Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení
TECHNOLOGIE NÁBYTKOVÉ SOUČÁSTI PRO CNC S VYUŽITÍM SYSTÉMU CAM Bakalářská práce
2010 / 2011
Jan Bábek
Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: „Technologie nábytkové součásti pro CNC s využitím systému CAM“ zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. Jan Bábek V Brně, dne:
podpis studenta:
Děkuji všem, kteří mi byli oporou při psaní této práce. Děkuji svým rodičům za podporu jak finanční, tak psychickou. Velké díky patří docentu Chladilovi za jeho velmi ochotný přístup a vedení práce.
Autor: Jan Bábek Název: Technologie nábytkové součásti pro CNC s využitím systému CAM
Abstrakt: Bakalářská práce se zabývá technologickými operacemi při výrobě dílce pro kuchyňskou linku. Bude navržen program v prostředí CAM, pomocí kterého se bude obrábět dílec pro kuchyňskou linku. První, obecná část se zaměří na problematiku CNC strojů a prostředí CAM obecně. Bude popsán ISO-kódu, typy strojů, programy, nástroje a další. Ve druhé, konkrétní části bude řešena výroba dílce, řezné podmínky, technologie, program v ISO-kódu, a také technickou dokumentaci. Práce může sloužit jako učební pomůcka nebo zdroj informací. Klíčová slova: CNC, CAM, CAD, Technologie Autor: Jan Bábek
Title: Technology of furniture component for CNC with using CAM system
Abstract:
Bachelor thesis deals with technologic operations in manufacturing components for the kitchen. Program will be designed in a CAM environment, which help to machining furniture part for kitchen. First part will focus on issue of CNC and CAM environment in general. It describes the ISO-code, types of machines, programs, tools and more. The second part will deal with production of parts, cutting conditions, technology, program G-code and also technical documentacion. The work can serve as a aid or ressource.
Key words: CNC, CAM, CAD, Technology
Obsah 1
2
3
4
Úvod, cíl práce, metodika ......................................................................................... 7 1.1
Úvod ................................................................................................................. 7
1.2
Cíl práce ............................................................................................................. 7
1.3
Metodika ............................................................................................................ 7
Charakteristika CNC stroje ....................................................................................... 8 2.1
Historie CNC ..................................................................................................... 8
2.2
Rozdělení CNC strojů ........................................................................................ 9
2.3
Informace pro CNC............................................................................................ 9
2.4
Stavba CNC stroje .............................................................................................. 9
2.5
ISO-kód ............................................................................................................ 10
2.6
Výpis G – kódů a m – kódů ............................................................................. 11
Systémy CAM a jejich vlastnosti............................................................................ 13 3.1
Historie CAD/CAM ......................................................................................... 13
3.2
Vývojové etapy CAD / CAM .......................................................................... 13
3.3
CAD ............................................................................................................... 14
3.4
CAM ............................................................................................................... 14
3.5
Použití CAM .................................................................................................... 15
3.6
Příprava CNC stroje ......................................................................................... 15
Popis technologických operací pro nábytkové dílce ............................................... 17 4.1
Frézování.......................................................................................................... 17
4.2
Vrtání ............................................................................................................... 20
5
CAD dokumentace nábytkového kuchyňského objektu ......................................... 21
6
Volby nástrojů pro operace, řezné podmínky ......................................................... 24
7
8
6.1
Volba nástrojů obecně...................................................................................... 24
6.2
Volba řezných podmínek ................................................................................. 24
6.3
Výpočet řezných podmínek ............................................................................. 25
6.4
Frézovací nástroje ............................................................................................ 26
6.5
Rozdělení fréz: ................................................................................................. 26
6.6
Nástrojové materiály ........................................................................................ 28
6.7
Volba nástroje a řezných podmínek konkrétně ................................................ 30
Technologie pro výrobu zvoleného prvku .............................................................. 31 7.1
Frézování.......................................................................................................... 31
7.2
Použité nástroje ................................................................................................ 31
7.3
Použitý Stroj..................................................................................................... 31
Postup přípravy technologie pro výrobu dílce v CAD/CAM ................................. 33 8.1
Konstruování v CAD ....................................................................................... 33 5
8.2
Výroba v CAM ................................................................................................ 34
9
Diskuze ................................................................................................................... 40
10
Závěr ....................................................................................................................... 41
11
Summary ................................................................................................................. 42
12
Použitá literatura a zdroje: ...................................................................................... 43
13
Seznam obrázků ...................................................................................................... 44
6
1 Úvod, cíl práce, metodika 1.1 Úvod Při sériové nebo hromadné výrobě, se téměř vždy používá numericky řízených strojů. Numericky řízené stroje neboli NC ve velké míře zvyšují efektivitu výroby. Jejich nevýhodou je relativně vysoká cena a nutnost kvalifikované obsluhy. Do strojů je třeba vkládat informace, ve formě programů. Program je v tzv. ISO-kódu, což je prakticky programovací jazyk pro CNC a NC stroje. Program v ISO-kódu je výstupem CAM systémů. CAM systémy jsou systémy, pomocí kterých se připravují data a programy pro řízení CNC a NC strojů a pro automatickou výrobu součástí. Vycházíme z výkresu vytvořeného v CAD, který poté v aplikaci CAM doplníme o technologické a geometrické informace.
1.2 Cíl práce Tato bakalářská práce má za cíl popsat problematiku CNC a následně vytvořit vhodné technologie pro výrobu nábytkového dílce. Technologie bude ve formě programu (kódu) pro CNC. Ten bude vytvořen pomocí TurboCAM 12.1. Tento kód bude vytvořen pro jeden konkrétní dílec, tak aby se při změně určitých souřadnic dal použít i pro ostatní rozměrově odlišné dílce.
1.3 Metodika Metodikou této práce je vyhledání informací ve studijních materiálech a literatuře, pro odborný popis CNC. Dále navržení kuchyně a vytvoření položkového seznamu. Pro nárys kuchyně bude použit program TurboCAD 15.1. Program TurboCAM 12.1 bude použit pro nárys a následné vygenerování kódu pro výrobu dílce (kuchyňských malých dveří) na CNC.
7
2 Charakteristika CNC stroje 2.1 Historie CNC Jedny z prvních numericky řízených strojů na zpracování dřeva se začaly používat v 80. letech dvacátého století. Většímu rozšiřování se stroje dočkaly až k začátku 21. století. Dříve CNC stroje používaly středně velké a velko-firmy. V dnešní době CNC používají i malé firmy a to z důvodu zvýšení efektivity práce. První NC vznikaly už v 50. letech. Jako všeobecný termín pro numerické řízení obecně používáme spojení NC. Numerické řízení probíhá pomocí série kódů obsahující čísla, písmena nebo jiné symboly (u starších NC, děrovaná páska). Ty jsou následně převedeny na impulsy, které aktivují pohybové motory jednotlivých částí stroje a mají za následek proces obrábění. Každý NC má řídicí systém, který zpracovává právě tyto informace v logickém uspořádání. Informace nazýváme programem, nebo Kódem ISO. Tento program může být do stroje vložen opakovaně. CNC neboli Computer Numeric Control je označení pro počítačem řízené obráběcí stroje. CNC je vývojovým nástupcem NC strojů. Rozdíl v nich je, že zde je celý systém řízen počítačem a probíhá zde zpětná vazba, čili kontrola operací. Ke stroji je připojena klávesnice, buďto externě, nebo je přímo součásti stroje. Je tudíž možné psát program přímo na stroji. Stroje postupně procházely těmito stupni vývoje: 1. NC stroje 1. stupně - jsou odvozeny od konvenčních obráběcích strojů. Tyto stroje dovedou obrábět pouze v pravoúhlých cyklech, což je v dnešní době nevyhovující. 2. NC stroje 2. stupně – jsou vybaveny servosystémy, které umožní řízení v obecných cyklech. 3. NC stroje 3. stupně – zaměřují se na řízení výrobního procesu (všechny informace, od vstupu obrobku, přes normočasy, po výstupní výrobek jsou ve stroji). 4. NC stroje 4. stupně - zde jsou zavedeny progresivní metody, jako je například odměřování laserem.
8
2.2 Rozdělení CNC strojů CNC stroje můžeme rozdělit podle použití na: 1. Specializované – neboli jedno-profesní, tyto stroje jsou určeny pro jeden specifický soubor operací. Řadíme mezi ně frézky, soustruhy, vrtačky, vyvrtávačky a jiné. 2. Univerzální – zde jsou CNC centra, které mohou operace kombinovat. 3. CNC odměřovací stroje – tyto jsou používány pro měření složitých součástí, ve třech i více osách.
2.3 Informace pro CNC Při obrábění materiálu je vždy třeba dodat stroji informace. Z těchto informací následně stroj vychází a může pracovat. U CNC strojů známe informace: 1. Geometrické – určují rozměry obrobku a nástroje. Udávají dráhu nástroje, informace o nulových a referenčních bodech. 2. Technologické informace – udávají řezné podmínky 3. Pomocné informace – jsou informace o pomocných funkcích, jako je zapínání, vypínaní vřetene, zapínání chlazení apod.
2.4 Stavba CNC stroje Princip CNC obráběcího zařízení vychází s konvenčního neboli ručního stroje. Jinými slovy obrábíme materiál pomocí nástroje. Každý CNC stroj má svůj řídicí systém, který zadává příkazy a zároveň kontroluje svoje operace. Mezi základní části CNC frézky patří: 1. Ovládací panel – stroj se ovládá tímto zařízením. Zároveň ukazuje, jakou operaci právě provádí. Stroj má několik režimů, které se aktivují přes panel. První, je Ruční režim, kterým je možno stroj ovládat ručně. Je použitelný pro korekce nástrojů a seřizování stroje. Druhý je Režim editace. Tímto režimem do stroje nahráváme program, nebo jej upravujeme. Lze rovněž upravovat pomocné, i technologické informace. Další režimy spouští program. Program lze spustit režimem Blok po bloku nebo Kontinuálním režimem. V režimu Blok po bloku program běží diskontinuálně, jinými slovy se po každém řádku programu běh stroje zastaví a je nutné jej znovu spustit. Blok po bloku se 9
používá při obrábění prvního obrobku, když program není odzkoušený. Je to z toho důvodu, že v programu může být chyba, která by mohla vést k poškození stroje. Kontinuální režim se používá při druhém až posledním obrobku v sérii, když je program odzkoušen. V tomto režimu stačí zmáčknout tlačítko pro běh pouze jednou. 2. Zásobník nástrojů – zde jsou uloženy nástroje. Zásobník u menších strojů bývá zpravidla revolverový. 3. Upínací zařízení – při velkých sériích se používají speciální přípravky, umožňující stejné umístění materiálu při každém upnutí. 4. Vřeteno – zajišťuje otáčení nástroje 5. Stůl – zajišťuje pohyb obrobku 6. Chladící zařízení – používá se při obrábění kovových materiálů. Chladicí kapalina stéká z jejího přívodu na obrobek, potom se dostává do vany a z ní přes filtrační zařízení zpátky do přívodu. 7. Podavač nástrojů – přemístí nástroje ze zásobníku do vřetene
2.5 ISO-kód Příkazy v posloupnosti, které ovládají CNC stroj, se nazývají ISO-Kód. Tento ISO-Kód je výstupem CAM programů. Skládá se z jednotlivých řádků, které řídicí systém CNC stroje zpracovává. Je potřeba znát značení pro ISO-kód. Každý řádek by měl začínat písmenem N, což značí číslo řádku. Dále následuje značení úkolu, který má stroj provést. To se značí písmeny G, M, T. Následně se udávají rozměrové parametry (X, Y, Z) a poté technologické značení (F). (Král, 2008) N – číslo řádku G – pohybový kód M – pomocná funkce T – píšeme za něj číslo, označuje nástroj S – udává otáčky vřetene F – pracovní posuv X – osa X Y- osa Y (kolmo na osu X) 10
Z – osa Z (je vždy rovnoběžně s vřetenem) Příklad z programu: N0010 G01 X50 Y20 Z-5 F200 N0015 G00 X50 Y20 Z50 N0020 M05 N0020 M06 T02 N0025 G00 X0 Y20 Z5 N0030 M03 S2000 V prvním řádku nástroj opustil plochu materiálu. Ve druhém se dostal do výchozího bodu programu. V třetím se zastavilo vřeteno, aby ve čtvrtém mohla proběhnout výměna nástroje. V pátém nástroj najel 5 mm nad materiál. V posledním řádku se spustily pravotočivé otáčky stroje o parametru 2000 otáček za minutu.
2.6 Výpis G – kódů a m – kódů G - kódy G00
- rychloposuv
G01
- pracovní posuv neboli lineární interpolace
G02
- kruhová interpolace ve směru hodinových ručiček
G03
- kruhová interpolace v protisměru hodinových ručiček
G04
- časová prodleva
G17
- systém souřadnic X-Y
G18
- systém souřadnic X-Z
G19
- systém souřadnic Y-Z
G29
- textová poznámka
G40
- bez vyrovnání poloměru nástroje
G41
- vyrovnání poloměru doleva
G42
- vyrovnání doprava
G90
- absolutní programování
G91
- inkrementální programování
11
M- kódy M00
- zastaví program
M01
- zastavení programu volitelně
M03
- otáčky vřetene, ve směru hodinových ručiček
M04
- otáčky v protisměru hodinových ručiček
M05
- zastaví vřeteno
M08
- zapne chlazení
M09
- vypne chlazení
M30
- konec programu
V současné době, se primárně neprogramuje přímo pomocí těchto kódů. Dnešní aplikace program v ISO–kódu vygenerují, na základě zadaných podmínek a vytvořeného výkresu v aplikacích CAD. Přímé programování se používá v praxi právě na CNC stroji, pouze v případě že je potřeba poupravit geometrii, nebo technologické podmínky.
12
3 Systémy CAM a jejich vlastnosti 3.1 Historie CAD/CAM Historie a vývoj systémů CAD/CAM je relativně nedávná záležitost. To je dáno především tím, že vývoj CAD/CAM systémů a výpočetní techniky jsou pevně svázané. CAD vznikl zhruba ve druhé polovině minulého století, po vzniku geometrického jazyku ATP a dále se vyvíjel.
Dalším krokem vývoje je rok 1963, kdy byly
prezentovány výsledky v kreslení a manipulace grafických objektů na displeji, což lze považovat za počátek interakční počítačové grafiky. První CAD/CAM systémy byly určeny pro obor obrábění a v současnosti mají v této oblasti většinový podíl. Dnes jsou CAM systémy využívány ve formě počítačových systémů pro přípravu řízení operací ve výrobním procesu. Dříve se používaly pouze děrné pásky, nebo děrné štítky. Zvýšení produktivity a efektivnosti obráběcích procesů je zapříčiněno hlavně kvůli zavedení CNC systému. CNC stroje se dnes využívají jak v hromadné, tak v malosériové a kusové výrobě. Dnes jsou systémy nenahraditelným pomocníkem při generování NC kódu pro CNC obráběcí stroje. (Sadílek, 2008)
3.2 Vývojové etapy CAD / CAM Pro rozvoj systémů počítačové podpory výrobního procesu existuje několik mezníků, ve kterých proběhl zásadní zvrat v technické i organizační koncepci výroby: 1950 - začátek digitálního kreslení – vynález světelného pera 1952 - aplikace numericky řízených strojů 1960 - řízení pomocí číslicového počítače 1970 - vznik koncepce CNC a DNC strojů 1980 - první realizace pružných výrobních buněk, uplatnění skupinové technologie, aplikace pružných výrobních systémů 1990 – integrované CAD/CAM systémy, systémy pro plánování a řízení výrobního procesu, plné uplatnění filozofie CIM (Sadílek, 2008)
13
3.3 CAD CAD (Computer-aided design) je prvním krokem při přípravě CNC stroje. CAD nahrazuje tužku a papír, počítačem. Pomocí programu tedy vytváříme výkres, nebo celou technickou dokumentaci. Existuje celá řada konstrukčních programů, mezi nejznámější patří AutoCAD, ArchiCAD, Solid Works, TurboCAD. CAD software prošel několika stupni vývoje. První generace CAD umožňovala 2D konstruování. Druhá generace podporovala modelování a vytváření trojrozměrných objektů. Třetí generace, která je využívána ve větších firmách, funguje na principu parametrického modelování, při kterém často využívá tzv. FEM. Na modelu jsou určeny charakteristiky jeho geometrických částí. Po dosazení základních hodnot, software vypočítá rozměry výrobků. V programu jsou definovány pohledy, do kterých se při editaci promítají všechny změny. V současné době je parametrické programování nejvíce produktivní. Čtvrtá generace je stavěna na parametrickém základě a má za úkol podporu komunikace a provázanost jednotlivých částí výroby. Systémy PDM (správa dat o produktu) využíváme v moderním řízení výroby při použití CAD programů. To se děje postupně, se zpětnou vazbou a až ke konstruktérovi, přičemž se využívá systému CAQ (počítačem podporované řízení kvality). Pro moderní CAD systémy je typický i důraz na týmovou práci, kdy jsou jednotlivé výsledky sdíleny celým řešitelským týmem od konstruktéra přes technology, postupáře, až po přehled nákladové a materiálové náročnosti projektu. (Holouš, 2008)
3.4 CAM CAM (Computer-aided manufacturing) je systém, pomocí kterého se připravují data a programy pro řízení CNC a NC strojů pro automatickou výrobu součástí. CAM využívá geometrické a další informace, které byly vytvořeny v systému CAD. Představuje v užším pojetí automatizované a operativní řízení výroby na dílenské úrovni a zahrnuje i automatický sběr dat o skutečném stavu výrobního procesu, numericky řízené výrobní systémy, automatické dopravníky a automatické sklady. Produkty tohoto charakteru umožňují simulovat sled technologických operací při vlastní výrobě součásti. Simulují práci jednotlivých nástrojů v nejrůznějších technologiích obrábění, např. 3D frézování, soustružení, vrtání, elektroerosivní obrábění, obrábění
14
laserem, vodním paprskem atd. Po prověření a odzkoušení bezpečného chodu výroby součásti, je tímto modulem vygenerován program pro řízení NC a CNC strojů. Zvláštní kapitolou je programování výrobních robotů. Na rozdíl od NC strojů, výrobní roboti řeší transport zpracovávaného materiálu mezi jednotlivými výrobními operacemi, způsob uchycení na výrobních strojích, sestavování vyráběné součásti z jejich jednotlivých částí, přesun do a z meziskladu apod. (Sadílek, 2008)
3.5 Použití CAM V případě že je výkres v CAD programu vytvořen přichází na řadu aplikace. Výkres narýsovaný v CAD se musí převést do CAM, což není problém, protože tyto programy bývají dodávány jako set. Celý proces vytvoření programu probíhá vcelku jednoduše. Jako první krok, si označíme část, kterou chceme obrábět, jako oblast s pořadovým číslem. Následně pro tuto oblast vybereme nástroje. Těch může být více. Dále určíme řezné podmínky pro dané nástroje a bezpečnostní zóny. Je důležité určit, a poté nastavit technologické podmínky. Tím rozumíme to, zdali bude frézování sousledné, či nesousledné, jak velký bude přídavek na dokončení, či jestli bude nutno použít chladicí kapalinu. Pokud je vše nastaveno stačí pouze vygenerovat program.
3.6 Příprava CNC stroje Před zahájením obrábění na CNC je nutno provést několik operací.
1. Kalibrace CNC Při každém zapnutí CNC stroje provádíme kalibraci. To se dělá velmi jednoduše. Každý CNC stroj má svůj nulový bod, pro kalibraci je potřeba najetí agregátu do toho bodu. Bod je většinou v levém horním rohu stolu. Najetí do agregátu se provádí pomocí ovládacího panelu. 2. Nastavení nulového bodu obrobku Nulový bod je pro program velmi důležitý, protože se od něj odvíjí celý proces obrábění. Jeho seřízení probíhá, pomocí sondy. Seřizovač naměřené hodnoty zadá do tabulky nulových bodů, která je přímo v CNC. U starších strojů se to dělalo takovým způsobem, že pracovník najel nástrojem na místo nulového bodu, a následně nastavil údaje o poloze na nulu. 15
3. Definice nástrojů CNC stroje, které mají více jak jeden nástroj ve svém systému, mají tabulku nástrojů. Do té se zapisují údaje o nástrojích, jako jsou označení nástroje, rozměry, umístění v zásobníku, typ nástroje, směr otáčení, rozměry apod. U tohoto kroku je nutné provést tzv. rozměrové korekce nástrojů. Ty jsou důležité kvůli tomu, že stroj má nástroj zapamatován jako např. frézu o délce 40 mm a průměru 10 mm. Ve skutečnosti má však tato fréza rozměry menší. Důvodem nekorektních rozměrů je opotřebení nástroje. Postup při korekcích nástrojů je tedy takový, že se odměří aktuální délka nástroje (buďto laserovou sondou, nebo ručně) a rozdíl potom seřizovač zadá do programu. Systém si pak sám dopočítá dráhy nástroje. Bez rozměrových korekcí by výrobek neměl přesné rozměry, jinými slovy by byl vyroben zmetek. V jednotlivých stručných bodech 1. Vytvoření výkresu v CAD
-CAD
2. Export výkresu
-CAD
3. Načtení výkresu do CAM
-CAM
4. Sjednocení entit, určení směru obrábění
-CAM
5. Volba nástrojů
-CAM
6. Seřazení jednotlivých operací
-CAM
7. Generace ISO-kódu
-CAM
8. Simulace obrábění
-CAM
9. Přenos ISO-kódu do CNC stroje
-CNC
10. Upnutí obrobku
-CNC
11. Seřízení stroje
-CNC
12. Obrobení prvního kusu (blok po bloku)
-CNC
13. Kontrola prvního kusu (příp. doladění programu) -CNC 14. Výroba
-CNC
16
4 Popis technologických operací pro nábytkové dílce 4.1 Frézování Podstata frézování Frézování je obrábění materiálu, při kterém se nástroj otáčí kolem své osy a koná tak hlavní pohyb do řezu. Obrobek je pěvně upnutý v upínacím zařízení, které koná pohyb do záběru. Směr pohybu obrobku bývá zpravidla kolmý k ose otáčení frézy. Řezná rychlost se vypočítá ze vzorce: v = π . D . n / 1000 a udává se v m/min . Frézovaný obrobek má tři základní plochy: - obráběnou plochu, která se má obrábět - řeznou plochu, která na obrobku vzniká při každém záběru zubu frézy - obrobenou plochu, která vzniká na obrobku po odříznutí určité vrstvy materiálu Frézovat lze dvěma způsoby a to frézováním sousledným a nesousledným. Nesousledné frézování (obr. 1) V tomto případě se obrobek posouvá proti smyslu otáčení frézy. Práce frézy je klidná, bez rázů. Tříska se tvoří od nejmenší, až po největší tloušťku. Tohoto způsobu používáme hlavně při frézování DTD a jiných materiálů které mají povrchovou kůru. Břity zubů se šetří tím, že zabírají do povrchové kůry jen při prvním styku s materiálem. V průběhu frézování pak zabírají pod tuto kůru, kterou ze spodu odlamují. Sousledné frézování (obr. 2) Obrobek se posouvá ve smyslu otáčení frézy. Břity zubů začínají odřezávat třísku v nejtlustším místě průřezu a končí řez v nejtenčím místě. Odřezávání třísek je nárazové a břity po materiálu nekloužou. Vzniká méně tepla, nástroj se méně zahřívá, a proto je možno frézovat při větším posuvu a větší řezné rychlosti. Obrobek je řeznou silou přitlačován k podpěrné ploše přípravku, takže sousledné frézování je velmi výhodné pro tenké obrobky a hluboké řezy. Frézka musí být výhodně upravena, především vymezena vůle ve vodících plochách a posuvových mechanismech stolu, protože jinak by se podstatně zvětšovalo chvění, čímž by se zhoršovala jakost obrobené plochy.
17
Obrázek 1 vlevo Nesousledné frézování, vpravo sousledné frézování [3]
Fv - vertikální složka řezné síly Fo - obvodová složka řezné síly Fh - horizontální složka řezné síly Fr - radiální složka řezné síly
F- výsledná síla S- posuv stolu N- otáčky
Frézování se rozděluje dále na rovinné frézování a na tvarové frézování. Rovinné frézování Materiál, tímto způsobem opracovaný, má rovné strany, pravých úhlů nebo přesnou požadovanou tloušťku. Rovinné frézování se dělí na srovnávání, tloušťkování a vícestranné frézování. Srovnávání – obvykle následuje po operaci řezání. U srovnávání se vyrovná jedna plocha a boky řeziva tak, aby vznikly dvě sousední plochy, které mají pravý úhel. Potom bude možné materiál dále opracovávat. Při této operaci se používá srovnávací frézka. Postup je takový, že se obrobek umístí pravou stranou nahoru, následně se obrobí levá strana do roviny. Poté se obrobek otočí a obrábí se boční strana. Obrobek se posouvá po vodícím pravítku proti fréze. Může to být ručně nebo mechanickým posouvačem. Tloušťkování – při tomto způsobu frézování se dosahuje přesné tloušťky obrobku z masivního dřeva, u tenkých materiálů i přesné šířky. Nástroj je umístěn nad materiálem, v případě jednostranného typu zařízení, v případě oboustranného je nástroj i pod materiálem. 18
K přesnému a kvalitnímu opracování touto metodou je třeba, aby byl materiál obroben na srovnávací frézce. Vícestranné frézování – tento typ je podobný tloušťkování. Zde může být více fréz. Používá se až čtyřstranné frézování. (Křupalová, 2002) Tvarové frézování Tvarové frézování následuje po předchozích operacích. Ve tvarovém frézování materiál dostane konečnou tloušťku a tvar. Pracuje se zde při velkých otáčkách vřetene. Frézování drážky Nejvýkonnější nástroj na frézování drážek je kotoučová fréza, kterou můžeme používat jen, pokud má drážka výběh. Tímto způsobem se vyrábí například drážka pro zasunutí zad skříně. Dalším způsobem je stopková fréza. Při prohlubování drážky je zde nutno předvrtat díru, nebo frézovat po vrstvách. Stopková fréza dělá čistý povrch a má více břitů než drážkovací. Při obrábění drážkovací frézou není nutné předvrtávat díru. Prohlubování drážky je důležité děláme-li hlubokou drážku. Způsoby frézování drážky
Obrázek 2 Vlevo frézování drážky s předvrtanou dírou, vpravo frézování po vrstvách [3]
Dalšími způsoby jsou tvarové drážky. Vyrábíme drážky rybinové, T-drážky, rovnoramenné drážky U drážky. U jednotlivých typů drážek vždy používáme frézu se stejným profilem, jako bude mít vyfrézovaná drážka. Drážky mají na dílci splňovat určitou funkci ( T- drážka přichycení) 19
Rozdělení drážek Zleva: pravoúhlá drážka, T-drážka, rybinová drážka
Obrázek 3 Tvarové drážky [3]
Zleva: rovnoramenná drážka, nerovnoramenná drážka, U-drážka
Obrázek 4 Tvarové drážky
[3]
4.2 Vrtání Vrtání je vytváření kruhového otvoru, neboli díry, rotujícím nástrojem, který se pohybuje v ose otáčení nástroje. Vrtání se v nábytkářském oboru nejčastěji používá pro vyspravování vad dřeva, zhotovování otvorů pro spoje (kolíkové, čepové) a pro předvrtávání otvorů pro vruty a šrouby. Rozlišujeme vrtáky pro vrtání napříč dřevních vláken a podél dřevních vláken. Vrtáky určené pro vrtání napříč vláken mají vedle hlavních břitů, boční předřezávací břity. Ty zabraňují vytrhávání vláken a prasknutí obrobku. Vrtáky pro podélné vrtání mají jen hlavní břity, které svírají úhel skoro kolmý k ose otáčení. Protože se tato práce zabývá technologickou operací frézování, nebudeme se vrtáním dále zabývat. (Křupalová, 2002)
20
5 CAD dokumentace nábytkového kuchyňského objektu Na výkresovou dokumentaci kuchyňské linky a dílců byl použit program TurboCAD 15.1. Kuchyňská linka je vytvořena ve 3D prostředí. Kuchyň je navržena jako sériově vyráběný produkt určený do malých prostorů. Rozměry na délku nepřesahují 3 metry. Kuchyňská linka se skládá ze skříně pro vestavěnou lednici, ze dvou skříní horních a ze dvou spodních. Přibližně uprostřed pracovní plochy je umístěn dřez. Umístění trouby je pod úrovní pasu. Nad troubou se nachází indukční deska. Spodní skříně kuchyně jsou umístěny na soklu o výšce 20 mm. Materiál použitý pro výrobu linky je DTD-L s dezénem Buk, dveře jsou z Masivního dřeva.
Obrázek 5 Kuchyňská linka ve 3D [1]
Položkový seznam kuchyňské linky Položka Skříň velká Skříň horní 1 Skříň horní 2 Skříň spodní 1 Skříň spodní 2 Sporák AEG 3590 Indukční deska AEG
Rozměry (mm) 600x1600x600 300x500x300 400x500x300 300x600x600 400x600x600 X X
Počet 1 2 2 2 1 1 1
Materiál DTD-L DTD-L DTD-L DTD-L DTD-L x x
21
Digestoř AEG 90 Lednice AEG vestavná Baterie Grohe 24 Dřez Grohe 51 Soklová lišta 1 Soklová lišta 2 Pracovní deska Horní rampa
X X x x 2600x200x18 564x200x18 1400x600x36 2600x600x18
1 1 1 1 2 2 1 1
x x x x DTD-L DTD-L DTD-L DTD-L
Protože se tato práce zabývá výrobou dílce na CNC stroji následující část technické dokumentace, bude zaměřena, přímo na něj. Budeme se tedy zabývat dveřmi skříní kuchyňské linky. Parametry dveří Dveře kuchyňské linky budou vyrobeny z masivního dřeva. Pro tuto kuchyň byl vybrán buk. Tloušťka dřeva je 18 mm, aby nepřesahovala tloušťku dílců použitých pro konstrukci skříně. Ostatní korpus kuchyňské linky bude vyroben z laminované dřevotřískové desky o stejné tloušťce tedy o 18 mm. Na lince se nachází celkem 6 typů dveří o různých rozměrových parametrech. V každých dveřích je obdélníková okrasná drážka vyfrézovaná na CNC stroji. Dveře jsou připevněny pomocí kování ECOMAT 9843 K16 T42. Soupis dílců
Obrázek 6 Soupis dílců [1]
22
Popisky: 01 - 300x500x18 mm (2x) 02 – 400x500x18 mm (2x) 03 – 300x600x18 mm (2x) 04 – 400x600x18 mm (2x) 05 – 1000x600x18 mm 06 – 600x600x18 mm Drážka Okrasným prvkem dveří je frézovaná obdélníková drážka. Hloubka drážky je 5 mm, tloušťka 10 mm. Rozměr drážky se liší podle rozměru dveří. Avšak kvůli estetickému sjednocení, je drážka všech typů dveří osazená 100 mm od každé strany. Díky použité technologii, vzniká u obdélníku zaoblení hran s R5 (rádius 5 mm).
Obrázek 7 Rozměry drážky, u dílce č. 06 [1]
23
6 Volby nástrojů pro operace, řezné podmínky 6.1 Volba nástrojů obecně Správná volba nástrojů i řezných podmínek je pro kvalitně obrobený povrch velmi důležitá. Obecně platí, že čím menší je průměr nástroje (u soustružení, obráběné plochy), tím větší musí být otáčky vřetene. Ve starých dobách platilo pravidlo (někteří lidé se jej drží i teď), že na 10 mm nastavíme 1000 otáček za minutu. Toto pravidlo je velmi všeobecné a při přesném a kvalitním obrábění ho nelze brát v potaz. Řezná rychlost Při důsledném označování by se pod pojmem řezná rychlost měla rozumět rychlost řezného pohybu, to je relativní pohyb mezi nástrojem a obrobkem. Jak již bylo uvedeno, je řezný pohyb rozkládán na dvě složky: hlavní pohyb a posuv. U některých způsobů obrábění (například soustružení, vrtání, frézování atd.) probíhají oba pohyby současně, u jiných způsobů odděleně (například hoblování, obrážení). Ve všech případech je, ale rychlost posuvu mnohem menší než rychlost hlavního pohybu a proto je jako řezná rychlost udávána rychlost hlavního pohybu.
6.2 Volba řezných podmínek Řeznými podmínkami se při obrábění rozumí řezná rychlost, posuv a hloubka záběru. Volbou řezných podmínek je možno ovlivňovat výkon obrábění, tj. množství materiálu odebraného za časovou jednotku, velikost řezných sil, trvanlivost ostří, příkon stroje, jakost obrobené plochy a další parametry. Při vypracování výrobního postupu je snahou určit takzvané optimální řezné podmínky pro daný druh obrábění a žádané výsledky. Optimálními řeznými podmínkami se rozumí takové, při kterých jsou dosaženy nejnižší výrobní náklady při nejkratším možném výrobním čase. Volbu řezných podmínek ovlivňují zejména - materiál výrobku - materiál nástroje - geometrie břitu - výrobní stroj - požadavky na přesnost a drsnost.
24
Způsoby určování řezných podmínek Při určování řezných podmínek je nutno respektovat hledisko požadované přesnosti přiblížení se k podmínkám optimálním a hledisko nákladů vynaložených na tuto činnost. Je zřejmé, že uvedená hlediska působí proti sobě: větší přesnost určení znamená vyšší náklady a naopak. Míra přesnosti přiblížení se k podmínkám optimálním závisí především na povaze výroby (kusová, malosériová, sériová, hromadná). Čím vyšší je počet součástí vyráběných za stejných podmínek, tím více se vyplatí náklady spojené s náročnějším způsobem zjištění optimálních podmínek. Podle přesnosti a náročnosti je možno uvést základní způsoby určování řezných podmínek v pořadí: zkusmo, podle tabulek a nomogramů, podle normativů, výpočtem.
6.3 Výpočet řezných podmínek v
n
d n 1000 1000 v
d
vzorec pro výpočet řezné rychlosti
vzorec pro výpočet otáček vřetene
n – otáčky vřetene, v – řezná rychlost, d – průměr nástroje (obrobku) Při volbě řezných podmínek je dobré brát v potaz doporučené řezné podmínky, které uvádí výrobce nástrojů. Pokud nejsou k dispozici, použijeme dané vzorce. Musíme ovšem zohlednit druh obráběného materiálu, nástrojový materiál a v neposlední řadě konstrukci stroje (ne každý stroj umožňuje nastavení na 20 000 otáček za minutu apod.). Volba nástroje Před volbou nástroje je nutné znát technologii, druh materiálu a typ stroje. Při frézování uzavřené drážky zvolíme frézu stopkovou nebo drážkovací. Materiálem je dřevo, tudíž volíme slinutý karbid, nebo rychlořeznou ocel. V posledním případě máme CNC vertikální frézku. Při frézování drážky na tomto stroji nemůžeme zvolit kotoučovou frézu. K tomu by bylo třeba využít horizontální frézku. 25
6.4 Frézovací nástroje Nazýváme je frézy. Jsou to rotační nástroje, které mají zuby rozloženy na povrchu základního tělesa. Základní těleso má většinou tvar válce nebo kužele A bývá z jiného materiálu, než zuby. Fréza se při práci otáčí a její zuby postupně zabírají do materiálu a oddělují třísky.
6.5 Rozdělení fréz: 1) Tvarové: Frézy tohoto typu slouží k vytvoření jednoduchého nerovného tvaru (konvexní nebo konkávní rádius), daly by se nahradit cyklem v programu. Rádiusová vypouklá fréza
Rádiusová zaoblovací fréza
Obrázek 8 Rádiusové frézy [2]
2) Úhlové: Slouží pro výrobu šikmých ploch nebo srážení hran. Dají se nahradit vykloněním vřetene u konvenčního stroje, použitím upínacího přípravku, nebo programem (u nekonvenčního stroje). Úhlová fréza
Obrázek 9 Úhlová fréza [2]
26
3) Drážkovací: Tyto frézy používáme k výrobě, uzavřených, otevřených, průchozích, neprůchozích, rybinovitých drážek, drážek pro pera, „T“ drážek aj. V-drážkovací frézy můžeme použít i jako popisovače (popisové frézy). Drážkovací fréza
Rybinová fréza
V-drážkovací fréza
Obrázek 10 Drážkovací frézy [2]
4) Profilové : Profilové frézy mají stejný tvar jako tvar obrobku, který budeme obrábět. Používají se při hromadné výrobě. Jejich nevýhodou je cena. Čelní profilové frézy
Multiprofilové frézy
Obrázek 11 Profilové frézy [2]
Profilové frézy s ložiskem na stopce
Profilové frézy s ložiskem na čele
Obrázek 12 Profilové frézy s ložiskem [2]
27
Dle upnutí řezného materiálu frézy dělíme na: 1. Celistvé – tyto frézy jsou většinou zhotoveny z oceli. Ocel je relativně levným nástrojovým materiálem, tudíž z ní může být celý nástroj zhotoven. Celistvé frézy, můžou být stopkové, drážkovací, tvarové, válcové a další. 2. Frézy s nerozebíratelně spojeným řezným materiálem – frézy jsou zhotoveny z oceli. Malá část, přesněji řečeno břity, je z odlišného materiálu (například ze slinutého karbidu). Slinutý karbid je drahý materiál a je také náchylný ke zlomu. Proto, z něj nebývá, vyroben celý nastroj, ale pouze břity (neboli destičky). Ty jsou v tomto případě připevněny k nástroji nerozebiratelně, například pájením či lepením. 3. Frézy s rozebíratelným spojením řezného materiálu – zde je princip podobný jako u předchozího způsobu. Břity mohou být upevněny tvarovým nebo silovým stykem 4. Sady fréz – jiným slovy se jedná o několik různých fréz, které jsou upnuty společně na jedné hřídeli. Pro všechny frézy jsou tedy stejné otáčky, ale jiná řezná rychlost. Upínat se mohou buďto nástroje celistvé nebo nástroje se vsazenými destičkami. Tato metoda se využívá převážně na horizontálních strojích. Umožní nám jednodušší vytváření různých profilů.
6.6 Nástrojové materiály V dnešní době se pro obrábění dřeva používá moderních nástrojů a materiálů. Volba správné geometrie nástroje a materiálu je při obrábění jedním z nejdůležitějších faktorů. Materiál i geometrie nástroje ovlivňují kvalitu povrchu. S dobrou geometrií a vhodným materiálem nástroje lze obrábět za vyšších řezných rychlostí, při zachování dobré kvality povrchu. Na každý materiál je třeba jiných podmínek.
Rozdělení nástrojových materiálů SP
- legovaná nástrojová ocel
HL
- vysoce legovaná nástrojová ocel
HS
- rychlořezná ocel
HW
- nepovalovaný slinutý karbid
HC
- povlakovaný slinutý karbid
ST
- stelity 28
DP
- polykrystalický diamant
CVD - chemical vapour deposition
Ocel V současné době nejpoužívanější kov. Je to slitina, železa, uhlíku a legujících prvků. Ocel obsahuje méně, než 2,14 % uhlíku. Pokud slitina obsahuje více než 2,14 % uhlíku, nazýváme ji litina. Existuje několik tříd ocelí. Oceli dělíme na legované a nelegované. Dále se dělí na oceli jakostní a ušlechtilé. Na obráběcí nástroje se používá rychlořezná ocel a oceli legované. Rychlořezná ocel třídy 19 se používá při jemnějším obrábění, například nekonečného vlysu, a profilování.
Obrázek 13 Značení oceli [1]
HW, HC – Slinutý karbid Je nejpoužívanějším a nejrozšířenějším nástrojovým materiálem současnosti. Má vynikající vlastnosti a umožňuje obrábění při velkých rychlostech. Mezi jeho vlastnosti patří, trvanlivost ostří, nízký řezný odpor, vysoká jakost. Jeho nevýhodou je náchylnost k příčnému zlomu. Nástroj není zhotoven celý z karbidu. Karbidové jsou pouze břity nástroje. Ty mají podobu drobných destiček, které jsou k nástroji většinou připevněny pájkou, nebo šroubem. Karbidy dělíme na povlakované a nepovlakované. Slinuté karbidy jsou kompozitní materiál, který se vyrábí práškovou metalurgií. To znamená, že smícháme několik druhů kovů, které mají podobu prášků, a následně je za vysoké teploty a tlaku spečeme. Polykrystalický diamant Je modernějším materiálem. Tento materiál je velmi vhodný pro obrábění abrazivních materiálů, jako jsou laminát, sklolaminát a jiné. Na masivní dřevo při velké třísce je méně vhodný. Tento materiál je přítomen opět na nástroji pouze v podobě ostří. Stejně 29
jako HW. Je velmi citlivý na vysoké teploty, proto je nutné při pájení nepřekročit teplotu 700°C. Vyrábí se práškovou technologií a ostří se elektroerosivně.
6.7 Volba nástroje a řezných podmínek konkrétně Řezné podmínky jsou uváděny výrobci nástrojů. V praxi je vypočítá systém CAM. Řezné podmínky leze vypočítat podle vzorce. Tato metoda se používá při výrobě na klasických strojích. Průměr frézy (d)………………………….. 10mm Doporučená řezná rychlost (v)...…………. 10m.s-1 Otáčky vřetene…………….. n Podle vzorce pro výpočet otáček
n
60 v
d
n = 19108 otáček za minutu
30
7 Technologie pro výrobu zvoleného prvku Použijeme konstrukční desku z masivního dřeva (spárovku), broušenou, formátovanou přesně na rozměr, který vyžadujeme.
7.1 Frézování Frézujeme uzavřenou drážku. Pro lepší povrch opracované plochy použijeme sousledné frézování. Jako nástroj použijeme drážkovací, vypouklou frézu. V tomto případě nelze použít frézu stopkovou, které nemá břity přes střed. Tento typ frézy neumožňuje vyvrtání uzavřené drážky, bez předem vyhloubeného otvoru.
7.2 Použité nástroje Při této technologii bude požit jeden typ frézy o těchto parametrech: Výrobce: CMT Katalogové číslo frézy – C91419011 Typ frézy - Drážkovací fréza (pravotočivá) vypouklá Řezný průměr (D) – 10mm Celková délka frézy - 48 mm Řezná hloubka (I) – 20 mm Počet břitů – 2 Materiál – tvrdokovové pájené destičky Určeno pro – Dřevo, DTD, MDF Obrázek 14 Použitá fréza [2]
7.3 Použitý Stroj Použijeme tříosou CNC vertikální frézku určenou pro obrábění nekovových materiálů. Stroj je kompatibilní s použitým CAM systémem TurboCAM 12.1. Parametry frézky: CNC frézka MPW 2500 Použitý stroj je CNC 3osá frézka s vakuovým upínáním. Tato frézka je určená pro obrábění dřeva, MDF, DTD, plastů a lehkých kovů. Výrobcem je firma Jeřábek s.r.o.
31
Obrázek 15 Použitý stroj, zdroj: http://naradi.czeso.cz
Výkon vřetene [W]: 4 000
Napájecí napětí [V] / [Hz]: 400 / 50
Otáčky vřetene [U.min-1]: 24 000
Rozměr pracovního stolu [mm]: 1 300 × 2 470
Výška pracovního stolu [mm]: 750
Pojezd X pracovního stolu [mm]: 1 400
Pojezd Y pracovního stolu [mm]: 2 400, Pojezd Z pracovního stolu [mm]: 250
Rychloposuvy X, Y, Z [m.min-1]: 12 / 6
Pracovní posuv X, Y, Z - max. [m.min-1]: 5
Upínání nástrojů ER25
Komunikace: USB
Napájení 10
Hlavní rozměry stroje [mm]: 3 020 × 1 710 × 1 950
Hmotnost [kg]: 1 980
32
8 Postup přípravy technologie pro výrobu dílce v CAD/CAM Technologie je zhotovená v programu TurboCAM verze 12. V následujícím postupu bude v bodech popsaná technologická příprava v tomto programu.
8.1 Konstruování v CAD 1. Po otevření TurboCAM verze 12, v prostředí vytvoříme čtverec, pomocí ikony ,,square“. Pomocí klávesy tab zvolíme rozměry čtverce 600 x 600 mm. 2. Dále si vytvoříme druhý čtverec pomocí stejné ikony, tentokrát o rozměrech 390 x 390.
Obrázek 16 Krok 2 [1]
3. Menší čtverec pomocí změny pozice nulového bodu (L) přesuneme na střed většího čtverce. 4. Nyní máme hotovou dráhu nástroje i obrys v části CAD.
33
8.2 Výroba v CAM V této části pomocí programu CAM vygenerujeme program v G-kódu. Je zde třeba zadat informace na základě kterých se kód vytvoří. 1. Spustíme funkci CAM. V okně TurboCAD/CAM wizard nastavíme parametry stroje. V první záložce ,,General “ zvolíme ,,Mill“ jako frézování
Obrázek 17 Krok 1 [1]
2. V další záložce ,,Machine“ lze nastavit parametry posuvu. Maximální hodnoty. 3. Záložka ,,Part“ slouží pro části výkresu. Zde nastavíme rozměry výrobku (Part Geometry) a refernční bod.
34
Obrázek 18 Krok 3 [1]
4. V záložce ,,Tool Setup“ volíme počet nástorjů a jejich parametry. V tomto případě si zvolíme Drážkovací frézu o průměru 10 mm a délce 48 mm.
Obrázek 19 Krok 4 [1]
35
5. V dalším kroku zvaném G-Code , nastavíme jednotky na ,,Metric“ a programování na ,,Absolute“. V případě, že budeme chtít, aby se program vygeneroval relativním programování, zaškrtneme kolonku ,,Incremental“.
Obrázek 20 Krok 5 [1]
6. V poslední kolonce - ,,3D modeling“ zvolíme, zdali chceme vytvořit 3D model pro 3D simulaci. Můžeme zvolit grafické rozhraní 7. Nyní volíme operace pro jednotlivé nástroje. Pro každý nástroj je třeba nastavit dráhu zvlášť. Nejprve nastavíme parametry frézovací operace a posléze vybereme cestu. V okně ,,CAM“ si zvolíme ikonku ,,Pocket milling“ pro frézování uzavřené drážky. Následně zvolíme, zda chceme frézovat s přídavkem pro dokončování, či bez přídavku. Pro náš případ, nastavíme ,,Finish“, neboli bez přídavku. Poté se objeví okno pro nastavení (parametry) frézovací operace, kde zvolíme požadovaný nástroj.
36
Obrázek 21 Krok 7 [1]
8. V záložce ,,Z Parameters“ Zvolíme hloubku řezu na 5mm. Velikost třísky nastavíme také na 5 mm. Dále nastavíme rovinu rychloposuvu na 20mm a rovinu pracovního posuvu na 2,5 mm nad výrobkem.
Obrázek 22 Krok 8 [1]
9. Záložka ,,Tool Path“ v našem případě není důležitá. Lze ji použít, pokud máme kapsu, či drážku, jejíž šířka je větší než průměr frézy, která bude drážku frézovat. Zde tedy necháme výchozí nastavení. 10. Poslední záložka, z nastavení pro operaci ,,Feed/Speed“ slouží k zadávání, i vypočítávání řezné rychlosti. V našem případě máme řeznou rychlost udávanou výrobcem. Z té budeme vycházet. 37
Obrázek 23 Krok 10 [1]
11. Nyní, když je vše nastaveno vybereme cestu pro tuto operaci. Vybereme vnitřní čtverec a zvolíme cestu. Je důležité vybrat, aby tento čtverec byl použit, jako osa cesty nástroje. Vybereme tedy dané nastavení. Dále ještě vybereme sousledné nebo nesousledné frézování (viz str. 13).
Obrázek 24 Krok 12 [1]
12. Provedeme simulaci. Pokud je program správný, předáme jej seřizovači CNC, který bude pokračovat výrobou dílce. 13. Výsledkem je vygenerovaný program v ISO-Kódu (viz. další strana).
38
Vygenerovaný program:
% ( MYAPP01 ) O1 G21 G00 G17 G40 G49 G80 G90 Z25.4 ( TOOL COMMENT IS NOT FOUND ) T2 M06 G00 G90 G54 X495. Y243.057 S19000 M03 G43 H2 Z20. M08 ( OPERATION NAME = OPERATION-1 ) F400 ( MILLING ) Z2.5 G01 Z-5. F27.1 Y495. F54.2 X105. Y105. X495. Y243.057 Z2.5 G00 Z20. M05 G91 G28 Z0. M09 G28 X0. Y0. M30
39
9 Diskuze Problematika numerického obrábění je rozsáhlá a složitá. Požadavky na programátora, technologa i seřizovače jsou velké, protože na správnosti jejich rozhodnutí závisí velmi nákladná výroba. Přestože, programátor nemusí přicházet do kontaktu se strojem často, jeho práce vyžaduje výborné znalosti technologií. Vzdělání programátora musí být odborné a jeho povolání vyžaduje praxi. Programátoři často spolupracují s technology. Jejich společným cílem je sestavit program co nejefektivněji, tak aby za co nejkratší dobu, s co nejmenšími ztrátami bylo vyrobeno co nejvíce kusů. S tím souvisí řezné podmínky, použité nástroje, použité stroje a další faktory. Je tedy dobré, aby oba byli schopni přemýšlet ekonomicky. Práce seřizovače vyžaduje logické uvažování a technické znalosti. Jeho náplní práce je připravit stroj k používání před zahájením výroby. Práce v oblasti numerického obrábění je lukrativní, avšak velmi zodpovědná a precizní. Pracovníci často pracují v méně přívětivých podmínkách. V dřevařské dílně bývá problémem prašnost, ve strojírenské zase mastnota vzduchu způsobená používáním různých, chladicích kapalin a maziv. Obě dílny mají jeden stejný problém a to hluk. Permanentní vystavování se těmto faktorům, může škodit zdraví. To je jedna z náležitostí, se kterou je třeba při této práci počítat. Numerické obrábění převládá ve strojírenské výrobě, ve které jsou oproti dřevařské, větší požadavky na přesnost a kvalitu obráběného povrchu.
Protože má kov jiné
vlastnosti než dřevo, obrábění bude mít jiné parametry. Konstrukce strojů, nástrojové materiály, pomocné technologie a náležitosti další se liší. Například při obrábění dřeva se pracuje s otáčkami v řádech 10 000, při obrábění kovů jsou to v řádech 1 000. Je tedy diskutabilní, spojovat numerické obrábění kovů a dřeva v celek.
40
10 Závěr V této práci byla popsána problematika obrábění na numericky řízených strojích. Od vytvoření výkresu až po obrobení kusu. Než se mohlo začít pracovat na programu pro CNC, byly v první části probrány všechny důležité technologie obrábění. V další části byly probrány CAD a CAM systémy. Byla zde také dokumentace k vytvářeným dílcům. V následující části potom byly navrženy technologie, podle kterých se dílec bude vyrábět. Poslední částí byl návod na seřízení programu CAM. Zde jsme zadali veškeré informace z předchozích částí této práce. Následně byl vygenerován program, který se dá použít stejným principem, jak je popisováno na začátku práce. Celá práce tedy byla, sbírání technologických informací, které byly na konci spojeny v celek. Ten dal vzniknout výsledku celé práce. A to technologii pro jeden dílec. Díky moderní době je celá tato technologie jen souborem, který má na desítky řádků a skládá se z několika vybraných písmen a čísel. V tom spočívá problematika.
41
11 Summary This study described the issue of working on numerically controlled machines. From drawing board to create a machined piece. Before it could start working on the program for the CNC, the first section discusses all the important technologies. The next section discusses the CAD and CAM systems. There was also documentation for a generated parts. The following are then proposed technology, according to which the panel will produce. The last part of the instructions is for setting the CAM program. Here we entered all the information from earlier parts of this work. Subsequently, the generated program can use
the
same
principle
as
described
in
the
beginning.
The entire work was thus, collecting technological information, which were connected at the end of the whole. This gave rise to the outcome of the whole work. This is a technology component. Thanks to modern times, all this technology is just a file that has a couple of dozen lines, and consists of several selected letters and numbers. There lies issues.
42
12 Použitá literatura a zdroje: KRÁL, P., ŠRAJER J. 2008, CNC obráběcí centra. Zemědělská 1, 613 00 Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2008. 79 s. CHLADIL, J. 2001, Výuka konstruování a technologie výroby v systému CAD / CAM. In Mezinárodní seminář nábytkářů. 1. vyd. Brno: MZLU, 2001, 37s. CHLADIL, J. CNC technologie obrábění 2D křivek s aplikací CAM systémů. In TESAŘOVÁ, D. 2010, Trendy v nábytkářství a bydlení 2010. 1. vyd. Brno: ES Mendelova universita, 2010, s. 97--100. ISBN 978-80-7375-451-8. JIČÍNSKÝ, M., CHLADIL, J. 2004, Problematika průmyslové výroby nábytku v České Republice. In TESAŘOVÁ, D. Informační bulletin a Sborník statí. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně, 2004, s. 49--56. ISBN 80-7157768-5. TRÁVNÍK, A. 2003, Technicko technologická příprava výroby nábytku. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2003. 76 s. ISBN 80-7157-679-4. TRÁVNÍK, A. 2003, Výroba dřevěného nábytku : část II. 2. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2003. 198 s. ISBN 80-7157-653-0. HOLOUŠ, Z., MÁCHOVÁ E., KOTÁSKOVÁ P. 2008, Odborné kreslení pro učební obor truhlář, 2008, Praha 4, Informatorium, 105 s. SADÍLEK, M. 2008, CAM systémy v obrábění I, 2008, vyd. Ostrava: Vysoká škola Báňská – Technická univerzita Ostrava, 145 s. KŘUPALOVÁ, Z. 2002, Technologie II. Praha, nakladatelství Sobotalés, 116 s. ISBN 80-85920-91-3
Jan Hamerník [online]. 2011. Obrábění. Dostupné z WWW:
.
43
13 Seznam obrázků Obrázek 1 vlevo Nesousledné frézování, vpravo sousledné frézování [3] ...................... 18 Obrázek 2 Vlevo výroba drážky s předvrtanou dírou, vpravo frézování po vrstvách [3] 19 Obrázek 3 Tvarové drážky [3] ......................................................................................... 20 Obrázek 4 Tvarové drážky
[3]
........................................................................................ 20
Obrázek 5 Kuchyňská linka v 3D [1]............................................................................... 21 Obrázek 6 Soupis dílců [1]............................................................................................... 22 Obrázek 7 Rozměry drážky, u dílce č. 06 [1] .................................................................. 23 Obrázek 8 Rádiusové frézy
[2]
...................................................................................... 26
Obrázek 9 Úhlová fréza [2] .............................................................................................. 26 Obrázek 10 Drážkovací frézy [2] ..................................................................................... 27 Obrázek 11 Profilové frézy [2] ........................................................................................ 27 Obrázek 12 Profilové frézy s ložiskem [2] ...................................................................... 27 Obrázek 13 Značení oceli [1] ........................................................................................... 29 Obrázek 14 Použitá fréza [2]............................................................................................ 31 Obrázek 15 Použitý stroj, zdroj: http://naradi.czeso.cz .................................................. 32 Obrázek 16 Krok 2 [1] ..................................................................................................... 33 Obrázek 17 Krok 1 [1] .................................................................................................... 34 Obrázek 18 Krok 3 [1] ..................................................................................................... 35 Obrázek 19 Krok 4 [1] ..................................................................................................... 35 Obrázek 20 Krok 5 [1] ..................................................................................................... 36 Obrázek 21 Krok 7 [1] ..................................................................................................... 37 Obrázek 22 Krok 8 [1] ..................................................................................................... 37 Obrázek 23 Krok 10 [1] ................................................................................................... 38 Obrázek 24 Krok 12 [1].................................................................................................... 38 [1] Autor:
Jan Bábek
[2 ] zdroj:
http://www.fachshop.cz/Stopkove-frezy-a-stolky/
[3] Autor
neznámý, vyhledáno v učebních materiálech ISŠ COP
44
