.3. Conducere numerică de conturare 1

0

1.4.4. ECN cu 2 1/2 axe, cu 3, 4, 5 axe 1

1

1.5. Sisteme de conducere numerică prin calculator 1

2

1.5.1. Sisteme CNC 1

2

1.5.2. Sisteme CND 1

3

1.5.3. Sisteme de comandă adaptivă 1

3

1.5.4. Sisteme flexibile de fabricaţie 1

3

1.6. Programarea manuală şi asistată de calculator 1

4

1.6.1. Programarea manuală a MUCN 1

6

1.6.2. Programarea asistată de calculator a MUCN 1

Ionut Constantin MOARCĂS Page 4 TCM 2132

CUPRINS

6

1.7. Structura programelor CN 1

7

1.8. Pachete software destinate conducerii numerice asistate de calculator 2

0

2. ECHIPAMENTE DE CONDUCERE NUMERICĂ CU 2 ½ AXE ŞI CU 3 AXE 2

1

2.1. Prelucrarea pieselor pe MUCN –uri cu 2½ axe 2

1

2.2. Prelucrarea pieselor pe MUCN –uri in 3 axe 2

3

3. PREZENTAREA MAŞINII DE FREZAT CNC DENFORD NOVAMILL 2

7

4. PREZENTAREA MAŞINII DE FREZAT CNC EMCO MILL 55 CU CELE DOUĂ

ECN AFERENTE

3

0

5. STUDIU COMPARATIV ÎNTRE MAŞINILE DE FREZAT CNC DENFORD

NOVAMILL ŞI EMCO MILL 55

3

3

6. APLICAŢII 3

5

6.1. Piesa care poate fi prelucrată în condiţii similare pe ambele maşini 3

5

6.2. Piesa care poate fi prelucrată pe ambele maşini, ţinând seama de particularităţile fiecăreia 3

8

6.3. Piesă care poate fi prelucrată integral doar pe maşina de frezat EMCO Mill 55 4

0

7. CONCLUZII 4


CUPRINS

2

BIBLIOGRAFIE 4

3


CLASIFICAREA ECHIPAMENTELOR DE CONDUCERE NUMERICĂ

CAPITOLUL 1

CLASIFICAREA ECHIPAMENTELOR DE

CONDUCERE NUMERICĂ

1.1. EVOLUŢIA CONDUCERII NUMERICE

A PROCESELOR TEHNOLOGICE

Tehnica conducerii numerice asistate de calculator este după cum se cunoaşte indispensabilă

pentru ceea ce reprezintă tehnologia CAD / CAM. În privinţa apariţiei şi perfecţionării maşinilor

unelte pot fi menţionate ca puncte de reper următoarele date [IVN 04]:

1765: Smeaton construieşte o maşină de prelucrat alezaje lungi;

1775: Wilkinson perfecţionează maşina lui Smeaton;

1797: Maudsley construieşte primul strung a cărui structură de bază este valabilă şi azi;

1815: apar maşinile de rabotat;

1820: este construită prima maşină de frezat;

1845: este construit strungul revolver;

1861: este dat în folosinţă primul strung multiax;

1886: sunt puse în funcţiune primele strunguri automate multiax;

1942-1944: primele cercetări la Massachusetts Institute of Technology (MIT) – SUA,

privind posibilitatea conducerii traiectoriei sculelor cu ajutorul calculatorului;

1952: prima MUCN prin frezare cu bandă perforată;

1968: primul echipament cu circuite integrate;

1969: apariţia conducerii directe a maşinilor unelte cu calculatorul (DNC);

1972-1975: sunt produse primele maşini cu comandă numerică în România.

Apariţia conducerii numerice marchează un punct important în automatizarea maşinilor-unelte,

permiţând rezolvarea unor probleme tehnologice deosebit de complexe în condiţiile unei

flexibilităţii deosebite a sistemului de programare.

Trebuie pus în evidenţă faptul că programul poate fi transmis maşinii-unelte direct de la un

calculator, fără să mai fie nevoie de un purtător intermediar de program. Se înţelege că maşina-

unealtă trebuie să fie echipată cu dispozitive speciale, capabile să prelucreze datele din program.



1.2. CONCEPTUL DE COMANDĂ / CONDUCERE NUMERICĂ

Literatura de specialitate prezintă diverse definiţii pentru comanda numerică, definiţii care se

deosebesc doar prin nuanţe, nu şi prin fond. Dintre acestea, vom cita doar câteva [IVN 04]:

Comanda numerică – CN - este un procedeu de comandă automată care permite

poziţionarea sau ghidarea unui organ mobil în orice moment al mişcării în funcţie de

coordonatele lui;

Comanda numerică (Numerical Control) este o metodă automată de comandă, utilizată

pentru conducerea unor maşini unelte şi a unor echipamente de prelucrare pe baza unor

instrucţiuni codificate pe un suport de informaţii adecvat;

Prin comandă numerică (CN) se înţelege acel mod de comandă prin care diferite

informaţii necesare executării unei piese, cu o anumită configuraţie, se înregistrează

codificat pe un portprogram şi se prelucrează sub formă numerică de către un echipament

electronic specializat, care emite comenzi organelor de execuţie ale maşinii;

Conducerea numerică este o tehnică prin care se furnizează unei maşini unelte

instrucţiuni sub formă de coduri alcătuite din cifre, litere, semne de punctuaţie şi alte

simboluri. Maşina unealtă răspunde la aceste instrucţiuni în mod precis şi ordonat pentru

a activa diversele sale funcţiuni.

În esenţă fiecare din definiţiile prezentate sunt corecte, dar ar trebui subliniat faptul că mai

completă este cea în care se vorbeşte de conducere a maşinilor-unelte. În sprijinul acestei afirmaţii

vine şi remarca din [IVN 04] în care se evidenţă faptul ca sfera noţiunii de conducere numerică este

mai cuprinzătoare decât cea de comandă numerică, conducerea numerică presupunând printre altele

comanda unei deplasări, cu verificarea ei.

Cu alte cuvinte, NC (Numerical Control) înseamnă conducere prin cifre sau, pentru a folosi

un termen deja consacrat, conducere numerică (CN). CN se referă la conducerea maşinilor-unelte

prin transmiterea informaţiilor geometrice şi tehnologice caracteristice piesei de prelucrat sub formă

de cifre binare.

De asemenea, ţinând seamă de multitudinea de funcţiuni avute în vedere de program

(pornirea, oprirea mişcării sculei, a mesei, a lichidului de răcire-ungere, schimbarea sculei, reglarea

regimului de aşchiere), pare a fi mai corect să se utilizeze denumirea de conducere numerică în locul

celei de comandă numerică.



1.3. AVANTAJELE FOLOSIRII MUCN

În condiţiile actuale, producţiile de serie mică şi mijlocie s-au dovedit a fi cele mai

performante soluţii ce vin în întâmpinarea cerinţelor de optimizare şi modernizare continuă a

produselor de fabricaţie. Pentru aceste tipuri de producţie, folosirea MUCN –urilor prezintă avantaje

economice comparativ cu maşinile-unelte convenţionale, dintre care amintim:

Posibilitatea prelucrării în timp scurt a unor piese complicate;

O bună planificare a producţiei;

Timpi scurţi de prelucrare şi implicit de livrare a pieselor;

O mare flexibilitate;

Creşterea preciziei de execuţie a pieselor;

Scăderea costurilor destinate controlului (prin scăderea numărului rebuturilor);

Creşterea gradului de utilitate (posibilitatea integrării în sisteme flexibile) etc.

Toate aceste avantaje nu pot fi neglijate atunci când se urmăreşte dezvoltarea unei producţii

moderate. De altfel, o mare parte dintre caracteristicile unei producţii moderne pot fi regăsite printre

avantajele folosirii MUCN –urilor enumerate mai sus.



1.4. ECHIPAMENTE DE CONDUCERE NUMERICĂ

O maşină-unealtă cu conducere numerică (MUCN) este o maşină programabilă, ale cărei

deplasări de-a lungul, iar acum în jurul, unor axe, pot fi transmise prin intermediul unui program. O

MUCN (figura 1.1.) este caracterizată de două elemente principale [LAN 05]:

Echipamentul de conducere numerică (unitatea centrală a maşinii);

Maşina-unealtă propriu-zisă.

Fig. 1.1. Schema de principiu a unei MUCN

Echipamentul de conducere numerică (ECN) se constituie în una din principalele

componente ale unui sistem cu conducere numerică. De calitatea şi caracteristicile lui depind în

mare măsură performanţele sistemului de conducere numerică (precizia de prelucrare, posibilităţile

de control a mişcării organelor mobile – poziţionate, liniară, conturare, etc).

Echipamentele CNC se folosesc, in principal, la urmatoarele categorii de masini-unelte [w4]:

Masini de frezat;

Masini de gaurit;

Strunguri;

Masini de rectificat;

Masini de electroeroziune cu fir;

Centre de stantat cu comanda numerica.



La acestea se adauga centrele de prelucrare si unele masini neconventionale, cum ar fi

masinile de prelucrat prin eroziune electrica si chimica, masini de injectat mase plastice si masini de

prelucrare cu plasma.

Pe baza datelor introduse prin program în ECN sunt elaborate informaţiile necesare maşinii-

unelte sau robotului industrial pentru desfăşurarea procesului tehnologic de prelucrare. Elaborarea

acestor informaţii se efectuează pe baza prelucrării datelor primare, ţinând seama totodată de

indicaţiile furnizate de traductoarele de poziţie. Marea majoritate a ECN înglobează următoarele

subansambluri principale:

Consola operator;

Secţiunea de comandă convenţională;

Dispozitivele de introducere a datelor;

Blocul de calcul;

Sistemul de măsură a poziţiei organelor mobile;

Blocul de alimentare şi comandă.

Dintre componentele unui echipament de conducere numerică, o importanţă deosebită o au

interpolatoarele. Interpolatoarele sunt unităţi din cadrul ECN care efectuează operaţii de stabilire

prin calcul a punctelor care definesc traiectoriile organelor mobile comandate între punctele definite

prin programul de aplicaţii. În funcţie de traiectoria parcursă între punctele de capăt ale curbelor se

deosebesc următoarele tipuri de interpolări:

Interpolare liniară;

Interpolare circulară;

Interpolare eliptică sau parabolică;

Interpolare după curbe speciale;

Interpolare după curbe definite printr-un număr finit de puncte.

În majoritatea cazurilor interpolarea se face după drepte sau cercuri.

În cazul conducerii numerice programul se memorează pe un purtător de informaţii adecvat,

sub formă de date numerice. Maşinile unelte cu conducere numerică (MUCN) sunt maşini unelte

care pot „interpreta” numerele reprezentate în diverse formate, iar programul poate fi transpus pe

cartele perforate, bandă perforată, bandă magnetică, într-un anumit cod.



În vederea înlăturării acestor dezavantaje s-a urmărit înlocuirea ECN cu un computer şi

transformarea maşinilor CN în maşini CNC (Computer Numerical Control) – conducere numerică

asistată de calculator. Acum programarea maşinii-unelte se poate face în regim asistat de calculator

folosind un software divers pentru acesta. Dintre limbajele de programare folosite la programarea

maşinilor-unelte putem aminti Fortran, Pascal, C etc.

CNC poate fi definit ca un sistem de conducere numerică în componenţa căruia intră unul

sau mai multe microprocesoare ce coordonează funcţiile de comandă ale maşinii. Elementele ce

caracterizează CNC sunt monitorul şi tastatura.

Majoritatea MUCN -urilor actuale prezintă în componenţa lor calculatoare dotate cu facilităţi

de salvare a programelor CNC. Standardizarea conducerii numerice a fost unul dintre elementele de

bază ce au dus la realizarea interschimbabilităţii programelor şi la dezvoltarea lor.

Cele mai cunoscute echipamente CNC sunt [w4] :

Sinumerik al firmei Siemens, Germania

FANUC, Japonia

Alcatel, Franţa

Mikromat, Germania

În prezent echipamentele de conducere numerică pot fi împărţite în:

Conducere numerică de poziţionare;

Conducere numerică paraxială;

Conducere numerică de conturare.

1.4.1. Conducere numerică de poziţionare

Permite generarea mişcărilor relative între scula aşchietoare şi semifabricat prin poziţii

definite anterior. În această situaţie, prelucrarea se realizează, în general, de-a lungul unei axe, de

obicei de-a lungul unei axe verticale (paralele cu axa Oz).

O caracteristică a acestei variante de conducere numerică o constituie faptul că în timpul

poziţionării sculei aceasta nu se află în aşchiere. Astfel, pentru poziţionarea sculei aşchietoare în

punctul de unde va începe prelucrarea este suficientă doar precizarea coordonatelor acestuia în

raport cu sistemul de coordonate al maşinii (respectiv punctul de nul al acesteia).



Deoarece în timpul deplasării sculei aşchietoare către punctul din care va începe prelucrarea

nu are loc aşchierea, traiectoria parcursă de sculă de către acest punct nu prezintă importanţă, motiv

pentru care programatorul va preciza doar punctul de plecare şi punctul de final, urmând ca

traiectoria deplasării sculei între cele două puncte să fie stabilită automat de către maşină.

Aceste comenzi se utilizează la MUCN-uri de găurit, filetat, alezat, ştanţat.

1.4.2. Conducere numerică paraxială

Se caracterizează prin generarea mişcărilor relative între scula aşchietoare şi piesă de-a

lungul unor direcţii, paralele cu una dintre axele maşinii, sau de-a lungul unor direcţii ce formează

un unghi bine determinat cu axele acesteia.

Mişcarea sculei aşchietoare este rectilinie. Scula se află în aşchiere şi în timpul deplasării de-

a lungul acestor direcţii, conducere numerică paraxială fiind o variantă intermediară între

conduecrea prin puncte şi conducerea pe un traseu.

Printre maşinile-unelte ce au la bază această tehnică pot fi amintite maşinile de frezat de-a

lungul unor axe coplanare. Impactul acestui tip de maşini în producţia modernă a scăzut considerabil

datorită apariţiei maşinilor de prelucrat pe traseu, care înglobează şi acest gen de prelucrare.

1.4.3. Conducere numerică de conturare

Caracteristica principală a acestui tip de prelucrare constă în capacitatea maşinii de a

dezvolta mişcări simultane ale organelor sale mobile de-a lungul a două sau a mai multor axe. Şi în

acest caz, în timpul deplasării sculei are loc aşchierea, făcând astfel posibilă prelucrarea suprafeţelor

3D prin frezare sau prin strunjire.

Un element de bază pentru generarea acestor suprafeţe îl constituie interpolatorul, al cărui rol

este acela de a realiza corelarea deplasărilor simultane ale organelor mobile. Toate suprafeţele astfel

generate se obţin în urma unei interpolări ce poate fi:

Liniară;

Circulară;

De-a lungul unei direcţii spirale,

dar şi în urma unor interpolări realizate prin apelarea unor modele matematice complexe precum:

Interpolările parabolice;



Interpolările prin curbe complexe generate de funcţii de gradele 3, 4 sau mai mari;

Interpolările cilindrice (ex. frezarea unor suprafeţe cilindrice).

1.4.4. ECN cu 2 ½ , 3, 4, 5 axe

Un criteriu important de apreciere a unui echipament de comandă numerică, şi prin aceasta a

performanţelor unei maşini unelte cu conducere numerică este numărul de axe controlat numeric.

Terminologia consacrată în domeniul conducerii numerice cuprinde şi noţiunea de axă. Prin

axă se înţelege orice direcţie fixă de deplasare, rectilinie sau circulară, ce poate fi realizată de

organele mobile controlate numeric ale maşinii unelte.

Echipamentele de conducere numerică pentru conturare se mai numesc şi echipamente cu

două axe. Variantele evoluate de ECN de conturare pot controla trei sau mai multe axe.

O categorie specială de echipamente sunt cele cu două axe şi jumătate (2½ axe). Acestea au

posibilitatea de a controla trei axe (toate translaţiile), dar simultan pot opera în mod controlat doar

două dintre ele (oricare pereche).

ECN care pot controla mai mult de trei axe (patru sau cinci sau chiar şase) sunt destinate

prelucrării suprafeţelor 3D complexe. A patra şi eventual a cincea axă sunt de rotaţie. Având în

vedere că rotirea organului mobil se face după o axă perpendiculară pe cea proprie, se poate vorbi

despre o mişcare de basculare.

MUCN–urile cu cinci axe se pot clasifica în funcţie de subansamblul care efectuează

mişcările după axele de rotaţie după cum urmează:

MUCN cu masă basculantă – cu posibilitatea rotirii mesei în raport cu două axe (fig.1.2.a).

MUCN cu broşă port-sculă basculantă – cu posibilitatea rotirii broşei în raport cu două axe

(fig.1.2.b).

MUCN cu masă şi broşă port-sculă basculantă – fiecare cu posibilitatea rotirii în jurul a câte

unei axe (fig.1.2.c).



Fig.1.2. Clasificarea maşinilor de frezat cu cinci axe



1.5. SISTEME DE CONDUCERE NUMERICĂ PRIN CALCULATOR

Introducerea calculatoarelor în sistemele de comandă a maşinilor-unelte a adus importante

facilităţi de programare şi operare, determinând reducerea substanţială a costurilor produselor.

O caracteristică dominantă a oricărui sistem de conducere numerică (fie el CNC, DNC sau

flexibil) este faptul că are în componenţă aproape exclusiv maşini unelte cu conducere numerică.

În funcţie de rolul calculatorului în conducerea numerică, sistemele de conducere numerică

prin calculator pot fi clasificate în mai multe categorii.

Sisteme CNC (Conducere Numerică cu Calculatorul)

Sisteme CND (Conducere Numerică Directă);

Sisteme de comandă adaptivă;

Sisteme flexibile de fabricaţie.

1.5.1. Sisteme CNC

Sistemele CNC sau sisteme de conducere numerică cu calculatorul sunt dotate cu

microcalculatoare, prezentând numeroase avantaje faţă de echipamentele cu conducere numerică

convenţionale. Printre facilităţile echipamentelor CNC se numără: programarea conturului piesei de

prelucrat prin aşchiere, posibilitatea executării unor cicluri fixe, efectuarea corecţiilor de sculă,

posibilitatea interpolării pe raze foarte mari, posibilitatea intercalării de fraze suplimentare pentru

corectarea programului.

1.5.2. Sisteme CND

Sistemele de conducere numerică directă prezintă avantajul că gestionează centralizat

programele de aplicaţii, coordonează lansarea în execuţie a acestora, putând elimina cititoarele de

bandă. Sistemele DNC devin rentabile în cazul în care se conectează la calculator 8-10 maşini

unelte şi dacă numărul programelor este mare, iar lungimea lor este prea mare pentru a fi stocate în

memoriile CNC. Includerea mai multor maşini unelte şi / sau roboţi industriali cu conducere

numerică într-o linie de fabricaţie constituie o situaţie în care introducerea DNC este recomandabilă.



1.5.3. Sisteme de comandă adaptivă

Sistemele de comandă adaptivă sunt realizate în buclă închisă în raport cu procesul de

aşchiere, având rolul de a stabili şi menţine un regim optim de prelucrare pe baza reglării valorii

pentru toţi parametrii sau numai pentru o parte dintre aceştia.

Trebuie menţionat faptul că sistemele cu comandă adaptivă se pretează foarte bine a fi

implementate pe maşini-unelte cu conducere numerică, acestea fiind de cele mai multe ori conduse

de un calculator electronic ce poate prelua şi funcţiile de „citire” şi interpretare a valorilor măsurate

în sistemul tehnologic şi de control a mărimile urmărite.

Sistemele tehnologice adaptive se pot defini ca sisteme automate care au capacitatea de a

adapta în timp anumiţi parametri ai regimului de prelucrare la condiţiile concrete (numite factori

perturbatori).

1.5.4. Sisteme flexibile de fabricaţie

Termenul de flexibilitate a fost relativ recent pus în legătură cu automatizarea fabricaţiei, ca

trăsătură ce defineşte un sistem automat de fabricaţie bazat pe maşini cu conducere numerică

utilizate în procesul de prelucrare, roboţi, robocare, utilizaţi în transportul şi manipularea

materialelor.

Sistemele flexibile de fabricaţie sunt constituite dintr-un grup de maşini unelte (şi roboţi

industriali) legate printr-un sistem transport comun pentru piese şi un sistem de comandă central.

Maşinile-unelte din cadrul sistemului flexibil de fabricaţie sunt în exclusivitate cu conducere

numerică şi prelucrează integral piesele. Aceste sisteme de fabricaţie sunt indicate pentru loturi mici

şi piese unicat şi se utilizează de regulă pentru prelucrarea pieselor prismatice şi a celor care au o

axă de simetrie. Sistemul de transfer al pieselor, componentă importantă a sistemului flexibil de

fabricaţie, trebuie să asigure recunoaşterea diferitelor piese şi recunoaşterea maşinilor-unelte pe la

care trebuie să treacă fiecare din aceste piese. Sistemele flexibile de fabricaţie includ puncte pentru

controlul preciziei de funcţionare a fluxului tehnologic, pentru controlul dimensiunilor pieselor,

precum şi puncte de spălare a pieselor, puncte de reascuţire a sculelor, etc.



1.6. PROGRAMAREA MANUALĂ ŞI ASISTATĂ DE CALCULATOR

Se ştie că una din etapele cele mai importante în elaborarea documentaţiei tehnologice pentru

prelucrările pe maşini unelte cu conducere numerică este elaborarea programului de comandă a

maşinii (lor) şi transpunerea lui pe un suport adecvat.

Pentru conceperea programului de conducere numerică a maşinilor-unelte sunt necesare o

serie de cunoştinţe şi informaţii după cum urmează:

Limbajul comenzii numerice;

Informaţii geometrice pentru descrierea configuraţiei reperului studiat;

Informaţii tehnologice;

Informaţii auxiliare.

Programarea manuală se caracterizează prin aceea că programatorul realizează exclusiv

transpunerea informaţiilor geometrice şi tehnologice din limbajul uman în limbajul echipamentului

CN. Această operaţie se realizează respectând o succesiune impusă de codul specific programării

MUCN.

Programarea asistată de calculator, spre deosebire ce cea manuală, presupune existenţa

echipei om-calculator care colaborează pentru elaborarea programului CN. În aceste condiţii

realizarea calculelor, într-o mare proporţie, sau elaborarea programului CN, vor trece în sarcina

calculatorului. Prin urmare, sarcina programatorului constă doar în programarea calculatorului, fie

într-un limbaj orientat spre conducere numerică (APT, EXAPT, IFAPT etc.), fie într-un limbaj

algoritmic universal, de nivel înalt (Visual C, Delphi, Visual Basic, Visual Lisp etc.). O altă

caracteristică importantă a programării CN asistate de calculator se referă la faptul că, o dată realizat

modelul 3D al piesei, se poate obţine traseul sculei aşchietoare într-un timp foarte scurt.

În sinteză, principalele deosebiri între programarea manuală şi asistată sunt:

În cazul programării manuale, programatorul trebuie să cunoască toate comenzile specifice

fiecărei maşini pentru realizarea programului CN. Din acest motiv programatorul va trebui să

se rezume doar la programarea unui număr limitat de maşini pentru a fi şi eficient. Pe lângă

acesta, în sarcina sa intră şi rezolvarea fără erori a tuturor calculelor matematice aferente

programării.



În cazul programării asistate de calculator, programatorul trebuie să cunoască doar un

limbaj de programare, universal sau dedicat, pentru a putea programa în scurt timp o gamă

variată de maşini-unelte.

Etapele procesului, inclusiv pregătirea programului şi prelucrarea efectivă a piesei pe maşina

unealtă sunt (figura 1.3.) [DRA 03]:

1. Scrierea programului CNC utilizând coduri G şi M. Programul descrie secvenţa de

operaţii care se efectuează pe MUCN în scopul prelucrării piesei. Programul poate fi

scris off-line, adică fără implicarea maşinii, fie manual, fie cu asistenţa unui calculator,

utilizând un sistem CAD/CAM.

2. Programul este încărcat în calculatorul maşinii, numit controler. În acest stadiu, programul

încă mai poate fi modificat şi este posibilă simularea funcţionării sale utilizând facilităţile

interactive ale calculatorului.

3. Controlerul procesează programul piesă şi transmite semnale maşinii unelte, semnale care

dau informaţii diverselor componente ale acesteia asupra operaţiilor necesare în vederea

prelucrării piesei.



Fig.1.3. Procesul de prelucrare pe MUCN

1.6.1. Programarea manuală a MUCN

Fără a mai fi utilizată în perioada actuală datorită extinderii spectaculoase a programării

asistate de calculator, programarea manuală a MUCN –urilor are totuşi o importanţă deosebită,

deoarece pe principiile sale se bazează metodele avansate de programare a maşinilor-unelte cu

conducere numerică.

În cazul programării manuale, prima etapă ce trebuie parcursă presupune analizarea

desenului piesei şi elaborarea unui plan de lucru ce cuprinde etapele prelucrării piesei, parametrii

regimului de aşchiere, precum şi maşinile-unelte cu ajutorul cărora pot fi realizate prelucrările

prevăzute. Următoarea etapă o constituie întocmirea unei schiţe de program. Această schiţă va

cuprinde:



Reprezentarea semifabricatului;

Stabilirea poziţiei acestuia în cadrul sistemului de alimentare a maşinii;

Codificarea sculelor aşchietoare şi calculul traseelor parcurse de acestea;

Determinarea parametrilor regimului de aşchiere;

Stabilirea funcţiilor auxiliare ale maşinilor-unelte necesare prelucrării.

În afara activităţilor de mai sus, tot în sarcina programatorului mai intră:

Calculul punctelor în care trebuie să ajungă semifabricatul;

Alegerea sculelor aşchietoare şi aşezarea lor în magazinul de scule al maşinii;

Perforarea cartelei sau a benzii;

Verificarea rezultatelor prin simularea prelucrării.

1.6.2. Programarea asistată de calculator a MUCN

Având în vedere inconvenientele programării manuale a MUCN –urilor, inconveniente

legate de volumul mare de lucru pentru programarea prelucrărilor complexe, imprecizia calculelor

efectuate de programator, consumul mare de timp pentru elaborarea programelor, această modalitate

de programare este deja de domeniul trecutului.

Prin programare asistată a MUCN se înţelege utilizarea calculatorului în vederea obţinerii

tuturor informaţiilor necesare prelucrării unei piese şi codificarea lor pentru a putea fi citite de

echipamentul CN al maşinii. Toate aceste informaţii vor face parte din programul CN în

componenţa căruia trebuie cuprinse toate etapele prin care urmează să treacă semifabricatul până la

transformarea lui în piesă finită.

Printre avantajele programării în variantă automată se numără:

Productivitatea net superioară a activităţii de programare a echipamentelor de conducere

numerică;

Acurateţe superioară a coordonatelor programate, care pot proveni din calcule laborioase,

sau ca rezultat al unor programe scrise în diverse limbaje;

Posibilitatea descrierii din punct de vedere geometric a piesei utilizând limbaje de

programare specializate sau procesoare geometrice adecvate;



Utilizarea unor editoare grafice consacrate, cum ar fi AutoCAD în vederea descrierii

reperelor;

Utilizând calculatorul electronic se poate realiza legătura firească între palierele constructiv

şi tehnologic (din care face parte şi programarea maşinilor-unelte cu conducere numerică)

ale proiectării: CAD-C / CAD-T.

Prin utilizarea calculatorului şi a pachetelor software adecvate programatorul este degrevat

de o serie de sarcini de rutină, mari consumatoare de timp. Trebuie remarcat faptul că însăşi

programarea asistată de calculator a cunoscut în ultimul timp o evoluţie spectaculoasă: dacă la

început erau necesare limbaje specializate de programare, module separate ca procesoare şi

postprocesoare, perforatoare de bandă, etc., azi stau la dispoziţia tehnologiilor pachete software

dedicate programării MUCN –urilor, pachete deosebit de complexe, dar prietenoase în utilizare,

astfel încât se pot obţine rezultate spectaculoase în domeniul programării asistate, chiar de către

operatori cu experienţă redusă în utilizarea calculatoarelor.

1.7. STRUCTURA PROGRAMELOR CN

Programul principal este programul care deţine controlul tuturor acţiunilor. El este primul

citit şi încărcat în memorie când este rulat tot programul piesă. Programul principal poate apela un

număr oarecare de programe mai mici. Aceste programe se mai numesc subprograme, şi sunt

utilizate pentru a realiza sarcini care se repetă. După rularea unui astfel de subprogram, controlul

revine programului principal.

Programul piesă poate să conţină un număr oarecare de programe individuale, care împreună

descriu toate operaţiile care trebuie efectuate pentru a prelucra o piesă.

Programele principale, ca şi subprogramele de altfel, sunt scrise utilizând codurile ISO

prezentate mai jos.



ADRESE:

N - indică numărul frazei;

G - face trimitere la codurile G (funcţii pregătitoare);

X - Indică distanţa care trebuie parcursă de sanie de-a lungul axei X;

Y - Indică distanţa care trebuie parcursă de sanie de-a lungul axei Y;

Z - Indică distanţa care trebuie parcursă de capul maşinii de-a lungul axei Z;

F - Indică viteza de avans;

M - apelează funcţii diverse (care de obicei se adresează direct maşinii unelte pentru a

stabili condiţiile de prelucrare);

S - Indică turaţia arborelui principal;

T - se referă la gestionarea sculelor.

Fiecare bloc, sau linie a programului, conţine adrese care trebuie plasate în ordinea:

N, G, X, Y, Z, F, M, S, T;

Această ordine trebuie respectată în orice frază. Cu toate acestea, nu fiecare frază va conţine

toate adresele menţionate mai sus, adică dintr-o frază pot să lipsească unele adrese, dacă nu sunt

necesare.

Un program de conducere numerică este divizat în mai multe secţiuni. Prima, de regulă se

constituie într-un set de comentarii. Acestea nu sunt utilizate de către echipamentul de conducere

numerică, nu au influenţă asupra prelucrării în sine, dar sunt importante pentru operatorul uman. În

secţiunea de comentarii se prezintă o serie de informaţii utile privind programul [DRA 03], cum ar

fi:

Reperul pentru care este scris programul;

Echipamentul de conducere numerică şi maşina unealtă pentru care a fost scris

programul;

Sculele utilizate în timpul prelucrării şi poziţia lor în magazia de scule. Exemple: t01

– freză cilindrofrontală, 8, t04 – burghiu 4;

Materialul piesei;

Numele programatorului;



Data realizării programului;

Pachetul cam cu care a fost generat programul.

Prezenţa secţiunii de comentarii nu este obligatorie, dar este utilă prin informaţiile pe care le

prezintă.

A doua secţiune este cea a aşa numitelor declaraţii. Şi ea este opţională din punctul de vedere

al prelucrării pe maşina unealtă, dar indispensabilă pentru modulele de simulare. În această secţiune

sunt prezentate în fraze cu sintaxă precisă date referitoare la dimensiunea semifabricatului, poziţia

punctului de nul asociat piesei şi sculele utilizate.

Declararea dimensiunilor semifabricatului: [BILLET X80 Y60 Z18]. În această

frază se utilizează cuvântul rezervat BILLET şi adresele X, Y şi Z. Conţinutul acestor

adrese indică dimensiunile semifabricatului după axele corespunzătoare.

Declararea poziţiei punctului de nul: [EDGEMOVE X0 Y0 Z0]. Conţinutul

adreselor X, Y şi Z indică poziţia punctului de nul asociat piesei, relativ la colţul din

stânga–faţă–sus al semifabricatului.

Declararea sculelor utilizate în program: [TOOLDEF T01 D6 T03 D2]. În această

frază se utilizează cuvântului rezervat TOOLDEF şi perechi T – D. Conţinutul lui T

indică poziţia sculei în magazia de scule, iar al lui D, diametrul.

Într-un program care ar trebui să ruleze pe un echipament original Fanuc, declaraţiile trebuie

omise, ele fiind specifice variantei de echipament de conducere numerică al maşinii de frezat

NovaMIL CNC şi programului VRMilling care are posibilitatea simulării prelucrării.

După declaraţiile programului, se specifică printr-o frază specială unităţile de măsură

utilizate în program:

G20 – unităţi britanice (inch)

G21 – unităţi ale sistemului metric (mm).

Conţinutul programului are la rândul său trei părţi:

Resetarea maşinii, adică aducerea ei în punctul de referinţă (nulul propriu) prin

invocarea funcţiei G28 şi eventual a unui punct din spaţiul maşinii prin care să treacă

traiectoria sculei către poziţia “acasă”.



Corpul programului prin care se indică toate acţiunile necesare prelucrării:

poziţionarea sculei, descrierea mişcărilor de aşchiere prin intermediul interpolărilor,

reglarea turaţiei şi a avansului, pornirea / oprirea mişcării de rotaţia a sculei,

schimbarea sculelor etc.;

Terminarea programului prin apelul funcţiei M30.

Deplasarea sculei în spaţiul de lucru al maşini se poate face în două moduri [DRA 03]:

Cu avans rapid, fără aşchiere. O astfel de mişcare se efectuează pentru aducerea

sculei în poziţia din care să înceapă prelucrarea. Poziţionarea se realizează prin

intermediul funcţiei G00. În fraza cu funcţia G00 trebuie să fie prezente şi adrese

geometrice (cel mult două) care să indice punctul de destinaţie al mişcării.

Cu avans de lucru. În acest caz mişcarea presupune aşchiere şi se poate desfăşura de-

a lungul unui segment de dreaptă sau a unui arc de cerc.

Interpolarea liniară este comandată prin intermediul funcţiei G01. În

fraza cu G01 trebuie indicat prin intermediul adreselor geometrice punctul

de destinaţie al mişcării. Acesta poate fi descris în coordonate absolute

sau relative.

Interpolarea circulară în sens orar G02 şi în sens trigonometric G03

produc mişcări de-a lungul unor arce de cerc. Acestea sunt descrise prin

intermediul punctului de destinaţie (adresele X şi Y) şi al coordonatelor

centrului (adresele I şi J) sau al razei (adresa R). Indiferent de tipul de

coordonate utilizate pentru programarea mişcării, coordonatele centrului

arcului se indică INTOTDEAUNA în coordonate relative raportate la

punctul în care începe mişcarea circulară.

Din orice bloc pot lipsi una sau mai multe adrese.



1.8. PACHETE SOFTWARE DESTINATE CONDUCERII NUMERICE

ASISTATE DE CALCULATOR

Pachete software româneşti

• ROM-APT

• Lipcon

• ISOLD

A

Pachete software de provenienţă străină

• DUCT

• ARTCAM

• POWERMILL

• TurboNC

• AutoCAD/Manufacturer Expert

• Catia

• PROEngineer


ECHIPAMENTE DE CONDUCERE NUMERICĂ CU 2½ AXE ŞI CU 3 AXE

CAPITOLUL 2

ECHIPAMENTE DE CONDUCERE NUMERICĂ

CU 2 ½ AXE ŞI CU 3 AXE

Calculatoarele electronice au pătruns în domeniul tehnologiilor de prelucrare din construcţia

de maşini, atât în faza de proiectare cât şi în cea de fabricaţie. Acest fapt a dus la apariţia sistemelor

CAD (Computer Aided Design) respectiv CAM (Computer Aided Manufacturing) şi mai apoi, a

sistemelor CAD / CAM.

Frezarea semifabricatelor presupune pentru început o prelucrare de degroşare, al cărei scop

este acela de a imprima semifabricatului o geometrie cât mai apropiată de forma şi dimensiunile

piesei finite. De cele mai multe ori această operaţie de degroşare este urmată de prelucrările de

finisare în vederea obţinerii dimensiunilor, a toleranţelor şi a calităţii suprafeţelor materializate pe

desenul de execuţie.

2.1. PRELUCRAREA PIESELOR PE MUCN –uri CU 2½ AXE

MUCN-urile în 2½ axe se caracterizează prin aceea că au posibilitatea de a realiza prelucrări

simultane pe două axe (x şi y), precum şi o mişcare de incrementare pe cea de-a treia axă (z)

perpendiculară pe planul primelor două. Această incrementare poate fi realizată numai atunci când

nu are loc deplasarea de-a lungul axelor x şi y. Acest tip de maşini a fost conceput pentru a se atinge

performanţele maşinilor în 3 axe cu ajutorul unor maşini mai puţin performante ce prezintă totodată

avantajul unui cost de achiziţie mult mai scăzut. Piesele fabricate pe aceste maşini pot prezenta

configuraţii spaţiale complexe, existând posibilitatea prelucrării oricăror tipuri de suprafeţe pe

MUCN –uri în 3 axe.

Sistemele CAD / CAM destinate prelucrării prin frezare a suprafeţelor spaţiale sunt orientate,

în marea majoritate, către prelucrarea unor concavităţi (cunoscute sub numele de „buzunare” -

pocket). În afara concavităţilor mai pot fi prelucrate piese cu geometrii spaţiale sau pot fi realizate

frezări de conturare.



La prelucrarea suprafeţelor spaţiale pot fi întâlnite trei variante de generare a acestora [LAN

05]:

Frezarea pe rânduri (fig.2.1.);

Frezarea de-a lungul unor meandre (fig.2.2.);

Frezarea pe tronsoane (fig.2.3.).

În cazul tuturor variantelor de mai sus scula se deplasează pe traseul stabilit până la

generarea suprafeţei, iar înlăturarea adaosului de prelucrare se face treptat (fig.2.4.) prin

îndepărtarea unor straturi succesive de material.

Fig.2.4. Schema de înlăturare a adaosului de prelucrare la frezarea suprafeţelor spaţiale

Pentru frezarea contururilor interioare sau a buzunarelor, cea mai răspândită tehnică de

generare a acestor suprafeţe o constituie „frezarea pe rânduri” (fig 2.1.). Tehnica aceasta constă în

deplasarea sculei aşchietoare de-a lungul unei direcţii până la atingerea marginii suprafeţei, urmând

ca apoi sensul de deplasare a sculei să se inverseze cu 1800.



Fig. 2.1. Frezarea pe rânduri Fig.2.2. Frezarea de-a lungul unor meandre

Cea de-a doua strategie de frezare are la bază prelucrarea suprafeţelor prin deplasarea sculei

aşchietoare de-a lungul unor meandre. De această dată generarea suprafeţei se realizează prin

parcurgerea de către sculă a unor contururi închise echidistante şi paralele. După parcurgerea

completă a unui contur are loc deplasarea sculei pe conturul următor. Trecerea de pe un contur pe

altul se realizează în punctul de închidere a fiecărui contur deja prelucrat, printr-o deplasare

rectilinie a sculei (fig.2.2.).

În afara celor două modalităţi prezentate mai sus există şi o a treia variantă de frezare,

numită frezare pe tronsoane (fig.2.3.). În acest caz prelucrarea se face de la interiorul conturului

către exterior. Între cele trei variante nu pot fi sesizate diferenţe calitative majore, datorită vitezelor

de avans relativ mici.



Fig. 2.3. Frezarea pe tronsoane

2.2. PRELUCRAREA PIESELOR PE MUCN –uri ÎN 3 AXE

Necesitatea prelucrării unor piese tridimensionale a apărut pentru început în secţiile de

turnătorie (pentru obţinerea matriţelor pentru piese complexe) şi în secţiile de prototipuri, unde se

urmărea obţinerea într-un timp cât mai scurt a primei piese pentru analizarea şi testarea ei. Această

metodă de prelucrare urmăreşte obţinerea unor piese spaţiale de mare complexitate. În acest scop

sunt calculate o serie de puncte caracteristice şi segmente de curbe pentru diferite secţiuni ale

modelului. Toate aceste date sunt procesate pentru a fi transmise unei maşini CN în vederea

prelucrării.

La prelucrarea suprafeţelor 3D pot fi întâlnite două variante distincte de abordare a

problemei în cadrul sistemelor CAD / CAM [LAN 05]

Prima variantă constă în generarea suprafeţei 3D prin deplasarea sculei aşchietoare de-a

lungul unor tronsoane paralele, obţinute în urma secţionării suprafeţei de prelucrat cu nişte plane

echidistante şi paralele (fig.2.5.). O caracteristică a acestei modalităţi de prelucrare o constituie

faptul că planele de secţiune sunt perpendiculare pe suprafaţa de prelucrat.



Fig.2.5. Generarea suprafeţei prin deplasarea sculei pe tronsoane paralele

În cea de-a doua variantă (fig.2.6.) suprafaţa este generată tot prin deplasarea frezei pe

tronsoane paralele, dar scula aşchietoare parcurge tronsoane închise.

Fig.2.6. Generarea suprafeţei prin deplasarea sculei pe tronsoane închise

Precizie de prelucrare ridicată presupune, în principiu, timpi de prelucrare îndelungaţi. În

condiţiile frezării asistate de calculator precizia de prelucrare depinde în principal de doi factori:

Calculatorul (prin configuraţia hardware şi software a acestuia);

MUCN (prin precizia şi rigiditatea ei).

În tabelul 2.1. voi prezenta o comparaţie a traseului frezei pentru echipamentele de

conducere numerică cu 2½ axe şi respectiv 3 axe, în funcţie de tipul prelucrări.

Tabelul 2.1. Comparaţie a traseul frezei pentru echipamantele de conducere numerică cu 2½ şi 3 axe

MUCN cu 2½ MUCN 3 axe



Degroşare Degroşare

Semifinisare Semifinisare

Finisare Finisare

Pentru a exemplifica şi grafic diferenţele existente între cele două tipuri ale traseelor de

prelucrare (traseul frezei pentru prelucrarea pe maşini în 2½ axe, respectiv 3 axe), acestea vor fi

prezentate într-o vedere de sus (figura 2.7.).



Astfel, se poate observa că traseul destinat MUCN în 2½ este situat, pe direcţie

longitudinală, în plane verticale paralele, iar în cazul prelucrărilor pe maşini cu 3 axe traseul are o

orientare spaţială oarecare.

Fig.2.7. Vedere de sus a suprafeţei şi traseelor: a - 2½ axe; b-3 axe


PREZENTAREA MAŞINII DE FREZAT CNC DENFORD NOVAMILL

CAPITOLUL 3

PREZENTAREA MAŞINII DE FREZAT CNC

DENFORD NOVAMILL

Sistemul de frezat CNC Denford / NovaMill (figura 3.1.) este un sistem alcătuit din maşina

de frezat NovaMill CNC, echipamentul de conducere numerică (de provenienţă Fanuc – Japonia),

compresorul de aer şi calculatorul [xxx 1].

Fig.3.1. Sistemul de frezat CNC Denford / NovaMill

NOVAMILL CNC este o maşină de frezat 2½ axe. Această caracteristică este de fapt

impusă de echipamentul de conducere numerică. Maşina de frezat NOVAMILL CNC

este echipată cu o magazie de scule (deci este un centru de prelucrare), cu un sistem

pneumatic pentru instalarea semifabricatului şi sculei.

Echipamentul de conducere numerică este comandat de către calculatorul electronic

prin intermediul unui soft specific – VRMilling.



Compresorul de aer este destinat alimentării cu aer comprimat a diferitelor acţionări

pneumatice ale maşinii: sistemul de închidere / deschidere a dispozitivului de fixare a

semifabricatului, a capacului de protecţie şi a sistemului de fixare a portsculei în

broşa maşinii.

PC are integrat o platformă software proprie pentru programare şi simulare.

Portsculele utilizate permit montarea în broşa maşinii a unor freze, burghie, alezoare,

adâncitoare, tarozi, de dimensiuni mici, cu diametrul cuprins între 2 şi 12 mm. Acestea au coadă

cilindrică şi se montează în portsculele cu con ISO prin intermediul unor bucşe elastice.

Cu ajutorul soft –ului VRMilling putem să simulăm prelucrarea în două moduri: simulare 2D

sau 3D, operare în mod virtual şi în mod control maşină. Modulele de simulare, în variantele 2D şi

3D permit previzualizarea (cu anumite limite) a rezultatelor prelucrării efective pe maşina de frezat.

Ambele componente pot fi active simultan. În cazul simulării 3D este posibilă alegerea direcţiei din

care se priveşte modelul piesei prelucrate. În cazul în care există erori de programare care ar

conduce la coliziuni, acestea sunt evidenţiate la simulare.

Principalele componente ale maşinii de frezat CNC Denford / Novamill sunt (figura 3.2.)

[w2]:

Fig. 3.2. Componentele maşinii de frezat CNC Denford / NovaMill



1. Corp de protecţie

2. Capul maşinii

3. Coloana maşinii

4. Schimbător automat de scule

5. Masa maşinii

6. Ax principal

7. Încuietoare de protecţie a întrerupătorului

8. Butonul de oprire de urgenta

9. Picioare de susţinere

10. Panou electric

Materialele care pot fi prelucrate pe această maşină sunt duraluminiul sau răşinile sintetice

special destinate acestui scop.

Spaţiul de lucru al maşinii reprezintă spaţiul maxim de deplasare al elementelor mobile pe

cele trei axe de mişcare. În cazul maşinii CNC NovaMill spaţiul de lucru (figura 3.3.) este limitat la

225 mm (9”) pe axa X, 150 mm (6”) pe axa Y, respectiv 115 mm (4 ½”) pe axa Z [w1].


Sculaaschietoare

Deplasarea maxima pe X

Deplasarea maxima pe Y

Deplasarea maxima pe ZMasa masinii


Fig.3.3. Spaţiul de lucru al maşinii

Cele mai utilizate functii G si M sunt prezentate în tabelele 3.1. si 3.2.

Tabelul 3.1. Functii G:

Funcţia Grupul Semnificaţia Observaţii

G00 1 Poziţionare punct cu punct Se efectuează cu

avans rapid

G01 1 Interpolare liniară Se efectuează cu

avans de lucru

G02 1 Interpolare circulara în sens orar

G03 1 Interpolare circulara în sens trigonometric

G04 0 Oprire precisă

G20 6 Sistemul de unităţi britanic inch, inch/min

G21 6 Sistemul internaţional de unităţi mm, mm/min

G28 0 Revenire în punctul de referinţă

G40 7 Anularea compensării sculei

G41 7 Compensarea sculei pe stânga

G42 7 Compensarea sculei pe dreapta

G73 9 Găurire rapidă

G74 9 Filetare cu cuţit

G76 9 Alezare de finisare

G80* 9 Anularea ciclului de găurire

G81 9 Găurire

G82 9 Găurire cu temporizare

G83 9 Găurire adâncă

G84 9 Filetare cu tarod

G85 9 Alezare

G86 9 Alezare

G87 9 Alezare de jos în sus

G89 9 Găurire



G90* 3 Programare în coordonate absolute

G91 3 Programare în coordonate relative

G94* 5 Avans pe minut

G95 5 Avans pe rotaţie

G98* 10 Revenire la nivelul iniţial al buzunarului Utilizate la ciclurile de

găurireG99 10 Revenire la nivelul R al buzunarului

G170 0 Prelucrarea buzunarului circular

G171 0 Prelucrarea buzunarului circular

G172 0 Prelucrarea buzunarului dreptunghiular

G173 0 Prelucrarea buzunarului dreptunghiular

Tabelul 3.2. Functii M:

Funcţia Descriere

M00* Oprirea programului

M01* Oprirea opţională a programului

M02* Resetarea programului

M03 Pornirea turaţiei cu rotirea axului principal în sens orar

M04 Pornirea turaţiei cu rotirea axului principal în sens trigonometric

M05 Oprirea turaţiei

M06 Schimbarea automată a sculelor

M08 Pornirea lichidului de răcire - ungere

M09 Oprirea lichidului de răcire - ungere

M10 Deschiderea sistemului de fixare a semifabricatului

M11 Închiderea sistemului de fixare a semifabricatului

M13 Pornirea turaţiei în sens orar şi a lichidului de răcire-ungere

M14 Pornirea turaţiei în sens trigonometric şi a lichidului de răcire-ungere

M19 Orientarea arborelui principal

M20 Deplasarea MASS (magazinul automat de schimbare a sculelor) sub arborele

principal

M21 Deplasarea MASS de sub arborele principal



M22 Deplasarea MASS în jos

M23 Deplasarea MASS în sus

M24 Deschiderea sistemului de fixare a portsculei în arborele maşinii

M25 Închiderea sistemului de fixare a portsculei în arborele maşinii

M27 Resetarea poziţiei magazinului de scule

M30 Oprirea programului şi poziţionare la începutul lui

M32 Rotirea magazinului de scule în sens orar

M33 Rotirea magazinului de scule în sens trigonometric

M38 Deschiderea uşii de protecţie

M39 Închiderea uşii de protecţie

M62 Ieşire auxiliară 1 – activă

M63 Ieşire auxiliară 2 – activă

M64 Ieşire auxiliară 1 – dezactivată

M65 Ieşire auxiliară 2 – dezactivată

M66 Aşteptare pentru ieşirea auxiliară 1 – activată

M67 Aşteptare pentru ieşirea auxiliară 2 - activată

M70 Schimbarea semnului pe direcţia X – activat (oglindire pe axa X)

M71 Schimbarea semnului pe direcţia Y – activat (oglindire pe axa Y)

M76 Aşteptare pentru ieşirea auxiliară 1 - dezactivată

M77 Aşteptare pentru ieşirea auxiliară 2 - dezactivată

M80 Schimbarea semnului pe direcţia X – dezactivat

M81 Schimbarea semnului pe direcţia Y – dezactivat

M98 Apelare subprogram (subrutină)

M99 Încheierea subprogramului şi revenire în programul apelant



CAPITOLUL 4

PREZENTAREA MAŞINII DE FREZAT CNC

EMCO MILL 55 CU CELE DOUĂ ECN AFERENTE

EMCO este o maşina educaţională care respecta întocmai funcţionarea maşinilor industriale

şi se potriveşte perfect cu sălile de curs. Maşina de frezat EMCO Mill 55 este formată din

maşina de frezat, echipamentul de conducere numerică şi un calculator (figura 4.1.).

Fig.4.1. Sistemul de frezat CNC EMCO MILL 55

Chiar dacă este cea mai mică din categoria maşinilor educaţionale este echipata cu 8 posturi

de lucru (figura 4.2.) (diametrul maxim al portsculei fiind de 40mm, iar lungimea 58,5mm) [xxx

2]. Unitatea de control interschimbabil este caracteristica cea mai importantă a maşinilor

educaţionale EMCO.



Fig.4.2. Caracteristicile maxime ale portsculei

Maşina este controlata de un PC. Pe acesta pot fi instalate diferite programe industriale de

control sau sistemul CAD/CAM. Acest fapt face posibilă pregătirea pentru o gamă largă de

comenzi cu care se pot confrunta angajaţii în practica de zi cu zi.

Este posibilă instalarea următoarelor sisteme de control: SIEMENS 840D, SIEMENS 810D,

SIEMENS 810/ 820, FAGOR 8055 TC/MC GE FANUC Series 21, GE FANUC Series 0,

HEIDENHAIN TNC 426/430 EMCOTRONIC TM02 PAL, precum şi alte sisteme.

Maşina de frezat EMCO Mill 55 poate controla 3 axe, cu ajutorul calculatorului, interfaţa de

simulare a comenzii numerice fiind de tip SINUMERIK 810/820, poate avea viteza de avans

între 0 → 2000 mm/min, iar forţa maximă de avans: 800/800/1000 N.

EMCO Concept MILL 55 poate executa următoarele operaţiuni: frezare pe contur, filetare

prin frezare, tarodare, găurire.



În cazul maşinii EMCO Mill 55 axele sunt acţionate cu motoare pas cu pas cu precizia de

poziţionare de 0,05 mm pentru următorul spaţiu de lucru: [xxx 2] 190 mm pe axa X, 125 mm pe axa

Y, respectiv 190 mm pe axa Z (figura 4.3.).

Fig.4.3. Spaţiul de lucru al maşinii



Principalele componente ale maşinii de frezat EMCO Mill 55 sunt (figura 4.4.) [xxx 2]:

Fig. 4.4. Componentele maşinii de frezat CNC EMCO MILL 55



Cele mai utilizate functii G si M sunt prezentate în tabelele 4.1. si 4.2. Tabelul 4.1. Functii G:

G0 Traversare rapida

G1 Traversarea masinii

G2 Interpolare circulara in sensul acelor de ceasornic

G3 Interpolare circulara in sens opus acelor de ceasornic

CIP Interpolare circulara via punct intermediary

G4 Temporizare

G9 Oprire precisa

G17 Plan de lucru selectat XY

G18 Plan de lucru selectat XZ

G19 Plan de lucru selectat YZ

G25 Limita minima programabila a spatiului de lucru/programarea limitei de viteza a axului

G26 Limita minima programabila a spatiului de lucru/programarea limitei de viteza a axului


1. Cap de frezare

2. Magazia de scule cu 8 posturi

3. Uşa de protecţie

4. Axa Z

5. Masa de frezat

6. Masa de combinare pe X,Y

7. Butonul pentru oprire de

urgenta

8. Placa cu numele maşinii

9. Comutatorul de pornit oprit

10. Cabinetul

11. Lampa maşinii (opţional)

12. Unitate de ax de mare viteza (accesoriu)

13. Unitate pneumatica de întreţinere (opţional)

14. Baza maşinii (accesoriu) cu trăgătorul de scule şi PC


G33 Constanta locului de asezare

G331 Filetare

G332 Filetare/retragere

G40 Anularea compensarii radiale a cutitului

G41 Compensarea radiala a cutitului pornita pe stanga

G42 Compensarea radiala a cutitului pornita pe dreapta

G53 Deselectarea setarii offsetului zero

G54-G57 Setarea offsetului zero

G500 Deselectarea setarii offsetului zero

G505-G599 Setarea offsetului zero

G60 Oprire precisa

G63 Filetare fara sincronizare

G64 Mod de contur

G641 Mod de contur cu tranzitie programabila

G70 Selectarea sistemului de unitati britanic

G71 Selectarea sistemului international de unitati

G90 Programare in coordonate absolute

G91 Programare in coordonate relative

G94 Avans in mm/min, inch/mm

G95 Avans de rotatie in mm/rev, inch/rev

G96 Viteza constanta de taiere activata

G97 Viteza constanta de taiere dezactivata

G140 Apropiere inceata sau departare



G141 Apropiere din stanga si/sau departare din stanga

G142 Apropiere din stanga si/sau departare din dreapta

G143 Directia de apropiere si/sau departare in concodranta cu pozitia relative de la inceput si/sau punctul final pe directei tangentiala

G147 Apropierea pe o linie dreapta

G148 Departarea pe o linie dreapta

G247 Apropierea pe un sfert de cerc

G248 Departarea pe un sfert de cerc

G340 Apropierea si departarea 3D

G341 Apropierea si departarea in plan

G347 Apropierea pe un semicerc

G348 Departarea pe un semicerc



Tabelul 3.2. Functii M:

M0 Oprire programata

M1 Oprire optionala

M2 Sfarsitul programului

M3 Pornirea turatiei in sensul acelor de ceasornic

M4 Pornirea turatiei in sen contrar acelor de ceasornic

M5 Oprirea axului

M6 Schimbarea sculei

M8 Pornirea ventilatorului

M9 Oprirea ventilatorului

M10 Blocarea capului conducator

M11 Deblocarea capului conducator

M17 Oprirea subprogramului

M25 Deschiderea usii

M26 Inchiderea usii

M27 Divizarea/impartirea capului rotativ

M30 Oprirea programului

M70 Pozitionarea axului

M71 Suflarea rezidurilor pornita

M72 Suflarea rezidurilor oprita


STUDIU COMPARATIV INTRE MASINILE DE FREZAT

CAPITOLUL 5

STUDIU COMPARATIV ÎNTRE MAŞINILE DE FREZAT

CNC DENFORD NOVAMILL ŞI EMCO MILL 55

ASEMĂNĂRI

Novamill Emco mill 55

Maşini educaţionale şi de

formare tehnicăX X

Scule de prelucrat: freze,

burghie, alezoare, adâncitoare,

tarozi

X X

Platformă software proprie

pentru programare şi simulare X X

Facilităţi interfaţare robot:

închidere / deschidere automată

a uşii, prindere automată a

piesei, comandă răcire / curăţare

cu aer comprimat, selecţie

program prelucrare.

X X

Interpolare liniară şi circulară X X

Compensarea sculei şi subrutine X X

Unitate de dischetă X X

Programare offline, departe de

maşină pentru a scrie programeX X

Fereastră de simulare 2D şi 3D X X

Programare în inch sau mm X X

Operaţii de frezare prin

conturare, tarodare, găurireX X



Avand in vedere caracteristicile constructive ale celor două maşini prezentate, putem

sublinia faptul că exista o intreagă gamă de asemănări, astfel putem constata că ambele maşini se

constituie ca fiind maşini educaţionale si de formare tehnică, faptul că ambele maşini dispun de

platforme proprii de software, că pot exista facilităţi de interfaţare robot cum ar fi: inchiderea,

deschiderea automată a uşii; prinderea automată a piesei, comandă răcire/curăţăre cu aer comprimat,

selecţia programului de prelucrare.

Constatăm faptul că ambele maşini execută interpolari liniare si circulare.

In ceea ce priveşte partea de utilare a maşinilor din punct de vedere IT, vom observa că

ambele maşini dispun de unitate de dischetă şi că exista posibilitatea ca pentru ambele maşini se pot

executa programe offline.

De asemenea constatăm faptul ca ambele maşini pot simula programele realizate in ferestre

de simulare 2D si 3D, precum ăi faptul că programarea poate fi realizată in sistem de unităţi britanic

(inch) sau internaţional (mm).



DEOSEBIRI

Novamill [w2, w3] Emco Mill 55 [w5]

Axe controlate cu calculatorul 2½ axe 3 axe

Spaţiul de lucru 225 mm pe axa X,

150 mm pe axa Y,

115 mm pe axa Z

190 mm pe axa X,

125 mm pe axa Y,

190 mm pe axa Z.

Diametrul maxim al sculei Φ12 mm Φ40 mm

Interpolare elicoidală - X

Viteza de avans 0→ 1500 mm/min 0→ 2000 mm/min

Rezoluţia pasului 0,1 μm 0,5 μm

Masa de frezat 356x127mm 420x125 mm

Posturi în magazia de scule 6 8

Rotaţia sculei 0 →5000 rpm 100 →3500 rpm

Greutatea maşinii 170 kg 220 kg

Înălţimea maşinii 648 mm 980 mm

Suprafaţa de instalare WxD 889x1041mm 960x1000 mm

Drivere _ CD-ROM

Cost de achiziţie 23600$ 30000$

Cerinţe minime de sistem Pentium 166 MHz, 128 MB

Ram, 50 Mb disc liber,

Windows 98/2000/XP/NT

Celeron 700 MHz, 128

MB Ram, 10 GB disc

liber, Windows

98/2000/XP/NT



Vom observa in continuare o serie de deosebiri intre cele două maşini prezentate, ca o prima

diferenţă semnificativă constatăm numărul de axe controlate cu ajutorul calculatorului, astfel maşina

Novamill utilizează un numar de 2 ½ axe in timp ce maşina Emco Mill 55 utilizează un numar de 3

axe. Se constată o diferenta apreciabilă in diametru maxim al sculelor utilizate, asfel in timp ce

pentru maşina Novamill se pot utiliza scule cu diametru maxim Φ 12 mm, pentru maşina Emco Mill

putem ajunge pană la scule cu diametru maxim de Φ 40 mm.

De asemenea viteza de avans este crescută in cazul masinii Emco Mill putand ajunge pană la

2000 rot/min.

Vom observa, din punct de vedere constructiv al masinilor diferenţe in ceea ce priveste

dimensiunile masei de frezat (356x127 mm pentru maşina Novamill si 420x125 mm pentru maşina

Emco Mill 55), a greutăţii acestora (170 kg vs. 220 kg), a inălţimii (648 mm vs. 980 mm).

In ceea ce priveşte numărul de posturi regăsite in cadrul magaziei de scule vom observa

diferenţierea masinilor, asftel in ceea ce priveţte masina Novamill regăsim un numal de 6 posturi, in

timp ce pentru maşina Emco Mill 55 se regăsesc un numar de 8 posturi.

Din punct de vedere al costurilor de achiziţie se constată faptul ca maşina Emco Mill 55 are

un cost mai ridicat situandu-se la suma de 30.000 $, in timp de maşina Novamill atinge suma de

23.600$.


APLICATII

CAPITOLUL 6

APLICAŢII

6.1. PIESA CARE POATE FI PRELUCRATĂ ÎN

CONDIŢII SIMILARE PE AMBELE MAŞINI

În vederea prelucrării pe maşina CNC NovaMill am ales piesa prezentată în figura 6.1. Cu ajutorul

aplicaţiei proprie maşinii, VRMilling , am putut să urmărim prelucrarea piesei atât în simulare

2D, cât şi simulare 3D (figura 6.2.).

După lansarea în execuţie a soft –ului propriu VRMilling, urmează încărcarea programului de

conducere numerică din meniul File – Open. După aceea alegem modul de simulare 2D sau 3D (este

posibil ca cele două componente să fie active simultan). În cazul în care există erori de programare

care ar conduce la coliziuni, acestea sunt evidenţiate la simulare.

Prelucrarea piesei se poate face în mod continuu sau alegând opţiunea pas cu pas în vederea

urmăririi liniei de program (butonul a). Pentru pornirea rulării programului de conducere

numerică apăsăm butonul b.

În cazul în care dorim să revedem prelucrarea piesei de la început apăsăm butonul d, pentru

oprirea rulării programului, apoi butonul e în scopul reveniri la începutul programului şi la

sfârşit butonul c pentru lansarea programului de conducere numerică.

a b c d e

a. comutarea între modul de rulare continuă sau pas cu pas a programului CN

b. lansarea programului CN

c. întreruperea programului CN

d. oprirea programului CN

e. revenirea la începutul programului CN


APLICATII

În figura 6.3. am prezentat o secvenţă din timpul rulării programului CN pentru piesa din

figura 6.1., iar în tabelul 6.1. voi prezenta programul CN cu descrierea funcţiilor ce îl alcătuiesc.

Fig. 6.1. Piesă în vederea prelucrării pe maşina CNC NovaMill

Fig. 6.2. Ferestrele de simulare 2D şi 3D


APLICATII

Fig. 6.3. Secvenţă din timpul rulării programului CN


APLICATII

Tabel 6.1. Descrierea programului CN în vederea prelucrări piesei din figura 6.1.

[BILLET X100 Y100 Z30 Declararea dimensiunilor semifabricatului

[EDGEMOVE X0 Y0 Z0 Declararea punctului de nul

[TOOLDEF T1 D6 Declararea sculei

G21 Sistemul de unităţi metric

G91 G28 X0 Y0 Z0 Resetarea maşinii

M03 S2000 Pornirea mişcării de rotaţie a sculei şi reglarea turaţiei de 2000

rot/min

M06 T1 Schimbarea sculei

G00 X24 Y40 Z0 F2000 Poziţionarea sculei în punctul (24,40) al planului Z curent.

Reglarea avansului la valoarea 2000 mm/min

G00 Z-10 Deplasarea sculei cu 10 mm în jos

G41 X0 Y0 Iniţierea compensării sculei

G02 X20 Y25 R26 Interpolare circulară în sens orar

G02 X2 Y-2.8 R2.3 Interpolare circulară în sens orar

G03 X7.8 Y-1.6 R4.2 Interpolare circulară în sens trigonometric

G02 X6.75 Y-1.7 R3.6 Interpolare circulară în sens orar

G01 Y-7.1 Interpolare liniară

G03 X-1.1 Y-2.12 R1.25 Interpolare circulară în sens trigonometric

G02 X-15.2 Y-25 R15 Interpolare circulară în sens orar

G03 X-0.6 Y-5.7 R3 Interpolare circulară în sens trigonometric

G01 X16.7 Interpolare liniară

G02 X0 Y-4 R2 Interpolare circulară în sens orar

G01 X-19.6 Interpolare liniară

G02 X-4.95 Y4.37 R5 Interpolare circulară în sens orar

G01 X-1 Y6.67 Interpolare liniară

G01 X-7 Y12.95 Interpolare liniară

G01 X-4.5 Interpolare liniară

G40 G00 Z25 Anularea compensării sculei şi retragerea cu avans rapid a sculei

cu 25 mm pe verticală

M05 Oprirea turaţiei sculei


APLICATII

M30 Terminarea programului

6.2. PIESA CARE POATE FI PRELUCRATĂ PE

AMBELE MAŞINI, ŢINÂND SEAMA DE

PARTICULARITĂŢILE FIECAREIA

În cel de-al doilea caz am ales pentru prelucrarea pe cele două maşini de conducere numerică

piesa reprezentată în figura 6.4. Aceasta a fost proiectată în AutoCAD în conformitate cu [DRA 03].

Vedere de sus

Piesa 3D

Vedere din faţă

Fig. 6.4. Piesă în vederea prelucrării pe maşina CNC NovaMill şi EMCO Mill 55


APLICATII

Programul de conducere numerică a fost editat în aplicaţia Notepad, iar apoi a fost încărcat

în soft –urilor celor două maşini de conducere numerică NovaMill şi EMCO Mill 55. În tabelul 6.2.

voi prezenta o parte din programul de conducere numerică aferent piesei din figura 6.4.

Fig. 6.5. Ferestrele de simulare 2D şi 3D


APLICATII

Fig. 6.6. Secvenţă din timpul rulării programului CN


[BILLET X70 Y30 Z30 Declararea dimensiunilor semifabricatului

[EDGEMOVE X0 Y0 Z0 Declararea punctului de nul

[TOOLDEF T1 D6 Declararea sculei

G21 G91 G28 X0 Y0 Z10 Resetarea maşinii. Traiectoria sculei trece printr-un

punct intermediar situat cu 10 mm deasupra

poziţiei actuale

M6 T01 Schimbarea sculei

M03 S2000 F2000 Pornirea mişcării de rotaţie a sculei şi reglarea turaţiei de 2000 rot/min. Reglarea avansului la valoarea 2000 mm/min

G0 X0 Y10 Z0 Poziţionarea sculei în punctul (0, 0) al planului Z

curent.

Z-2 Deplasarea sculei cu 2 mm în jos

G01 X10 Y9.65 Interpolare liniară

G02 X8.18 Y5.5 R30.91 Interpolare circulară în sens orar



APLICATII

G01 X11.6 Y-6.25 Interpolare liniară

G03 X25 Y-7.9 R121.18 Interpolare circulară în sens trigonometric

G01 X-66 Y0 Interpolare liniară

G00 Z0 Retragere cu avans rapid

G00 X0 Y0 Retragere cu avans rapid

Z-4 Deplasarea sculei cu 4 mm în jos

G01 X10 Y9.65 Interpolare liniară

G02 X8.18 Y5.5 R30.91 Interpolare circulară în sens orar


G01 X11.6 Y-6.25 Interpolare liniară

..... ....

G01 X-66 Y0 Interpolare liniară

G00 Z25 Retragere cu avans rapid



6.3. PIESĂ CARE POATE FI PRELUCRATĂ

INTEGRAL DOAR PE MAŞINA DE FREZAT EMCO

MILL 55

În cel de-al treilea caz am ales pentru prelucrarea pe maşina de conducere numerică în trei

axe un cilindru care prezintă un canal în conformitate cu figura 6.5. Acest canal va fi prelucrat cu o

freză cu diametrul de Φ5mm.


APLICATII

Vedere de sus

Piesa 3D

Vedere din faţă

Fig.6.5. Piesă în vederea prelucrări pe maşina EMCO Mill 55

În tabelul 6.3. voi prezenta programul de conducere numerică aferent piesei din figura 6.5.


T0506 Declararea sculei

M13 Sensul de rotaţie al sculei

G97 S2000 Pornirea mişcării de rotaţie a sculei şi reglarea turaţiei de

2000 rot/min.

M52 Poziţionarea sculei

G94 F200 Reglarea avansului la valoarea 200 mm/min

G0 X0 Y0 Poziţionarea sculei

Z-5 Coborârea sculei pe verticalăIonut Constantin MOARCĂS Page 60 TCM 2132

APLICATII

G1 X5 Y-5 Interpolare liniară

X10 Y-10 Interpolare liniară


G00 Z10 Ridicarea sculei pe verticală

X0 Y0 Avans rapid

Z-10 Coborârea sculei pe verticală





X0 Y0 Avans rapid

Z-15 Coborârea sculei pe verticală





X25 Y12.5 Avans rapid

G02 X12.5 Y-50 R12.5 Interpolare circulară



G0 X0 Y0 M15 Retragerea cu avans rapid a sculei cu 100 mm pe verticală



BIBLIOGRAFIE

CAPITOLUL 7

CONCLUZII

Apariţia conducerii numerice a marcat un punct important în automatizarea maşinilor-unelte,

permiţând rezolvarea unor probleme tehnologice deosebit de complexe în condiţiile unei

flexibilităţii deosebite a sistemului de programare.

Având piesa tridimensională se va scrie programul de conducere numerică (manual sau cu

ajutorul calculatorului), care va putea fi încărcat în calculatorul maşinii, iar prin intermediul unor

secvenţe de numere şi simboluri către maşina unealtă, se va putea prelucra piesa.

În lucrarea de faţă s-a realizat o comparaţie între două sisteme de frezat CNC educaţionale, şi

anume: NOVAMILL şi EMCO MILL 55.

Aceste două tipuri de maşini, după cum s-a putut observa de-a lungul prezentei lucrări,

prezintă atât asemănări, cât şi deosebiri în modul de funcţionare, precum şi cel de programare.

Cele două maşini de frezat sunt compuse din maşina de frezat, echipamentul de

conducere numerică şi calculatorul. Sistemul de frezat NovaMill controlează 2½ axe,

în timp ce EMCO Mill 55 controlează 3 axe.

NovaMill este echipata cu 6 posturi de lucru, în timp ce EMCO Mill 55 cu 8 posturi.

Diametrul maxim al sculei diferă de asemenea: în cazul NovaMill Φ12 mm, iar în

cazul EMCO Mill 55 Φ40 mm.

Atât NovaMill, cât şi EMCO Mill 55 permit programare liniară şi circulară, însă

EMCO Mill 55 prezintă suplimentar şi funcţii pentru interpolare elicoidală şi

cilindrică.

O altă deosebire importantă o reprezintă spaţiul de lucru: pentru NovaMill 225 mm

pe axa X, 150 mm pe axa Y, 115 mm pe axa Z, în timp ce EMCO Mill 55 190 mm pe

axa X, 125 mm pe axa Y, 190 mm pe axa Z.

Amândouă tipuri de maşini de frezat pot executa operaţii de frezare prin conturare,

tarodare, găurire.

În concluzie putem spune că creşterea permanentă a numărului de maşini CNC în industrie

solicită un personal tot mai numeros capabil să scrie programe care să controleze maşinile unelte

pentru producerea pieselor în forma şi la precizia cerute.


BIBLIOGRAFIE

BIBLIOGRAFIE

[DRA 03] DRĂGOI, M.V., Proiectare tehnologică asistată de calculator. Note de curs 2003-

2007.

[DRA 03] DRĂGOI, M. V. , UDROIU, R., VASILONI A. M., Modelare 3D în AutoCAD 2002.

Aplicaţii, Editura Albastra, Cluj-Napoca, 2003

[IVN 04] IVAN, N.V., BERCE, P., ş.a., Sisteme CAD/CAPP/CAM. Teorie şi practică. Editura Tehnică, Bucureşti, 2004

[LAN 05] LANCEA, C., Concepţie şi fabricaţie asistate de calculator, Editura Universităţii

„Transilvania”, 2005 ISBN 973-635-442-3

[xxx 1] Maşina de frezat CNC Denford NovaMILL. Documentaţie tehnică.

[xxx 2] Maşina de frezat CNC EMCO Mill 55. Documentaţie tehnică.

[w1] http://www.denford.com/Downloads/Literature/Machine/Novamill.pdf

[w2] http://www.denfordata.com/downloads/dos/NOVAMILL.PDF

[w3] http://www.b2gmarket.com/vendorfiles/Denford%20Machines.pdf

[w4] http://catia.3x.ro/index_files/text/Notiuni.htm

[w5] http://www.emco.at/Marketing/Concept/Concept_Brochure_EN.pdf


http://www.emco.at/Marketing/Concept/Concept_Brochure_EN.pdf

http://catia.3x.ro/index_files/text/Notiuni.htm

http://www.b2gmarket.com/vendorfiles/Denford%20Machines.pdf

http://www.denfordata.com/downloads/dos/NOVAMILL.PDF

http://www.denford.com/Downloads/Literature/Machine/Novamill.pdf

proiect final ionut moarcas

Documents