CNC glodalice

Od modela do putanje alata

Lanac se sastoji od četiriju koraka koji se lako zamijene jedan za drugi. U CAD-u nastaje model. U CAM-u se uz model zadaju sirovac, stezanje, alati i strategije, a izlaz je putanja alata — niz položaja vrha alata i pripadnih posmaka, još uvijek neovisan o stroju. Postprocesor tu putanju pretvara u NC program pisan sintaksom točno određenog stroja i upravljanja. Tek taj program stroj izvodi.

CAM od modela traži nešto drugo nego rezač za ispis. Traži zatvoreno volumno tijelo, jer iz njega računa što ostaje, a što odlazi. Traži podatak o sirovcu — za nosač P-12 to je ploča 130 × 90 × 15 mm, dakle s dodatkom od 5 mm po duljini i širini i 3 mm po debljini. Traži i podatak o stezanju, jer stezaljke i škripac zauzimaju prostor u koji alat ne smije ući.

Za razmjenu modela s CAM programom najčešće se koristi neutralni format, u pravilu STEP. Za razliku od mreže, STEP zadržava prave plohe: valjak ostaje valjak, a ne niz trokuta. To je za obradu bitno, jer CAM iz plohe računa polumjer i može putanju alata voditi točno po njoj. Kada bi se u CAM predala mreža, svaki bi provrt ispao mnogokut.

Izbor alata i strategije obrade

Obrada se dijeli u dva do tri prolaza s različitim ciljem. Gruba obrada skida najveću količinu materijala u što kraćem vremenu i ne mari za površinu; ostavlja jednolik dodatak od nekoliko desetinki milimetra. Poluzavršna obrada taj dodatak izjednačuje ondje gdje je gruba ostavila stepenice. Fina obrada skida tanak sloj i daje konačnu mjeru i hrapavost.

Alat se bira prema geometriji. Najveći alat koji stane određuje brzinu grube obrade, a najmanji unutarnji polumjer na dijelu određuje najveći alat za finu obradu. Nosač P-12 ima na uglovima zaobljenja R8, pa se obris može finiširati glodalom Ø12 ili Ø16; da su uglovi bili R3, trebalo bi glodalo Ø6 i znatno više prolaza. Središnji provrt Ø40 radi se kružnom interpolacijom istim glodalom, a četiri provrta Ø9 svrdlom uz prethodno zabušivanje.

Uz alat se zadaju i režimi. Dubina rezanja (ap) mjeri se u smjeru osi alata, širina zahvata (ae) okomito na nju, a posmak se zadaje po zubu ili kao brzina u milimetrima u minuti. Umnožak dubine, širine i posmaka daje učinak skidanja — volumen materijala odvojen u minuti, veličinu po kojoj se uspoređuju strategije i procjenjuje vrijeme obrade.

Stezanje, nul-točka i koordinatni sustavi

Stroj ima svoj vlastiti, nepromjenjivi koordinatni sustav s ishodištem u nul-točki stroja. Ona je određena graničnim prekidačima i referentnim položajem osi i ne mijenja se. Program se, međutim, ne piše u tom sustavu nego u sustavu obratka, s ishodištem u nul-točki obratka. Veza između njih je pomak koji se upisuje u stroj, najčešće pod oznakom G54.

Nul-točka obratka bira se tako da se koordinate iz nacrta mogu prepisati bez računanja. Kod simetričnih dijelova to je često središte, kod pravokutnih ploča jedan ugao. Za nosač P-12 razumno je uzeti središte provrta Ø40 u ravnini X i Y, jer su sve ostale mjere na nacrtu vezane upravo na njega, a os Z postaviti na gornju plohu obratka, jer se dubine tada čitaju kao negativne vrijednosti mjerene od plohe koju alat prvu dotakne.

Stezanje određuje i što se u jednom zahvatu uopće može obraditi. Alat mora doći do svake plohe koju obrađuje, a ne smije dotaknuti stezaljke ni škripac. Nosač P-12 iz ploče 130 × 90 obično se radi u dva zahvata: u prvom se obradi gornja strana, provrti i obris uz mostove prema sirovcu, a u drugom se dio okrene i skine ostatak. Svaki dodatni zahvat znači novo postavljanje nul-točke i novu mogućnost pogreške, pa se broj zahvata svodi na najmanji.

Postprocesor i NC program

Putanja alata koju daje CAM neutralna je: ona zna gdje alat ide i kojom brzinom, ali ne zna kako to zapisati za određeni stroj. Različita upravljanja koriste različite oznake za istu radnju, različite cikluse bušenja i različit način pozivanja alata. Prevoditelj koji obavlja taj posao zove se postprocesor i uvijek se veže uz par stroj – upravljanje.

Rezultat je NC program, tekstualna datoteka u kojoj svaka redak nosi jednu ili nekoliko naredbi. G naredbe opisuju gibanje i način rada: brzi hod, pravocrtno i kružno rezanje, izbor ravnine, jedinice, pomak obratka i kompenzaciju polumjera alata. M naredbe upravljaju strojem: vretenom, rashladnim sredstvom, izmjenom alata i krajem programa.

%
O0912 (P-12 NOSAC LEZAJA - OBRIS)
G21 G17 G40 G49 G80 G90   (mm, ravnina XY, bez kompenzacije, apsolutno)
T03 M06                   (glodalo D12 u vreteno)
G54                       (pomak obratka: nul-tocka na sredistu provrta O40)
S4200 M03                 (vreteno 4200 min-1, desno)
G43 H03 Z25. M08          (duljinska korekcija alata, hladenje)
G00 X-75. Y-55.           (brzi hod na prilaz)
Z2.
G01 Z-4. F300             (uron na prvu dubinu)
G41 D03 X-60. Y-40.       (kompenzacija polumjera lijevo)
G01 X60. F900             (obris)
G02 X68. Y-32. R8.        (zaobljenje R8)
...
G40 G00 Z25. M09
M05
M30
%

Program se nikada ne pokreće na punoj brzini iz prve. Prvo se provjerava na zaslonu stroja, zatim se pokreće s podignutom osi Z i smanjenim postotkom posmaka, a tek onda u punom režimu. Naredba G41 u gornjem primjeru uključuje kompenzaciju polumjera alata: stroj sam pomiče putanju za polumjer alata upisan u tablicu, pa se isti program može izvesti i alatom koji je nakon oštrenja postao nešto tanji.

Ograničenja koja model mora poštovati

Glodalo je valjak. Sve što ono napravi u unutarnjem uglu ima polumjer, i to najmanje polumjer samog alata. Unutarnji ugao od 90° bez zaobljenja nije moguć; tražiti ga znači tražiti erozijsku obradu ili naknadno provlačenje, što je višestruko skuplje. Zato se pri modeliranju unutarnji uglovi zaobljuju, i to na polumjer koji je barem nešto veći od polumjera razumnog alata, jer glodalo koje reže punim polumjerom loše radi.

Slično vrijedi za dubinu. Alat koji strši iz držača više od četiri do pet promjera počinje vibrirati, pa se dubok i uzak utor mora raditi u više prolaza, sporije i s manjim zahvatom. Omjer dubine i promjera zato je jedna od prvih stvari koje se u modelu provjeravaju: džep dubine 40 mm širine 10 mm mnogo je skuplji od džepa dubine 20 mm iste širine.

Simulacija i provjera sudara

Prije nego što program ode na stroj, provodi se verifikacija — simulacija u kojoj se iz sirovca oduzima sve što alat prođe. Na kraju simulacije usporede se dobiveni oblik i model; razlika pokazuje gdje je ostalo previše materijala, a gdje ga je skinuto previše. To je jedina provjera koja hvata pogreške u samoj putanji.

Uz to ide i provjera sudara. U simulaciju se unose ne samo alat nego i držač alata, vreteno, stezaljke i škripac, jer se sudar najčešće ne dogodi vrhom alata nego držačem koji udari u stezaljku. Provjerava se i je li alat dovoljno dug da uopće dođe do dna, jer je kratak alat jednako opasan kao i predug.

Na kraju se gleda i ono što simulacija ne pokazuje: koliko traje izmjena alata, koliko ima praznih hodova i može li se redoslijed promijeniti tako da se isti alat ne poziva dva puta. U serijskoj proizvodnji te sitnice određuju cijenu komada jednako kao i izbor strategije.

Ključni pojmovi

Provjeri se

Kratka provjera prije prelaska na sljedeću jedinicu. Odgovor se potvrđuje klikom, a obrazloženje se prikazuje odmah.