Modularno projektovanje obradnih sistema

Modularno projektovanje obradnih sistemaProfesor: Prof. Dr. Ahmet ekiStudent: Anan KroUvodPrvi razvoj obradnih strojeva pojavljuje se 1717. godine u V. Britaniji. Poetak razvoja modernih proizvodnih strojeva poinje 1947. godine u SAD-u, kada je ovjek prvi put u povijesti upravljao numerikim strojem, do osamdesetih godina ovoga stoljea kada nastaju moderni inteligentni japanski proizvodni sistemi i tvornice bez ljudi.

UvodUVODModularna gradnja obradnih sistema omoguuje nam bru i jednostavniju gradnju maine, manji inventar potrebnih dijelova i mogunost integracije ireg raspona funkcija maine.Modularni sistemi se sastoje od niza stanica i elija, s tim da svaka elija posjeduje svoj sistem upravljanaj i kontrole.U projektovanju i proizvodnji alatnih maina postavljaju se visoki zahtjevi u pogledu tanosti, kvaliteta i pouzdanosti.To utie na poveanje sloenosti obradnih sistema, te pojedinani prilaz u projektovanju maina ne bi dao zadovoljavajue rezultate Koncept koji bi mogao odgovoriti na sve zahtjeve koji se postavljaju pred savremene obradne sisteme je modularni koncept gradnje maina.

UVODKoristei prethodne tvrdnje mogu se izvesti slijedei zakljuci:Potrebno je razviti sistem vienamjenskih cijelina maina, modula, iz kojih je mogue formirati razliite strukture obradnih sistema, razliitih stepena automatizacije

UvodStrukture obradnih sistema bi se formirale prema tehnologijama potrebnim za obradu odreenih spektara dijelova.Nie cijeline moduli, komponente ili dijelovi, mogu biti isti ili tehnoloki slini.Svim ovim se bitno poboljavaju osnovne pretpostavke za rentabilnu i ekonomski stabilnu proizvodnju.

UvodPrednosti modularne gradnje obradnih sistema:Fleksibilnost sistema u proizvodnji;Gradnja obradnog sistema u skladu sa konkretnim zahtjevima u pojedinom proizvodnom pogonu;Kombinacija najboljih dijelova vie proizvoaa;Laka mogunost izmjene dijelova obradnog sistema;Laka integracija takvog sistema u CIM sisteme;Omoguena nadogradnja sistema u skladu sa potrebama;

Moduli alatnih mainaModuli su cijeline za realizaciju odreenih kretanja i drugih funkcija.Moduli se izrauju u veim serijama, a zatim se u razliitim kombinacijama dobijaju razliite maine u malom broju komada.Tipini moduli su:Nosei sistem maine;Moduli za glavno kretanje;Moduli za pomona kretanja;Sistem upravljanja;Sistem za prihvat i izmjenu alata;Pognoski motori;Modul za manipulaciju obradka, itd.

Moduli alatnih maina

Nosei sistem mainePod noseim sistemom maine podrazumijeva se skup dijelova i sklopova koji obezbjeuju meusobni poloaj alata i predmeta obrade, kako u stanju mirovanja tako i u procesu obrade.

Nosei sistem maineSvi motori, prijenosni i drugi funkcionalni dijelovi alatne maine, povezani meusobno, vrsto su vezani za noseu strukturu maine.Tako da sve komponente maine moraju da ostanu u tanom relativnom poloaju da bi zadrale geometrijsku tanost, bez obzira na okolna dejstva.

Moduli za glavna kretanjaPrenos glavnog kretanja od elektromotora do radnog vretena se moe ostvariti:Zupastim prenosnicima;Kainim prenosnicima;Kombinovanim prenosnicima;Direktnim prenosom iMotorvretenom.

Moduli za glavna kretanjaNa osnovu prikazanih sistema glavnog kretanja mogue je izdvojiti sledee zajednike module ovih sistema:pogonski motori,vretenite (radno vreteno, prednje i zadnje uleitenje),sistem za prihvat i stezanje alata,kuite (hlaenje motora, podmazivanje leaja, SHP).

Moduli za glavna kretanja - pogonZa pogon glavnog kretanja danas se uglavnom koriste elektromotori.Elektromotor je elektrini stroj koji pretvara elektrinu energiju u mehaniki rad. Najei su rotacijski strojevi koji rad obavljaju okretanjem rotora uz razvijanje okretnog momenta.

MotorvretenoAC motorDC motorModuli za glavna kretanja - vreteniteZadnje vratilo u kinemtskom lancu prenosnika za glavno kretanje, na koje se privruje rezni alat, naziva se radno vratilo ili glavno vreteno maine.Glavno vreteno ima zadatak da obezbjedi zadani meusobni poloaj alata i obradka, te za obradu neophodna relativna kretanja.

Moduli za glavna kretanja - vreteniteSklop vratila i leaja se naziva vretenite i razmatra se kao jedna cjelina.Glavna vretena se preteno oslanjaju na dva oslonca, a mogua je i izvedba sa tri oslonca u kojoj je srednji oslonac blii prednjem kraju. Oslonac moe biti sa jednim leajem ili sloeni.

Moduli za glavna kretanja - sistem za prihvat i stezanje alataOvaj sistem podrazumijeva standardizovan oblik prednjeg dijela glavnog vretena koji se naziva modul za prihvat alata.

Moduli za glavna kretanja - kuiteKuita kao dijelovi elektrinih vretena treba da obezbijede prostor u koji e biti smjeteni gore opisani dijelovi sistema za glavno kretanje.Pored osnovnih cijelina, u kuitima se mora predvidjeti prostor za neke dodatne funkcije:Hlaenje;Podmazivanje;Prostor za hidro i pneumatske instalacije;Elektroinstalacije i dr.

Moduli za pomona kretanjaPomono kretanje kod obradnih centara izvodi obradak i/ili alat, a ono moe biti pravolinijsko, obrtno ili kombinacija ova dva kretanja. Zapravo, da bi se mogao iskoristiti posebno potencijal visokobrzinske obrade potrebna su i adekvatna rijeenja sistema za pomona kretanja koja trebaju ostvariti:Visoke posmine brzine;Visoka ubrzanja;Visoke dinamike tanosti putanje alata.U skladu sa ovim razvijeni su i sistemi pomonog kretanja, te imamo:Linearne sisteme;Obrtne sisteme;Kombinovane sisteme pomonog kretanja.

Moduli za pomona kretanja

LinearniObrtniKombinovaniSistemi upravljanjaUpravljaki sistemi imaju zadatak da realizuju zadani program, odnosno da upravljajui pogonskim sistemima ostvare relativno kretanje alata i obratka na eljeni nain.Alatne maine je mogue upravljati pojedinano, grupno i kao dijelom integralnog proizvodnog sistema.Potreba za istovremenim upravljanjem vie maina dovela je do razvoja DNC sistema upravljanja.

Sistem upravljanjaDNC sistem upravljanja

Sistemi za prihvat i izmjenu alataPrihvat alata je standardizovan po pitanju oblika i prikljunih mjera.U projektovanju elektrinih vretena se najee pojavljuju dva tipa prihvata alata:ISO prihvat iHSK prihvat.

ISO prihvatHSK prihvatSistemi za prihvat i izmjenu alataNeki od primjera modula za stezanje alata:

Sistem za prihvat i izmjenu alataObradni centri opremljeni su spremitima alata i manipulatorom za automatsku izmjenu alata.Koritenjem magacina alata rezultiralo je:Smanjenjem vremena izmjene alata;Poveana produktivnost;Automatizovan rad alatne maine;Poveava se asortiman dijelova koji se mogu obraivati na OC

Moduli za stezanje obratkaModuli za stezanje obradka imaju zadatak da osiguraju taan i jednonaan poloaj obradka, te sprijeiti njegovo pomijeranje uslijed djelovanja sila stezanja i rezanja.Danas postoji veliki broj modula za stezanje.

Pogonski motoriZa pogon alatnih maina danas se uglavnom koriste elektromotori.U komponovanju alatnih maina posmatraju se kao moduli.Kao takvi oni moraju da zadovolje odreene uslove koji se odnose na:polazne i radne karakteristike, sposobnost koenja, promjenu broja obrtaja, stepen iskoritenja, dinamiku stabilnost, masu, dimenzije i dr.Za projektovanje sistema glavnog kretanja obradih centara koriste se:Istosmjerni motori (DC direct current)Bezkolektorski motori (BDC brushless direct current) iNaizmjenini motori (AC alternate current).

Pogonski motori

DC - Istosmjerni motor

BDC motor

AC - Naizmjenini motorPogonski motoriU modularnom projektovanju sistema glavnog kretanja najbitniji parametri koji treba da budu poznati projektantu su:Snaga;Broj obrtaja;Pogonski moment;Upravljanje i regulacija;Masa;Gabariti i dr.Ipak, pogoni modernih alatnih maina sve ee se baziraju na direktnim pogonima integriranim u strukturu maine motorvretena.Osovina motorvretena je ujedno i glavno vreteno alatne maine u kojoj je integrirana vuna poluga sistema za prihvat alata.

Pogonski motoriZahtijev za postizanje visokih brzina obrade dovodi do niza projektnih rijeenja vretena maina za obrade velikim brzinama.Tako da pogone visokobrznskih vretena moemo svrstati u dvije osnovne grupe:Vretena sa integriranim motorom (HS motorvretena)Visokobrzinski motori za pogon visokobrzinskih komponenata HS motori

Moduli za manipulaciju obratkaAutomatska izmjena obradka, omoguuje skraenje pomonog vremena i autonomnost procesa, tj. rad bez operatera u vienamjenskom radu.Ovim se poveava iskoritenje obradnog centra.Automatska izmjena obradka izvodi se najee:Pomou robota ili manipulatora za simetrino okrugle obratkePomou paleta za prizmatine obratkeAutomatskim voenjem ipkastog materijala

LIteraturaA. eki, CNC alatne maine, Skripta, Mainski fakultet Sarajevo, 2011.D. Ciglar, Projektiranje i konstrukcija alatnih strojeva, prezentacija, Zavod za tehnologiju, FSB, Zagreb, 2013. Vukeli, B. Tadi, J. Hodolo, Specijalni modularni sistemi steznih pribora za obradni centar HURCO-500, dokumentacija tehnikog rijeenja, IMT, Boljevac, Republika Srbija, 2013.N. Veselinovi, Modularno projektovanje obradnih sistema sa posebnim osvrtom na module glavnog kretanja, Diplomski rad, Mainski fakultet Banja Luka, 2008.HYDAC international, Komponent, Systeme und Service fur Werkteugmaschinen, Germany, 2009.Hvala na panji !