MISKOLCI EGYETEM SZERSZÁMGÉPEK TANSZÉKE EPA 320 CNC eszterga Oktatási segédlet Összeállította: Dr. Jakab Endre egyetemi docens Dr. Zsiga Zoltán foiskolai docens Miskolc, 2001
1. Általános ismerteto A bemutatandó gép az EPA 320-01 Sinumerik 810T CNC eszterga, melynek általános felépítési vázlata az 1. ábrán látható. 1. ábra Az eszterga ún. "ferde-ágyas" felépítésu, tengely és tárcsaszeru alkatrészek megmunkálására egyaránt alkalmas, a felépítési struktúrája lehetové teszi az automatikus munkadarab ellátást, s ezzel a gyártórendszerben vagy gyártócellában való üzemeltetést. A gép fo szerkezeti részei: 1. Gépágy. 2. Orsóház a foorsóval. 3. A fohajtás lábazati hajtómuve. 4, 5. Szánrendszer (alap- és keresztszán, pozicionáló rendszerek). 6. Szegnyereg. 7. Gépi muködtetésu tokmány. 8. Forgácskihordó. 9. Szerszámváltó és tároló revolverfej. 10. Foorsó elfordulás érzékelo a menetvágáshoz. Az ábrán nem ábrázolt egységek: Burkolat. Hidraulikus tápegység. Huto- keno rendszer. Villamos hajtások és vezérlések.
2. Fobb muszaki paraméterek: Munkatér és mozgástartomány: (2. ábra) 2. ábra Elforduló átméro Csúcsmagasság Hosszirányú (Z) mozgás Keresztirányú (X) mozgás Szegnyereg löket 450 mm 250 mm. 600 mm. 175 mm 150 mm. Technológiai paraméterek: Foorsó fordulatszám tartomány 50-4000 f/min. Befogható szerszámok száma 12. Fomotor névleges teljesítménye 15 kw. Foorsót terhelo nyomaték max. 320 Nm. Gyorsmeneti sebesség 5 m/min. Vezérlés és alkalmazási terület: A vezérlés SINUMERIK 810T típusú. A megmunkálható felülettípusok: Kúpos és kör meridiángörbéju külso és belso hengeres felületek. Hengeres, sík és kúpos, külso és belso, egy és több bekezdésu menetek.
3. A fohajtás ismertetése A gép fohajtásának kinematikai vázlatát és jellegzetes fordulatszám ábráját a 3. ábra mutatja. 3. ábra A foorsót egy szabályozható egyenáramú fomotor hajtja, a szabályozhatóság növelésére egy kétfokozatú mechanikus hajtómu szolgál, amelyet lábazati hajtómuként alakítottak ki. Ezzel a foorsó fordulatszámát fokozatmentesen a fordulatszám ábrán ábrázoltak szerint két tartományban automatikusan lehet beállítani. Látható, hogy az I-es és a II-es tartomány fordulatszámai a 160-1250 f/min tartományban átfedik egymást, a fohajtómu tehát ún. túlfedett típusú, ami az automatizálás szempontjából kedvezo megoldás. A két helyen is alkalmazott Poly-V szíjhajtás biztosítja a foorsó rezgésszegény hajtását. A fohajtás teljesítmény-nyomaték diagramját a 4. ábra mutatja. Az ábrán jól látható a forgácsoló szerszámgépekre jellemzo azon megoldás, hogy az alacsonyabb fordulatszámoknál (50-450 és 160-1400 f/min) a foorsóról leveheto nyomaték állandó (320 illetve 105 Nm), s a magasabb fordulatszámokon pedig a fordulatszám növekedésével arányosan csökkeno, itt a leveheto forgácsolási teljesítmény állandó (15 kw). Az ilyen megoldáshoz úgy jutnak, hogy az egyenáramú fomotor aktuális fordulatszámát ún. vegyes szabályozással biztosítják, vagyis a nyomatékállandó szakaszon a kapocsfeszültséget változtatják, míg a teljesítményállandó szakaszon mezogyengítést alkalmaznak.
4. ábra 5. ábra
6. ábra Az 5. és 6. ábrák az eszterga fohajtásának konstrukciós megoldását mutatják be. A lábazati hajtómunél (5. ábra) a be- és kihajtás is szíjhajtással történik, a fordulatszám tartomány váltásához a fogaskeréktömböt egy hidraulikus munkahenger mozgatja, a kapcsolási helyzetet induktív helyzetérzékelok jelzik. A foorsó (6. ábra) csapágyazását ferde hatásvonalú speciális golyóscsapágyakkal oldották meg, a ráhajtás a lábazati hajtómurol a foorsóra konzolosan rögzített szíjtárcsán keresztül történik. A foorsó ún. rövidkúpos végére szerelheto fel a munkadarab befogó tokmány, melynek automatikus mozgatása a furaton átvezetett rudazattal, és a megfelelo, az orsó végére szerelheto szorító szerkezettel oldható meg. A menetvágáshoz szükséges elfordulás érzékelést az 1/1-es fogazottszíj hajtáson keresztül egy forgó impulzusadó végzi. 4. Az elotoló/pozicionáló rendszerek ismertetése Az eszterga a munkasíkjában egy kétkoordinátás X-Z pozicionáló/elotoló rendszerrel rendelkezik, melyek kinematikai vázlatát a 7. ábra mutatja. A szánokat a G x, G z golyósorsókkal fogazottszíj hajtásokon keresztül az M x és M z
speciális egyenáramú szervomotorok mozgatják. A szánok elmozdulását a golyósorsók végére szerelt forgó impulzusadók közvetett módon mérik. Természetesen a pozicionáló rendszerek szerves részét képezik azok a villamos (analóg és digitális) szabályozóköri elemek is, amelyek itt nem kerültek bemutatásra. 7. ábra A pozicionáló rendszerek konstrukciós kialakítását a 8. ábra (Z irány), és a 9. ábra (X irány) mutatja. 8. ábra
9. ábra 5. A szerszámváltó revolverfej A szerszámok tárolására és váltására szolgáló revolverfej egyszerusített vázlatát a 10. ábra mutatja. A 4 tárcsára szerelheto fel megfelelo tartók segítségével összesen 12 db. szerszám, és a váltó mechanizmus ezen tárcsát forgatja a kívánt pozícióba a váltás során. A váltás folyamata az ábra jelöléseivel az alábbi: A 2 motor tengelyén lévo mágneses rögzíto fék old, a motor az 5 csigán keresztül elforgatja a 6 csigakereket, melynek furatában egy nagyemelkedésu vezérpálya van, amely balra (-Z irányba) elmozdítja 7-et, s a rászerelt 3 és 4 elemeket. Az axiális elmozdulás következtében a 9 Hirth fogazatú tájoló elempár szétkapcsolódik, a 10 körmös tárcsa a 4, 3, 7, 11 elemeket együttesen elfordítja. Az egyes pozíciók elérését a 11 tárcsára szerelt érintkezok jelzik a vezérlés számára. A kívánt pozíció elérésekor a vezérlés megfordítja a motor forgásirányát, s ez által a váltófej jobbra (+Z irány) mozdul. A Hirth fogazat pontos záródását a 12 elotájoló segíti, mely a 12 pozíciónak megfelelo számú diszkrét osztással rendelkezik. Ez a 12 elotájoló akadályozza meg a fej rögzítésekor annak visszaforgását is. A rögzítés megtörténtét a 13 érzékelo jelzi a vezérlésnek, amely a forgatómotort leállítja és a rögzíto féket muködésbe hozza.
10. ábra 6. Vezérlés, programozás Az eszterga egy SINUMERIK 810T típusú CNC vezérléssel van szerelve, melynek részletes bemutatására itt nincs lehetoség. A 11. ábra a kezelopultot mutatja a jellegzetes kezeloelemek megjelölésével. 1. Monochrom képernyo. 2. Semleges nyomógombok, ún. "soft key". 3. RS232 soros kommunikációs csatlakozó. 4. Üzemmód választó kapcsoló. 5. Bekapcsoló nyomógomb. 6. Reset gomb. 7. Programfutás start-stop nyomógombok. 8. Foorsó forgás start-stop nyomógombok
9. Elotolás felfüggesztés start-stop nyomógombok 10. Foorsó és elotolás korrekciós kapcsolók ("override"). 11. Szánmozgató "JOG" nyomógombok. 12. Programszerkeszto nyomógombok. 13. Címválasztó nyomógombok. 14. Hibakijejzés. 11. ábra A programozás részleteit itt nincs mód bemutatni. A gép DIN 66025 szabvány szerinti UTASÍTÁSRENDSZERét az alábbi táblázatok tartalmazzák.
SINUMERIK 810T CNC VEZÉRLÉS UTASÍTÁSRENDSZERE CÍM KÓD FUNKCIÓ CÍM KÓD FUNKCIÓ Programtechnikai utasítások G 94 Elotolás egység mm/min G 95 * Elotolás egység mm/ford. % Program kezdet G 96 Állandó vágósebesség progr. MPF 1-999 Foprogram file azonosító G 97 * Állandó fordulatszám progr. SPF 1-999 Alprogram file azonosító L 1-999 Alprogram hívás Geometriai utasítások P 1-99 Alprogram ismétlési szám : Szegmens kezdete X +/-5.3 X-irányú méretek mm-ben N 1-999 Mondatszám X +/-4.4 X-irányú méretek inch-ben /: Szegmens kihagyás Z +/-5.3 Z-irányú méretek mm-ben /N Mondat kihagyás Z +/-4.4 Z-irányú méretek inch-ben M 00 * Programozott stop A +/-3.5 Szögkoordináta fok-ban M 01 Feltételes stop B +5.3 Lekerekítési sugár mm-ben M 02 Program vége B +4.4 Lekerekítési sugár inch-ben M 17 Alprogram vége B -5.3 Élletörési hossz mm-ben M 30 Adatfile vége B -4.4 Élletörési hossz inch-ben B +5.3 Körív sugara mm-ben Elokészíto utasítások B +4.4 Körív sugara inch-ben I +/-5.3 X-irányú interpolációs paraméter G 00 Gyorsmeneti pozícionálás mm-ben G 01 * Lineáris interpoláció I +/-4.4 X-irányú interpolációs paraméter G 02 Körinterpoláció CW inch-ben G 03 Körinterpoláció CCW K +/-5.3 Z-irányú interpolációs paraméter G 33 Menetvágás állandó emelkedéssel mm-ben G 34 Menetvágás növekvo emelkedéssel K +/-4.4 Z-irányú interpolációs paraméter G 35 Menetvágás csökkeno emelkedéssel inch-ben G 04 #$ Várakozás I +/-5.3 X-irányú menetemelkedés mm-ben G 09 # Pontos pozícionálás sebességcsökken- I +/-4.4 X-irányú menetemelkedés inch-ben téssel (öntörlo) K +/-5.3 K-irányú menetemelkedés mm-ben G 25 #$ Munkatér korlátozás, minimumok K +/-4.4 K-irányú menetemelkedés inch-ben G 26 #$ Munkatér korlátozás, maximumok G 40 * Geometriai korrekció törlése Paraméter regiszterek G 41 Geometriai korrekció jobbra G 42 Geometriai korrekció balra R 0-49 Input paraméterek G 53 # Nullponteltolás törlése R 50-99 Változó paraméterek G 54 Nullponteltolás I. R 100-149 Csatornához rendelheto paraméterek G 55 Nullponteltolás II. R 150-199 Független paraméterek G 56 Nullponteltolás III. R 900-999 Központi paraméterek G 57 Nullponteltolás IV. G 58 #$ Koordináta transzformáció I. Technológiai utasítások G 59 #$ Koordináta transzformáció II. G 60 Pontos pozícionálás sebességcsökken- F 0-45000 Elotolás mm/min-ben téssel (öröklodo) F 0.1-1770 Elotolás inch/min-ben G 62 Pályavezérlés, szakaszváltás F 0.001-50. Elotolás mm/ford-ban sebességcsökkentéssel F 0.0001-2. Elotolás mm/ford-ben G 63 Menetfúrás, override tiltva F 0.001-16. Menetemelkedés növekmény mm-ben G 64 * Pályavezérlés, szakaszváltás F 0.0001-0.6 Menetemelkedés növekmény inch-ben sebességcsökkentés nélkül X 5.3 Várakozási ido sec-ban G 70 Dimenzióváltás, Input Inch-ben S 1-12000 Foorsó fordulatszám 1/min-ban G 71 * Dimenzióváltás, Input metrikus S 1-12000 Vágósebesség m/min-ban G 90 * Abszolút méretmegadás S 1-12000 Maximális megengedett foo. ford. G 91 Növekményes méretmegadás S 1-99.9 Késleltetés fordulatban G 92 #$ Foorsó fordulatszám korlátozás T 1-9999 Szerszám helycím (értéke gépfüggo)
CÍM KÓD FUNKCIÓ Megjegyzések az utasításrendszerhez: D 1-99 Szerszámadat-tár címe * Bekapcsoláskor lép életbe D 00 Szerszámadat törlés # Egy mondatra érvényes utasítás H 1-9999 Kiegészíto adat $ Mondat elején hatásos utasítás Segédfunkciók M 03 Foorsó indul CW M 04 Foorsó indul CCW M 05 Foorsó állj M 06 Szerszámváltás M 08 Hutovíz bekapcsolás M 09 Hutovíz kikapcsolás Könyvtári alprogramok L 95 Esztergáló alprogram L 93 Beszúró alprogram L 97 Menetesztergáló alprogram L 98 Mélyfúró alprogram Egyéb utasítások @ Utasításkészlet bovíto parancsok címkaraktere (CL 800 nyelv) = Értékadás + Hozzáadás - Kivonás * Szorzás / Osztás ( Megjegyzés kezdete ) Megjegyzés vége Kiegészíto utasítások az EPA-320 esztergához M 11 I. fordulatszám tartomány M 12 II. fordulatszám tartomány M 70 Szegnyereg inaktív M 71 Szegnyereg aktív M 72 Tokmány inaktív M 73 Tokmány aktív, külso szorítás M 74 Tokmány aktív, belso szorítás M 75 Forgácskihordó idozített muködés 7. Összefoglalás Ezen ismerteto természetesen nem mutathatott be minden részletet, a cél az volt, hogy az érdeklodo szakember átfogó képet kapjon a berendezés legfontosabb jellemzoirol.