Technologiczne Przygotowanie Produkcji
bazy technologiczne - nastawcze - sprzężone - sondy przedmiotowe

Bazy technologiczne w obróbce CNC 5/5 (1)

Dlaczego możliwości obróbki z wykorzystaniem obrabiarek CNC są znaczące większe od obrabiarek konwencjonalnych? Bazy technologiczne w obróbce CNC odgrywają istotną rolę. Bazy technologiczne sprzężone, nastawcze umożliwiają obróbkę, której nie da się tak zrealizować z wykorzystaniem obrabiarek konwencjonalnych. Podstawowe informacje dotyczące baz obróbkowych przedstawiono już w artykule Ustalenie przedmiotu. Cz.2. Bazy obróbkowe. W niniejszym odniesiono się przede wszystkim do baz obróbkowych w obróbce z wykorzystaniem obrabiarek CNC.

Bazy technologiczne – dobór

Dobór bazy obróbkowej do pierwszej operacji

Przy doborze bazy obróbkowej dla pierwszej operacji technologicznej w pierwszej kolejności uwzględnia się rodzaj półfabrykatu. Powierzchnie brane pod uwagę jako bazy obróbkowe powinny być jak najbardziej równe i czyste (możliwy zabieg czyszczenia). Nie powinno się wybierać jako baz obróbkowych powierzchni noszących ślady po odciętych nadlewkach. W przypadku odlewów najlepszymi powierzchniami są te znajdujące się najniżej. Ze względu na przebieg procesu odlewania dolne powierzchnie cechują się mniejszymi nierównościami oraz mniejszym udziałem zanieczyszczeń. Klasa części również ma znacznie. W przypadku części klasy tuleja i tarcza do pierwszej operacji należy dobierać powierzchnie zewnętrzne. Rdzeń wyznaczający otwór może być przesunięty. Im większa powierzchnia bazowa gdyż dzięki temu uzyskuje się lepsze podparcie przedmiotu obrabianego.

Dobór baz obróbkowych do kolejnych operacji

W kolejnych operacjach technologicznych jako bazy obróbkowe należy wykorzystywać powierzchnie już obrobione!!! Druga zasada mówi żeby przyjętą powierzchnię bazową stosować we wszystkich operacjach technologicznych. Umożliwia to uzyskiwanie lepszej dokładności położenia powierzchni względem siebie. Takie zalecenie powoduje, iż w pierwszej operacji powinno się obrobić powierzchnię, którą następnie przyjmie się jako powierzchnię bazową dla kolejnych operacji technologicznych.

Po pierwsze reala przemysłowe często uniemożliwiają spełnienie powyższych zasad w pełni. Przykładem niech będzie przedmiot wymagający ustalenia kątowego w jednej z kolejnych operacji. W przypadku odlewu lub odkuwki w produkcji seryjnej z reguły koniecznością jest wykorzystanie powierzchni surowej jako powierzchni ustalającej określone kątowe położenie przedmiotu (ilustracja 1). Po drugie możliwości obrabiarek CNC i trend, idea obróbki w jednym zamocowaniu istotnie wpływa na stosowalność powyższych zasad.

bazy technologiczne - kątowe ustalenie przedmiotu obrabianego

Ilustracja 1. Przykład dydaktycznego projektu części klasy tuleja, w której konieczne jest w dalszych operacjach zapewnienie określonego ustalenia kątowego. Półfabrykat to odlew lub odkuwka.

Bazy obróbkowe i obrabiarki CNC

W przypadku obrabiarek CNC zastosowanie sond przedmiotowych, możliwości programowania położenia układu współrzędnych (zmienność położenia nawet w ramach jednej operacji technologicznej) spowodowało wzrost znaczenia technologicznych baz sprzężonych i nastawczych.

Bazy technologiczne nastawcze

Według klasycznej definicji technologiczna baza nastawcza to powierzchnia lub linia przedmiotu obrabianego według której przeprowadza się ustalenie przedmiotu na obrabiarce, a także kontroluje poprawność ustalenia i zamocowania. Niejako w obróbce na obrabiarkach CNC taka definicja zachowuje swoje znaczenie. Wykorzystanie sond przedmiotowych (ilustracja 2 i 3) do określenia położenia określonej powierzchni przedmiotu obrabianego jako bazy nastawczej lub dowolnej innej powierzchni jako bazy sztucznej.

bazy technologiczne - heidenhain - sondy przedmiotowe

Ilustracja 2. Przykład stanowiska pokazowego sond przedmiotowych na obrabiarce CNC firmy HEIDENHAIN – Targi MACHTOOL 2015

bazy technologiczne - blum - sondy przedmiotowe

Ilustracja 3. Przykład stanowiska obróbkowego CNC z sondami przedmiotowymi firmy BLUM – Targi MACHTOOL 2015

Sztuczna baza technologiczna to powierzchnia bazowa, która jest fragmentem półfabrykatu lub półwyrobu i jako taka nie będzie istniała w gotowym wyrobie.

Współczesny seryjny, małoseryjny i jednostkowy charakter produkcji wymusza częstsze przezbrajanie maszyn technologicznych. Stąd m.in. wdrożenie automatyzacji stanowisk obróbkowych CNC z systemem palet co istotnie ułatwia konfekcjonowanie przedmiotów obrabianych. Bazy technologiczne w obróbce z wykorzystaniem obrabiarek CNC powinny być jak najmniej wrażliwe na skutki przezbrajania obrabiarki (przesunięcie i zmiana ustawienia kątowego oprzyrządowania technologicznego – uchwytu obróbkowego przedmiotu obrabianego). W takiej sytuacji baza nastawcza spełnia swoją rolę. Orientacja położenia powierzchni bazowej przedmiotu obrabianego w strefie obróbkowej następuje poprzez pomiar sondą przedmiotową. Stosowne współrzędne są uwzględnianie w programie obróbkowym.

Paletyzacja częściowo minimalizuje ten problem poprzez zdolność zapewniania powtarzalności ustalenia i zamocowania przedmiotu obrabianego. Nadal jednak, szczególnie przy precyzyjnej obróbce, warto dokonywać pomiaru sondą przedmiotową.

Bazy technologiczne sprzężone

Baza technologiczna sprzężona to powierzchnia przedmiotu obrabianego, względem której określa się położenie powierzchni obrabianych. Powierzchnia stanowiąca technologiczną bazę sprzężoną jest powiązana z innymi powierzchniami obrabianymi bezpośrednimi wymiarami. Wszystkie te powierzchnie, włącznie z bazową, są obrabiane jednocześnie (ilustracja 4 i 5). Wzajemne położenie narzędzi uzależnione jest od wzajemnego położenia narzędzi dokonujących ich obróbki.

bazy technologiczne - baza technologiczna sprzężona

Ilustracja 4. Przykład konfiguracji centrum tokarskiego CNC firmy CORMACK – CK 7135A  CNC do obróbki części klasy wałek z wykorzystaniem baz sprzężonych. Widać gniazda narzędziowe.

Ilusracja 4 przedstawia wnętrze centrum tokarskiego CNC z układem gniazd narzędziowych umożliwiających obróbkę z wykorzystaniem technologicznych baz sprzężonych (ze względu na oświetlenie narzędzia nie są najlepiej widoczne). Na poniższej ilustracji 5 przedstawiono poglądowo obróbkę wielu powierzchni z wykorzystaniem bazy sprzężonej.

bazy technologiczne - baza technologiczna sprzężona

Ilustracja 5. Poglądowy szkic techniczny operacji technologicznej z jednoczesną obróbką kilku powierzchni z zastosowaniem bazy obróbkowej sprzężonej.

Podsumowanie

Wykorzystanie sond przedmiotowych stanowi kluczowy aspekt w efektywnym wykorzystywaniu technologicznych baz nastawczych. W kontekście jakościowym uzyskuje się coraz lepszą dokładność geometryczną obróbki oraz możliwości kształtowania lepszej gładkości powierzchni obrobionej. Wykorzystanie baz nastawczych umożliwia obróbkę przedmiotu niemal w jednym zamocowaniu (jedna lub dwie operacje technologiczne). Nieco zatarciu ulegają kwestie doboru baz obróbkowych dla pierwszej i kolejnych operacji. Trend promujący ideę obróbki w jednym zamocowaniu nigdy nie będzie w pełni spełniony. Przede wszystkim ze względu na fakt, iż takich konstrukcji przedmiotów nie jest wiele z technologicznego punktu widzenia.

Natomiast minimalizowanie liczby operacji technologicznych jako metoda optymalizacji jest jak najbardziej użyteczna. Optymalizacja procesów skrawania to nie tylko strategie uzbrajania obrabiarek, dobór strategii obróbki, modyfikowania toru narzędzia z kryterium kąta opasania przez materiał, czy inne, w tym z kryterium czasu głównego maszynowego. Bazy technologiczne nastawcze z użyciem sond przedmiotowych znacząco upraszczają wdrażanie nowych i modyfikacje istniejących procesów obróbkowych.

Bazy technologiczne sprzężone wykorzystywane są przede wszystkim przy masowej produkcji komponentów.

Jeżeli technolog jest świadomy tych wszystkich zasad, które sprawdzają się w procesach technologicznych z wykorzystaniem obrabiarek klasycznych (konwencjonalnych) to opracowując program obróbkowy w CAM może z nich jak najbardziej korzystać.

Źródła
  1. Feld M., Podstawy projektowania procesów technologicznych typowych części maszyn, WNT 2000
  2. Puff T., Technologia budowy maszyn, PWN 1985
  3. Rudaś T., materiały dydaktyczne, WIP WP
  4. Materiały firm GF Machining Solutions, MAZAK, BLUM, Heidenhain, RENISHAW.

About author

morek

Rocznik 1973. W 1993 skończyłem Technikum Elektryczne Nr 1. W 1998 roku Wydział Mechaniczny Technologiczny i Automatyzacji (obecnie WIP) PW. 1997-2000 konstruktor narzędzi skrawających w F.W.P. VIS S.A. 2004 - doktorat z technologii kół zębatych. Technologie wytwarzania i procesy technologiczne to moja pasja.

Related Articles

Leave a reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

YouTube

Kategorie