SISTEME DE COTARE SI DIMENSIONARE NC

SISTEME DE COTARE SI DIMENSIONARE NC

Desenele de executie ale pieselor trebuie sa fie reprezentate si cotate astfel incat reperul ce urmeaza a fi executat sa fie clar definit din punct de vedere al formei si al dimensiunilor.

Pentru a ne asigura ca desenul de executie ofera o buna baza pentru realizarea programarii geometrice, cotarea reperului trebuie sa rǎspundǎ urmǎtoarelor intrebǎri:

- pot cotele de pe desen sa fie transformate cu usurinta in coordonate utilizabile la activitǎtile de programare respectiv prelucrare?

- este cotarea completa si in concordantǎ cu sculele utilizabile si posibilitatile oferite de echipamentul de control NC?

- pot fi recunoscute usor toate elementele conturului ce urmeazǎ a fi prelucrat?

La realizarea desenelor de executie, in stadiul de proiectare, se acordǎ in general atentie aspectelor privind functionalitatea reperelor in ansamblurile din care acestea fac parte. In aceste conditii cotarea pieselor in vederea unei prelucrǎri usoare ramane pe planul al doilea.

De aceea este frecvent necesara o pregatire suplimentarǎ a desenelor, astfel incat sa se realizeze o programare NC usoarǎ.

COTAREA ABSOLUTA SI INCREMENTALA

Pentru a se intelege diferenta dintre cotarea absoluta si cotarea incrementala se porneste de la un exemplu simplu, prezentat mai jos.

Un inginer trebuie sa viziteze trei clienti. Initial, parcurge cu masina 20 km pana la clientul A, apoi inca 19 km pana la clientul B si in final 22 km pana la clientul C. Pentru a stabili distanta de la fabrica la clientul C, trebuie sa se adune cele trei sectiuni (20 km, 19 km, 22 km). Aceste sectiuni pot fi considerate cote incrementale.

Situatia este diferita daca se fixeaza kilometrajul la zero la momentul plecarii de la fabrica si se inregistreaza distanta in kilometri parcursa de fiecare data cand ajunge la adresa unui client. Astfel, kilometri inregistrati sunt, in fiecare caz, distanta dintre un anume client si fabrica.

Acestea sunt cotele absolute, toate fiind raportate la un punct de plecare, adica fabrica.

Informatiile privind forma si dimensiunile unei piese, sunt redate pe desenul de executie al piesei, prin reprezentarea propriu zisa si prin cotare. Cotarea poate fi absoluta sau incrementala

Dimensiunile absolute sunt raportate intotdeauna la un punct de referinta fix bine stabilit (fig. 4.107). In vederea realizarii programarii geometrice acest punct are functia de punct zero al coordonatelor (fig.4.108).

Liniile de cota sunt paralele cu axele de coordonate si pornesc intotdeauna de la un punct de referinta. Dimensiunile absolute se mai numesc si "dimensiuni de referinta".

La folosirea cotelor incrementale, fiecare masuratoare face referire la o pozitie cotata anterior(fig.4.109);

Cotele date incremental sunt distantele intre punctele succesive. Aceste distante sunt transformate in coordonate incrementale prin acceptarea ultimului punct al cotei ca si coordonata de origine pentru un nou punct.

Putem face comparatia cu un sistem mic de coordonate care este schimbat consecutiv de la punct la altul( P₁, P₂.P₉)(fig. 4.110).

Cotele incrementale sunt de asemenea frecvent denumite "cote relative" sau "cote lant".

Nu este obligatoriu ca in faza de proiectare reperele desenate sa fie cotate in mod exclusiv cu ajutorul cotelor absolute sau incrementale, existand si o varianta mixta de cotare.

In general numeroase echipamente de control permit un schimb arbitrar intre cotele absolute si incrementale in timpul programarii.

Cu toate acestea, la descrierea contururilor si pozitiilor, este aproape intotdeauna preferabila folosirea cotelor absolute deoarece:

dimensionarea incorecta al unui punct nu are efecte asupra celorlalte cote;

sistemul absolut este mai usor de verificat pentru greselile care pot aparea.

Programarea cotei incrementale este avantajoasa atunci cand anumite contururi partiale la o piesa se repeta de mai multe ori si sectiunile asociate pot fi folosite de mai multe ori fara schimbul unei coordonate (vezi fig. 4.111)

ALEGEREA PUNCTULUI ZERO AL PIESEI

La programarea conturului unei piese, informatiile dimensionale de pe desen sunt transformate in coordonate. Un element important este plasarea punctului zero al piesei relativ la bazele de cotare.

In exemplul de mai jos (figura 4.112) este reprezentata piesa cotata si doua tabele cu valorile coordonatelor punctelor de pe contur.

Comparand cotele de pe desenul piesei cu valorile coordonatelor din cele doua tabele se poate constata ca atunci cand punctul zero P1 coincide cu baza de cotare (tabel 1) valorile coordonatelor sunt in concordanta cu cotele dimensionale.

Considerand punctul zero in pozitia P2, valorile coordonatelor din cel de al doilea tabel sunt total schimbate fata de tabelul 1 si fata de cotele de pe desen.

Punctul zero al piesei definit de programator intr-un mod convenabil, este punctul de pe piesa considerat punct de zero pentru sistemul de coordonate utilizat.

In esenta, acest punct poate fi ales deliberat, dar din motive practice, ar fi bine sa coincida cu punctul de referinta pentru cotele absolute(fig.4.113) sau cu punctul de start pentru cotele incrementale(fig.4.114) din desen.

De asemenea se recomanda la cotare si la alegerea punctului zero al piesei sa se aiba in vedere eliminarea pe cat posibil a coordonatelor negative deoarece schimbarea semnului coordonatelor cauzeaza frecvent erori de programare.

Un element ce merita luat in considerare este cel referitor la proiectarea si realizarea reperelor simetrice. In acest caz programarea poate fi frecvent simplificata, pentru ca numeroase echipamente CNC au facilitati pentru reproducerea imaginii - in oglinda a geometriei piesei.

In aceasta situatie in loc sa plasam punctul zero al piesei intr-un colt, punctul zero se recomanda a fi pozitionat la centrul piesei, iar cotarea desenului este transformata in consecinta.

SUBDIVIZAREA ELEMENTELOR DE CONTUR

Conturarea componentelor strunjite.

Pentru realizarea componentelor strunjite, conturul acestora rezulta practic prin generare datorita miscarii de revolutie a piesei. Astfel de componente sunt prelucrate numai dintr-o parte. Din acest motiv, numai jumatate din desenul piesei este folosit la programarea conturului(fig. 4.117)

Conturarea componentelor frezate.

In cazul componentele frezate, deoarece conturul se obtine efectiv prin deplasarea frezei pe traiectoria programata, este necesara programarea conturului complet al reperului (fig. 4.118).

In timpul prelucrarii unei piese, masina CNC prin sistemele sale de avans poate genera anumite deplasari bine stabilite ale sculei relativ la semifabricat. In cele mai multe cazuri acestea sunt "liniare" si "circulare".

Aceste deplasari au loc intotdeauna de la pozitia curenta a sculei (punctul de start) spre un punct tinta dat.

Deplasarile de la un punctul de start la punctul tinta sunt obtinute conform instructiunilor de deplasare din programul NC.

Pentru realizarea unui contur dat este nevoie de o succesiune de deplasari drepte sau circulare ale sculei. Instructiunile individuale de deplasare rezulta din subdivizarea conturului piesei in elemente de contur.

Aceste elemente de contur (linii drepte, oblice sau arcuri de cerc) sunt deplasate consecutiv in directia de prelucrare programata, in timpul secventei de prelucrare operata la piesa.

Punctele de sfarsit ale elementelor de contur sunt date ca puncte de tinta ale coordonatelor in instructiunile de deplasare.

In ceea ce priveste cotarea desenului unei piese, toate elementele de contur ar trebui programate astfel incat punctul de tinta al coordonatelor sa fie dat in dimensiuni.

La realizarea conturarilor, cu obtinerea profilului final al piesei, adancimea de aschiere este limitata tehnologic.

Astfel in cazul pieselor strunjite, prelucrarea in vederea operatiei de conturare finala trebuie sa fie precedata de indepartarea grosului de material prin realizarea unor cicluri de strunjire liniara. (fig. 4.122).

POSIBILITATI DE COTARE PENTRU LINII DREPTE SI CERCURI

Pentru programarea liniilor drepte respectiv a cercurilor sunt necesare anumite elemente geometrice care in principiu rezulta din modul de cotare.

Pentru a programa un element de contur liniar este suficient sa se stabileasca pozitia punctului tinta al deplasarii, punctul de start fiind deja ocupat de scula.

Punctul tinta poate fi precizat in cote absolute fiind raportat la punctul zero al piesei (figura 4.123), sau cote incrementale (figura 4.124) fiind raportat la pozitia punctului anterior. La anumite sisteme de control exista posibilitatea unei precizari suplimentare de unghiuri.

Punctul tinta poate fi precizat in cote absolute fiind raportat la punctul zero al piesei (figura 4.123), sau cote incrementale (figura 4.124) fiind raportat la pozitia punctului anterior. La anumite sisteme de control exista posibilitatea unei precizari suplimentare de unghiuri.

In cazul programarii arcelor de cerc exista doua posibilitati

- Programarea razei:

Pe langa programarea coordonatelor punctului tinta, aceasta necesita doar implementarea razei propriu zise (Fig.4.125). Sistemul de control calculeaza centrul cercului astfel incat arcul de cerc sa fie inserat intre punctul de start si punctul tinta.

- Programarea centrului cercului:

In acest caz, coordonatele punctului centrului cercului trebuie precizate pe langa coordonatele punctul tinta. (In general ca o cota incrementala relationata punctului de start Fig. 4.126). Sistemul de control calculeaza ulterior raza.

PROGRAMAREA ADRESELOR GEOMETRICE

SI TEHNOLOGICE

Pentru programarea fazelor de prelucrare in vederea obtinerii dimensiunilor dorite, echipamentul CNC necesita doua tipuri de informatii : informatii geometrice si tehnologice.

Informatiile geometrice constau in principal din:

- cotele ce descriu conturul piesei

- descrierea deplasarilor sculei ;

- stabilirea punctelor zero si de referinta necesare in cadrul suprafetei de lucru.

Informatiile cu caracter tehnologic constau in:

- datele necesare privind scula care va fi folosita ;

- datele privind regimul de aschiere (viteza de aschiere, viteza avans, etc.) ;

- functiile masinii care trebuie sa fie controlate (de exemplu lichid de racire, etc.).

Acest subcapitol este impartit in trei parti independente:

- Programarea geometrica simpla;

- Programarea geometrica cu distribuirea adaosului de prelucrare;

- Programarea datelor tehnologice.

PROGRAMAREA GEOMETRICA SIMPLA

Programarea geometrica simpla este operatia de programare care se face in cazul prelucrarilor de conturare la care indepartarea adaosului de prelucrare se face intr-o singura trecere si intr-o singura faza. Un exemplu in acest sens este prelucrarea prin strunjire a piesei din figura 4.127.

Obiectivul initial:

Sa se prelu-creze prin conturare intr-o singura faza reperul strunjit de mai jos. Conturul cotat este prezentat in figura 4.127.

Problema:

Sa se descrie cu ajutorul coordo-natelor, traseul var-fului sculei in timpul operatiei de strun-jire.

Procedura:

Piesa se pla-seaza intr-un sistem de coordonate xOz spe-cific prelucrarilor prin strunjire. (figura 4.128). Urmatorul pas este stabilirea punctului zero al piesei. In acest caz, este recomandabil (din cauza modului de cotare) sa se plaseze punctul zero al piesei de-a lungul axei reperului si pe suprafata frontala stanga arborelui.

In continuare se noteaza toate punctele geometrice importante prezente de-a lungul conturului finisat si se realizeaza un tabel continand coordonatele acestor puncte. (tabelul 5.1)

Deplasarile varfului sculei trebuie descrise intr-o succesiune corecta, succesiune ce va fi prezentata in continuare.

Fig. 4.129 a: Deplasarea varfului sculei incepe cu o apropiere cu avans rapid inspre piesa. Punctul tinta de coordonate x = 35 si z = 15 este un punct de-a lungul prelungirii liniei drepte intre punctele P₁ si P₂ si asigura o distanta de securitate minima relativ la piesa.

Fig. 4.129 b: Se realizeaza prelucrarea suprafetei frontale din partea dreapta. Pentru realizarea acestei prelucrari, scula se deplaseaza de-a lungul unui traseu linear intre P₂ si P₁ de coordonate x = -1 si z = 150. Pentru a se asigura obtinerea unei suprafete netede, scula trece cu un milimetru de axa piesei.

Fig. 4.129 c: Pentru realizarea strunjirii longitudinale, scula trebuie retrasa de pe conturul parcurs anterior si dusa spre o noua pozitie de start. In acest scop, scula este retrasa de-a lungul axei Z cu 5 mm, printr-o deplasare lineara cu avans rapid spre punctul x = 0, z = 155.

Fig. 4.129 d Se realizeaza o deplasare cu avans rapid din punctul anterior la un punct de start care trebuie sa aiba o coordonata X identica cu a punctului P₂ Astfel, deplasarea rapida se va face spre punctul de coordonate x = 30 si z = 155.

Fig. 4.129 e: Primul element de contur longitudinal este strunjit prin deplasarea sculei cu avans de lucru de-a lungul unui traseu linear intre punctul P₂ si P₃ de coordonate x = 30 si z = 130. Urmatoarele doua elemente de contur sunt de asemenea trasee lineare ducand initial scula spre punctul P₄ de coordonatele x = 25 si z = 125, iar apoi are loc deplasarea sculei spre punctul P₅ de coordonate x = 25 si z = 98.

Fig. 4.129 f: Intre punctele P₅ si P₆ ( x = 45, z = 88) se afla arcul de cerc, in sensul acelor de ceasornic, cu centrul cercului la x = 45 si z = 98. Coordonatele centrului cercului, in mod normal sunt date printr-o cota incrementala legata de punctul de start, cota ce se regaseste in desen. Totusi, anumite sisteme de control pot permite alternativ precizarea razei in locul centrului cercului. In acest caz, sistemul de control va calcula singur coordonatele centrului cercului.

Fig. 4.129 g: Elementele de contur ramase reprezinta trei trasee lineare aditionale:

la punctul P₇ de coordonate x = 45, z = 65;

la punctul P₈ de coordonate x = 75, z = 50 si

la punctul P₉ de coordonate x = 75, z = 25.

Fig. 4.129 h: Cand punctul P₉ a fost atins, scula trebuie deplasata spre o pozitie in care sa fie posibila, intoarcerea piesei in vederea celei de a doua prinderi. Pentru a permite acest lucru, varful sculei este initial retras de-a lungul unei drepte spre punctul x = 80, z = 30. Ulterior, deplasarile sculei cu avans rapid spre punctul de sfarsit cu coordonatele posibile x = 115, z = 200. Astfel, prelucrarea conturului finisat a fost incheiata.

PROGRAMAREA GEOMETRICA CU DISTRIBUIREA ADAOSULUI DE PRELUCRARE

In general programarea geometrica simpla, descrisa in paginile precedente, presupune existenta unui semifabricat cu o forma si dimensiuni apropiate de ale piesei finite, astfel incat conturul acesteia sa poata fi obtinut printr-o singura faza de prelucrare. In practica aceasta situatie este destul de rara, realizarea preciziei micro si macrogeometrica a semifabricatului impunand in mod frecvent realizarea unui numar de faze de degrosare inaintea operatiei de finisare cu obtinerea conturului final (vezi Fig.4.130 a).

Programarea fazei de degrosare consta in subdivizarea adaosului de prelucrare in mai multe treceri cu adancimi de aschiere corespunzatoare. Lungimea si numarul trecerilor depind de marimea si adancimea de aschiere realizata la o trecere de degrosare si de marimea adaosului lasat pentru finisare.

In exemplul considerat, sunt necesare patru treceri de degrosare. Aceste treceri de degrosare se realizeaza prin asa numitele cicluri liniare ce constau dintr-un avans transversal de lucru identic cu adancimea de aschiere, un avans longitudinal de lucru identic cu lungimea strunjita, retragere transversala cu avans de lucru si retragere longitudinala in punctul de unde s-a inceput ciclul.

Pentru prelucrarea reperului, scula executa cicluri liniare cu urmatoarele curse active : Ciclul 1 de la Q1 la Q2, Ciclul 2 de la Q3 la Q4, Ciclul 3 de la Q5 la Q6, Ciclul 4 de la Q7 la Q8. Forma piesei dupa incheierea trecerilor de degrosare este cea prezentata in Fig. 4.130 c.

Piesa va fi prelucrata ulterior printr-o singura trecere de finisare. Multe sisteme de control CNC contin cicluri de degrosare. Acestea sunt instructiuni de programare care asigura distributia automata a trecerilor prin secventele de degrosare descrise mai sus.

c.

			a.
		b.
	c.

PROGRAMAREA DATELOR TEHNOLOGICE:

Un program NC trebuie sa contina pe langa informatiile geometrice necesare pentru deplasarile sculei si informatii tehnologice. Daca informatiile geometrice « spun » pe unde sa mearga scula, informatiile tehnologice « spun » care este scula cu care trebuie sa lucram si cum trebuie sa mearga aceasta.  

Principalele informatii tehnologice necesare la realizarea programului NC sunt:

- tipul sculei ;

- avansul sau viteza de avans ;

- viteza de aschiere sau turatia arborelui principal

Sculele utilizate pentru prelucrare pe masini unelte cu comanda numerica sunt numerotate consecutiv de catre programator cu 1, 2, 3 . sau T₁, T₂, T₃ . .Aceste numerotari ale sculelor sunt ulterior folosite in programul NC pentru identificarea unei scule date.

In momentul in care, in programul NC apare o denumire a sculei are loc fie un schimb automat al sculei (de exemplu prin indexarea capului revolver), fie o oprire a secventei de prelucrare pentru schimbarea manuala a sculei de catre operator.

Pentru a intelege modul in care se utilizeaza informatia tehnologica revenim la exemplul de la paragraful anterior:

Inainte de progra-marea trecerilor de degro-sare in programul NC (Fig.4.131), trebuie programata scula cu care se realizeaza degrosarea (exemplu T₁). De asemenea trebuie specificat avansul de deplasare, in cazul acesta F = 0,4 mm/rot si viteza de aschiere S = 200 m/min. Sistemele de control care nu sunt prevazute cu o viteza de aschiere constanta, necesita programarea unei anumite turatii a arborelui principal (ex. 2000 r.p.m.). La incheierea operatiunii de degrosare (Fig.4.132), trebuie sa se programeze scula a doua, scula de finisare (ex. T₂). Mai mult decat atat, viteza avans si viteza de aschiere trebuiesc adaptate ulterior noilor conditii de prelucrare. (un avans tipic introdus poate fi 0,2 mm/rot; viteza de aschiere pentru conturul ramas 300 m/min).

Fig. 4.133 prezinta desenul unei componente frezate. Pentru a prelucra aceasta componenta frezata cu ajutorul programului NC, se poate proceda astfel:

Dupa pregatirea ma-sinii (fixarea piesei pe in dispozitiv, introducerea fre-zei, introducerea dimensiu-nilor sculei), se stabileste punctul zero al piesei, pe suprafata piesei, in coltul din jos stanga, al conturului (Fig. 4.134

Prelucrarea NC incepe prin apropierea rapida a sculei de piesa si pornirea arborelui principal Fig. 4.134 arata ca frezarea conturului trebuie facuta in directie contrara acelor de ceasornic pornind de la punctul P₁ si continuand cu P₂, P₃ . (cu o viteza de avans de 400 mm/min). Ulterior elementele de contur ramase sunt parcurse pana cand freza ajunge la punctul P₈ (echivalent cu P₁). Are loc apoi schimbarea sculei freza fiind inlocuita cu burghiul necesar executarii alezajului cu centru in P9. Burghiul de deplaseaza cu avans rapid deasupra punctului P9 unde realizeaza alezajul, apoi burghiul se retrage si arborele principal este oprit.