Prvo Uvodno Predavanje 2008 9

FSB Zagreb, Strojarstvo, Proizvodno inenjerstvo

OBRADNI STROJEVIPredavanja 2008/2009

Uvodno-prvo predavanje


1. CILJ I SADRAJ KOLEGIJA2. NAIN POLAGANJA3. PREDUVJETI ZA USPJENO SAVLADAVANJE GRADIVA4. NC TEHNIKA KAO JEDAN OD ODGOVORA NA PITANJE KAKO

PROIZVODITI BRE, KVALITETNIJE I JEFTINIJE5. RAZVOJ A.S. I TEHNOLOGIJE O.O. DO POJAVE NC STROJEVA

a) to sve uvjetuje uspjenu primjena CNC strojevab) Razvoj strojevac) Razvoj alatad) Razvoj tehnologija

6. STANJE I TRENDOVI RAZVOJA STROJEVA I TEHNOLOGIJA O.O.7. OSNOVE NC-a

SADRAJ I CILJEVI UVODNOG - PRVOG PREDAVANJA

OBRADNI SUSTAVVI - NC programiranjeUvodno - prvo predavanje


Uloga i mjesto NC tehnologija

ORGANIZACIJA

CIM TQM JIT lean prod. fractal p. itd.

POVEANJE KONKURETSKE SPOSOBNOSTI FIRME U DOMENI PROIZVODNJE

OPTIMIZACIJATEHNOLOGIJE

Materijal alata Geometrija

alata Prevlake SHIP

PRIMJENA NOVIH TEHNOLOGIJA

Visokobrzinske obrade Obrada otvrdnutih materijala Suha obrada Nadzor alata Vieosno upravljanje

OBRADNI STROJEVIUvodno-prvo predavanje


Nacrti, CAD model, tolerancije, kvaliteta povrine, program

Pripremak(Sirovac)

Izradak(Obraeni dio)

A L A T N I S T R O J

O B R A D A K A L A T

SHIP

OBRADA ODVAJANJEM KAO SUSTAV



o 4/5 osni NU erozimati;o obrada kontura bez

profilnih alatao mjerenje troenja alata

na strojuo primjena lasera za

obrade velikombrzinom

o Obrada vodenim mlazom

o Vee brzineo CBN bruenjeo Sloenija primjena

osjetilne tehnikeo Ekscentrino bruenje

s X-osi visoketonosti i dobredinamike

o Automatska izmjenabrusa

o Vee brzine obradeo Vea tonosto Manji broj alatao Modularnosto Obrada otvrdnutih

materijalao Integracijao HSC obrade

Nadzor obradnog procesa i obradnog stroja

Tokarenje, glodanje, buenje, piljenje,

provlaenje

Bruenje, lepanje, honanje, ...

Nekonvencionalnistrojevi i postupci

Strojevi i postupciobrade alatima

definirane geometrijeotrice

Strojevi i postupciobrade alatimanedefinirane

geometrije otrice

Nekonvencionalnistrojevi i postupci

obrade

Trendovi razvitka obradnih strojeva i procesa (Weck)




Pokretai razvitka u proizvodnim tehnologijama Zahtjevi za veom produktivnou

Zahtjevi za kraim vremenima obrade

Zahtjevi za veim iskoritenjem alatnih strojeva

Zahtjevi za stalnim poveanjem kvalitete obrade

Zahtjevi ouvanja okolia

Novi, tee obradivi materijali obradaka


OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

Proizvodnja obradnih strojeva u svijetuu periodu 2001. 2007.

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

m

i

l

i

o

n

a

U

S

$

JapanNjemakaItalijavicarskaUSA

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

m

i

l

i

o

n

a

U

S

$ J. KorejaTajvanKinavicarska


OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

Proizvodnja obradnih strojeva u svijetuu periodu 2001. 2007.

u Hrvatskoj

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

80000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008m

i

l

i

o

n

a

U

S

$

0

20

40

60

80

100

120

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

m

i

l

i

o

n

a

U

S

$


OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

Potronja obradnih strojeva u svijetuu periodu 2001. 2007. 0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008m

i

l

i

o

n

a

U

S

$


0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

16000

18000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

m

i

l

i

o

n

a

U

S

$ J. KorejaTajvanKinavicarska


OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

Potronja obradnih strojeva u svijetuu periodu 2001. 2007.

u Hrvatskoj

"POTRONJA" OBRADNIH STROJEVA

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

70000

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

m

i

l

i

o

n

a

U

S

$

UKUPNO

"POTRONJA" OBRADNIH STROJEVA

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007

m

i

l

i

o

n

a

U

S

$

HRVATSKA


OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

Potronja obradnih strojeva po glavi stanovnika u svijetu,u periodu 2001. 2007. 0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

U

S

$

/

s

t

a

n

o

v

n

i

k

u


0,00

20,00

40,00

60,00

80,00

100,00

120,00

140,00

160,00

180,00

200,00

2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

U

S

$

/

s

t

a

n

o

v

n

i

k

u

J. KorejaTajvanKanadavicarska


OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

0

5

10

15

20

25

30

35

40

2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008

U

S

$

/

s

t

a

n

o

v

n

i

k

u BrazilRusijaIndijaKinaHRVATSKA

Potronja obradnih strojeva u BRIK i Hrvatskoj u periodu 2001 - 2007


Globalni trenovi u obradnim tehnologijama

Globalni trenovi u obradnim tehnologijama

OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje


Trendovi razvitka obradnih strojeva i procesa

OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

POSTUPCI OBRADEVBO (HSM)"TVRDE" OBRADE (HARD MACHINING)SUHE OBRADE (DRY MACHINING)OBRADE S MIN. PRIMJENOM SHIP-a (MQL)LASERSKE OBRADEMICRO OBRADEVISOKOUINSKE OBRADENEKONVENCIONALNE OBRADERP i RM

ALATNI STROJEVIAUTOMATIZACIJAFLEKSIBILNOSTINTEGRACIJA"INTELIGENCIJA"VIEOSNOSTRAZVOJ KOMPONENTI


Trendovi razvitka obradnih strojeva i procesa

OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje

REZNI ALATIMATERIJALIPREVLAKEGEOMETRIJEPRIHVATI

MATERIJALI OBRADAKATi i Ti-legureKOMPOZITNI MATERIJALIKERAMIKE

UPRAVLJANJEMONITORINGACAIAUTONOMNOST


Razvoj, projektiranje i konstrukcija

Pripremarada

Sklapanje (montaa)

CAD/CAM

NC obradaGruba Zavrna

Runedorade

UTEDA VREMENA(~40%)

HSC Kvaliteta

HSC

Nove tehnologije, HSC



Trokovi alata4%

Ostali trokovi

80%

Trokovi SHIP-a16%

TROKOVI TROKOVI PROIZVODNJE KOD PRIMJENE SHIP-a(Mercedes Benz, Stuttgart)

DRY MACHINING



HARD machining

WJM Water Jet Machining Obrada vodenim mlazoma

AWJM Abrasive Water Jet Machining Obrada abrazivnim vodenim mlazoma

MIKRO I NANO OBRADE

OBRADE LASEROM

POSTUPCI BRZE IZRADE PROTOTIPA



Materijali i prevlake reznih alata

ilavost, vrstoa

O

t

p

o

r

n

o

s

t

n

a

t

r

o

e

n

j

e

,

B

r

z

i

n

a

r

e

z

a

n

j

a

,

v

r

s

t

o

a

i

t

v

r

d

o

a

n

a

p

o

v

.

t

e

m

p

.

Sitnozrnatitvrdi metal

Prevuenitvrdi metal

Tvrdi metal nabazi WC

Cermet

PCD

CBN

Vlaknima ojaana

keramika

Nitridnakeramika

Si3N4

Oksidnakeramika

Al2O3

Brzorezni eliciTiN - oslojeni brzorezni elici

Idealni reznimaterijal



Materijali reznih alata (reznog dijela alata) Alatni elici: 0,6-1,5% C; brzina ~10m/min; temp. izdr. 300C Brzorezni elici: legirani s Cr, W, Co, V i Mo; brzina 30-40m/min; 600C Tvrdi metal: sinteriran od tvrdih metalnih karbida (W, Ti, Ta) i veziva;

viedjelan (drka od konstrukcijskog elika); Prevueni tvrdi metali: TiN, Al2O3,, TiCN, ... CVD i PVD postupci prevlaenja Sitno-zrnati tvrdi metali Keramike: oksidna na bazi Al2O3 i nitridna Si3Ni4; ojaana vlaknima CBN kubni nitrid bora PCD polikristalni dijamant

OBRADNI STROJEVI

Uvodno predavanje


[1] MIT = Massachusetts Institute of Technology


Znaaj obradnih strojeva

Alatni strojevi strojevi koji su u stanju proizvoditi druge strojeve i komponente i sami sebe.

Alatni strojevi strojevi koji su u stanju proizvoditi druge strojeve i komponente i sami sebe.


Povijest koja je utjecala na razvoj numerikog upravljanja1650. Nizozemska - sustavi za automatsko zvonjenje zvonima1700. Engleska - upotreba buene kartice za upravljanje strojevima za pletenje1800. Jacquard razvio stroj za pletenje i tkanje upravljan buenom vrpcom1800. Charles Babbage konstruirao prvi digitalni kompjutor (nije bio nikad izveden)1863. M.Fourneaux patentirao prvi automatski pijanino1870. Eli Whitney uvodi proizvodnju zamjenljivih dijelova (upotreba naprava i stega) 1940. Uvode se hidraulika, pneumatika i elektrika za automatsko upravljanje strojem1945. Mauchly i Eckert razvijaju prvi digitalni elektroniki kompjutor ENIAC1948. Inicijativa za razvoj numeriki upravljanih alatnih strojeva, zadatak MIT-a[1]1952. MIT- numeriki upravljana glodalica-builica (veritkalnoj glodalici builici Hydrotool.1957. Prva svjetska instalacija numeriki upravljanog alatnog stroja1959. Razvoj automatskog programiranja i programskog jezika APT

[1] MIT = Massachusetts Institute of Technology


Razvoj numerikog upravljanja


1948-52 US Air Force (Zrakoplovstvo SAD-a) je pokrenulo projekt razvitka alatnog stroja koji bi bio sposoban u zahtjevanoj tonosti obraivati sloene dijelove za avionsku industriju (osigurati zamjenjivost dijelova). Projekt je raen na MIT (Massachusets Instiute of Technology) pod vodstvom Johna Parsonsa.

Povijesni razvitak NC strojeva




Prvi NC stroj



John T. Parsons


1959 - MIT je objavio razvitak prvog jezika za programiranje NC strojeva. Jezik je nazvan

APT - Automatic Programmed Tools.

1960 Direktno numeriko upravljanje DNU (Direct Numerical Control -DNC). Omogueno je izravno slanje programa iz DNC raunala u UR CNC stroja (buena vrpca nije nuna).

Povijesni razvitak NC strojeva - nastavak



1968 u firmi Kearney & Trecker izraen je prvi obradni centar

1970-tih pojava CNC alatnih strojeva, a odmah nakon toga Distribuiranog numerikog upravljanja DNU (Distributed Numerical Control DNC). Skraenica DNC dobiva novo znaenje.

1980-tih pojava CAM CAD/sustava. Javljaju se CAD/CAM sustavi za OS Unix i za PC.




1990-te veliki pad cijena u CNC tehnologiji

1997 pojava upravljakih raunala (UR) zasnovanih na otvorenoj arhitekturi (PC- Windows/NT based Open Modular Architecture Control (OMAC) systems).




OBRADNI STROJEVI Uvodno-prvo predavanje

Razine NC-a

Distributed Numerical ControlDNC

Intelligent Manufacturin SystemIMSBiological Manufacturing SystemBMS

Computer Integrated ManufacturingCIM

Flexible Manufacturing CellFlexible Manufacturing IslandFlexible Manufacturing System

FMCFMIFMS

FM

Adaptive Control ConstraintAdaptive Control with Optimization

ACCACOAC

Computer Numeric ControlCNCDirect Numerical ControlDNCNumerical ControlNC


DNC Direct Numerical ControlDNC Distributed Numerical Control


EIA definicije (opisi) DNC-a Sustav koji povezuje vie numeriki upravljanih strojeva na

zajedniku programoteku (mogue i datoteke alata, naprava i sl.) s mogunou distribucije tih podataka prema zahtjevu UR.(A system connecting a set of numerically controlled machines to a common memory for part program or machine program storage with provision for on-demand distribution of data to machines.)

Kod DNC sustava je vie numeriki upravljanih strojeva izravno upravljano raunalom, ime se znaajno smanjuju HW zahtjevi UR pojedinih strojeva. Program se iz memorije DNC raunala izravno "prebacuje" (file transfer bez itaa vrpce i slino) u memoriju UR.(In DNC, several NC machines are directly controlled by a computer, eliminating substantial hardware from the individual controller of each machine tool. The part-program is downloaded to the machines directly (thus omitting the tape reader) from the computer memory.)



DNC sustav

Sredinjeraunalo

NCProgrami i ...

Mrea

Alatnistrojevi

DNC sustav



ACC - Adaptive Control ConstraintACO - Adaptive Control with Optimization

Posmak

Izlaz

Posmak s AC upravljanjem

Programirani posmak

Zatitaalata

Zatitaalata

Ulaz



AC

Pustiti primjere OMATIVE.


Prilagodljivost obradnih sustava (proizvodnje)(Flexible Manufacturing)


FMC - Flexible Manufacturing CellFMI - Flexible Manufacturing IslandFMS - Flexible Manufacturing System


Integracija obradnih sustava (proizvodnje)

OBRADNI SUSTAVIUvodno-prvo predavanje

CIM - Computer Integrated Manufacturing



Alatni strojevi i sustavi - "proizvode" druge i sebe

Pogodni za pregled razvoja openito.

Faze u razvoju obradnih sustava: Mehanizacija Automatizacija Prilagodljivost Integracija Inteligencija

Faze u razvoju obradnih sustava



NC alatni stroj - Prekretnica u upravljanju i automatizaciji

Razina automatizacije: visoka i prilagodljiva (fleksibilna)

NC mogunosti i zahtjevi utjeu na sve aktivnosti povezane s AS i obradama

Razvitak NC tehnologije: zadaci M&D AS i procesa postepeno postaju"posao" UR NC AS

Problem: "zamjena" ovjekovih osjeta, iskustva i zakljuivanja, odgovarajuimHW i SW, pokazala se sloenijom od oekivanja.

To je jedan od najzahtjevnijih i najvanijih istraivakih zadatka buduih obradnihsustava.



Znaajke dananjih proizvodnih sustava su:

automatizacija prilagodljivost

rad bez ovjeka(autonomnost)

integracija inteligencija



Inteligencija kod tehnikih sustava ?

Inteligentni alatni strojevi

Prema Moriwakiju, inteligentni alatni strojevi su oni strojevi koji rade na temelju samostalnog donoenja odluka ("self decision making"), a konvencionalni rade prema unaprijed definiranim naredbama ("predetermined commands").



Pored povratne sprege osjetila (dio adaptivno upravljanih strojeva koji rade s unaprijed zadanim naredbama), inteligentni strojevi su sposobni:

koristiti iskustva i "konw how" akumuliran kroz proleoperacije,

stjecati znanje uenjem i

prevladati dvosmislene ulaze.



Na temelju pozitivnih uinaka ostvarenih dosadanjim proizvodnimkoncepcijama (JIT, TQM, LEAN production, ...), razvila su se su dvarazliita pristupa utvivanju nove paradigme proizvodnje:

pogodan za odreenije (definiranije) proizvode, okoli, komunikacije i predvidljive promjene, a moe se opisati kao integrirana proizvodnja, i

pogodan za proizvode vee promjenjivosti, nestabilnu i nepredvidljivuokolinu, koji se moe opisati kao kooperativna proizvodnja.

Ni u jednom pristupu nee biti potreba za osobljem nieg i srednjegobrazovanja. Integrirana proizvodnja trait e specijaliste, dok ekooperativna proizvodnja trebati kadrove dobre ope naobrazbe. Stalno dokolovanje s ciljem stjecanja novih znanja i vjetina je

imperativ za oba pristupa (Buzacott).



Prema dosadanjim rezultatima NGM (Next GeneartionManufacturing) kljuni faktori koji oblikuju uvjete trineutakmice 21. stoljea i postoje neovisno o djelovanju bilokoje pojedinane kompanije ili nacije su:

Svekolika dostupnost i distribucija informacija Ubrzani ritam promjena u tehnologijama Brzo irenje dostupnosti tehnologija Globalizacija promjena u plaama i strunosti Odgovornost za okoli i ogranieni prirodni resursi Vea oekivanja i zahtijevi potroaa.


Lester C. Thurow-a: The Future of CapitalismSutranji pobjednici bitno e se razlikovati od dananjih.

Nacionalni centar za proizvodne zanosti USA (NCMS - National Center for Manufacturing Sciences):

U kompaniji budunosti znanje e postati najvanijaimovina i to e biti najvea promjena u gospodarstvu koju mi

poznamo.




Fleksibilna obradna elija(Flexible Manufacturing Cell)



Fleksibilni obradni sustav(Flexible Manufacturing System)



Proizvodnja avionskih krila i propelera u BOEING-u(oko 1922. godine)



Montaa BOEING-a 777 u Everett-u, drava Washington


OBRADNI STROJEVIUvodno - prvo predavanje

Zastupljenost serija u diskretnoj proizvodnji

17

26

1416

5

14

8

0

5

10

15

20

25

30

(1 5) (6 20) (21100) (101200) (201500) (5011000) (>1000)broj obradaka u seriji

u

e

s

t

a

l

o

s

t

s

e

r

i

j

e

,

%

Raspodjela veliina serija u strojogradnji Velike Britanije



Zauzetost kod klasinih strojeva

95,0%

3,5% 1,5%

ekanje sirovaca ikretanje izmeu strojeva

odvajanje esticaneproizvodni radzauzetog stroja

Zauzetost klasinih strojeva



Suvremena proizvodnja

Obiljeja suvremenog trita: skraenje vijeka trajanja proizvoda na tritu smanjenje veliine serije proizvoda poveanje broja varijanti proizvoda poveanje utjecaja i elja kupaca na oblik i

karakteristike proizvoda este promjene elja kupaca utjecaj konkurencije jeftiniji i kvalitetniji proizvodi




Obiljeja suvremenih proizvodnih sustava: velika fleksibilnost i mogunost brze reakcije na

zahtjeve trita visoki stupanj iskoritenja radnog vremena smanjenje proizvodnih trokova (rentabilnost) odravanje kvalitete proizvoda uz minimalni

otpad autonoman rad




Obiljeja suvremene proizvodnje: smanjenje vremena protoka proizvoda kroz proizvodni

proces skraivanje roka izrade proizvoda - RM poveanje proizvodnosti smanjenje obrtnih sredstava za poluproizvode i sirovce pouzdanije planiranje proizvodnje - JIT proizvodnja smanjenje trokova odravanja smanjenje potrebnog proizvodnog prostora poboljanje uslova rada radnika proizvodnja koja ne teti okoliu



Literatura

Predavanja i vjebeTC. Chang, R. Whysk, HP. Wang:

Computer-Aided Manufacturing, Prentice Hall, 2005Altintas, Y.: Manufacturing Automation, Cambridge University

Press, Cambridge 2000. R. Cebalo, D. Ciglar, A. Stoji

Obradni sustavi, Vedograf, Zagreb 2005.



Principi NC-a



Shematski prikaz realizacije NC-osi


motorspojka

zupastiremen

mjernaletva

kliza

kotrljajuavodilica

mjeraokretaja

kuglino navojnovreteno i matica


Shematski prikaz realizacije NC-osi



Poloaj linearnog i rotacijskog enkodera



Upravljanjepozicijom

Upravljanjebrzinom

Osnovna razlika kod primjene linearnih mjernih sustava i rotacijskih mjernih sustava (enkodera)

(Linerani mjerni susatvi u povratnu petlju ukljuuju i posmini prigon)

Razlika primjene lineranih i rotacijskih mjernih sustava



Kuglino navojno vreteno i matica



Upravljanje NC-osi

X - soll

Regulator poloaja

Posmini motor s tahogeneratorom

X -ist

Vodilice stroja s mjernim susatvom

ili enkoderom

Struja -ist

n ist (analog)

Struja -ist

n ist (analog)

X - ist

Upravljanje

Strujasoll

n- soll analog

Pojaalo prigona Stroj

X - soll

Regulator poloaja


X -ist


ili enkoderom

Struja -ist

n ist (analog)

Struja -ist

n ist (analog)

X - ist

Upravljanje

Strujasoll

n- soll analog


X - soll

Regulator poloaja


X -ist


ili enkoderom

Struja -ist

n ist (analog)

Struja -ist

n ist (analog)

X - ist

Upravljanje

Strujasoll

n- soll analog




Elementi servo sustava

Pojaalo snage

Struja

Glavnoraunalo

MOTORPozicija

Regulator gibanja (osi)

Povratna sprega pozicije

Naredba gibanja

Senzor pozicije

Naredba pozicije


Elementi u povratnoj sprezi brzine

Naredba brzine

Pojaalo brzine

Povratna sprega pozicije

Povratna sprega struje

MOTOR

Pojaalo strujeNaredba

struje

Tahometar



Elementi u povratnoj sprezi brzine

Prvo Uvodno Predavanje 2008 9

Documents

Transcript of Prvo Uvodno Predavanje 2008 9