CNC tokarilica

mini|desno|300px|Moderna CNC tokarilica s dodatnim nosačem alata za bušenje.

mini|desno|300px|CNC tokarilica.

mini|desno|300px|Glavni dijelovi školske CNC tokarilice: 1. zaštitni poklopac stroja, 2. stezna glava, 3. pogon glavnog vretena, 4. nosač alata (revolverska glava), 5. istosmjerni motor (servomotor) za posmak, 6. konjić, 7. klizne staze, 8. sigurnosna sklopka, 9. električna i elektronička oprema stroja.

mini|desno|300px|Izbor režima obrade kod tokarenja podrazumijeva izbor vrijednosti sljedećih parametara: brzine rezanja vc, posmaka f i dubine rezanja ap.

mini|desno|300px|3D simulacija strojne obrade.

mini|desno|300px|2D simulacija strojne obrade.

mini|desno|300px|Referentne točke na CNC tokarilici.

mini|desno|300px|Koordinatni sustav na vodoravnoj CNC tokarilici.

mini|desno|300px|Pomak nultočke na CNC tokarilici.

mini|desno|300px|Tipične referentne točke za različite alate.

mini|desno|300px|Gibanje u brzom hodu.

mini|desno|300px|Povratna putanja alata.

mini|desno|300px|Mogućnosti zadavanja skošenja i zaobljenja a) i primjer zadavanja skošenja i zaobljenja b).

mini|desno|300px|Primjer korištenja adrese ANG.

mini|desno|300px|Kružna gibanja na CNC tokarilici: a) nož odozgo, b) nož odozdo.

mini|desno|300px|Primjer prikazuje predznake I i K u XZ ravnini (CNC tokarilica) ovisno o položaju početne točke alata (1).

mini|desno|300px|Primjer kružnoga gibanja na CNC tokarilici.

mini|desno|300px|Primjer kružnoga gibanja na CNC tokarilici.

mini|desno|300px|Primjer kružnoga gibanja na CNC tokarilici.

mini|desno|300px|Primjer uz naredbu CIP.

CNC tokarilica je vrsta tokarilice s CNC upravljanjem, a koristi se za tokarenje ili strojnu obradu okruglih (rotacijskih) dijelova. Ovisno o načinu stezanja mogu se obrađivati i dijelovi koji nisu simetrični kao što je na primjer koljenasto vratilo. Glavno gibanje je kružno i ostvaruje ga obradak stegnut u steznu glavu. Pomoćno gibanje je pravocrtno (translacijsko) i izvodi ga alat. Zdravko Blažević: ”Programiranje CNC tokarilice i glodalice “, , učenje CNC programiranja na tokorilici i glodalici za srednje škole u Hrvatskoj, 2004.

CNC tokarilica (engl. Computer Numerical Control) ili brojčano upravljani alatni stroj danas je sve više u upotrebi. Strojevi imaju jednu ili dvije stezne glave (amerikanera), jedan ili dva suporta s revolverskom glavom. Alati mogu biti bez ili s pogonom, te se tokarilice pretvaraju u obradne centre. Jednostavnim programiranjem moguće je proizvoditi složene predmete. Također je moguće CAD-CAM tehnologijom upotrijebiti programske naredbe iz 3D crteža. "Tehnička enciklopedija", glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.

Objašnjenje

Među prvim konstruiranim CNC strojevima bile su i tokarilice. S razvojem NC upravljanja tokarilice su se razvijale u konstrukcijskom i upravljačkom dijelu pa ih ima različitih vrsta. Prema položaju radnog navojnog vretena tokarilice se mogu podijeliti na: vodoravne (imaju vodoravno radno vreteno) i okomite ili karusel tokarilice. Vodoravnu tokarilicu susrećemo gotovo u svakoj strojarskoj radionici, a okomite su rijetke i uglavnom se primjenjuju za obradu predmeta velikih izmjera (dimenzija). Pravac i smjer glavnih osi određuje se na temelju pravila desne ruke i okomite tokarilice imaju uglavnom dvije osi koje se označuju sa X i Z. Vodoravne tokarilice mogu imati dvije, tri, četiri i šest osi. Pozitivni smjer osi Z usmjeren je od radnog vretena prema van i poklapa se s osi radnoga vretena, a pozitivni smjer osi X ovisi o smještaju nosača alata (s prednje ili stražnje strane). Bez znanja o smjerovima osi na stroju nije moguće programirati stroj.

CNC tokarilica s 3 osi ima dodatnu os koja se obično označuje s C u apsolutnom modu, a H u inkrementnom. Dodatne mogućnosti su joj poprečno glodanje, izrada žljebova, izrada poprečnih provrta i slično. Ta os služi kao zamjena za jednostavnije operacije na glodalici, ali često ima određena ograničenja.

Tokarilica s 4 osi ima potpuno drugačiji način programiranja od one s 3 osi. Programiranje te tokarilice svodi se zapravo na programiranje rada dviju dvoosnih tokarilica istovremeno. Pri tome jedna obavlja obradu vanjskih površina, a druga obradu unutarnjih površina.

CNC tokarilice sa 6 osi su posebne (specijalne) tokarilice s dva spremnika (magazina) alata te sa setom od tri osi po spremniku alata. Koriste se u radionicama za izradu vijaka i slično.

Uobičajene operacije obrade na CNC tokarilici Uobičajene operacije koje se izvode na CNC tokarilicama, ovisno o korištenim alatima jesu: uzdužno vanjsko i unutarnje tokarenje, obrada čela (poprečno tokarenje), izrada žljebova, odsijecanje, zabušivanje i bušenje, profilna obrada (kugla, utor), narezivanje i urezivanje navoja, izrada konusa.

Kvaliteta obrađene površine kreće se od Ra 0.2 µm (N4) pri završnoj finoj obradi.

Alati za tokarenje Alati se smještaju u revolversku glavu prema planu alata. Revolverska glava može imati 6, 8 ili 12 mjesta za smještaj alata. Svako mjesto označeno je odgovarajućim brojem. Najčešće na tokarilici alati na mjestu s parnim brojem su za vanjsko tokarenje, a na mjestu s neparnim brojem služe za obradu unutarnjih ploha ili bušenje. S obzirom na os vrtnje (rotacije) revolverske glave u odnosu prema osi vrtnje obratka razlikuju se 3 vrste revolverskih glava: paralelne osi vrtnje (manji prostor, ali i opasnost od sudara), os vrtnje revolver glave okomita na os radnog komada (zauzima veći prostor, sudar izbjegnut) i koso postavljena os vrtnje revolverske glave (kompromisno rješenje).

Simulacija obrade na CNC tokarilici Simulacija strojne obrade može se vršiti u ravnini XZ odabirom izbornika Simulation ili u prostoru odabirom izbornika 3D View. Simulacijom obrade provjerava se ispravnost pisanja naredbi programa te putanja alata. Simulacija ne prepoznaje tehnološke pogreške kao što su pogrešan smjer vrtnje, loše izabran režim rada, pogrešne vrijednosti korekcija alata, uporaba naredbe G0 umjesto G1 i slično.

Odabirom tipke Simulation otvara se prozor za simulaciju u 2D koji nam grafički prikazuje trenutnu poziciju alata, posmak (eng. Feed), alat (eng. Tool), stanje ili status simulacije (eng. Run/Reset/Stop), postavu simulacije (eng. Settings) te omogućuje povećanje ili smanjenje prikaza putanje alata.

Prikazane boje na ekranu znače sljedeće: svijetlo zelena - putanja alata u radnom hodu; tamno zelena - putanja alata u brzom hodu; žuta- simbol alata, središnjica i tako dalje; plava- pomoćne crte kružnog gibanja.

Start pokreće simulaciju, Reset prekida i vraća na početak, a Single omogućuje praćenje simulacije blok po blok pritiskanjem tipke Start. lzbornik Edit vraća u program.

3D simulacija Odabirom 3D View otvara se prozor simulacije u prostoru. Vodoravna alatna traka nudi izbornike Start, Reset, Single i Edit koji imaju isto značenje kao i kod prikaza u ravnini. Okomita alatna traka nudi izbornike View, Parameter, Workpiece i Tool.

lzbornik View omogućuje odabir pogleda na izradak (2D, 2D sjenčano ili 3D) te odabir presjeka (bez presjeka, gornji polovični presjek, donji polovični presjek ili puni presjek). Također je moguće zadati i veličinu prikaza (<100% umanjenje, >100% uvećanje).

lzbornik Parameter daje nekoliko mogućnosti: Clamping omogućuje prikazivanje stezne glave (eng. Clamping device visible) ili ne, postavljanje stezanja na automatiku (ako postoji na stroju) te prikazivanje konjića ili ne (eng. Tailstock visible). Resolution omogućuje prilagodbu kvalitete prikaza mogućnostima računala. Ona može biti: visoka (eng. High), srednja (eng. Medium) i niska (eng. Low). Prikaz alata (eng. Tool presentation) može biti: Volume model - prikazuje alat kao neprozirno trodimenzionalno tijelo, Transparent volume model - prikazuje alat prozirnim, Wire model - prikazuje alat kao žičani model, No tool representation - ne prikazuje alat. Opći parametri (eng. General) omogućuju: otkrivanje sudara (eng. Colision detection) alata i izratka u brzom hodu, alata i stezne glave, te dijelova alata koji ne režu materijal s izratkom ili steznom glavom; prikaz simulacije od strojne nul točke (MCS) ili nul točke obratka (WCS); zadavanje brzine simulacije rezanja (eng. Cutting).

lzbornik Workpiece daje skicu pripremka (sirovca) u koju se upisuje: udaljenost točke W od nul točke M; udaljenost točke W do čeone površine pripremka (dodatak za poravnavanje); duljinu obratka nakon poravnavanja. To je vrijednost koja se upisuje u naredbu TRANS, ako smo prije toga odredili točku A na čelu stezne glave; promjer izratka; udaljenost čeone površine izratka do čeljusti stezne glave.

lzbornik Tools omogućuje postavljanje alata za obradu. U polju Toolholder pozicioniramo se na broj alata koji smo odredili u programu. Zatim se pozicioniramo u polje Tools te pronađemo potreban alat. S Take tool postavljamo označeni alat u označeni držač alata. Na mjesta s parnim brojem postavljamo alat za vanjsko tokarenje, a alat za unutarnje tokarenje ili bušenje na neparni broj. Po postavljanju svih potrebnih alata potvrđujemo odabir funkcijskom tipkom OK.

Referentne točke CNC strojevi imaju tri međusobno neovisna geometrijska sustava: geometrijski sustav stroja, geometrijski sustav izratka, geometrijski sustav alata.

Svaki od tih sustava ima proizvoljno (dogovorno) odabranu referentnu (nul) točku. Da bi vođenje oštrice alata bilo moguće, potrebno je precizno odrediti matematičku vezu među pojedinim referentnim točkama. Sve referentne točke određuju se s obzirom na strojni koordinatni sustav: M - strojna nultočka (eng. Machine zero point) određuje ju proizvođač CNC stroja i ne može se mijenjati. Ona je ishodište strojnoga koordinatnog sustava i od nje se proračunavaju svi pomaci alata; W - nultočka izratka (eng. Workpiece zero point) je proizvoljno odabrana točka na obratku. S obzirom na tu točku programiraju se sve koordinate točaka putanje alata u apsolutnom koordinatnom sustavu. N - referentna točka alata (eng. Tool mount reference point) je početna točka od koje se mjere svi alati. Leži na osi držača alata. Određuje ju proizvodač CNC stroja i ne može se mijenjati. R - referentna točka stroja (eng. Reference point) je točka u radnom području stroja koja je određena krajnjim prekidačima. Služi za umjeravanja (kalibriranje) mjernog sustava. Pri uključivanju stroja, a prije početka izrade, alat moramo dovesti u točku R po svim osima. B - početna točka alata (eng. Begin point). Od te točke prvi alat počinje s obradom i u njoj se obavlja izmjena alata. Ne mora biti neophodno određena. A - privremena nultočka obratka. Smješta se na čelo stezne glave, a postavlja se naredbom G54.

Koordinatni sustav stroja i izratka Pri uključivanju CNC stroja aktivan je strojni koordinatni sustav s ishodištem u točki M. Na tokarilicama se točka M nalazi u osi stezne glave. Koordinatni sustav stroja određen je osima XM i ZM, a koordinatni sustav izratka osima XW i ZW s ishodištem u točki W. Određivanje pozitivnog smjera koordinatnih osi slijedi položaj prstiju desne ruke (pravilo desne ruke). Na CNC tokarilicama osnovni koordinatni sustav je dvoosni (X i Z), a os Y se ne koristi.

Strojni koordinatni sustav nije pogodan za programiranje jer bi se sve koordinate izratka morale računati s obzirom na točku M. Zbog toga je potrebno postaviti koordinatni sustav izratka kao aktivni (vrijedeći) koordinatni sustav. To činimo tako da odredimo geometrijsku vezu među osima koje prolaze kroz točku M i točku W. To omogućuje da zadajemo koordinate točaka u koordinatnom sustavu izratka, a stroj te koordinate sam preračunava u koordinate strojnoga koordinatnog sustava.

Na tokarilicama se prvi pomak provodi funkcijom G54 na čelo stezne glave (A), a zatim naredbom TRANS na čelo obrađene površine izratka. Time se lako određuje položaj točke W mjerenjem duljine izratka. Referentna točka po osi X mora biti u simetrali predmeta.

Referentna točka alata