45105263 Seminarski Rad Programsko Upravljanje Masinamaf

UNIVERZITET U KRAGUJEVCU

TEHNIĈKI FAKULTET ĈAĈAK

SEMINARSKI RAD

PROGRAMSKO UPRAVLJANJE

MAŠINAMA ALATKAMA

Profesor: Studenti:

Prof.dr. Radomir Slavković Milan Nikolić 1065/08

SEMINARSKI RAD PROGRAMSKO UPRAVLJANJE MAŠINAMA ALATKAMA

- 2 -

Sadržaj:

I UVOD ........................................................................................................................... 3

II METODE UPRAVLJANJA MAŠINAMA ALATKAMA ...................................... 4

2.1 Ručno upravljanje mašinama alatkama ........................................................... 4

2.2 Automatsko upravljanje mašinama alatkama .................................................. 5

III SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA ................................................... 6

IV SISTEMI PROGRAMSKOG UPRAVLJANJA ................................................... 10

4.1 Mehanički sistemi sa upravljačkim vratilom .......................................... 10

4.1.1 Mehanički sistemi sa UV const. brzine ..................................... 10

4.1.2 Mehanički sistemi sa UV prom. brzine ..................................... 11

4.1.3 Mehanički sistemi sa pomoćnim vratilom ................................. 12

4.2 Sistemi cikličnog upravljanja ( SCU ) ...................................................... 14

4.3 Sistemi kopirnog upravljanja ( SKU ) ..................................................... 17

4.4 Sistemi numeričkog upravljanja ( NC ) ................................................... 19

V NIVOI NUMERIĈKOG UPRAVLJANJA ..................................................... 29

5.1 Konvencionalno numeričko upravljanje .................................................. 29

5.2 Kompjuterizovano numeričko upravljanje .............................................. 30

5.3 Direktno numeričko upravljanje .............................................................. 37

VI ELEMENTI TEHNIKE NUMERIĈKOG UPRAVLJANJA ........................ 41

VII PRIMENA SISTEMA NC UPRAVLJANJA KOD MAŠINA ALATKI........ 52

VIII PRIMENA TEHNOLOGIJE NUMERIĈKOG UPRAVLJANJA ............... 53

IX PRIMER IZRADE PROGRAMA..................................................................... 55

X ZAKLJKUĈAK ................................................................................................. 56

XI LITERATURA ................................................................................................. 57


- 3 -

I UVOD

Ljudska vrsta je od samog svog nastanka evoluirala u pravcu svesnih, misaonih bića, koja

koriste razna oruĎa kako bi lakše zadovoljila neku ţivotnu potrebu. Počevši od štapa kojim se lakše

dohvatalo voće i kamena kojim se lovilo, preko nastanka prvih višedelnih oruţja, naši preci su prešli

veoma dug put do današnjih savremenih mašina i alata.

Potreba da se nekim sredstvom olakša ţivot dovela je do niza fundamentalnih otkrića – točka,

kose ravni, hidrauličnih sklopova, elektronskih komponenti itd, što je omogućilo ogroman napredak u

razvoju kompleksnih mašina.

Prve mašine su nastale usloţavanjem ručnih alata, pa je upravljanje njima bio više fizički nego

intelektualni posao. Kako su se mašine razvijale, tako se i način upravljanja menjao. Izraz “mašina

alatka”, koji generalno označava mašine koje obraĎuju neki materijal zamenjujući ručni alat, dolazi

upravo iz opisa namene tih mašina.

Sa početkom upotrebe ureĎaja za automatsko upravljanje mašinama alatkama, mnoge mašine

dobijaju nove mogućnosti, novi izgled i proizvodne osobine. Smanjuje se fizičko učešće čoveka u

proizvodnji i negativni uticaji ljudskog faktora na upravljanje mašinama, a povećava proizvodnost,

repetitivnost i ekonomičnost. Upotrebom raznovrsnih medija, kojima se saopštava odreĎeni program

ureĎajima za automatsko upravljanje mašinom alatkom postiţe se veća tačnost izrade, ujednačenost

izraĎenih komada, dok se troškovi proizvodnje po jedinici proizvoda smanjuju.

U poslednjih trideset godina došlo je do značajnih promena kako u mašinogradnji, tako i u

upravljanju mašinama. UvoĎenjem računara u upravljačke procese dobijena je nova vrsta super

produktivnih mašina, tzv. CNC odnosno mašina sa kompjuterskim numeričkim upravljanjem.

CNC mašine kontroliše računar, na osnovu programa koji zadaje čovek odgovarajućim

programima ili komandama. Karakterišu se velikom proizvodnošću, preciznim radom, velikim brojem

radnih funkcija i dobrim repetitivnim osobinama.

U ovom radu biće izloţene razne metode upravljanja mašinama alatkama.


- 4 -

II METODE UPRAVLJANJA MAŠINAMA ALATKAMA

2.1 RUĈNO UPRAVLJANJE MAŠINAMA ALATKAMA

Ručno upravljanje mašinama alatkama generalno gledano podrazumeva upravljanje mašinom

koje ostvaruje radnik fizičkim delovanjem na upravljačke delove mašine. Radnik najčešće rukama

pomera odreĎene elemente mašine u toku rada, pa je tako i nastao izraz “ručno upravljanje”.

Pri ovakvom upravljanju, neophodna je stručna osposobljenost radnika za rad na odreĎenoj

mašini, poznavanje tehnoloških procesa obrade, kao i opšte tehničko znanje u smislu pravilnog

korišćenja proizvodne dokumentacije ( radioničkih crteţa, izradnih listi itd. ). Prateći tehnički crteţ,

radnik upravlja mašinom, menja alate i način stezanja obradka u cilju dobijanja izradka propisanih

dimenzija i kvaliteta.

Na slici 1 prikazana je šema ručnog upravljanja. Mašina i radnik predstavljaju centralne karike

procesa. Na ulazu mašine (levo ) prikazan je pripremak, a na izlazu (desno ) završen izradak, dok se

pored radnika nalazi simbol radioničkog crteţa koji radnik prati pri radu.

Slika 1

Slika 2 prikazuje primer ručnog upravljanja u praksi. Radnik pomoću ručice 1 i nonijusa 2 bira

poloţaj alata na osnovu očitavanja prečnika izradka sa skale 5, izmerenog mernim ureĎajem 4.


- 5 -

Slika 2

Glavna prednost ručnog upravljanja je velika fleksibilnost sistema, odnosno brz i lak prelaz na

proizvodnju drugog proizvoda na istoj mašini sa istim ili drugim radnikom. Koristeći tehničku

dokumentaciju novog proizvoda, radnik menja podešavanja mašine i prilagoĎava je za izradu istog u

kratkom vremenskom roku. Sa druge strane, glavna mana ručnog upravljanja je ljudski faktor, koji

donosi odreĎeni broj nenamernih grešaka u izradi i varijabilnu proizvodnost. U odnosu na ostale

sisteme upravljanja, troši se manje vremena za pripremu proizvodnje, ali sama proizvodnja ide sporije

nego kod ostalih sistema i teţe se postiţe zadovoljavajući kvalitet, pa je proizvodnost manja.

2.2 AUTOMATSKO UPRAVLJANJE MAŠINAMA ALATKAMA

Automatsko upravljanje mašinama alatkama vrši se pomoću SAU – Sistema Automatskog

Upravljanja – na osnovu prethodno pripremljenog programa upravljanja. Sistem automatskog

upravljanja se sastoji od raznih ureĎaja koji su povezani sa glavnim, pomoćnim i izvršnim delovima

mašine u cilju obezbeĎenja koordinirane mašinske akcije diktirane zadatim programom upravljanja.

Program upravljanja se projektuje u fazi pripreme proizvodnje u skladu sa potrebama ţeljenog

tehnološkog procesa. Kada je jednom sačinjen, kvalitetan program upravljanja za odreĎeni proizvod se

zadrţava u upotrebi dokle god postoji potreba za datim proizvodom ili dok ne dodje do unapreĎenja

proizvodnog procesa. Program upravljanja se realizuje preko tzv. nosioca programa – mehanizma ili

medijuma koji aktivira odreĎene funkcije SAU čime se program prenosi na mašinu.

Osnovna šema automatskog upravljanja mašinom alatkom predstavljena je na slici 3.


- 6 -

Slika 3

Centralna karika procesa je u ovom slučaju SAU, koji predstavlja vezu izmeĎu mašine alatke i

nosioca programa, dok su levo i desno od mašine prikazani pripremak i izradak.

III SISTEMI AUTOMATSKOG UPRAVLJANJA

Sisteme automatskog upravljanja moguće je podeliti na više načina – prema tipu nosioca

programa, stepenu centralizacije, broju osa upravljanja, ulaznim informacijama, principu sinhronizacije

dejstva ili načinu dejstva, postojanju povratne sprege, tehnološkoj nameni itd. Prema stepenu

centralizacije razlikujemo centralizovane, decentralizovane i kombinovane SAU.

Centralizovani SAU se odlikuju objedinjenim upravljanjem svim funkcijama mašine sa jednog

mesta ( centra upravljanja ) pomoću upravljačkog ureĎaja – kompjutera, komandnog pulta,

upravljačkog vratila, šablona itd. Izvršni organi mašine pritom mogu da budu rasporeĎeni nezavisno od

centra upravljanja, u zavisnosti od potreba, a prenos upravljačkih signala iz centra i sinhronizaciju rada

mašine omogućavaju dopunski ureĎaji za vezu. Trajanje radnog ciklusa svakog izvršnog organa je

konstantno, velika je sigurnost u radu, a opsluţivanje mašine jednostavno i lako. Mana ovih sistema je

neophodnost prisustva ureĎaja za vezu, koji prenose komadne signale do izvršnih organa i vraćaju

informacije o njihovom poloţaju u upravljački centar.

Decentralizovani SAU podrazumeva upravljanje na bazi senzora ili davača. OdreĎena akcija

nekog izvršnog organa aktivira davač, koji na osnovu toga uključuje sledeću akciju istog ili drugog

izvršnog organa mašine. Radni ciklus se odvija korak po korak, a sva kretanja izvršnih organa

uzajamno su zavisna i povezana. Ako se definisani pokret nekog izvršnog organa iz nekog razloga ne

bi dogodio ili ako davač ne bi zbog kvara dao signal za uključenje narednog izvršnog organa, ceo

proces bi stao. Naziv decentralizovani potiče od upravljanja iniciranog sa više mesta, u zavisnosti od

poloţaja davača. Slaba tačka decentralizovanih SAU su upravo davači, podloţni kvarovima usled

prisustva nečistoća iz radnog okruţenja i slabljenja električnih kontakata.

Kombinovani SAU kombinuju centralizovani i decentralizovani način upravljanja, tako što se

procesom uglavnom upravlja centralizovano, ali se u odreĎenim delovima ciklusa koriste davači za


- 7 -

pokretanje neke radnje, tj. decentralizovani način upravljanja. Primera radi, ako se na proces bušenja na

vertikalnoj bušilici primeni kombinovani SAU, radom motora bušilice i kretanjem alata ili radnog stola

u horizontalnoj ravni moţe da se upravlja glavnim kompjuterom, dok kretanje u pravcu ose alata mogu

da iniciraju davači – detektor poloţaja obradka za početak bušenja i davač koji pri odreĎenoj dubini

bušenja uključuje povratni hod alata, za kraj bušenja.

Veoma bitan deo upravljanja primenom SAU jeste samo zadavanje programa – projektovanje

odgovarajućeg nosača programa i prenos programa sa nosača na mašinu radi realizacije. Kvalitet

nosioca programa se procenjuje na osnovu raznih kriterijuma, npr. način drţanja programa, postojanost

i količina zapisanih informacija, brzina očitavanja programa sa nosioca, nominalni radni vek i lakoća

zamene nosioca u slučaju potrebe.

Nosioci programa SAU veoma su raznovrsni i mogu se prema tipu razdvojiti u pet osnovnih

grupa: I graničnici, II šabloni, III krivulje, IV bušeni nosači programa i V magnetni nosači programa.

Na slici 4 prikazane su skice karakterističnih nosilaca programa – predstavnika grupa.

Slika 4

I graničnici / A – pravolinijski raspored, B – kruţni raspored, C – za višestruko upravljanje ;

II šabloni / A – pločasti, B – cilindrični, C – za višestruko upravljanje ;

III krivulje / A – bregaste ploče, B – oţlebljeni doboši, C – za višestruko upravljanje ;

IV bušeni nosači programa / A – na ploči, B – na dobošu, C – bušena traka ;

V magnetni nosači programa / A – magnetne trake, B – FD i CD diskovi, C – mem. kartice ;

1 – nosaĉ programa, 2 – element za uvoĊenje programa, 3 – ĉitaĉ programa ;


- 8 -

U zavisnosti od tipa nosioca programa koji se koristi, sisteme automatskog upravljanja moţemo

podeliti na SAU sa graničnicima, SAU sa šablonima, SAU sa krivuljama, SAU sa perforiranim

nosačima i SAU sa magnetnim nosačima.

SAU sa graničnicima se odlikuju lakim zadavanjem i pouzdanim očitavanjem programa, ali

nisu pogodni za procese u kojima se sinhronizuje rad više izvršnih organa, jer je kod ovih SAU

praćenje poloţaja izvršnih organa oteţano.

SAU sa šablonima mogu da upravljaju izradom vrlo sloţenih i raznovrsnih površina, jer se

šabloni jednostavno smenjuju i sadrţe dosta detalja. Sloţena i spora izrada kvalitetnih šablona

predstavlja glavni nedostatak ovih sistema.

SAU sa krivuljama su veoma pogodni za procese koji zahtevaju preciznu sinhronizaciju više

izvršnih organa. Koriste se za centralizovano upravljanje, a mana im je kompleksnost izrade krivulja.

SAU sa perforiranim nosačima programa se izraĎuju u varijanti bušenih kartica pričvršćenih na

ploču ili doboš i varijanti bušene trake. Kod varijanti sa bušenim karticama, program se nanosi na

karticu postavljanjem čepova u otvore ( perforaciju ) u skladu sa ţeljenim tehnološkim procesom

obrade. Varijante sa bušenom trakom koriste rolnu sa trakom koja je izbušena prema šemi za

odgovarajući proces i očitava se posebnim čitačem. Veliki broj otvora omogućava definisanje velikog

broja programskih funkcija i različite kombinacije operativnih zahvata. Bušeni nosači su relativno

jeftin i efikasan medijum za prenos informacija, kod kojih su čitači najsloţeniji deo.

SAU sa magnetnim nosačima programa mogu da prenesu najveću količinu informacija u

upravljačkom programu. Tipični magnetni nosači su flopi i kompakt diskovi ( FD i CD ), kao i razne

memorijske kartice. Očitavanje programa sa nosača se vrši magnetnim ili laserskim čitačima. Sami

nosači su osetljivi na elektromagnetne uticaje iz okoline i mikrooštećenja radne površine nosača, pa to

treba imati u vidu pri instaliranju sistema.

Jedna od glavnih podela SAU vrši se na osnovu načina protoka informacija u procesu.

Najjednostavniji model SAU po toj podeli je tzv. otvoreni SAU ( slika 5 ).

Slika 5

Otvoreni SAU jednostavno sprovodi program upravljanja od ulaza ka izlazu, tj. sa nosača

programa, preko upravljačkog sistema, na mašinu i njene izvršne organe koji vrše obradu. SAU u tom

slučaju nema kontrolu nad izvršenjem programa ( ne prati tok realizacije ), odnosno ne postoji nikakva

povratna informacija u sistemu.

Zatvoreni SAU je nešto sloţenija varijanta. Osim elemenata sadrţanih u otvorenom sistemu,

zatvoreni SAU poseduje i povratnu spregu. Povratna sprega predstavlja vezu ostvarenu preko davača

povratne sprege kojom se u upravljački sistem vraćaju informacije o ostvarenim poloţajima izvršnih

organa. U upravljačkom sistemu se uporeĎuju zadati i ostvareni poloţaji radnih organa, nakon čega se

pri pojavi odstupanja vrši korekcija. Korekcija se postiţe signalom upravljačkog sistema koji deluje na

radne organe mašine. Šema zatvorenog SAU prikazana je na slici 6.


- 9 -

Slika 6

Osim pomenutih, postoji još sloţenija vrsta SAU – adaptivni SAU ( slika 7 ). To su sistemi sa

dve povratne veze, jednom koja sadrţi davač i prenosi informacije o poloţaju radnih organa i druge

koja sadrţi adaptivni blok i prenosi informacije o samom procesu obrade. Adaptivni blok predstavlja

skup uzajamno povezanih logičkih elemenata za komparaciju dolaznih signala. Na osnovu podataka

dobijenih iz procesa obrade, logički elementi adaptivnog bloka šalju signal odreĎenih karakteristika u

upravljački blok i tako omogućuju autokorekciju parametara vezanih za reţim obrade.

Slika 7

U odnosu na ulazne informacije sistema, SAU se dele u dve grupe – sisteme programskog

upravljanja ( SPU ) i sisteme sa elementima samopodešavanja – adaptivne SAU.

Sistemi programskog upravljanja imaju na ulazu potpuno definisan program koji se izvršava

bez korekcije u odnosu na tok procesa obrade. Ovu grupu čine SAU sa upravljačkim vratilom ( UV ),

sistemi kopirnog upravljanja ( SKU ), sistemi cikličnog upravljanja ( SCU ) i sistemi numeričkog

upravljanja ( NU / NC ).

Adaptivni SAU dobijaju nepotpune ulazne informacije, koje se dopunjuju informacijama o

procesu obrade dobijenim preko adaptivnog bloka iz raznih davača i adaptiraju upravljačke signale.


- 10 -

IV SISTEMI PROGRAMSKOG UPRAVLJANJA

4.1 MEHANIĈKI SISTEMI SA UPRAVLJAĈKIM VRATILOM ( UV )

Nosioci programa kod ovakvih sistema su uglavnom razni oblici krivulja i doboša, sa

graničnicima koji sluţe kao komandni elementi. Jedan obrtaj upravljačkog vratila definiše jedan ciklus

zadavanog tehnološkog procesa, u trajanju T = tr + tp ( tr – vreme radnog hoda, tp – vreme praznog

hoda ). Redosled i trajanje hodova, kako radnih tako i praznih, odreĎuje UV pomoću svojih komandnih

elemenata. Slika 8 prikazuje tipične nosioce programa kod mehaničkih sistema sa UV.

lr, lp – pomeranje radnih organa ;

β1, lp1 – prazan hod pri dovoĎenju radnog organa ;

β2, lp2 – prazan hod pri odvoĎenju radnog organa ;

Slika 8

4.1.1 MEHANIĈKI SISTEMI SA UV KONSTANTNE BRZINE

Osnovna osobina im je kao što naziv kaţe, konstantna brzina obrtaja upravljačkog vratila u toku

proizvodnog ciklusa. Zbog toga se pri promeni vremena radnih hodova menja i vreme praznih hodova

u proporcionalnom iznosu. Sistemi sa UV konstantne brzine se koriste prvenstveno u masovnoj

proizvodnji izradaka malih dimenzija – raznih zavrtnjeva, elemenata za spajanje itd. Funkcionalna i

strukturna šema mehaničkog sistema sa upravljačkim vratilom izloţene su na slici 9.


- 11 -

Slika 9

Na slici 9 vidimo sistem sa UV konstantne brzine – automatski strug, namenjen narezivanju

navoja na manje zavrtnje. Sistem sadrţi upravljačko vratilo (6), koje preko sistema krivulja (5)

ostvaruje upravljanje procesom narezivanja navoja. Pripremak se uvodi kroz vreteno (2) i aksijalnim

kretanjem kućišta (1) se pomera prema alatu u toku procesa, prema potrebi. Upravljačko vratilo

definiše kretanje kućišta, poprečno kretanje alata (3), obrtno i uzduţno kretanje alata (7) i oscilatorno

kretanje nosača alata (4), a obrtanje obradka se izvodi vretenom (2) koje putem kinematske sprege

dobija pogon sa motora M.

Na desnom delu slike 9 prikazana je struktura ovog sistema. Motor M preko podesive

kinematske veze x prenosi kretanje do glavnog vretena GV, istovremeno dajući pogon prenosnom

vratilu PrV, koje dovodi pogon upravljačkom vratilu UV kroz podesivu kinematsku vezu y.

Podešavanjem kinematske veze y odreĎuje se period trajanja obradnog ciklusa, dok podešavanje veze x

dovodi do promene parametara prenosa na GV. Moţe se primetiti da jedno upravljačko vratilo upravlja

svim radnim ( r ) i pomoćnim ( p ) hodovima u procesu.

4.1.2 MEHANIĈKI SISTEMI SA UV PROMENLJIVE BRZINE

Sistemi sa UV promenljive brzine obično imaju dve ustaljene brzine obrtanja upravljačkog

vratila – niţu brzinu predviĎenu za radne hodove i višu predviĎenu za prazne hodove u toku obradnog

procesa. UV promenljive brzine kao upravljački element koriste skoro svi viševreteni automati i

poluautomati, kao i neki jednovreteni automati.

Funkcionalna i strukturna šema upravljačkih sistema sa UV promenljive brzine na primeru

viševretenog automatskog struga prikazane su slikom 10. Pripremci (2) se postavljaju u vretena

rasporeĎena u dobošastom nosaču (4) pomoću kojih se obrću. Tokom procesa nosač vretena vrši

poziciono obrtanje pripremaka ( revolving ), čime se odreĎeni pripremak dovodi do potrebne obradne

pozicije. Tačnu radnu poziciju obradka osiguravaju elementi na bazi uskočnika (7). Alati smešteni na

aksijalnom suportu (1) vrše uzduţno kretanje sa, a radijalno rasporeĎeni alati (3) poprečno - sr.

Upravljačko vratilo (6) pomoću krivulja (5) upravlja radnim i pomoćnim hodovima obrade.


- 12 -

Slika 10

Strukturna šema prikazana na desnom delu slike 10 pokazuje raspored pogonskih i upravljačkih

veza u datom sistemu. Preklopni mehanizam z uključuje spojnicu s i time daje pogon UV preko

prenosnog vratila PrV1, čime obezbeĎuje brţe obrtanje UV za vreme polaznog praznog hoda. Kada se

završi kretanje u praznom hodu, mehanizam z isključuje spojnicu s, nakon čega se putem prenosnog

vratila PrV2 i kinematske veze y upravljačko vratilo obrće niţom brzinom, u radnom hodu. Neki prazni

hodovi koji se zbog potrebe vrše niţom brzinom UV, predstavljeni su sa p1.

Generalno gledano, upravljačko vratilo kod ovih sistema omogućava brţi završetak praznih

hodova u odnosu na sisteme sa UV konstantne brzine, što skraćuje ukupno trajanje obradnog procesa.

Skraćenjem trajanja ciklusa obrade postiţe se veća proizvodnost i ekonomičnost.

4.1.3 MEHANIĈKI SISTEMI SA POMOĆNIM VRATILOM ( PV )

Sistemi sa PV su nastali kombinacijom sistema sa konstantnom i sistema sa varijabilnom

brzinom UV. Upravljačko vratilo se obrće konstantnom brzinom zadajući sve radne i neke prazne

hodove u procesu, a preostali prazni hodovi se uključuju putem pomoćnog vratila. PV se obično okreće

takoĎe konstantnom brzinom, različitom od brzine upravljačkog vratila. Kao primer mehaničkog

sistema sa pomoćnim vratilom moţe da posluţi automatski revolver strug, prikazan na slici 11.

Slika 11


- 13 -

Kod prikazanog struga upravljačko vratilo (5) se obrće konstantnom brzinom i krivuljama (7)

diktira program svih radnih i dela praznih hodova. Komandni doboši (6) u kombinaciji sa drugim

mehanizmima i pomoćnim vratilom, putem spojnica iniciraju ostale prazne hodove. Pomoćno vratilo se

obrće konstantnom brzinom većom od brzine obrtanja UV, pa se prazni hodovi uključeni njime

odvijaju brţe i tako skraćuju ukupno vreme obrade. Revolverska stezna glava (4) nosi alate za uzduţnu

obradu i pomoću klizača (1) ostvaruje aksijalno kretanje prema pripremku (2) koji obrtno kretanje

preuzima sa glavnog vretena. Alati za poprečnu obradu (3) radijalno su rasporeĎeni oko

pripremka.Prilaznim i povratnim kretanjima alata upravlja UV, a koracima kao što su stezanje i

pozicioniranje materijala, obrtanje revolver glave radi upotrebe narednog alata i slično upravlja PV.

Na slici 12 izloţena je strukturna šema opisanog struga.

Slika 12

Kinematski lanac y sluţi za podešavanje brzine UV, koja će se koristiti u toku procesa.

Pomoćno vratilo preko spojnica s1 i s2 ostvaruje vezu sa glavnim vretenom, čime je omogućena

promena smera i brzine obrtanja glavnog vretena. Pogon glavnog vretena dolazi sa motora M preko

kinematskog lanca x, a prenosno vratilo PrV odvodi pogon na pomoćno i upravljačko vratilo.

Bitan nedostatak mehaničkih sistema sa pomoćnim vratilom je veliko predprocesno vreme

podešavanja, zbog usaglašavanja mnoštva upravljačkih funkcija. Sistemi sa PV su zato pogodni za

masovnu i velikoserijsku proizvodnju, gde se podešavanja vrše dosta retko. Kako bi se olakšalo

podešavanje odreĎenih pomoćnih kretanja, često se koriste specijalni podesivi mehanizmi. Slika 13

prikazuje mehanizam za pomeranje suporta (4) diktiranim krivuljom (1), preko podesive poluge (2) i

spojne poluge (3).

Slika 13


- 14 -

4.2 SISTEMI CIKLIĈNOG UPRAVLJANJA ( SCU )

Nastali su kao rezultat razvoja mehaničkih sistema sa upravljačkim vratilom. Informacije o

reţimu obrade , kao što su redosled i trajanje odreĎenih operacija, se kod SCU zadaju tasterima na

upravljačkom pultu ili postavljanjem čepova u odgovarajuće otvore komandne table. Veličina

pomeranja radnih organa se definiše postavljanjem linijskih graničnika na specijalne ploče ili doboše.

Na kraju kretanja svaki izvršni organ dodirne odreĎeni graničnik, koji zatim aktivira neki davač –

krajnji prekidač, linijsku sklopku itd. i tako inicira naredno predviĎeno kretanje u procesu. Pri tom je

svaki graničnik vezan za jednu koordinatu kretanja izvršnih organa, pa se takav način upravljanja zove

granično ili kontaktno upravljanje. Kako su kretanja izvršnih organa uzajamno uslovljena, očigledno je

da se radi o decentralizovanom sistemu upravljanja.

Graničnici se rasporeĎuju najčešće u linijskom ili kruţnom rasporedu, nalik šemama na slici 14.

linijski raspored kruţni raspored

1 – prethodni graničnik ; 2 – graničnik za tačno pozicioniranje ; 3 – podesivi graničnik ;

4 – letva za podešavanje graničnika ; 5 – upravljački prekidači ;

Slika 14

Sistem cikličnog upravljanja se sastoji od tri osnovna modula – modula koji obuhvata zadavanje

i uvoĎenje programa, modula za prenos i pojačanje ulaznih signala i modula izvršnih organa i

komponenti za kontrolu faznog izvršenja programa.

Modul za zadavanje i uvoĎenje programa sadrţi komandne ploče sa kontaktima, tasterima ili

prekidačima i elemente za fazno voĎenje programa – koračne birače ili relejne veze. Na komandnim

pločama se postavlja upravljački program, koji se elementima za fazno voĎenje uvodi u sistem.

Komandne ili razvodne ploče mogu biti u obliku unakrsnih leţišta ili funkcionalnih programskih polja.

Oblik unakrsnih leţišta podrazumeva sistem sastavljen od vertikalnih i horizontalnih šina, kojima se

odreĎuju programski parametri tehnološkog procesa ( horizontalne šine ) i faze programa ( vertikalne

šine ). Umetanjem čepova u otvore na raskršćima horizontalnih i vertikalnih šina, definiše se ţeljeni

program obrade. Tipična komandna ploča sa šinskim vezama prikazana je na slici 15.


- 15 -

1 – ploča sa kontaktima ;

2 – čepovi za spajanje kontakata ;

3 – horizontalne šine ;

4 – vertikalne šine ;

Slika 15

Drugi oblik komandne ploče je ploča sa funkcionalnim programskim poljima. Ona se sastoji od

funkcionalnih celina sa gnezdima čijim se povezivanjem vrši programiranje obradnog procesa. Način

povezivanja gnezda ploče sa funkcionalnim celinama na primeru struga sa hidrauličnim upravljanjem

predstavljen je na slici 16.

Slika 16

Modul za prenos, konverziju i pojačanje ulaznih signala putem ostvarenja niza logičkih funkcija

transformiše ulazne informacije u oblik upotrebljiv u sistemu, pojačava jačinu signala i prenosi ga do

izvršnih organa mašine alatke. Na taj način modul saopštava sistemu skup operacija predviĎenih

programom zadatim u prethodnom modulu.


- 16 -

Modul izvršnih organa i komponenti za kontrolu faznog izvršenja programa direktno realizuje

komande dobijene iz modula za prenos. Sastoji se od izvršnih organa mašine i raznih izvršnih

elemenata – spojnica, razvodnika itd. koji omogućavaju aktivaciju izvršnih organa mašine po

programiranom redosledu. Kao komponente za kontrolu faznog izvršenja programa najčešće se koriste

linijski prekidači i razni releji ( vremenski, strujni, pritisni itd. ). Za kontrolu kretanja izvršnih organa se

uglavnom koriste linijski prekidači, a ne retko i pritisni releji.

Opšta blok šema sistema sa cikličnim upravljanjem data je na slici 17.

Slika 17

Ţeljeni reţimi obrade se unose putem komandne table sa čepovima ( najčešće ) ili sistemom

obrtnih doboša ( reĎe ). Elektronska i relejna kola omogućavaju fazno voĎenje programa, koji dalje

vodi do bloka za prenos i transformaciju signala. Prenosnici glavnih i pomoćnih kretanja se aktiviraju

elektromagnetnim spojnicama u ritmu funkcija potrebnih za ostvarenje zadatog programa. Kretanja u

pravcu z ose se ograničavaju graničnikom (1), a u pravcu ose x graničnikom (3), dok se generacija

povratnih signala o stepenu realizacije procesa vrši aktiviranjem prekidača (2) i (4) prelaskom

uzduţnog odnosno poprečnog suporta preko nekog od njih.

Povratni signali se pomoću pretvarača prevode u oblik koji elementi za fazno voĎenje programa

mogu da prepoznaju, kako bi se izvršila komparacija ţeljenih i ostvarenih kretanja, na osnovu čega se u

trenutku ispunjavanja definisanih uslova za početak odreĎene operacije ( dolazak nekog elementa u

propisani poloţaj ) operacija startuje.

Prednost sistema cikličnog upravljanja je mogućnost postavljanja većeg broja funkcija u

upravljačkom programu, što uz kontinualno praćenje toka zadatih procesa daje veću samostalnost u

radu, a moguća mana je kompleksnost sistema za praćenje i kontrolu izvršenja programa.


- 17 -

4.3 SISTEMI KOPIRNOG UPRAVLJANJA ( SKU )

Osnovni deo svakog sistema kopirnog upravljanja je šablon. Šablon je element koji sadrţi

profilisanu površinu – uzor programa, čijim se praćenjem obezbeĎuje izrada dela sa identičnom ili vrlo

sličnom površinom. Najprostiji SKU sadrţe samo jedan šablon i koriste se za kopiranje kontura u

jednoj ravni, a kopiranje sloţenih površina u prostoru se vrši upotrebom više šablona, koji mogu da se

koriste kanonički ( jedan nakon drugog do dobijanja konačne površine ) ili simultano ( npr. alat se vodi

istovremeno po šablonu koji odreĎuje konturu i šablonu koji odreĎuje dubinu prodiranja alata ).

Sistemi kopirnog upravljanja spadaju u domen visoko mobilne tehnologije, jer se program vrlo

lako i brzo menja – zamenom šablona se obezbeĎuje novi program u vrlo kratkom vremenskom roku.

Postoje dve osnovne grupe ovih sistema. Prvoj grupi pripradaju SKU kod kojih šablon vrši funkciju

prenosnog mehanizma i direktno upravlja radnim organima mašine. Drugu grupu čine SKU kod kojih

šablon sluţi za definiciju kretanja radnih organa, ali nema prenosnu ulogu, pa je upravljanje indirektno.

SKU sa direktnim upravljanjem su obično jednostavni i izvode se krutom vezom alata i šablona

pri čemu šablon i kontrolni pipak trpe veliko površinsko opterećenje – slika 18.

Slika 18

Velika opterećenost uzrokuje povećano habanje kontaktnih površina šablona i kopirnog pipka,

usled čega vremenom dolazi do pojave odstupanja i netačnog kopiranja. Druga grupa SKU je zapravo i

nastala u ţelji da se izbegne problem izraţenog habanja šablona.

Kod SKU sa indirektnim upravljanjem je površinsko opterećenje daleko manje, pa je kopiranje

mnogo tačnije, a šabloni dosta trajniji. U tu grupu spadaju i bezkontaktni ( induktivni ) SKU, kod kojih

uopšte ne dolazi do dodira šablona i kopirnog pipka, pa je habanje šablona prosto nemoguće.


- 18 -

Šablon indirektnih SKU je povezan sa alatom putem elastične veze, koja redukuje površinsko

opterećenje i amortizuje vibracije i sitne udare u prenosu, ali izaziva malo kašnjenje odzivnog signala.

To praktično znači da će alat malo kasniti sa praćenjem šablona – kada kontrolni pipak bude na

sledećoj, veoma bliskoj tački, alat će na obradku biti na prvoj prethodnoj tački putanje.

Slika 19

SKU sa indirektnim upravljanjem sadrţe pojačivače ( slika 19 ), koji pojačavaju impuls dobijen

sa kopirnog pipka i na taj način definišu koliku energiju treba saopštiti izvršnom organu prilikom

kopiranja svake tačke sa šablona. Indirektni sistemi kopirnog upravljanja mogu biti mehanički,

hidraulični, pneumo-hidraulični, elektro-hidraulični, elektro-mehanički itd. Najnovije dostignuće

predstavljaju fotoelektrični SKU, kod kojih je moguće da se kao neposredni nosilac programa upotrebi

crteţ ( slika 20 ).

Slika 20


- 19 -

4.4 SISTEMI NUMERIĈKOG UPRAVLJANJA

( Numerical Control Systems - NC sistemi )

Numeričko upravljanje podrazumeva direktno unošenje numeričkih podataka u obliku

programskog koda koji upravlja radnim funkcijama mašine. Programski kod predstavlja ureĎen skup

brojeva i znakova pomoću kojih je moguće precizno definisati ţeljene parametre i funkcije koje mašine

treba da ispoštuje tokom tehnološkog procesa.

Sama ideja numeričkog upravljanja datira iz četrdesetih godina prošlog veka, kada je inţenjer

John Parsons iz američke korporacije “Parsons” počeo da razvija prve numerički upravljane glodalice.

Nešto brţi razvoj NC tehnologije nastaje posle 1952. godine, nakon što su NC sisteme počele da koriste

prvo vojna, a zatim i civilna avio industrija SAD.

Unos podataka u komandni kompjuter se u početku vršio bušenim karticama, do 1954. godine i

nastanka prvog programskog jezika ( koda ), koji se zvao APT – Automatically Programmed Tool.

Jezik je razvijen od strane MIT – Massachusets Institute of Technology i koristio se za programiranu

izradu jednostavnijih kontura. 1958. godine je objavljena unapreĎena verzija APT jezika, prilagoĎena

za računare IBM 704, a pod nazivom APT II. Nakon tri godine, 1961. se pojavljuje i verzija APT III, a

ubrzo zatim i APT IV, koji je razvio IITRI – Illinois Institute of Technology Research Institute.

APT IV je omogućio definisanje sloţenije geometrije i postavio standarde novijih programskih

jezika. Većina CAD/CAM koji se danas koriste vuku korene iz APT IV. Kako je verzija IV zahtevala

snaţnije kompjuterske sisteme, IBM je razvio modifikaciju APT-a IV nazvanu ADAPT, koja je

obavljala uobičajene funkcije sa dosta manje kompjuterske snage. Mnoge drţave su sledile primer

IBM-a, pa su tako nastale modifikacije IFAPT ( Francuska ), MINIAPT ( Nemačka ), FAPT ( Japan )

itd. Postojali su naravno i programski jezici van domena APT, npr. COMPACT II, AUTOSPOT,

CAMPI, AUTOPROMPT, SPLIT i mnogi drugi, koji su tada paralelno bili u upotrebi.

NC sistemi su sastavljeni od raznih modula, koji kroz sistem sprovode podatke u binarnom

obliku. Binarni oblik podrazumeva iskazivanje svih vrednosti pomoću kombinacija dve vrednosti – “0”

( stanje nula ili signal odsutan ) i “1” ( stanje jedinica ili signal prisutan ). Da bi se ostvarila dvosmerna

komunikacija izmeĎu ulaza i izlaza sistema, javlja se potreba da decimalne vrednosti budu preslikane u

binarne, ali i obrnuto, što se postiţe elektronskom obradom pomoću računara. Direktno preslikavanje

pomoću fizičkih veličina ( bušenom trakom ) prikazano je na slici 21.

Slika 21


- 20 -

U levom delu slike 21 dat je prikaz brojeva opsega 1-10 u obliku koji je osim binarnog

primenljiv i na svaki drugi brojni sistem. Proizvoljan broj se predstavlja uopšteno za bilo koji sistem u

obliku:

N = anAn + an-1A

n-1 + an-2A

n-2 + ..... + a1A

1 + a0A

0 + a-1A

-1 + a-2A

-2 + ...... + a-mA

-m ,

gde je A – osnova brojnog sistema ( za binarni sistem A = 2 )

Karakteristični brojni sistemi koji se koriste ( pored binarnog i decimalnog ) su oktalni i

heksadecimalni. Uporedni prikaz najčešće korišćenih brojnih sistema dat je na slici 22.

Slika 22

Sa slike se vidi da je binarni zapis nekog broja uvek duţi, odnosno zahteva više cifara nego

zapis istog broja u ostalim sistemima, pa se u savremenoj digitalnoj tehnici za rad sa velikim brojevima

često koriste oktalni i heksadecimalni sistem ( naročito ovaj drugi ), čime se zapis mnogo skraćuje, a

oba sistema se brzo i lako prevode u binarni po potrebi.

Matematičke operacije se u okviru svakog brojnog sistema izvode po pravilima utvrĎenim za taj

sistem. Pošto računari inače koriste binarni sistem, razvijeni su mnogi kodovi koji omogućavaju vezu

izmeĎu decimalnog i binarnog sistema, kao što su npr. BCD – Binary Coded Decimal, EBCDI –

Extended Binary Coded Decimal Interchange itd.

Kodiranje informacija koje se nanose na nosače je pojednostavljeno upotrebom standardnih

tabela kodova, od kojih su najpoznatije ISO/R840 ( DIN 66024 ) i EIA 224A ( Electronics Industries

Association ). Na slici 23 prikazana je tabela standardnih kodova ISO/R840. Sa slike se moţe primetiti

da su standardnim kodovima obuhvaćene sve osnovne cifre i znaci koji su potrebni za zapisivanje

uobičajenih programa, zatim kretanja u pravcu svake od tri ose, paralelna kretanja u odnosu na ose,

parametri meĎupomeranja po raznim pravcima, okretanja oko svake ose, brojevi obrtaja itd.


- 21 -

Slika 23


- 22 -

U tehnologiji numeričkog upravljanja se koriste razne jedinice za odmeravanje količine

informacija. Najmanja jedinica se naziva bit. Ime je dobila stapanjem reči binary sa rečju digit, što u

prevodu znači binarna cifra. Bit moţe imati samo vrednost 1 ili vrednost 0, pa time opravdava ime.

Prva veća jedinica od bita je bajt ( eng. byte = ugriz ). Odnos izmeĎu bajta i bita je različit u različitim

NC sistemima. Ranije su naviše korišćeni četvorobitni ( 1 bajt = 4 bita ) i osmobitni sistemi ( 1 bajt = 8

bitova ), a danas je veliki broj sistema 16-bitni, dok su najsavremeniji 32-bitni i na kraju čak 64-bitni.

U svakom slučaju, bit predstavlja vrlo malu jedinicu, čak je i kilobajt ( 1024 bajtova ili 210

bitova kod

osmobitnih sistema ) skoro neupotrebljiva jedinica, pa se danas često koriste megabajt ( 1Mb = 103kb ),

i gigabajt ( 1Gb = 106kb ), a na pragu je i nova jedinica terabajt ( 1Tb = 10

9kb ), koja je za sadašnje

pojmove vrlo velika i retko se koristi.

Osnovna razlika izmeĎu klasičnih sistema programskog upravljanja i NC sistema je u načinu

sprovoĎenja upravljanja. Kod klasičnih sistema program upravljanja se sprovodi putem graničnika i

krivulja, pa je sistem prilično krut u tom pogledu, dok se kod NC sistema sprovodi putem kodiranog

programa, koji se vrlo lako definiše, koriguje i menja. Promena upravljačkog programa se kod

klasičnih sistema izvodi uglavnom fizičkim pomeranjem ili zamenom raznih elemenata sistema, a kod

numeričkih je dovoljno uneti izmene u postavljeni programski kod ili napisati novi.

Uobičajeni delovi numeričkih sistema su upravljačka jedinica ( UJ ), merni sistem ( MS ),

pogonski sistem ( PS ) i objekat upravljanja odnosno mašina alatka kojom se upravlja ( slika 24 ).

Slika 24 Slika 25

NC sisteme je moguće klasifikovati na mnogo načina. Na osnovu tehnološkog zadatka

upravljanja obradom, mogu se podeliti na sisteme pozicionog numeričkog upravljanja, sisteme

konturnog numeričkog upravljanja i sisteme kombinovanog numeričkog upravljanja.

Sistemi pozicionog numeriĉkog upravljanja se najčešće koriste za procese bušenja, razvrtanja

i proširivanja, jer podrazumevaju kretanje radnih organa mašine po unapred definisanim tačkama –

radnim pozicijama - od tačke do tačke, dok se ne proĎu sve koje su programski predviĎene. Putanja

alata izmeĎu dve tačke moţe biti koordinatna, linijska pod uglom od 45° i linearna.

Koordinatna putanja je predstavljenja slikom 25. Predstavlja najprostiju i najčešću metodu

pozicioniranja. Alat se kreće desnim smerom po pravcu neke ose, npr. y ose na slici, dok ne dostigne

punu vrednost y koordinate zadate programom, a zatim se kreće drugom osom ( na slici x ) do pune

vrednosti zadate x koordinate, tako da alat konačno dolazi do radne pozicije sa koordinatama ( x, y ).


- 23 -

Slika 26 prikazuje kretanje linijskom putanjom pod uglom od 45°. Polazeći sa pozicije 1, alat

doseţe punu vrednost y koordinate krećući se najkraćim putem pod uglom od 45° do preseka sa

koordinatnom linijom tačke, a zatim nastavlja najkraćim putem ( u pravcu x ose na slici ) do ţeljene

radne pozicije 2 sa koordinatama ( x,y ).

Slika 26 Slika 27

Kretanje linearnom putanjom ( slika 27 ) podrazumeva naizmenične male pomeraje u pravcu

dve uzajamno normalne ose ( x i y na slici ), čime se postiţe zapravo koso kretanje u pravcu konačne

pozicije ( x, y ). Veličine pomeraja se moraju odrediti tako da rezultujuće kretanje iz polazne u konačnu

tačku bude pod uglom od 45°.

Uzevši u obzir prethodno izloţeno, pozicioni sistemi numeričkog upravljanja su osim za

bušenja, proširivanja i razvrtanja pogodni i za linijsko glodanje u pravcu neke ose ili za linijsko

glodanje pod uglom od 45° u ravni oxy ( slika 28 ).

Slika 28


- 24 -

Pored pomenutih putanja, moguće je postići i lučno kretanje alata ( testerasto ), takoĎe

linearnim sistemom pomeranja, ali sa rezultantom u obliku kruţnog luka ( slika 29 ).

Slika 29

Na slici vidimo tri moguća načina za ostvarivanje lučne putanje, u zavisnosti od predviĎene

tolerancije. Sa SP je obeleţena stvarna putanja alata, a sa TP teorijska, ţeljena putanja.

Primer pod a) prikazuje ostvarivanje lučne putanje kada je dozvoljena tolerancija 2t, odnosno

±t. Alat se kreće pravolinijski preko i ispod luka teorijske putanje TP u pojasu širine 2t, kome je

teorijska putanja simetrala.

Pod b) je prikazana realizacija lučne putanje kada je dozvoljena tolerancija –t. Alat se kreće

testerasto, u pojasu širine t ispod teorijskog luka, tako da pikovi koordinata nikada ne prelaze teorijsku

putanju, već su uvek tik ispod nje.

Primer c) je obrnuta verzija u odnosu na b). PredviĎena tolerancija za ovaj slučaj je +t, pa se

alat kreće u okviru pojasa širine t, ali iznad teorijske putanje.

Sistemi konturnog numeriĉkog upravljanja vrše pribliţno kontinualno pomeranje radnih

organa mašine po programiranoj putanji, pri čemu pravac vektora brzine kretanja alata uvek tangira

putanju. Razlika u odnosu na sisteme pozicionog NC je odmah uočljiva – kretanje se ne vrši

segmentno, tačku po tačku, već kontinualno po konturi. Da bi odstupanja bila minimalna, a ostvarena

putanja što bliţa ţeljenoj, potrebna je precizna kontrola kretanja radnih organa. Konturno NC je

pogodno za struganje, brušenje, glodanje i primenu na obradnim centrima.

NC konturno glodanje moţe biti ravansko – 2D ( slika 30 ) i prostorno – 3D ( slika 31 ).

Slika 30 Slika 31


- 25 -

Kao što se vidi, za 2D numeričko upravljanje bitna je korelacija pomeranja po dve standardne

ose x i y tokom obilaska konture, a za 3D je neophodno sadejstvo pomeranja po trećoj osi z.

Savremeni sistemi konturnog NC mogu da upravljaju istovremeno kretanjima vezanim za četiri, pet ili

čak šest osa. Primer četvoroosnog konturnog NC glodanja dat je na slici 32. Osim kretanja po

standardnim osama x, y i z, sistem koristi osu rotacije alata kao četvrtu osu, zbog čega se to naziva

četvoroosnim glodanjem. Prostorni ugao izmeĎu ose rotacije i prilazne površine obradka obezbeĎuje

predviĎenu zakošenost obraĎenih površina.

Slika 32

Sistemi kombinovanog numeriĉkog upravljanja objedinjuju poziciono i konturno

upravljanje, tako što odreĎenim osama upravljaju poziciono, a ostalim osama konturno. Spadaju u

najsloţenije NC sisteme i imaju najšire obradne mogućnosti. Na slici 33 prikazan je primer kretanja

alata pri kombinovanom NC.

Slika 33

Na osnovu mernog sistema ( postojanja i tipa povratne sprege ), NC sistemi se mogu podeliti na

otvorene, poluotvorene, kvazizatvorene i zatvorene.

Otvoreni NC sistemi ne sadrţe merni sistem usled čega imaju najjednostavniju konstrukciju.

Kako nemaju merni sistem, nemaju potrebe ni za povratnom spregom, koju takoĎe ne sadrţe. Sastoje se

od upravljačke jedinice ( UJ ), elektrokoračnog motora ( EKM ), hidropojačivača ( HP ) i skupa

prenosnih mehanizama ( slika 34 ). Veličina pomeranja se diktira brojem impulsa koji se saopštavaju

EKM. Sistem nema povratne informacije, pa na tačnost obrade utiču jedino EKM, HP i prenosnik.


- 26 -

Slika 34

Poluotvoreni NC sistemi ( slika 35 ) sadrţe merni sistem i povratnu spregu koja kontinualno

vraća informacije o toku obrade do komparatora u kome se uporeĎuju sa zadatim podacima. Bilo koje

kretanje se prekida u trenutku kada se vraćene informacije o poloţaju poklope sa onima koje su zadate

programom upravljanja. Umesto elektrokoračnih motora, kod ovih sistema se koriste elektromotori

jednosmerne struje ( DC servomotori ). Merni sistem je povezan sa navojnim vretenom i merenjem

ugaonog pomeraja indirektno meri ( preračunava ) pomeranje radnog stola. Usled povratne sprege i

drugih razlika, poluotvoreni NC sistemi su sloţeniji i skuplji od otvorenih, ali obradu vrše dosta tačnije.

Slika 35

Kvazizatvoreni NC sistemi ( slika 36 ) imaju merni sistem povezan sa DC servomotorom, na

kome meri ugaone pomeraje i tako indirektno odreĎuje veličinu pomeraja radnog stola. Primećuje se

velika sličnost sa poluotvorenim sistemom, po konstrukciji i principu rada, ali su premeštanjem mernog

sistema sa mašine na motor izbegnute vibracije i potresi koji negativno utiču na tačnost merenja. Pošto

se merni sistem ne nalazi na samoj mašini, ovi sistemi se često smatraju i otvorenim.

Slika 36


- 27 -

Zatvoreni NC sistemi ( slika 37 ) koriste punu povratnu spregu i merni sistem za linearna

pomeranja. Glavne mane zatvorenih sistema su vremensko kašnjenje izmeĎu ulaznog i izlaznog signala

i dinamička nestabilnost sistema, što se primećuje u vidu grešaka, naročito pri konturnom upravljanju.

Slika 37

Koordinatni sistemi NC mašina su standardizovani na osnovu preporuka ISO/R841. Preporuke

su pretočene u domaći standard JUS.MG0.030 i usvojeni su smerovi osa kao na slici 38.

Slika 38


- 28 -

Primeri koordinatnih sistema na najčešće upotrebljavanim mašinama – strugu, vertikalnoj i

horizontalnoj glodalici prikazani su na slici 39.

Slika 39

Unos informacija kod NC sistema se moţe obaviti na mnogo načina. Razlikuju se dva osnovna

načina – ručni unos ( MDI – Manuall Data Input ) i unos iz spoljne memorije – bušene kartice, bušene

trake, magnetne trake, flopi diskovi ( FD ) i kompakt diskovi ( CD ), tvrdi diskovi ( HD ) itd.

Pri ručnom unosu podataka, podaci se unose otkucavanjem programskog koda ili nekih

dopunskih podataka, vrednosti itd. putem tastature, komandne table sa tasterima i prekidačima,

dodirnih ekrana i ostalih ureĎaja namenjenih ručnom unosu informacija. Tasterima se unose

pojedinačni simboli za formiranje reči, funkcija, unos vrednosti ili gotove komande zavisno od tipa

tastature i mašine. Prekidačima se mogu kodirati razne poruke u binarnom obliku. Savremenije NC

mašine imaju dodirni ekran ( Touch Screen ), na kome se nalaze obeleţena polja. Pritiskom prsta na

odgovarajuće polje unosi se odreĎeni simbol, gotova funkcija ili komanda definisana za tu mašinu.

Bušene kartice ( IBM papirne kartice 180x104x0.7 ) su ranije bile veoma rasprostranjen

medijum za unos podataka u NC sisteme. Sadrţale su 12 vrsta i osamdeset kolona. Programski kod se

nanosio na karticu bušenjem četvrtastih otvora na odreĎenim mestima. Mesta koja nisu bila izbušena

takoĎe su pri očitavanju davala značenje kodu. UreĎaji koji su se koristili uz karticu su: bušač kartica,

verifikator ( provera kartice ), mulitiplikator ( umnoţavanje završene kartice ) i čitač kartica. Bušene

papirne trake su podrţavale dve vrste zapisa – ISO zapis sa parnim brojem kruţnih rupa u svakoj

koloni i EIA zapis sa neparnim brojem. Kod je kao i kod bušenih kartica upisivan bušačem.

Magnetne trake se proizvode nanošenjem magnetnog filma na plastičnu trakicu. Zapis se nanosi

magnetnom glavom pri odgovarajućoj ( radnoj ) brzini kretanja trake. Traka je smeštena na dva kotura

u plastičnom kućištu - kaseti i prilikom očitavanja se sa jednog kotura odmotava i istovremeno

namotava na drugi. Predstavljaju jeftin, ali spor medijum, jer je pristup podacima sekvencijalan.

Flopi i kompakt diskovi su medijumi novije generacije. Podatke nose u stazama u obliku

koncentričnih krugova, podeljenih na sektore. Pristup podacima je mnogo brţi nego kod magnetne

trake, a cena je sve niţa.

Tvrdi diskovi i digitalni video diskovi ( DVD ) spadaju u najmoćnije medijume za skladištenje

programskih informacija. Količina podataka koji mogu da se zapišu je veoma velika, posebno kod

tvrdih diskova koji su sve veći ( 160-300 GB najčešće ), a pristup zapisanim podacima izuzetno brz.


- 29 -

V NIVOI NUMERIĈKOG UPRAVLJANJA

Prema načinu ostvarenja numeričko upravljanje moţe biti konvencionalno ( NC – Numerical

Control ), kompjuterizovano ( CNC – Computer Numerical Control ) i direktno ( DNC – Direct

Numerical Control ).

5.1 KONVENCIONALNO NUMERIĈKO UPRAVLJANJE

Kod konvencionalnih NC sistema sve operacije se izvode pomoću odreĎenih blokova,

specijalizovanih za obavljanje pojedine funkcije u okviru sistema ( slika 40 ). Primer funkcija koje

obavljaju namenski blokovi su recimo apsolutno pomeranje, referentno pomeranje, očitavanje

programskog koda ili dopunskih ulaznih podataka itd. Kao upravljački elementi se koriste razna

integralna, logička i digitalna kola pripojena na odgovarajuće štampane ploče koje su takoĎe

meĎusobno povezane putem konektora štampanih ploča. Svako kolo oblikuje neki segment

upravljačkih signala, da bi se na kraju dobili rezultujući upravljački signali u obliku niza impulsa, od

kojih svaki impuls uzrokuje elementarno pomeranje nekog organa mašine, duţine jedne BLU ( Base

Length Unit – jedinica duţine pomeranja ). Brzina pomeranja organa mašine zavisi od učestalosti

upravljačkih impulsa, a ukupna duţina pomeraja od broja dobijenih impulsa. Promena funkcija

upravljanja se vrši zamenom odgovarajućih blokova i adaptacijom sistema veza.

a) Numeričko upravljanje pomoću programa na perforiranoj traci

1 – manuelna korekcija ;

2 – perforirana traka ;

3 – komandna tabla ;

4 – čitač perforirane trake ;

5 – merni element ;

6 – pogonski blok ;

b) Numeričko upravljanje pomoću procesnog računara

1-6– isto kao prethodno ;

7 – cilindrična spoljna memorija ;

8 – procesni računar ;

9 – računarski čitač perforirane trake ;

10 – štampač ;

11 – računarski priključci ;

Slika 40


- 30 -

Konvencionalni NC sistemi su bili aktuelni u periodu 1954. godine do ranih sedamdesetih istog

veka. Po strukturi su čisto hardverski, a mogućnosti su im ograničene na jednostavnije funkcije kao što

su linearna i kruţna interpolacija, apsolutno i relativno pozicioniranje, prepoznavanje koda itd.

U globalnom smislu, konvencionalni NC sistemi predstavljaju pretke svih današnjih NC

sistema i čvrst temelj na kome su postepeno graĎene sve sloţenije i moćnije strukture.

5.2 KOMPJUTERIZOVANO NUMERIĈKO UPRAVLJANJE

Kompjuterizovani NC sistemi ( CNC sistemi ) koriste za upravljanje kompjutere koji sprovode

zadati programski kod ( softver ) smešten u memoriji kompjutera. Veliki broj hardverskih kola kojima

su se odlikovali konvencionalni NC sistemi je nadomešten softverskim rešenjima kod CNC sistema,

tako da je dobar deo hardvera izbačen iz upotrebe. Upravljački signali CNC su definisani kao binarne

16,32 ili 64- bitne reči, zavisno od procesora kompjutera koji se koristi u sistemu.

Po pojavi prvih CNC sistema, ranih sedamdesetih godina prošlog veka, konvencionalni NC

sistemi su postepeno zastarevali ( u korist CNC ) sve dok nisu potpuno prestali da se proizvode.

Softverska konfiguracija CNC je nudila brţu i pouzdaniju implementaciju programa, mogućnost unosa

preko tastature, čitača magnetne trake, RS-232 C komunikacionih ureĎaja i raznih drajvova spoljnih

memorija ( Floppy Disc Drive - FDD, Compact Disc Drive – CDD, Zipp Disc Drive - ZDD itd. ).

Proizvodne mogućnosti su sa CNC upravljanjem znatno povećane, jer je uz upotrebu računara

omogućena ( osim linijske i kruţne ) spiralna, kubna i parabolična interpolacija, editovanje programa,

kompenzacija, ofset itd. Osnovne razlike konvencionalnih i kompjuterskih NC sistema predstavljene su

slikom 41.

Slika 41

Pošto su programi kod NC sistema isključivo na perforiranim nosačima, modifikacija programa

nije bila moguća, već samo promena celog programa, uz obimno manuelno podešavanje. Kod CNC je

moguća izmena bilo kog programa, startovanje i obustava, naizmenično pozivanje različitih programa,

editovanje i memorisanje izmenjenog programa na hard disku ili spoljnoj memoriji.


- 31 -

Jedan od osnovnih elemenata svakog CNC sistema je upravljačka jedinica ( UJ ), koja

manipuliše svim dešavanjima u sistemu – ulazom i izlazom podataka, obradom podataka, kao i

mašinskim interfejsom. Slika 42 prikazuje baznu strukturu jedne upravljačke jedinice.

Slika 42

Ulaznim podacima UJ se smatraju numerički podaci koji opisuju tehnološke uslove pri kojima

će biti izvršena obrada, kretanje alata i drugo. Ulazni podaci se smeštaju u magacin podataka ( tzv.

bafer ) odakle se obraĎuju putem procesora računara, koji razvrstava podatke po tipu i nameni,

preračunava putanje alata na osnovu unetih funkcija, potrebne korekcije putanje, brzine pomoćnih

kretanja, neophodni intezitet hlaĎenja alata itd. Prema podacima koje generiše procesor pri obradi,

servoupravljačka kola stvaraju upravljačke signale manjeg inteziteta, koji se zatim pojačavaju i

implementiraju na mašini. Podaci koji omogućuju upravljanje nad početkom i prekidom radnog

ciklusa, primenom sredstva za hlaĎenje, smerom obrtanja glavnog vretena, dodatnim pomoćnim

funkcijama itd. zadaju se mašinskim interfejsom.


- 32 -

Elementi koji sačinjavaju jednu UJ su centralna procesorska jedinica ( CPU ), memorija, modul

za upravljanje servopogonom, modul za upravljanje brzinom glavnog vretena, modul za komunikaciju i

programabilni logički kontroler ( Programmable Logic Controler ).

CPU ili jednostavno rečeno procesor računara preuzima podatke iz glavne memorije, obraĎuje

ih i putem magistrale podataka ( slika 42 ) raznosi do odgovarajućih modula čiji rad se podaci odnose.

Procesor čine tri osnovna dela: aritmetičko-logički deo, upravljački deo i memorija trenutnog pristupa.

Blok dijagram standardne CPU je izloţen na slici 43.

Slika 43

Aritmetičko-logički deo obavlja brojačke funkcije, komparaciju vrednosti, vrši proračune i

putem logičkih kola odlučuje o toku procesa. Upravljački deo diktira izvršenje programski predviĎenih

funkcija, dekodira podatke dobijene iz glavne memorije i daje inicijalne signale raznim prisutnim

elementima. Memorija trenutnog pristupa privremeno čuva obraĎene podatke dobijene iz aritmetičko-

logičkog dela i upravljačke podatke spremne za trenutnu realizaciju.

Glavna memorija se deli na dva dela – ROM i RAM memoriju. ROM ( Read Only Memory –

memorija koja se samo čita ) memorija je direktno podreĎena procesoru, koji iz nje crpe softverske

informacije i mašinski interfejs. Podaci se u ROM smeštaju prilikom proizvodnje hardvera odreĎenog

CNC sistema i ostaju trajno zapisani, čak i bez električnog napajanja memorije. Na njima nije moguće

vršiti izmene u samom CNC sistemu i dostupni su isključivo za potrebe procesora. Postoje i dve

specijalne vrste ROM – PROM ( Programmable ROM ) i EPROM ( Erasable Programmable ROM ).

Prva se moţe jednom programirati od strane korisnika CNC sistema, a druga se moţe i programirati i

brisati proizvoljan broj puta, kada nije u sistemu. RAM ( Random Access Memory – memorija

proizvoljnog pristupa ) je memorija u koju se podaci mogu upisivati, modifikovati i brisati u zavisnosti

od trenutno korišćene softverske aplikacije CNC. Po pravilu, RAM je znatno veća od ROM i moţe se

naknadno dodavati sistemu ( ugradnjom dopunske RAM pločice ) radi povećanja brzine distribucije

podataka. Svi podaci koji se dopremaju u RAM ili uzimaju iz iste, putuju magistralom podataka unutar

upravljačke jedinice, a posredstvom procesora.

Displej CNC sistema je monitor odnosno ekran nekog od tri najčešća tipa - CRT ( Cathode Ray

Tube – cev katodnih zraka ), LCD ( Liquid Crystal Display – ekran od tečnog kristala ) ili TFT ( Thin

Film Transistor – tranzistor od tankog filma ), u kombinaciji sa raznim svetlosnim indikatorima koji

prikazuju informacije o toku odvijanja obradnog procesa i vrednosti praćenih veličina.


- 33 -

Najčešće zastupljeni su monitori tipa CRT, zbog niţe cene i veće otpornosti na uslove okoline,

mada se prisustvo LCD i TFT sve više povećava. Slika 44 prikazuje izgled standardnog displeja CNC.

Slika 44

Operatorska tabla sluţi kao posrednik ( interfejs ) preko koga korisnik vrši unos upravljačkih

programa i uključuje/isključuje odreĎene upravljačke funkcije kao što su modovi brzine glavnog i

pomoćnog kretanja, prisustvo sredstva za hlaĎenje, smerovi obrtanja raznih elemenata, startovanje i

prekid programske operacije, manuelno kretanje itd. Izgled klasične operatorske table predstavljen je

slikom 45.

Slika 45


- 34 -

Upravljanje servomotorima CNC sistema se vrši impulsima niskog inteziteta, generisanim u

servoupravljačkim kolima, koji se pojačavaju posredstvom servoupravljačkih pojačivača snage i tako

postaju snaţni inicijalni signali za pokretanje motora. Elementi povratne sprege ( enkoderi ) vraćaju

informacije o ostvarenim poloţajima u upravljačku jedinicu, gde se vrši uporeĎivanje sa ţeljenim

poloţajima i daju novi upravljački signali shodno potrebnim mašinskim akcijama ( slika 46 ).

Slika 46

PLC ili programabilni logički kontroleri ( slika 47 ) se sa razvojem CNC sistema sve češće

sreću kao element. Po strukturi, to su inteligentni kontroleri koji sadrţe mikroračunar i mogu da

upravljaju diskretnim funkcijama mašine npr. izmenom alata, stezanjem obradka, prisustvom sredstva

za hlaĎenje i mnogim drugim zavisno od koncepta pojedine CNC mašine.

Slika 47


- 35 -

CPU mikroračunara PLC obezbeĎuje komunikaciju svih ostalih delova, upravlja memorijom,

obraĎuje ulazne podatke PLC i definiše izlazne. Identifikacija stanja PLC se obično izvodi na osnovu

rada svetlećih dioda – indikatora. U memoriji PLC smešten je operativni sistem i korisnički program.

Ranije je bila EPROM tipa, dok se danas koristi FLASH ( memorijski štapići ). PLC sadrţi električno

napajanje koje obezbeĎuje jednosmerni napon 24V ili 220V naizmeničnog napona kod većine

kontrolera. Ulazne podatke PLC prikuplja pomoću raznih senzora i detektora kojima prati kretanje

mehanizama, prisustvo i poloţaj obradka, nivo sredstva za hlaĎenje itd. Izlazni ureĎaji PLC su najčešće

motori i releji koji na osnovu signala PLC proizvode odreĎenu akciju.

Programiranje PLC se izvodi pomoću računara ili ručnim programatorom ( konzolom ). Laptop

računarima se PLC vrlo jednostavno programiraju na licu mesta, u samoj fabrici.

Kod savremenih fleksibilnih proizvodnih linija koristi se niz CNC mašina koje obavljaju

proizvodni proces, a nadgledaju se zajedničkim računarom. U tom slučaju se kao elementi integracije

vrlo često koriste PLC. Kombinacija CNC/PLC je veoma uspešna, jer rasterećuje CNC i daje sistemu

dodatne upravljačke mogućnosti. Primeri tri uobičajena načina integracije CNC/PLC prikazani su na

slici 48.

Slika 48


- 36 -

Prvi način povećava funkcionalnost mašine postavljanjem PLC izmeĎu mašine i CNC, tako da

se celokupna razmena informacija vrši putem odogovarajućih modula CNC/PLC. Drugi način

podrazumeva slično rešenje, ali se izmeĎu CNC i PLC nalazi magistrala podataka sa većim

komunikacijskim mogućnostima. Treće rešenje je najkompleksnije – PLC je integrisan u samom CNC,

uzajamna komunikacija se obavlja korišćenjem izvršnih programa, a komunikacija sa mašinom ide

preko magistrale podataka. U najsavremenijim sistemima se koristi kombinacija PLC integrisanog u

CNC uz dopunske PLC na magistrali podataka ( više PLC ).

Kada je PLC integrisan u sami CNC sistem, koristi se odgovarajući interfejs softver koji

implementira PLC funkcije. Softver koji proizvodi tvorac PLC je u tom slučaju prilagoĎen odreĎenom

tipu CNC i koristi programske olakšice koje je predvideo proizvoĎač CNC. Sadrţaj slike 49 pokazuje

distribuciju upravljačkih funkcija kod PLC integrisanog u CNC sistem.

Slika 49

Upravljačke jedinice CNC koriste tri glavna tipa programa – operativni softver, aplikativni

softver i mašinski interfejs. Operativni softver je primarni i smešten je u mikročipu ROM-a. On prima

programske podatke, obraĎuje ih i šalje upravljačke signale izvršnim elementima. Aplikativni softver

obraĎuje načine kretanja i putanje alata tokom obradnog procesa, a mašinski interfejs obezbeĎuje

uzajamnu razmenu podataka CNC i PLC i koordiniranu akciju sistema.

Moderni CNC/PLC sadrţe mnoštvo novih operatorskih funkcija kao što su: blokiranje jedne ili

više osa kretanja prilikom testiranja programa, izbor dopunskih pomoćnih osa kojima se olakšava

definicija kretanja alata, obrada grešaka, rad sa polarnim koordinatama, translacija i rotacija

koordinatnog sistema, helikoidna interpolacija, kompenzacija grešaka usled habanja alata, konverzija

CAD fajlova, ubrzano kretanje alata pri praznim hodovima, kao i mnoštvo drugih funkcija koje u

velikoj meri olakšavaju rukovanje CNC sistemima.


- 37 -

5.3 DIREKTNO NUMERIĈKO UPRAVLJANJE

Sistemi direktnog numeričkog upravljanja ( DNC ) su nastali na temelju komunikacije podataka

u računarskim mreţama. Dve osnovne vrste DNC su prisutne u današnjem okruţenju – DNC sa

direktnim upravljanjem i DNC sa distributivnim upravljanjem.

Koncept direktnog upravljanja ( slika 50 ) obuhvata upravljanje grupom od nekoliko NC

sistema upotrebom glavnog kompjutera, koji moţe biti na istom mestu gde i NC sistemi ili udaljen od

njih. Početak upotrebe ovakvih sistema vezuje se za 1968. godinu, kada je prvi put uspešno izvedeno

upravljanje NC mašinama za obradu rezanjem glavnim kompjuterom, koji je bio udaljen 300m.

Slika 50

Memorija glavnog računara pri DNC mora biti velika, a procesor zadovoljavajućih

karakteristika, kako bi se upravljanje odvijalo tečno i bez problema. Poklapanje razvojnih godina CNC

i DNC ( sedamdesete godine prošlog veka ) dovelo je do slabije upotrebe DNC, jer su CNC sistemi bili

u ekonomskoj prednosti. Tada je DNC uglavnom koristila američka avio industrija, pošto je

dostavljanje perforiranih traka za CNC sisteme bilo oteţano. Kada je direktno upravljanje kroz

upotrebu malo usavršeno, ubrzo je našlo svoj put do korisnika širom sveta.

Standardne funkcije koje su pokrivene direktnim načinom upravljanja su: memorisanje,

programa, editovanje i izvršenje, simulacija rada novih programa, prikupljanje podataka neophodnih za

mašinsku obradu i njihovo procesiranje, protok upravljačkih informacija kroz sistem itd.

Distributivno numeričko upravljanje ima koncept vrlo sličan direktnom upravljanju, ali se

umesto jednog, glavnog kompjutera koristi više računara povezanih u mreţu ( slika 51 ). Sistemi

distributivnog upravljanja su nastali kao rezultat napora da se ostvari proizvodna komunikacija na

nivou celog preduzeća. Povezivanje računara u mreţe dovelo je do razmišljanja o novim mogućnostima

direktnog upravljanja, što je 1985. godine dovelo do formulisanja karakterističnih zahteva koje DNC

sistemi treba da ispune da bi se nazvali distributivnim. Postavljeni su u globalu sledeći zahtevi:


- 38 -

mogućnost upravljanja velikim brojem programa uz mogućnost davanja izveštaja o broju i nazivu

programa, vremenima obrade, alatima svake mašine, učestalosti pozivanja programa, zaštita pristupa

editovanju programa, dvosmerna komunikacija izmeĎu mreţe računara i upravljanih mašina,

kompatibilnost povezivanja mašina raznih proizvoĎača u isti DNC sistem, upravljanje operativnim

podacima, postojanje baza podataka o alatima i materijalima itd.

Slika 51

Ustaljeni tipovi konfiguracija koje se sreću kod DNC sistema su prekidačka mreţa, lokalna

mreţa i mreţa u okviru preduzeća. DNC prekidačka mreţa je najednostavnija konfiguracija koja ima

dve podvarijante – prekidačku mreţu sa tehnikom biranja i prekidačka mreţa sa višekanalnom

tehnikom. Prva varijanta koristi razvodne kutije kojima se jedan komjuter vezuje sa nekoliko mašina i

jednim štampačem, serijskom vezom RS 232 C. Druga varijanta podrazumeva upotrebu posebnog

ureĎaja – multipleksera koji omogućava višekanalni rad. UreĎaj vezom RS 232 C povezuje kompjuter

sa nekoliko mašina i odgovarajućim pratećim ureĎajima – štampačima, skenerima, ploterima itd.

DNC lokalna mreţa ( LAN – Local Area Network ) se sastoji od nekoliko malo udaljenih

računara spojenih u lokalnu mreţu putem koje su povezani sa upravljanim mašinama i perifernim

ureĎajima. Prema načinu povezivanja računara u mreţu LAN mogu biti zvezdaste, prstenaste i

magistralne. Zvezdaste LAN imaju centralni kompjuter na koji su spojeni svi ostali kompjuteri u mreţi

i preko njega komuniciraju. Prstenaste LAN se sastoje od računara vezanih po lokaciji i redosledu u

zajednički prsten. Komunikacija se odvija kruţnim tokom, obilazeći čvorove na kojima su vezani

računari. Prstenaste LAN su veoma loše koncipirane i koriste se u krajnjoj nuţdi. Magistralne LAN

koriste kabl velike protočne moći – magistralu podataka – na koji su vezani svi računari. Centralni

računar postoji, ali nije od presudne vaţnosti za komunikaciju unutar mreţe, računari mogu da

komuniciraju i kada je centralni računar isključen, što kod zvezdaste konfiguracije npr. nije moguće.

Magistralne konfiguracije LAN imaju najbolju strukturu i najveću komunikacionu moć.


- 39 -

Postoje dve osnovne strukture LAN za direktno upravljanje – centralizovana i distributivna

struktura. Centralizovana struktura LAN ( slika 52 ) obuhvata računare za upravljanje rasporeĎene po

hijerarhijskim nivoima upravljanja – lokalni kompjuteri upravljaju DNC sistemom od nekoliko mašina,

a iznad njih je proizvoljan broj nivoa kompjutera sa sve većim domenom upravljanja, a na samom vrhu

je centralni ili glavni računar koji upravlja celom strukturom ( vertikalna komunikacija ).

Slika 52

Distributivna struktura ( slika 53 ) predstavlja suprotnu ideju komunikacije – bočnu ili

horizontalnu komunikaciju. Veći broj kompjutera je magistralom podataka povezan na istom

hijerarhijskom nivou, uz povećanu meĎusobnu komunikaciju i upotrebu server računara za baze

podataka o alatima i materijalima, kao i CAD/CAM stanica. Kombinovanjem centralizovane i

distributivne strukture moţe se dobiti veoma dobra struktura LAN namenjenih DNC sistemima.

Slika 53


- 40 -

DNC mreţa u okviru preduzeća ( slika 54 ) se ostvaruje povezivanjem LAN različite strukture i

namene koje pripadaju razvijenom preduzeću u jednu WAN mreţu ( Wide Area Network ), kojom su

obuhvaćene sve proizvodne ćelije preduzeća, CAD/CAM stanice, baze alata i materijala, razni periferni

ureĎaji i ostale komponente neophodne za kompletno upravljanje proizvodnim procesima preduzeća.

Slika 54

Softver koji koriste DNC sistemi klasifikuje se u tri grupe – mreţni softver, aplikativni softver i

softver za upravljanje bazama podataka. Mreţni softver kontroliše ceo sistem povezanih računara,

mašina i drugih ureĎaja koji pripadaju DNC. Komunikacija izmeĎu različitih komponenti sistema je

takoĎe u domenu mreţnog softvera, kao i rad sa programima, editovanje, distribucija i memorisanje.

Aplikativni softver sačinjava skup programa vezanih za mašinsku obradu, CAD/CAM programi,

grafički programi, softver za izveštavanje o toku procesa itd. Softver za upravljanje bazama podataka

daje korisniku mogućnost pristupa podacima smeštenim u raznim bazama podataka koje sadrţi DNC

mreţa. Podacima se pristupa selektivno i brzo, uz mogućnost pretrage po zadatim kriterijumima. Osim

baza alata i materijala i CAD/CAM datoteka, u okviru DNC se često nalaze informacije o vremenima

obrade, instrukcije o radu mašina, podaci statističke kontrole procesa i slično.

Prilikom opredeljivanja korisnika da instalira DNC sistem, veoma je vaţno da sistem bude

pravilno odabran, u skladu sa potrebama i mogućnostima korisnika DNC. Kriterijumi koji pomaţu pri

odabiru vrste i karaktera DNC sistema su: broj upravljanih CNC, ukupan broj potrebnih NC programa i

njihova veličina, učestalost upotrebe pojedinih programa, stepen integracije koji omogućuje najbolji

rad sistema i ţeljeni operativni sistem mreţe.


- 41 -

VI ELEMENTI TEHNIKE NUMERIĈKOG UPRAVLJANJA

Tehnički elementi koji čine osnovnu stukturu NC sistema su, kao što je već ranije pomenuto –

upravljačka jedinica, pogonski sistem, merni sistem i upravljana mašina alatka.

GraĎa upravljačkih jedinica i način njihovog funkcionisanja su razmatrani u prethodnim

poglavljima. Funkcije koje UJ ostvaruju u sistemu su sledeće: startovanje i prekid rada mašine,

uključivanje/isključivanje rashladnog sredstva, pozicioniranje radnog stola, zamena alata izmeĎu

odreĎenih operacija obrade, puštanje glavnog vretena u rad i blagovremeno zaustavljanje,

pozicioniranje alata po osama pri zadatom pomoćnom kretanju, kretanje alata po konturi obradka itd.

Standardni moduli u okviru UJ su: upravljački modul, memorijski i komunikacijski modul, modul za

interpolaciju, modul za ulaz/izlaz podataka i modul za podršku ekrana. Osim ovih, mnoge UJ sadrţe

razne druge module vezane za prijem i obradu podataka. Slika 55 prikazuje programsku tablu moderne

CNC upravljačke jedinice proizvoĎača “Cincinati Milacron”, kojom je omogućena simulacija grafike i

mogućnost tzv. radioničkog programiranja.

Slika 55

Brzi razvoj računara doprineo je povećanje mogućnosti savremenih upravljačih jedinica.

Današnje UJ podrţavaju veliki broj programskih kodova kao što su APT, EXAPT, AUTOMAP,

COMPACT II, ADAPT, UNIAPT, 2CL i mnogi drugi. U odnosu na prve UJ CNC sistema, koje su

upravljale jednostavnijim sistemima koristeći linijske ili kruţne interpolacije preĎen je dug put.

Moderne UJ koriste desetak vrsta interpolacije i upravljaju sloţenim sistemima – obradnim centrima,

uz upotrebu mnoštva raznovrsnih obradnih funkcija. Efikasnost upravljanja i brzina razmene podataka

su sa razvojem procesora i memorijskih modula mnogo povećane, čime su porasle i proizvodne

mogućnosti CNC sistema, a time i ekonomika čitavih proizvodnih procesa.


- 42 -

Pogonski sistemi ( PS ) daju pogon radnim organima upravljane mašine i ostalim ureĎajima koji

potpomaţu rad sistema. Kod sistema numeričkog upravljanja pogon je podeljen na pogon glavnog

kretanja, pogon pomoćnih kretanja i pogon pomoćnih funkcija ( npr. mašinskog interfejsa ). Podela je

omogućila lako upravljanje i automatizaciju procesa.

Elementi pogonskih sistema se klasifikuju u tri grupe u zavisnosti od svoje funkcije u pogonu

mašine – grupu pojačivača, grupu regulatora i grupu aktuatora. Upravljački deo PS čine prve dve

navedene grupe – pojačivači i regulatori. Pojačivači pojačavaju upravljačke signale koji dolaze u PS,

regulatori regulišu potreban broj obrtaja glavnog i pomoćnog kretanja, kao i ostvarivanje predviĎenih

poloţaja delova PS za pomoćno kretanje. Aktuatorima se smatraju elementi koji obezbeĎuju radnu

snagu sistemu – motore, zatim, prenosni elementi i izvršni organi sistema – glavno vreteno, radni sto,

nosač alata i sl. Opšta klasifikacija PS prema nekoliko osnovnih kriterijuma data je na slici 56.

Slika 56

Pogonski elementi za glavno kretanje obezbeĎuju obrtni moment kojim se savlaĎuje otpor

rezanja i otpori trenja i inercije u prenosnom sistemu glavnog kretanja, uz što je moguće širu oblast

regulacije broja obrtaja i pribliţno konstantnu brzinu rezanja. Širok pojas regulacije broja obrtaja je

veoma bitan za kvalitetno vršenje procesa obrade. Previsok broj obrtaja daje veliki otpor rezanja, što

dodatno opterećuje mašinu, a pri niskom broju obrtaja obrada traje predugo, pa je izbor optimalnog

broja obrtaja od ključnog značaja za obradni proces. Kao pogoni glavnog kretanja se najčešće koriste

elektromotori jednosmerne struje ( DCM ) i trofazni asihroni motori ( ACM ). Prikaz strukture

pogonskog sistema glavnog kretanja kod NC mašina izloţen je na slici 57.


- 43 -

Slika 57

DCM koji se koriste za pogon glavnog kretanja NC mašina najčešće imaju nezavisnu pobudu,

komutator i poseban ventilator za hlaĎenje. Imaju dva moda upravljanja brojem obrtaja – upravljanje

naponom u kolu rotora pri konstantnom obrtnom momentu i upravljanje magnetnim poljem pri

konstantnoj snazi. Prvi mod daje odnos maksimalnog i minimalnog broja obrtaja u opsegu 20:1 do

30:1, a drugi od 3:1 do 4:1. Upravljanje se vrši naizmeničnim naponom, a motor radi pri jednosmernom

naponu, pa je radi zadovoljenja obe potrebe neophodno koristiti AC/DC konvertor, koji pretvara

naizmenični napon u jednosmerni. Funkcionalna šema DC motora sa nezavisnom pobudom i spoljni

izgled DC motora predstavljeni su slikom 58.

Ir – struja kroz kolo rotora ; Ur – napon u kolu rotora ;

Ip – pobudna struja ; Up – pobudni napon ; Φ – elektromagnetni fluks;

Slika 58


- 44 -

Sa povećanjem napona u kolu rotora raste i snaga motora, a kako je snaga motora proizvod

broja obrtaja i obrtnog momenta, to je princip regulacije naponom u kolu rotora očigledan. Smanjenjem

pobudne struje moţe se povećati broj obrtaja pri konstantnoj snazi, ali na račun smanjenja obrtnog

momenta motora. Uobičajena upotreba DCM u NC sistemima često podrazumeva rad u tzv.

četvorokvadratnom reţimu rada čiji je prikaz dat slikom 59.

Slika 59

U prvom kvadrantu DCM funkcioniše kao motor, obrtanje je u smeru kazaljke na satu, a motor

je u procesu ubrzanja. Drugi kvadrant karakteriše obrtanje takoĎe u smeru kazaljke na satu, DCM radi

kao generator, a u toku je proces usporenja ( kočenja ). U trećem kvadrantu smer obrtanja je suprotan

smeru kretanja kazaljke na satu, DCM radi kao motor i ubrzava, a u četvrtom je smer obrtanja isti, ali

motor ima funkciju generatora i koči. Promena smera obrtanja se kod motora jednosmerne struje izvodi

promenom polariteta napona u kolu rotora ( odnosno promenom smera struje rotora ).

Trofazni asihroni motori ( ACM ) se takoĎe često koriste za pogon glavnog kretanja NC

sistema. Brojem obrtaja rotora ACM se menja promenom izlazne frekvence pomoću specijalnog

ureĎaja – regulatora frekvence ( slika 60 desno ).

Slika 60


- 45 -

Promenom izlazne frekvence moţe da se utiče na električne osobine statora ili na električne

osobine rotora, čime je omogućeno upravljanje motorom. Trofazni ACM su izdrţljivi u radu i dobro

podnose privremeno preopterećenje. Odlikuju se širokim pojasom regulacije broja obrtaja, malim

momentom inercije, visokom pouzdanošću, a posebno se ističu izrazito stabilnim radom pri niskim

brojevima obrtaja. Spoljni izgled ACM je prikazan u levom delu slike 60.

Osim DCM i ACM, kao pogoni glavnog kretanja se koriste i hidraulične pumpe. Hidraulične

pumpe mpgu raditi sa stalnim ili promenljivim pritiskom hidraulične tečnosti, konstantnog ili

promenljivog radnog kapaciteta. Prema tipu, dele se na zavojne, zupčaste, krilne i klipne pumpe.

Klipne pumpe su vrlo pogodne za pogon NC mašina. Na osnovu poloţaja klipa/klipova klipne pumpe

mogu biti radijalne ( slika 61/a ) ili aksijalne klipne pumpe ( slika 61/b ).

Slika 61

Klipne pumpe se mogu koristiti reverzibilno, kao hidromotori, ako im se sa druge pumpe

dovede hidraulična tečnost pod dovoljnim pritiskom. U tom slučaju, dovedeni pritisak vrši obrnutu

akciju na pumpi, pa se pumpa ponaša kao motor. Posebne konstrukcije pogodne za pogon radnih

stolova i drugih pomoćnih kretanja su hidrocilindri, koji rade na principu šprica, u modu pokretnog

klipa ili modu pokretnog cilindra.

Prenosnici glavnog kretanja se svrstavaju u dve glavne grupe prema vrsti kretanja koje prenose–

prenosnike obrtnih kretanja i prenosnike pravolinijskih kretanja. Prenosnici obrtnih kretanja mogu biti

sa stepenastom, kontinualnom i kombinovanom promenom broja obrtaja. Stepenasta promena se

odlikuje skokovitom promenom broja obrtaja, po utvrĎenim brojevima iz odreĎenog reda standardnih

brojeva ( npr. red R10, R20 itd. ). Mana stepenaste promene je loša optimizacija broja obrtaja, kada se

optimalna vrednost naĎe blizu sredine intervala izmeĎu mogućih vrednosti. Kontinualna promena je

veoma dobra za optimizaciju rada CNC. Brojevi obrtaja se menjaju ravnomerno i postepeno do

dostizanja tačne optimalne vrednosti. Razlikuju se mehanički i hidraulični kontinualni prenosnici.

Primer mehaničkog kontinualnog prenosnika obrtnih kretanja predstavljen je slikom 62. Sa pogonskog

vratila I se klinastim kaišem prenosi kretanje na gonjeno vratilo II. Pomeranjem pogonskih kaišnika na

jednu, a gonjenih na drugu stranu varira se odnos prečnika kaišnika r1/r2 , čime se menja broj obrtaja.

Frikcioni parovi omogućavaju odličan kontinualni prenos, u pravcu ili pod proizvoljnim uglom, uz duţi

radni vek i miran rad. Problem frikcionih parova je relativno mala snaga koju mogu da prenesu i

povećano zagrevanje u radu, pa se zato koriste kod manjih mašina i niţih brzina rezanja.


- 46 -

Slika 62 Slika 63

Primer hidrauličnog kontinualnog prenosnika obrtnih kretanja dat je na slici 63. Njegovu

strukturu čine dve hidropumpe, od kojih jedna ( leva ) radi u reverzibilnom modu, kao hidromotor. Broj

obrtaja vratila prenosnika se menja promenom ekscentričnosti pumpe i hidromotora ( ε1 i ε2 ), pri čemu

se smerovi obrtanja motora mogu menjati, a pumpa ima samo jedan moguć smer.

Prenosnici glavnih pravolinijskih kretanja generišu pravolinijsko kretanje koristeći energiju

pogona. Princip rada tih prenosnika se svodi na pretvaranje obrtnog kretanja pogonske grupe u glavno

pravolinijsko kretanje mašine. Pravolinijsko glavno kretanje je preteţno odlika rendisaljki, ravnih

testera i drugih mašina koje krećući se na taj način obavljaju obradu. Prema duţini pravolinijskog hoda,

mašine se dele na kratkohode i dugohode ( npr. kratkohode i dugohode rendisaljke ). Kod kratkohodih

mašina se prilikom obrade uglavnom kreće alat, a kod dugohodih radni sto, pa su standardni prenosnici

glavnih pravolinijskih kretanja za kratke hodove razni krivajni mehanizmi, dok se kod dugih hodova

koriste zupčasti parovi zupčanik – zupčasta letva i puţ – puţasta letva. Hidraulični prenosnici glavnog

pravolinijskog kretanja su najčešće koncipirani na principu hidrauličnog cilindra koji dobija pritisak za

kretanje sa hidropumpe. Na taj način je kod ovih prenosnika povezano obrtno kretanje pogona sa

izlaznim pravolinijskim kretanjem ( npr. radnog stola mašine ).

Prenos obrtnih kretanja sa pogonskog vratila na ulazno vratilo mehaničkog prenosnika i sa

izlaznog vratila prenosnika na glavno vratilo mašine vrši se pomoću spojnica. Spojnice su elementi za

spajanje koji moraju da podrţe mnoštvo radnih funkcija kao što su česta promena smera obrtanja,

brojeva obrtaja, opterećenja vratila i obrtnog momenta, kratko vreme reagovanja, pouzdan rad itd.

Kod NC sistema se najčešće koriste razne elektromagnetne spojnice, jer zadovoljavaju većinu potreba

sistema i pritom su lako upravljive. Slika 64 prikazuje primer elektromagnetne spojnice sa lamelama.

Kočnice su elementi za zaustavljanje kretanja ( najčešće obrtnog kretanja ), koji imaju veoma

vaţnu ulogu u NC sistemima. Tačnost pozicioniranja obradka pri obradi na numerički upravljanoj

mašini direktno zavisi od zaustavljanja u tačno definisanoj poziciji, koje se obezbeĎuje upotrebom

kvalitetnih kočnica. U praksi se često sreću kombinacije kočnica i spojnica na spojevima raznih vratila.

Kočnice koje se koriste u NC sistemima su elektromagnetnog, hidrauličnog ili pneumatskog tipa. Na

slici 65 prikazan je poprečni presek kočnice za zaustavljanje remenice na osovini pogonskog motora.


- 47 -

Slika 64 Slika 65

Kod NC mašina svaki izvršni organ ( nosači alata, radni stolovi, ureĎaji za stezanje obradka,

izmenu alata i sl. ) ima sopstveni pogon pomoćnog kretanja, sa mogućnošću regulacije brzine kretanja.

Struktura jednog pogonskog sistema pomoćnog kretanja izloţena je na slici 66.

Slika 66

Kao pogon pomoćnog kretanja u pravcu neke ose koriste se osim DCM, ACM i hidromotora

često koriste koračni motori, zbog svojih radnih karakteristika koje su vrlo pogodne za pogon

pomoćnih kretanja. Koračni motori se koriste u otvorenim sistemima upravljanja ( koji ne sadrţe

povratnu spregu ). Presek koračnog motora FUJITSU 109 dat je na slici 67.


- 48 -

Slika 67

Najpraktičniji pogoni pomoćnih kretanja koja se odnose na jednu geometrijsku osu su ipak

servomotori jednosmerne struje sa permanentim magnetom. Takvi DC servomotori se odlikuju

izuzetno tačnim brojem obrtaja pri svim brzinama, koji obezbeĎuje povećanu tačnost pozicioniranja

npr. alata, radnog stola i sl. Oblast regulacije broja obrtaja im je vrlo široka, a pouzdanost rada pod

promenljivim opterećenjem velika. Osnovni delovi DC servomotora sa permanentnim magnetom i

kinematska struktura standardnih pomoćnih kretanja NC mašina predstavljeni su slikom 68.

1 – DC servomotori ;

2 – navojna vretena ;

3 – senzori pomeranja ;

4 – senzori brzine ;

Slika 68


- 49 -

Merni sistemi ( MS ) NC mašina prate kretanja izvršnih organa i putem povratnih sprega

vraćaju informacije o poloţajima svih praćenih elemenata u upravljačku jedinicu NC sistema, kako bi

se uporedili ostvareni poloţaji sa poloţajima predviĎenim programom. Na taj način MS predstavljaju

neku vrstu čula kojom NC sistem prati realizaciju zadatog obradnog programa. MS su kod numerički

upravljanih sistema vezani za upravljačke ose kao što je slučaj i kod pogona pomoćnih kretanja.

Uobičajen je raspored da svaka od upravljivih osa ima svoj servomotor i svoj merni sistem ( slika 69 ).

MSx , MSy , MSz – merni sistemi x, y i z ose ;

SMx , SMy , SMz – servomotori x, y i z ose ;

Slika 69

Merni sistemi trebaju da imaju kratko vreme reagovanja, dobru osetljivost i mogućnost da

registruju promene smera kretanja. Jednostavna ugradnja i niska cena su dopunski kriterijumi kojima se

ocenjuje kvalitet odreĎenog mernog sistema.

Postoje dva elementarna načina merenja - direktno i indirektno merenje. Direktno merenje vrši

merni senzor koji bez ikakvog posrednog elementa registruje veličine pomeranja. Princip direktnog

merenja predstavljen je na slici 70 levo. Servomotor (1) pokreće radni sto (2) na kome je pričvršćena

merna skala (3). Direktno merenje obavlja senzor pomeranja (4). Indirektno merenje prikazano je na

desnom delu slike 70. Rotor senzora (4) posredstvom navojnog vretena (2) i zupčastog para z1/ z2 vrši

merenje pomeranja radnog stola (3), pa je merenje u tom slučaju indirektno.

Slika 70


- 50 -

Prema principu dobijanja izmerene vrednosti razlikujemo analogne MS i digitalne MS.

Analogni sistemi odreĎuju duţinu pomeraja na osnovu Omovog zakona, mereći električni napon

izmeĎu polazne tačke i tačke završetka kretanja ( slika 71/a ). Da bi preĎeni put izvršnog organa mogao

da se neposredno očita, na električni potenciometar koji je deo ovog MS postavlja se posebna skala

koja umesto napona pokazuje duţinu pomeraja. Digitalni sistemi za merenje uglavnom koriste merne

skale i svetlosne senzore koji su povezani sa elektronskim brojačima. Brojači broje koliko se puta

promeni jačina svetlosnog odsjaja merne skale prilikom kretanja izvršnog organa i na svom displeju

prikazuju duţinu pomeraja izraţenu u odgovarajućim mernim jedinicama. Vrednost jednog podeoka

merne skale je promenljiva, što su podeoci uţi, to je merenje preciznije ( slika 71/b ).

Slika 71

Merenjem u apsolutnom iznosu ili apsolutnim merenjem se meri preĎeni put izvršnog organa

uzimajući za početnu tačku uvek jednu istu tačku čiji je poloţaj u sistemu fiksan – obično koordinatni

početak ( slika 72 ).

Slika 72

Relativno merenje podrazumeva merenje puta uzevši za početnu tačku merenja tačku gde se

izvršni organ nalazi u trenutku polaska ( slika 73 ). Pri svakom novom merenju menja se početna tačka,

pa izmerena vrednost pokazuje odstojanje od poslednjeg poloţaja ( referentnog poloţaja ) koji je

izvršni organ zauzimao pre kretanja. Zbog toga se takvo merenje zove relativno ili referentno.


- 51 -

Slika 73

Prednosti apsolutnog merenja su manja mogućnost greške i jedinstvenost definicije poloţaja

tačaka, a nedostatak je visoka cena kodnih lenjira veće duţine koji su neophodni pri merenju većih

pomeraja. Relativno merenje, koje se zove još i inkrementalno ( vrednost jednog podeoka

inkrementalnog lenjira naziva se inkrement ), je oblik pogodniji za praćenje kretanja tačku po tačku.

Mana relativnog merenja je mogućnost akumulacije grešaka merenja, jer jedan netačno izmeren

poloţaj poremećuje sva naknadna merenja.

Opšta klasifikacija mernih pristupa prikazana je slikom 74.

Slika 74


- 52 -

VII PRIMENA SISTEMA NC UPRAVLJANJA KOD

MAŠINA ALATKI

Najveći broj današnjih mašina alatki, namenjen je obradi metala rezanjem. Uglavnom ove

mašine definišu se na isti način kao i konvencionalne mašine alatke i klasifikuju po istim grupama

(strugovi, bušilice, glodalice, brusilice).

NC strugovi su mašine alatke namenjene za obradu rotacionih delova različite geometrijske

konfiguracije i dimenzije. Karakteristike ovih mašina izraţene su kroz: automatsko upravljanje

geometrijskim i tehnološkim informacijama, kraće vreme obrade, visok nivo dimenzionisane i

površinske tačnosti izradtka, visok nivo ekonomičnosti primene i sl.

NC glodalice su mašine alatke namenjene za obradu raznih površina, sloţenih prostornih

površina, ţlebova različitih profila, zavojnih površina navoja, zupčanika i dr. Ove vrste mašina po

pravilu su višeosno upravljane sa konturnim kompijuterskim upravljanjem različite namene.

NC bušilice namenjene su za obradu rupa i otvora. Na njima se pored bušenja mogu izvoditi

operacije proširivanja, urezivanje navoja, razvrtanja, zabušivanja, čeonog glodanja. Po principu to su

mašine sa tro-koordinatnim upravljanjem a prema poloţaju radnog vretena mogui biti vertikalne i

horizontalne.

NC bušilice-glodalice, predstavljaju kombinaciju bušilice i glodalice i namenjene su za obradu

kućišta i sličnih delova u tehnologiji mašinogradnje koji imaju dosta površina i otvora za obradu. Na

njima se obično izvode operacije bušenja, proširivanja, glodanja, razvrtanj, rezanja navoja,

prostrugivanja i sl. Mogu biti vertikalne i horizontalne, a vrlo često se sreću sa hoprizontalnim glavnim

vretenom.

NC brusilice razvoj ovih mašina alatki sa CNC upravljanjem nije bio toliko aktuelan kao

mašina alatka za obradu rezanjem, ali je široko prihvaćen.

Brusilice su mašine alatke namenjene završnoj obradi, a u cilju dobijanja visokog kvaliteta

obraĎene površine i dimenzionalne tačnosti. U zavisnosti od specifičnosti postupka obrade dele se

uglavnom na: brusilice za okruglo brušenje, brusilice za unutrašnje okruglo brušenje, brusilice za

okruglo brušenje samocentrisanjem obratka, brusilice za ravno brušenje, brusilice za oštrenje alata,

brusilice za glačanje i poliranje, i brusilice specijalne namene


- 53 -

VIII PRIMENA TEHNOLOGIJE NUMERIĈKOG UPRAVLJANJA

Primena tehnologije numeričkog upravljanja biće izloţena na primeru numerički upravljane

glodalice tipa DMU 125 P kompanije “Gildemeister”. Glodalice su mašine alatke koje obraĎuju

ravanske i prostorne sloţene površine koristeći kao alat glodala. Osim operacija glodanja, glodalice

mogu da vrše i operacije bušenja, pri čemu kao alat koriste burgije ili vretenasta glodala.

CNC glodalica DMU 125 P “Gildemeister” je višeosno upravljana glodalica univerzalne

namene. Prema poloţaju glavnog vretena spada u vertikalne glodalice. Na slici 75 prikazan je spoljni

izgled pomenute glodalice sa naznačenim osnovnim delovima strukture.

1 – poprečni sto ; 2 – obrtni sto ; 3 – univerzalna obrtna glava sa glavnim vretenom ; 4 – postolje glodalice ;

5 – servomotor za uzduţno kretanje stola ; 6 – servomotor za obrtno kretanje stola ; 7 – CNC pult ;

8 – noseći stub strukture ; 9 – servomotor za vertikalno kretanje obrtne glave ;

Slika 75


- 54 -

Princip rada glodalice je sledeći: pripremak se steţe odgovarajućim steznim glavama ili

elektromagnetnim putem na obrtnom stolu (2). Obrtni sto omogućava zakretanje obradka tokom

obrade, radi pozicioniranja ili praćenja obradne konture. Kao što se sa slike moţe primetiti, glodalica

vrši obradu pomeranjem radnog stola kada alat zahvati materijal obradka. Servomotor (6) obezbeĎuje

pogon kretanja obrtnog stola. Poprečni sto (1) ima mogućnost dvosmernog pravolinijskog kretanja,

koje se pogoni pomoću servomotora (5). Pošto se obrtni sto nalazi na poprečnom stolu, kombinacija

njihovih kretanja pokriva sve tačke u domenu obrade ( zakretanjem obrtnog stola i pravolinijskim

pomeranjem bilo koja tačka obrtnog stola se moţe dovesti ispod vertikalne ose alata ). Alat se nosi u

univerzalnoj obrtnoj glavi (3), a pogon vertikalnog kretanja glave daje servomotor (9). Postolje mašine

(4) u kombinaciji sa stubom (8) fizički nosi sve ostale elemente mašine i obezbeĎuje miran i stabilan

rad. CNC pult (7) sadrţi tastaturu za unos podataka, set on/off funkcijskih prekidača, priključke za

spoljne memorije i displej kojim se prikazuju informacije o toku obrade, linije programskog koda,

grafički prikazi itd.

Kada se usvoji ţeljeni proizvod, definiše se program upravljanja koji se tastaturom ili spoljnom

memorijom unosi u memoriju kompjutera mašine. Program sadrţi podatke o kretanju alata – putanji i

brzini prilaţenja stolu, načinu postizanja radnih pozicija izvršnih organa mašine, brojevima obrtaja

glavnog vretena, brzini okretanja stola, broju prolaza itd. Program se testira puštanjem u rad na mašini

bez postavljanja alata. Zatim se vrše eventualne korekcije i snima proverena verzija programa. Na

mašinu se tada postavlja potreban alat, steţe pripremak i proverava se količina sredstva za hladjenje.

Uključenjem svih potrebnih prekidača i startovanjem programa počinje se kompjutersko numeričko

upravljanje procesom obrade na glodalici. Kompjuterski procesor obraĎuje podatke ulaznog

programskog koda i na osnovu toga inicira rad odreĎenih modula mašine. Noseći predviĎeni alat,

univerzalna obrtna glava prilazi pripremku koji se nalazi na obrtnom stolu u poziciji za tekuću

operaciju. Pri definisanom broju obrtaja glavnog vretena uključuje se dotok sredstva za hlaĎenje i alat

prodire u materijal pripremka do programirane dubine, a zatim se kombinacijom uzduţnog kretanja

poprečnog stola, obrtnog kretanja obrtnog stola i vertikalnog kretanja glave alat vodi po putanjama

propisanim programom upravljanja u čemu aktivno učestvuju merni sistemi mašine i upravljačka

jedinica. Kada alat preĎe definisanu putanju, obrtna glava se izdiţe van zahvata obradka, na

programsku kotu, smanjuje se ili isključuje dotok sredstva za hlaĎenje, a poprečni i obrtni sto dovode

obradak u sledeći obradni poloţaj. Tada počinje sledeći korak obrade, alat se zameni ( ili ostane isti ),

reguliše se optimalan broj obrtaja i kreće u glodanje naredne putanje. Proces se ponavlja do završetka

svih programiranih akcija i dobijanja završenog izradka. Ponavljanjem programa na novim

pripremcima se izraĎuje planirani broj komada proizvoda.

Zamenom programa upravljanja, uz primenu istih ili drugih alata brzo i jednostavno se prelazi

na drugačiji proizvodni artikal.


- 55 -

IX PRIMER IZRADE PROGRAMA

N05 17 01 10

N10 G54

N15 Trans Z70

N20 T2 D1 M6

N25 G97 S1000 M3

N30 G0 X40 Z30 M8

N35 Z5

N40 G1 X34 F0.1

N45 Z-65

N50 X40

N55 G0 Z5

N60 G1 X28

N65 Z-38

N70 X34

N75 G0 Z5

N80 G1 X26

N85 Z-36

N90 G2 X34 Z-40 I4 K0

N95 G0 X40

N100 Z30

N105 T2 D0 M5

N110 M9

N115 M30


- 56 -

X ZAKLJUĈAK

Programsko upravljanje mašinama alatkama je potpuno preokrenulo način proizvodnje i

podstaklo ubrzani razvoj ljudskog društva. Osim što je donelo olakšanje u smislu smanjenja fizičkog

ljudskog rada, omogućilo je proizvodnju velikog broja proizvoda sa minimalnim odstupanjima

dimenzija. Eliminacijom ljudskog faktora iz konkretnog voĎenja obradnih procesa, greške su se svele

na minimum, a ekonomičnost proizvodnje porasla.

Korak dalje ka automatizovanoj proizvodnji većih serija proizvoda donelo je numeričko

upravljanje i sistem bušenih medijuma za unos podataka. Jeftin medijum prenosa informacija i lakša

izmena proizvodnog programa podstiču dalji napredak programske proizvodnje.

Sa dolaskom CNC i DNC sistema, mogućnosti mašina alatki da izraĎuju proizvode sloţenije

geometrije naglo rastu. Postepenim razvojem CNC sistema nove metode interpolacije dodatno

obogaćuju mogućnosti mašina. Dolazi se do kontura koje je ručnim upravljanjem mašinom vrlo teško

ako ne i nemoguće izraditi. Softverska rešenja potiskuju hardverske komponente, a zamena programa

se svodi na učitavanje sledećeg programa u kompjuter, iz modernih spoljnih memorija. DNC sistemi su

se rasprostrli svetom kao epidemija, sve više preduzeća ih je uvodilo u svoju proizvodnju. Izuzetno

dobra komunikacija izmeĎu raznih proizvodnih sektora u preduzeću, ostvarena putem računarskih

mreţa i DNC je privlačila ogroman broj korisnika. CAD/CAM podrška i baze alata/materijala su

dovele DNC na još veći nivo, pa fabrike postaju pravi proizvodni giganti.

Svaka ozbiljna proizvodnja, u današnje vreme, počiva na upotrebi numerički upravljanih

mašina ili čak robota. Velike serije savršeno izraĎenih proizvoda, zadovoljenje mnoštva ljudskih

potreba i veliki rast opšteg društvenog proizvoda pokazuju koliki je značaj programskog upravljanja za

celokupno čovečanstvo.


- 57 -

XI LITERATURA

Radomir V. Slavković - “PROGRAMSKO UPRAVLJANJE MAŠINAMA ALATKAMA”,

Tehnički fakultet, Čačak, 2004. godine

Miodrag Manić - beleške sa predavanja iz predmeta Tehnološki sistemi,

Mašinski fakultet, Niš, školska 2003/2004. godina

Luka Ljuboja – “Računari u sistemima upravljanja” ( skripta za učenike ),

Tehnička škola, Kikinda, 2005. godine

internet sajtovi: http://www. wikipedia.org/

http://www.coolmagnetman.com/magdcmot.htm

http://www.grainger.com/Grainger/wwg/start.shtml

http://www.gildemeister.com/

http://www.cnccncmachines.com/

Documents

45105263 Seminarski Rad Programsko Upravljanje Masinamaf