Projekt:
Téma:
Stříhání, děrování, vysekávání a tváření plechu na CNC zařízení Traumatic 120
Obor:
Nástrojař, Obráběč kovů, Zámečník
Ročník:
2.
Zpracoval(a): Pavel Urbánek Střední průmyslová škola Uherský Brod, 2010
Obsah Obsah ...................................................................................................................................................1 Úvod.....................................................................................................................................................2 1. Základní části stroje .........................................................................................................................3 1.1. Základní pracovní jednotka.......................................................................................................3 1.2. Pracovní stůl..............................................................................................................................4 1.3. Výměnný nástrojový zásobník..................................................................................................4 1.4. Rotační razící hlava...................................................................................................................5 1.5. Řídící CNC jednotka Trumagraph CC 200..............................................................................5 1.6. Ovládací panel s monitorem .....................................................................................................5 2. Princip děrování a vysekávání .........................................................................................................6 3. Nástroje ............................................................................................................................................7 3.2. Rozměry nástrojů ......................................................................................................................8 3.2.3. Délka razníku .....................................................................................................................9 3.2.4. Střižná vůle ......................................................................................................................10 4. Základní ovládání stroje.................................................................................................................12 5. Bezpečnost práce............................................................................................................................13 Zdroj:..................................................................................................................................................14
1
Úvod Děrovací a vysekávací CNC zařízení Trumatic TC 120 slouží k plošnému zpracování plechu do síly 4 mm. Tento stroj umožňuje pružně zpracovávat materiál díky přesnému řízení počítačem. Množství řešení a jedinečné koncepty tohoto stroje zajišťují krátkou dobu zpracování a nejvyšší kvalitu výrobků. Tento vysoce výkonný tvářecí stroj byl vyvinut a vyroben německou firmou Trumpf v roce 1990 a v témže roce byl uveden na trh. S pomocí této techniky nejsou produkce rychlého zpracování, malé objemy zakázek a krátké zdokonalovací cykly žádným problémem.
Obr. 1: Celkový pohled na CNC stroj Trumatic TC 120
2
Technické údaje Výkon: Střižný tlak: 155kN Max. střižná tloušťka plechu: 4mm Max. průměr děrovacího razníku: 38mm Řídící systém: Trumagraph CC 200 Rychlost: Osa x: max. 40m/min Osa y: max. 40m/min Osy x y souběžně: max. 56m/min Osa otočení nástroje: 360˚ Pracovní rozměry plechu: Bez repozice: 1000 × 1000 mm S jednou repozicí: 2000 × 1000 mm
Obr. 2: Trumatic TC 120
Hodnoty připojení: Elektrická síť: 9 kW / 50 Hz Stlačený vzduch: 3 Nm³/h-6 bar Přesnost: Poziční přesnost osy X Y: 0,01 mm Rotační přesnost: 0,01˚ Automatická výměna nástroje: Počet nástrojů v zásobníku (stanici): 9 Čas pro výměnu nástroje: 6 s Rozměry: Doporučený pracovní prostor: 3800 × 4600 mm Výška: 1820 mm Váha: 3 900 kg
1. Základní části stroje 1.1 Základní pracovní jednotka Je masivní část stroje vytvořená z litiny tak, aby co nejlépe odolávala otřesům vznikajícím při zpracování materiálu děrováním a vysekáváním. Na této jednotce je umístěn pracovní křížový stůl se zásobníkem nástrojů, rotační razící hlava s hydraulikou pro pracovní pohyb razníku a hydraulicky ovládaný zásobník odpadu. 3
Obr. 3: Základní pracovní jednotka
1.2 Pracovní stůl Pracovní křížový stůl poháněný servomotorem se pohybuje ve vodorovné ose Y. Na pracovním stole jsou upevněny ocelové kuličky, které usnadňují pohyb zpracovaného materiálu a zamezují jeho poškrábání. Y
Obr. 4: Posuvný stůl v ose Y
1.3 Výměnný nástrojový zásobník Je umístěn na pohybující se liště pracovního stolu a poháněn je servomotorem. V zásobníku může být umístěno až 9 nástrojů a 2 čelisti k uchycení (upevnění) zpracovaného materiálu. Pohyb materiálu v ose X zajišťuje pohyb lišty s upevněnými čelistmi. Při výměně nástrojů, která probíhá automaticky a X trvá 6 sekund, přijede pracovní stůl i s nástrojovou lištou až k razící hlavě. Nástroje jsou upevněny v kazetě, která zůstává v nástrojové liště, i když Obr. 6: Výměnný zásobník- 9 nástrojů nástroje jsou upnuty v razící hlavě. Sevření upínacích čelistí zajišťuje nožní pedál.
Obr. 7: Nožní pedál pro ovládání
Obr. 8: Upínací čelist v nástrojovém zásobníku
4
1.4 Rotační razící hlava Je pevně umístěna v přední části základní pracovní jednotky. S upnutým nástrojem vykonává svislý pracovní pohyb (razník se pohybuje směrem dolů a vytváří v materiálu požadovaný tvar díry nebo drážky). Další pohyb, který razící hlava vykonává je rotační pohyb kolem své osy. Může tedy například s obdélníkovým tvarem razníku 20×5mm vytvořit díru s rozměrem ve vodorovné délce 20mm a svislé délce 5mm nebo při otočení hlavy o 90˚ díru ve vodorovné délce 5mm a svislé 20 mm.
Obr.9: Rotační razící hlava s upevněným nástrojem
1.5 Řídící CNC jednotka Trumagraph CC 200 Řídící jednotka má za úkol řídit operace naprogramované obsluhou stroje. Program lze vytvořit přímo na stroji nebo i na jiném zařízení a externě vložit do stroje. Stroj podle zadaného NC kódu najíždí do pozic pro vytvoření díry nebo drážky a děruje nebo vysekává s poziční přesností 0,01mm.
Obr. 10: Řídící jednotka Trumagraph CC
1.6 Ovládací panel s monitorem Ovládací panel je osazen monitorem a ovládacími tlačítky pro ovládání stroje v různých režimech. Tyto režimy umožňují například kreslení obrazců a jejich ukládání do paměti, korekci nástrojů, vytvoření a uložení NC kódů a jejich opětovné vyvolání. Funkční tlačítka umístěna pod monitorem nám umožňují přepínat funkce podle zobrazení na monitoru. Numerická klávesnice je opatřena kalkulátorem. Obr. 11: Ovládací panel s monitorem 5
Tlačítko HAND pro ruční obsluhu a zadání příkazů
Tlačítko NC pro vyvolání uloženého NC
Tlačítko DATA pro naprogramování stroje a vytvoření
Tlačítko MASCHINE pro ovládání stroje
Tlačítko KOREKTURA nástrojů pro nastavení nástrojů a jejich parametrů do programu.
Tlačítko DIAGNOSE pro diagnostiku stroje při poruše
Tlačítko START pro spuštění jednotlivých cyklů programu
Tlačítko HYDRAULIKA pro zapnutí a vypnutí hydrauliky.
Obr. 12: Ovládací panel
2. Princip děrování a vysekávání Princip děrování a vysekávání spočívá v sestavení nástrojů zvaných razník a matrice do jednotky tak, aby tvar i velikost razníku procházel přesně matricí. Při svislém přímočarém pohybu razníku do matrice dojde k vytvoření otvoru požadovaného tvaru (podle tvaru razníku a matrice) do materiálu, který se nachází právě mezi těmito nástroji. Celá sestava se skládá z razníku, který je upevněn do ustavovacího kroužku, stěrače, který má za úkol odstranit nečistoty nebo drobné třísky z razníku a matrice. To vše je upevněno do držáku. V případě plochých razníků nebo razníků speciálních tvarů musí dojít ke správnému sestavení děrovacích nástrojů, a to na přístroji zvaném Quickset. Sestava děrovacích nástrojů je pak vložena do zásobníku a stroj podle požadovaného programu nástroje sám vyměňuje. 6
Obr. 13 : Princip děrování
Obr. 14:Výměna děrovacích nástrojů v zásobníku
Obr. 15: Sestavené nástroje
3. Nástroje Tvary nástrojů pro děrování materiálu Kruhový
Čtvercový
7
Obdélníkový
Oválný
Obr. 16: Děrovací nástroje podle tvaru
3.1 Rozměry nástrojů Druhy razníků podle geometrie
Obr. 17: Geometrie razníků
8
Rozměry razníku
Obr. 18: Rozměry razníků
3.1.1 Délka razníku Ploché razníky s rovnou střižnou plochou jsou v krátkém provedení (34,3 mm) a v dlouhém provedení (37,8mm). Výhody delších razníků jsou ve větší délce pro odbroušení a v rychlejším děrování. Jako pravidlo pro minimální rozměr nástroje platí: šířka razníku = tloušťka plechu (s) Vliv geometrie razníku a tloušťky plechu na střižnou sílu
9 Střižná síla při jednotlivých zabroušeních Obr. 19:
Šikmo broušený razník (Whisper) snižuje střižnou sílu podle tloušťky plechu oproti plochému razníku až o 72%, tak že je zapotřebí jen 28% střižné síly. Navíc je sníženo pnutí jednotlivých dílů až o 20%, jelikož šikmo broušené, na rozdíl od plochých razníků, vykazují značné snížení rázů při děrování. Použití šikmo broušených nástrojů zároveň snižuje hlučnost, jelikož střih tímto razníkem je tišší až o 14 dB než střih stejně velkým plochým razníkem. Toto odpovídá snížení hlučnosti o více než 50%.
3.1.2 Střižná vůle
Obr. 20: Střižná vůle
Při zpracování silných materiálů se špatně zvolenou matricí se bude silně zatěžovat střižná hrana razníku. Díky tomu se znatelně zkrátí životnost razníku. Střižná hrana se může až odlamovat.
Střižná síla 10
Obr. 21: Tabulka vůlí pro nástroje
Zjištění teoretické střižné síly Délka střižných hran L (mm) × Tloušťka plechu s (mm) × Pevnost (N/mm) Pokud není známá mez střihu, lze použít mez pevnosti materiálu Rm Mez pevnosti (Rm) Ocel: ca. 400 N/mm2 Nerez: ca. 700 N/mm2 Hliník: ca. 300 N/mm2
Příklad výpočtu Výpočet střižné síly pro čtverec 40×40 mm, plochý razník, 2 mm ocelový plech: Vytvořte součet délek všech stran (v mm): 40+40+40+40 = 160 Znásobte tento výsledek tloušťkou plechu (v mm): 160×2 = 320 Znásobte tento výsledek pevností v (N/mm2): 320×400 = 128 000 Vydělte tento výsledek 10 000 (aby byl výsledek v tunách) Výsledná střižná síla v tomto případě je 12,8 tun, popř. 128 kN. Při stejném nástroji se šikmo broušeným razníkem by se výsledek dělil faktorem zkosení 2,25. Tím se střižná síla sníží na 5,7 tun, popř. 57 kN. Obr. 22: Faktor zkosení
11
4. Základní ovládání stroje Spuštění stroje Před zahájením práce musíme stroj připojit na soustavu se stlačeným vzduchem. Po připojení na vzduch zapneme hlavní vypínač a řídící jednotka načte ovládací program stroje v režimu MASCHINE. Na monitoru se nám objeví všechny osy. Stlačením tlačítka HYDRAULIKA spustíme hydrauliku stroje a tlačítkem START odblokujeme bezpečnostní závoru stroje. V horní pravé části monitoru problikává hlášení o chybě 130 (nejsou referenční body). Funkčním tlačítkem F3 se dostaneme do režimu najetí referenčních bodů a opětovným stlačením funkčního tlačítka F3 tyto referenční body najedeme. Nyní je stroj připraven pro vyvolání NC programu a jeho spuštění. Obr. 23: Připojení na vzduch Vyvolání NC programu Pokud již máme vytvořený NC program a chceme spustit jeho cyklus výroby, stlačíme tlačítko NC, kterým se dostaneme do režimu NC programů. Funkčním tlačítkem F3 zvolíme výběr čísla již vytvořeného programu a numerickou klávesnicí jej zadáme. Tlačítkem START provedeme kontrolu nástrojové lišty a opětovným stlačením tlačítka START najede stroj do pozice pro upnutí materiálu. Materiál vložíme do upínacích čelistí a nožním pedálem upneme. Stlačíme tlačítko START a stroj spustí cyklus výroby. Během pracovního cyklu si stroj vyměňuje nástroje. Po ukončení stroj zvedne razící hlavu a otevře upínací čelisti. Chceme-li pokračovat v cyklu dále a zpracovávat další materiál, stlačíme tlačítko START, stroj najede znovu do polohy pro upnutí materiálu a výše uvedeným postupem pokračujeme dále.
Obr. 24: Hlavní vypínač Ukončení programu a vypnutí stroje Po ukončení pracovního cyklu stlačíme funkční tlačítko F1 – LEAVE PROGRAM (opustit program) a přejdeme tlačítkem HAND do režimu ruční obsluhy. Příkazem M106 (0) vrátíme poslední použitý nástroj do nástrojové lišty. Po vrácení nástroje a odjetí do bezpečné vzdálenost,i můžeme vypnout tlačítkem HYDRAULIKA hydrauliku stroje a hlavním vypínačem i stroj. Po vypnutí vyjmeme vzduchovou hadici.
12
5. Bezpečnost práce 5.1 Povinnosti obsluhy tvářecích strojů (všeobecné zásady) Práci na tvářecích strojích může obsluha vykonávat pouze tehdy, jestliže byla k tomu uživatelem stroje řádně určena a vyškolena. Spuštění stroje může obsluha provést až po předchozím předvedení bezpečného pracovního postupu a způsobu používání ochranného zařízení seřizovačem nebo mistrem. Seřizování stroje nebo ochranného zařízení může obsluha provádět i kontrolovat pouze ve výjimečných případech, když je k tomu určena a dostatečně vyškolena. Práci na tvářecím stroji musí obsluha vykonávat pouze způsobem, který jí byl seřizovačem nebo mistrem předveden a označen za správný a bezpečný. Vyřazování instalovaných bezpečnostních zařízení obsluhou je zakázáno. Protože při manipulaci s materiálem a výrobky dochází u tvářecích strojů velmi často ke zranění rukou pořezáním, píchnutím apod., je uživatel povinen vybavit obsluhu k ochraně před těmito riziky vhodnými pracovními pomůckami (kleště, pinzety, háčky, magnety apod.) nebo osobními ochrannými pracovními prostředky (rukavice, kožené zástěry apod.). Vždy před zahájením práce je obsluha povinna překontrolovat funkci stroje, včetně bezpečnostního zařízení. V případě zjištění poruchy nesmí obsluha pokračovat v práci na tomto zařízení a musí jakoukoliv závadu nahlásit zodpovědnému pracovníkovi.
5.2 Rizika práce na tvářecím stroji Trumatic 120 a jejich minimalizace Jedním z rizikových faktorů, které mohou způsobit závažná poranění, jsou pohyblivé části stroje, zejména pracovní stůl vykonávající pohyb v osách X a Y. Při tomto pohybu může dojít k nárazu do pracovníka nebo jeho části těla. Proto nesmí obsluha vyřazovat z činnosti zařízení, která stroj vypnou při vstupu pracovníka do pracovního prostoru (laserový paprsek). Dalším rizikem, které může způsobit závažná poranění, je přímo střižné místo. V případě zaseknutí nástroje nesmí obsluha samostatně bez pověřeného pracovníka údržby nástroj z rotační hlavy mechanicky vytahovat. Jakoukoliv závadu na elektroinstalaci musí pracovník hlásit pověřenému zaměstnanci údržby a nesmí ji samostatně odstraňovat.
13
Zdroj: 1. DILLINGER, Josef a kol.: Moderní strojírenství pro školu i praxi, 1.vydání, EuropaSobotáles cz., Praha 2007, str. 612, ISBN 978-80-86706-19-1. 2. www.trumpf.cz
14
