ZÁSUVKOVÁ DESKA SVOČ – FST 2013 Klára Rödlová, Střední Průmyslová Škola Ostrov, Klínovecká 1197 Ostrov 363 01 ANOTACE Práce se zabývá výrobou zásuvkové desky. Práce je rozdělena na 7 kapitol. V první kapitole se dozvíte o spolupráci s firmou Witte Nejdek. Druhá kapitola je zaměřena na technický výkres. Ve třetí kapitole je výrobní program pro výrobu desky. Čtvrtá kapitola je věnovaná CNC frézce FC 16 na které jsme vyráběli. V jedné podkapitole je rozepsáno ovládání jednotlivých částí, a ve druhé technické parametry stroje. Pátá kapitola se věnuje řízení stroje a jeho režimy za kterých je možno stroj ovládat. V šesté kapitole jsou zahrnuty výrobní materiály, které používáme při výrobě a sedmá kapitola je zaměřena na upínání materiálu. Cílem práce je seznámit více lidí s těmito stroji a prací na nich. Klíčová slova: program, frézka, CNC FC 16, zásuvková deska, upínky, Witte Nejdek, model, výkres, stroj, výroba ANNOTATION The work deals with the production of the plug board. The work is divided into 7 chapters. The first chapter is focused on cooperation with Witte Nejdek Company. In the second chapter there is a technical drawing including the 3D model. The third one deals with the production process programme of the plug board , which is decribed in details. In the fourth chapter the CNC milling machine FC 16, which was used for the process, is decribed. Also the operating and technical parameters are shown there. The fifth one is focused on how to control the machine and its different working modes. The next chapter deals with varied materials used in the production process and the last one focused on clamping of the material. The aim of this work is to popularize CNC milling machines and to encourage people get to know them better and start operating them. Key words: program, milling machine, CNC FC 16, chest plate, clamps, Witte Nejdek, pattern, drawing, machine, production
ÚVOD Od firmy Witte Nejdek naše škola dostala za úkol vyrobit zásuvkovou desku. Dostali jsme výrobní výkres a mohli jsme se začít zabývat otázkami, na jakém stroji budeme výrobek vyrábět, jaké nástroje použijeme, druh upínek a podložek, materiál z kterého budeme vyrábět, museli jsme vymyslet program a nakonec, po odevzdání do firmy Witte Nejdek, jsme čekali, jak dopadnou zatěžkávací zkoušky a jestli materiál, který jsme použili vydrží teploty, které byly nejdůležitějším parametrem. Ráda bych se věnovala postupu výroby, který použijeme. Dále druhy programování použité ve vlastním programu. Chtěla bych se také zmínit i o jiných postupech výroby, které by šli také použít pro výrobu samotnou. Upozornit na určité problémy, které nás potkali a způsob jakým jsme je vyřešili, popřípadě čím jsme je nahradili. Ráda bych ukázala všem, že práce s CNC stroji může být zajímavá a zábavná.
Obr. 1 měření (autor: ing. Ptáček) SPOLUPRÁCE S WITTE NEJDEK Naše škola od začátku roku 2012 spolupracuje s firmou Witte Nejdek, pro které zásuvkové desky vyrábíme. Materiál, který používali při výrobě byl dural. Ten byl bohužel pro naše školní podmínky nevhodný. Proto pan ing. Ptáček přišel s návrhem materiálu corian. Z tohoto materiálu byl vyroben první kus, který prošel zatěžkávacími zkouškami ve firmě. Hlavním požadavkem bylo, aby corian vydržel teplotu 90°C. Jelikož snese teplotu až 100°C, nebylo problém jej využít. Desky, které dodáváme do firmy jsou kvalitní, a firma je s naší prací nadmíru spokojená. Do dnešního dne jsme vyrobili 14 desek, které jsou už namontovány na formy a plní svou funkci ve výrobě.
Obr. 2: Solid Works – Witte Nejdek
2. VÝROBNÍ VÝKRES
VÝROBA DESKY
Obr. 3: Solid Works- Rödlová Klára
Obr. 4: Solid Works – Rödlová Klára
Obr. 5: Solid Works – Rödlová Klára
CNC FRÉZKA FC 16 Jednotlivých části stroje Každý stroj, který vykonává práci musí mít ovládací prvky. Liší se od sebe druhem vykonávané práce. Tato frézka, kterou jsem si vybrala, a kterou využíváme ve výuce, má dvě hlavní části. Pracovní část, která se skládá z pohonu (2), a pohybuje v ose Z. Ta nám určuje souřadnice povrchu obrobku tak, abychom dosáhli požadované délky, a nástroj, upravený pomocí korekcí, nám nenarazí do obráběné součásti. Je zde upínací kleština do které se vkládají jednotlivé nástroje pomocí hydraulické páky. Páka se otočí o 180°, tím se uvolní kleština, díky které můžeme nástroj vyjmout a vložit místo něj nástroj jiný. Pokud páku vrátíme do původní polohy, kleština se stáhne a nástroj zde zůstane pevně upnutý. Dále v pracovním prostoru Obr. 2 najdeme tzv.lože (3), které má dvě přesně broušené drážky, a slouží k upnutí Obr. 6 autor: Rödlová Klára obráběné součásti. Díky tomuto loži se může pracovní stůl pohybovat v osách x a y. Díky těmto pohybům jsme schopni vyrobit součást různých tvarů. Jelikož má pracovní stůl menší rozměry, můžeme zde vyrábět pouze menší součásti. Druhou částí, ze které se skládá stroj je ovládací panel (1). Ten je složen z monitoru, na kterém můžeme vidět hodnoty, na kterých se nachází pracovní stůl a nástroj, dále nám zobrazuje režim ve kterém se nacházíme a také program, který právě probíhá a nebo který chceme spustit. Pod monitorem najdeme ruční kolečko, které slouží k pojezdu nástroje i stolu. Záleží pouze na nás, kterou z os si označíme a z kterou chceme dojet k materiálu. Používá se většinou k odjetí korekcí. Dají se na něm lépe ovládat menší kroky pojezdu. Dále je zde další řada tlačítek, které se používají pro rychlejší odjetí a najetí, buď k materiálu nebo od něj, regulace otáček, nebo úplné zastavení otáček, tlačítko reference, to slouží při zapnutí stroje. Když stroj zapneme, stroj neví kde jsme naposledy obráběli a proto takto dojede k referencím a stroj okamžitě ví, v jakém místě se nachází. Je zde také tlačítko CENTRAL STOP, jeho využití je při práci stroje když dojde ke kolizi. Pod těmito tlačítky se nachází klávesnice, na které si označujeme osy, doplňujeme programy, využíváme zde klávesnice F… Obě dvě tyto hlavní části nemohou fungovat jedna bez druhé.
Obr.7 a 8.: autor: Rödlová Klára
TECHNICKÉ PARAMETRY Rozměry stolu: Šířka x délky Upínací drážky – počet Šířka x rozteč Pracovní zdvih: Podélný max. Příčný max. Svislý max. Rozsah regulace otáček: Vřeteno Pohon vřetena elektromotorem: S3 (80%) Rozměr kužele ve vřetenu Vedení stojanu
160x450 mm 2 12 H7 x 100 mm 300 mm 160 mm 250 mm 3000 m/min
Obr. 9 autor: Rödlová Klára
600W ISO 30 170 mm
ŘÍZENÍ STROJE Tento druh stroje má více možností chodu. Můžeme je rozdělit na blok po bloku, ruční řízení, režim exec a kontinuální CNC řízení. Jednotlivým druhům se budu věnovat v jednotlivých podkapitolách věnovaným těmto režimům. RUČNÍ ŘÍZENÍ Po nastavení režimu ručního řízení (ikona Režim/ Ruční řízení) lze stroj ovládat přímo z klávesnice strojů. Stisknutím některé z osových šipek lze provést krok některou z os. Krokování může být různé, podle toho jak máme seřízené posuvy. Můžeme zde provádět zvětšování a zmenšování velikosti posuvu. V ručním řízení je provádíme pomocí šipek a k dojezdu k materiálu používáme ruční kolečko. U něj můžeme také snižovat a zvyšovat posuvy. Dají se zde ovládat i otáčky, které se zvyšují skokově po 20, snižování otáček provádíme opačným tlačítkem, nebo úplné zastavení červeným tlačítkem stop otáček. BLOK PO BLOKU
Další možností řízení stroje je blok po bloku, to znamená, že se zobrazí aktuální souřadnice a otáčky vřetena, program se tedy vykonává po řádcích (blokách) a po vykonání bloku se běh programu přeruší. Dále pak pokračuje stisknutím klávesy F11, stále po blocích. KONTINUÁLNÍ CNC ŘÍZENÍ Po přepnutí do režimu CNC řízení – Kontinuální se zobrazí aktuální souřadnice, stroj čeká funkcí G04 na plné rozjetí otáček, a otáčky vřetene. CNC program spustíme klávesou F11 na strojní klávesnici. I v tomto režimu máme možnost přerušit běh programu, můžeme k tomu použít CENTRAL STOP, dále přes strojní klávesnici F5 a přes nabídku ikon v horním řádku.
Obr. 9 Obr. 10 autor: Rödlová Klára
REŽIM EXEC O tomto režimu jsem se poprvé dozvěděla z manuálu stroje, nikdy jsem nevěděla, že něco takového existuje. Režim ručního řízení nám umožňuje vybrat si i funkci exec, která slouží k zadání věty a tu možno vykonat ihned. Pokud uživatel potřebuje, může být tato věta zařazena do aktuálního programu. Zadávání se provádí pomocí panelu exec.
Materiál
Obr. 11 a 12 autor: Rödlová Klára Corian – tzv. umělý kámen SLOŽENÍ Pojivo: 1/3 akrylátová pryskyřice (známá také jako polymethylmethakrylát neboli PMMA) Plnidlo: 2/3 přírodní minerál, hydroxid hlinitý (aluminiumtrihydrát neboli trihydrát hliníku - ATH) získávaný z bauxitu. VÁHA A TLOUŠŤKA CORIANU Corian se vyrábí ve dvou tloušťkách: 6 mm: váží 11,5 kg/m2 12,3 mm: 23,0 kg/m2 Corian je odolný vůči vyšším teplotám, snese teplo do 100 stupňů Celsia. Je to neporézní materiál, při jehož spojování nevznikají spáry, vytváří dokonale hladkou plochu. Díky své jedinečné tvárnosti a snadné opracovatelnosti vyhoví Corian požadavkům na výrobu předmětů atypických tvarů. Má dlouhou životnost, uchovává si vzhled i vlastnosti. Jeho nejčastější využití je v domácnostech, je hygienicky nezávadný, a proto se rozrůstá jeho využití v kuchyni a v koupelnách. Modelářské dřevo O tomto materiálu se zmiňuji proto, že jeho využití je nezbytné pro naše školní potřeby. Využíváme ho jako zkušební vzorek pro vyráběnou součást. Materiál je měkký, a dobře se obrábí, modely z něj vyrobené se dále využijí ve škole jako učební pomůcka při technickém kreslení. Upínání V této kapitole se budeme zabývat různými způsoby upnutí materiálu. Jelikož ve škole nemáme moc možností jak upnout obrobek, musíme si vždy nějak pomoc. Používáme pouze klasické upínky, které díky tvaru spodního šroubu zapadnou do drážky na pracovním stole. U této upínky je nevýhoda, že ji musíme vypodložit. Většinou se používají tzv. schůdky, které bohužel nemáme, pomáháme si různými plíšky, radeci, ale i kusy modelářského dřeva a nebo corianu. Snažíme se, aby materiály, kterými podkládáme upínky byly stejně vysoké.
Obr. 13 a 14 autor: Rödlová Klára Řešení 1 Přemýšleli jsme jaký nejlepší způsob upnutí by jsme mohli použít, abychom obrobek obrobily na co nejmenší počet upnutí. Jako první variantu jsme zvolili vyvrtání děr do materiálu, kde jsme vyřízli závity a díky desce kterou jsme si vyrobili a která je větší než obráběný materiál jsme mohli obrobek upnout a obrobit celou konturu bez sebemenších
problémů. Díky tomuto způsobu upnutí jsme měli dostatek místa kolem upínek z důvodu frézy, která nám nenarazí do upínek. Pokud by se tak stalo zničili by jsme upínky, nástroj a v horším případě i stroj. Když materiál přišroubujeme k desce, upneme ho (viz obrázek 10). Nejdříve jsme vyvrtali díry, jsou zde dva druhy průměru, pak vyměníme vrták za frézu a vyrobíme kapsy a nakonec celý obrys. Pak desku sundáme, otočíme a upneme jí 4-mi upínkami v každém rohu. Díky tomuto upnutí můžeme vyrobit vnitřní kapsu a desku jsme vyrobili na dvě upnutí.
Obr. 15 autor: Rödlová Klára 7.2 Řešení 2 Původní variantou upínání bylo nejdříve materiál upnout za všechny 4 rohy a vyrobit celou vnitřní kapsu. Poté jsme desku otočili upnuli jsme jí za vnitřní stranu vyrobené kapsy a vyvrtali jsme díry, vyfrézovali menší kapsy a obrobili jsme celý obrys. Toto upínání bylo velice složité a proto dnes používáme pouze první řešení.
Obr. 16 autor: Rödlová Klára ZÁVĚR Popsala jsem problematiku takovým způsobem, že jsem vytvořila odborný text, podle kterého jsem přiblížila práci na CNC frézce. Věřím, že jsem tento můj cíl v této práci naplnila a že jsem svou prací lépe přiblížila lidem, kteří se zajímají o frézování, ale i lidem, kteří o této práci nic nevědí. Tato práce nabídne pohled do různých problematik, jako je upínání, volba vhodného materiálu, ukáže jim jak tento stroj funguje a co vše se zde dá vyrábět. Také je zde zmíněna spolupráce s firmou Witte Nejdek, která se zdárně vede, a budeme doufat, že naše spolupráce dále potrvá. Pro naší školu je velkým přínosem a žáci, kteří se účastní výroby si mohou vyzkoušet více praxe na strojích, jelikož hodin je málo a ne každý se ke stroji dostane na tak dlouho, jak by potřeboval.
Tento příspěvek byl podpořen formou odborné konzultace Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky v rámci projektu č. CZ.1.07/2.3.00/35.0048 „Popularizace výzkumu a vývoje ve strojním inženýrství a jeho výsledků (POPULÁR)“.
