View
1
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
UNIVERZA V MARIBORU
FAKULTETA ZA STROJNIŠTVO
Kristian GEČ
KINEMATSKE SHEME NA CNC
OBDELOVALNIH STROJIH
Diplomsko delo
visokošolskega strokovnega študijskega programa 1. stopnje
Strojništvo
Maribor, september 2017
KINEMATSKE SHEME NA CNC
OBDELOVALNIH STROJIH Diplomsko delo
Študent: Kristian GEČ
Študijski program: visokošolski strokovni študijski program 1. stopnje
Strojništvo
Smer: Proizvodno strojništvo
Mentor: izr. prof. dr. Ivan PAHOLE
Maribor, september 2017
II
IZJAVA
Podpisani Kristian Geč izjavljam, da:
• je diplomsko delo rezultat lastnega raziskovalnega dela,
• predloženo delo v celoti ali v delih ni bilo predloženo za pridobitev kakršnekoli
izobrazbe po študijskem programu druge fakultete ali univerze,
• so rezultati korektno navedeni,
• nisem kršil-a avtorskih pravic in intelektualne lastnine drugih,
• soglašam z javno dostopnostjo diplomskega dela v Knjižnici tehniških fakultet ter
Digitalni knjižnici Univerze v Mariboru, v skladu z Izjavo o istovetnosti tiskane in
elektronske verzije zaključnega dela.
Maribor,_____________________ Podpis: ________________________
III
ZAHVALA
Zahvaljujem se mentorju izr. prof. dr. Ivanu
PAHOLETU, univ. dipl. inž. str., za pomoč in
vodenje pri opravljanju diplomskega dela.
Posebna zahvala gre celotni družini za pomoč in
podporo pri študiju ter Maji, ki me je ves čas
podpirala, bodrila ter mi vseskozi stala ob strani.
IV
KINEMATSKE SHEME NA CNC OBDELOVALNIH STROJIH
Ključne besede: kinematske sheme, CNC obdelovalni stroj, kinematika
UDK: 531.1:621.7/.9.06(043.2).
POVZETEK
Diplomsko delo predstavlja kinematske sheme obdelovalnih strojev. Razvoj v orodjarski
industriji je prinesel veliko novosti glede samih obdelovalnih strojev in možnosti obdelave na
njih. Namen diplomske naloge je prikaz kinematike konvencionalnih in sodobnih CNC
obdelovalnih strojev. Poleg samih kinematskih shem in opisov obdelovalnih strojev delo
zajema tudi opis postopkov struženja ter rezkanja. Konec diplomskega dela pa nam prinaša
opis večjih proizvajalcev obdelovalnih strojev ter prikaz nekaterih njihovih produktov.
V
KINEMATIC SCHEMES ON CNC MACHINE TOOLS
Key words: kinematic schemes, CNC machine tool, cinematic
UDK: 531.1:621.7/.9.06(043.2).
ABSTRACT
The diploma thesis introduces kinematic schemes of machine tools. Development in machine-
tool industry has brought many novelties concerning machine tools themselves as well as
possibilities of their processings. The purpose of the diploma thesis is to present kinematic
conventional and modern CNC machine tools. Besides kinematics schemes themselves and
machine tools descriptions the thesis also includes introduction of processes – turning and
milling. The thesis finishes with presentation of bigger machine tools producers and their
products.
VI
KAZALO VSEBINE
1 UVOD ............................................................................................................. 1
1.1 Predstavitev problema ........................................................................... 1
1.2 Cilji in teze ............................................................................................... 1
1.3 Predpostavke in omejitve ....................................................................... 1
2 KINEMATSKE SHEME ............................................................................. 2
2.1 Koordinatni sistemi ................................................................................ 2
3 OBDELOVALNI STROJI ........................................................................... 6
3.1 Zgodovina ................................................................................................ 6
3.2 Klasični obdelovalni oz. konvencionalni obdelovalni stroji ............... 7
3.3 CNC obdelovalni stroji ......................................................................... 23
3.4 Spremembe oblik obdelovalnih strojev .............................................. 25
3.5 Orodja CNC obdelovalnih strojev ...................................................... 26
4 PROIZVAJALCI STROJEV ..................................................................... 37
5 ZAKLJUČEK .............................................................................................. 42
6 VIRI IN LITERATURA ............................................................................ 43
VII
KAZALO SLIK
Slika 1 Koordinatni sistem ......................................................................................................... 3
Slika 2 Koordinatna izhodišča 1 [3] ........................................................................................... 3
Slika 3 Koordinatna izhodišča 2 ................................................................................................. 4
Slika 4 Ničelna točka vpetega svedra ......................................................................................... 5
Slika 5 Ničelna točka stružnega noža ......................................................................................... 5
Slika 6 Porast rezalnih hitrosti v zadnjem stoletju glede na uporabljeni rezalni material [5] .... 6
Slika 7 Vzdolžno in prečno struženje [6] ................................................................................... 8
Slika 8 Načini vpenjanja [6] ....................................................................................................... 9
Slika 9 Obdelovanec, ki je izdelan s postopki struženja [7] ..................................................... 10
Slika 10 Univerzalna stružnica [8] ........................................................................................... 11
Slika 11 Kinematska shema univerzalne stružnice .................................................................. 12
Slika 12 Čelna stružnica [9] ..................................................................................................... 12
Slika 13 Kinematska shema čelne stružnice ............................................................................. 13
Slika 14 Karuselna stružnica [10] ............................................................................................. 14
Slika 15 Kinematska shema revolverske stružnice .................................................................. 15
Slika 16 Obdelava z obeh strani [19] ....................................................................................... 16
Slika 17 Vrtanje [21] ................................................................................................................ 16
Slika 18 Gnano orodje za posnemanje utorov [21] .................................................................. 17
Slika 19 Orodje za glajenje površine [24] ................................................................................ 17
Slika 20 Obodno in čelno rezkanje [7] ..................................................................................... 18
Slika 21 Istosmerno in protismerno frezanje [7] ...................................................................... 19
Slika 22 Standardne vrste frezal [7] ......................................................................................... 20
Slika 23 Namensko izdelano frezalo [13] ................................................................................ 20
Slika 24 Univerzalni orodjarski rezkalni stroj [15] .................................................................. 21
Slika 25 Klasični frezalni stroj ................................................................................................. 22
VIII
Slika 26 Vodoravni vrtalno-frezalni stroj ................................................................................. 22
Slika 27 Stebelni frezalni stroj z vrtljivo mizo ......................................................................... 23
Slika 28 Informacijski tok CNC-krmilja [5]............................................................................. 24
Slika 29 Zgradba krmilja CNC-strojev [5] ............................................................................... 25
Slika 30 Razstavljeni deli vpenjalne glave in rezilo [2] ........................................................... 26
Slika 31 1. korak – vstavitev stročnice v vpenjalno matico [2] ................................................ 27
Slika 32 2. korak – vstavitev stebla rezila v stročnico, ki je vstavljena v matici [2] ................ 27
Slika 33 3. korak – matico s stročnico in vstavljenim rezilom privijemo v držalo orodja [2] . 27
Slika 34 Zalogovnik orodij CNC rezkalnega stroja [17] .......................................................... 28
Slika 35 Shema revolverske glave [18] .................................................................................... 29
Slika 36 Obdelovalni center s štirimi revolverji [19] ............................................................... 29
Slika 37 Nastavljivo gnano orodje [21] .................................................................................... 30
Slika 38 Hitra menjava pri radialnem gnanem orodju [21] ..................................................... 30
Slika 39 Aksialno gnani rezkar [21] ......................................................................................... 31
Slika 40 Gnano orodje za rezkanje ozobij [21] ........................................................................ 31
Slika 41 Trifix sistem orodja [21] ............................................................................................ 32
Slika 42 Vpenjalne priprave za orodja [22] .............................................................................. 33
Slika 43 Priprava za sestavljanje oz. razstavljanje orodij [22] ................................................. 33
Slika 44 Možnost nastavitve gnanega orodja [19].................................................................... 33
Slika 45 Optična merilna naprava v obdelovalnem centru [19] ............................................... 34
Slika 46 Stružni nož [13] .......................................................................................................... 35
Slika 47 Stružni nož za struženje navojev [13] ........................................................................ 35
Slika 48 Seco tools katalog [23] ............................................................................................... 36
Slika 49 PUMA TT2500SY [25] .............................................................................................. 37
Slika 50 Kinematika stroja PUMA TT2500SY [26] ................................................................ 38
Slika 51 HYPERTURN 65 Powermill [27] .............................................................................. 38
IX
Slika 52 Revolverska in frezalna glava na stroju [28] .............................................................. 39
Slika 53 Kinematika stroja HYPERTURN 65 PM ................................................................... 39
Slika 54 TRAUB TNX 65-42 [29] ........................................................................................... 40
Slika 55 Kinematika stroja TNX65-42 [19] ............................................................................. 41
X
UPORABLJENE KRATICE
CNC Computer Numerical Control
NC Numerical Control
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
1
1 UVOD
1.1 Predstavitev problema
V industriji je prišlo do velikega napredka pri obdelovalnih strojih. Včasih je bilo za izdelavo
enega izdelka potrebnih več faz obdelave na več strojih. Dandanes pa je napredek v
obdelovalni industriji doprinesel k temu, da lahko enak izdelek, za katerega smo prej
potrebovali več naprav in korakov, izdelamo s pomočjo ene same. S primerjavo kinematskih
shem med starejšimi in sedaj novejšimi obdelovalnimi stroji bom pokazal, kaj nam je prinesel
ta napredek.
1.2 Cilji in teze
Cilja diplomskega dela sta pregled in priprava ustrezne didaktične podpore.
1.3 Predpostavke in omejitve
Predpostavljam, da bo z večjim poznavanjem kinematskih shem obdelovalnih strojev in
uvedbo le-teh v proizvodnje prišlo v industriji do optimizacij proizvodnih procesov,
zmanjšanja stroškov ter časa izdelave.
Pri izdelavi diplomske naloge me bo predvsem oviralo nepoznavanje kinematskih shem
novejših obdelovalnih strojev.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
2
2 KINEMATSKE SHEME
Način obdelave na sodobnih CNC obdelovalnih strojih se predvsem razlikuje po številu
krmilnih osi na stroju. Več kot ima stroj krmiljenih osi, bolj zahtevne oblike lahko na njem
izdelamo brez potrebnega prevpenjanja obdelovanca. Najenostavnejši so 1-osni obdelovalni
stroji, to so predvsem stebelni vrtalni stroji, kjer gre samo za pomik gor/dol oz. pomik po Z-
osi. Poznamo pa tudi 15-osne stroje. V vsakem stroju so osnovne 3 osi, in sicer X, Y in Z. Z
vsako dodatno osjo pa dobimo večjo možnost obdelave, več kot ima stroj osi, težje oz.
zahtevnejše izdelke bomo lahko na njem izdelali brez potrebnega prevpenjanja samega
obdelovanca, kot bi bilo to potrebno, če bi izdelek obdelovali na osnovnem 3-osnem stroju.
[1]
Število krmiljenih osi na obdelovalnem stroju predstavlja število smeri gibanja gibljivih delov
stroja, in sicer delovne mize, vretena ter nosilca orodij. [2]
2.1 Koordinatni sistemi
Pri obdelovalnih strojih se za določanje geometrijskih podatkov uporablja Kartezijev
koordinatni sistem, definiran z dvema oz. tremi med seboj pravokotnimi si osmi, ki imajo
skupno sečišče oz. koordinatno izhodišče.
Poznamo:
- Ravninski koordinatni sistem: v uporabi je na stružnicah in podobnih obdelovalnih
strojih.
- Prostorski koordinatni sistem: uporablja se predvsem pri kombiniranih vrtalno-
frezalnih strojih, obdelovalnih celicah in podobno. [2]
Sama lega koordinatnega sistema je dogovorjena, definirana in zapisana v standardih. Tako
standarda DIN 66217 in ISO 841-1974 opisujeta vsa gibanja elementov obdelovalnih strojev.
Translacijska oziroma ravninska gibanja v smeri glavnih osi obdelovalnega stroja ali centra
po standardu označujemo z X, Y in Z. Rotacijska gibanja okrog teh treh pa prav tako
označimo po dogovoru, in sicer rotacijo okoli X osi označimo z A, rotacijo okrog Y osi z B
ter rotacijo okoli Z osi s C. Tako kot imajo translacijske osi pozitivne smeri, imajo tudi
rotacijske osi določene pozitivne smeri gibanja, in sicer tako, da je pozitivna smer rotacije na
principu desnega vijaka v smeri translacijske osi (Slika 1).
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
3
Vsako gibanje obdelovalnega stroja je opisano s številom osi ali, lepše rečeno, s prostostnimi
stopnjami. Pri strojih z več kot tremi translacijskimi ali rotacijskimi osmi te dodatne
prostostne stopnje opišemo s črkami s konca abecede. Tako os, ki je vzporedna osi X,
označimo s črko U, os, ki je vzporedna osi Y, označimo z V ter os, ki je vzporedna osi Z,
označimo s črko W. Te nove vzporedne osi predstavljajo nov koordinatni sistem, katerega
lahko poljubno zasukamo okrog glavnih osi ter s tem zavzamemo nek določen položaj glede
na osnovni koordinatni sistem obdelovalnega stroja. [3]
KOORDINATNA IZHODIŠČA
Vsak koordinatni sistem na obdelovalnem stroju ima svoje izhodišče, po katerem se lahko
orientiramo. Sam krmilni sistem pa izmenja podatke z ostalimi koordinatnimi sistemi na
stroju.
Slika 2 Koordinatna izhodišča 1 [3]
+C
Z
X
+A
Y
+B
Slika 1 Koordinatni sistem
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
4
Slika 3 Koordinatna izhodišča 2
- Referenčna točka (R):
to je točka, ko se stroj z vsemi vodili postavi v njo ob vklopu in tako določi položaj
koordinatnega izhodišča s koordinatami: X = 0, Y = 0, Z = 0. Pri veliko strojih je to
točko nemogoče doseči in je v tem primeru določena referenčna točka, katere odmik je
znan (npr.: X = 55, Y = -5, Z = 0), tako da se stroj ob vklopu postavi v to točko.
- Ničelna točka stroja (M):
to je točka, določena s strani proizvajalca stroja in je izhodiščna točka koordinatnega
sistema samega stroja ter je začetna točka za vsa ostala koordinatna izhodišča. Ta
točka je fiksna in je ni mogoče spreminjati.
- Ničelna točka obdelovanca (W):
ta točka je največkrat določena na enem izmed vogalov obdelovanca, tako da jo je
možno dobro otipati. Določena je s strani programerja, ki pripravi CNC-program, tako
da je v njej postavljeno koordinatno izhodišče programa.
- Ničelna točka orodja (B):
to je točka, glede na katero v CNC-programu izračunamo poti orodja. Da bo
zagotovljena geometrijska natančnost izdelka, je potrebno krmilju povedati, da po
izračunanih poteh ne vodi ničelne točke, ampak točko, ki se nahaja na konici orodja.
Točka konice orodja je od ničelne točke odmaknjena za velikost korekcijskih
faktorjev. [2] [4]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
5
Slika 4 Ničelna točka vpetega svedra
Slika 5 Ničelna točka stružnega noža
Ničelna točka
orodja
Ničelna točka
orodja
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
6
3 OBDELOVALNI STROJI
3.1 Zgodovina
Kot posledica vedno hitrejšega tehnološkega razvoja industrije in zahtevnejših nalog izdelava
izdelka predstavlja visoke zahteve, katerim le težko ugodimo. Izdelek mora biti izdelan hitro,
kvalitetno in poceni, čemur pa moramo prilagoditi tudi konstruiranje, izkoriščanje in gradnjo
obdelovalnih strojev.
Ogromen vpliv na razvoj konstrukcij obdelovalnih strojev ima izboljševanje rezalnih lastnosti
orodij, katerih zmogljivost materiala je odvisna predvsem od rezalne hitrosti in sil, kar
prikazuje Slika 6, kjer vidimo porast rezalnih hitrosti v zadnjem stoletju v odvisnosti od
uporabljenega rezalnega materiala. Takšen razvoj tako zahteva zvišanje maksimalnih vrtilnih
hitrosti glavnega vretena in moči pogonskega elektromotorja. Tako posledično s
povečevanjem zmogljivosti raste tudi natančnost samega stroja, hkrati dosežemo izboljšano
merilno tehniko.
Slika 6 Porast rezalnih hitrosti v zadnjem stoletju glede na uporabljeni rezalni material [5]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
7
Vso to izboljšanje vodi ter pomembno vpliva na razvoj funkcijskih elementov, ogrodij, vodil,
ležajev ter menjalnikov. Dinamične probleme, nastale z večjo zmogljivostjo, so reševali šele
kasneje, ko so bili na razpolago primerni postopki merjenja.
Razvoj obdelovalnih strojev je bil pogojen z večjo zmogljivostjo, natančnostjo, nujnostjo
racionalnejše proizvodnje ter industrijsko porazdelitvijo dela. Na principu nekaj osnovnih
tipov strojev, potrebnih za osnovno obrtno dejavnost, se je razvilo veliko število strojev za
najrazličnejše potrebe in različne stopnje avtomatizacije.
Nedavno smo se posluževali predvsem čim bolj avtomatiziranih strojev, ki so namenjeni za
obdelavo in opravljanje samo enega opravila. Ti stroji so bili tako grajeni posebej za določen
namen ali pa sestavljeni iz agregatov ali enot. Te lahko sestavimo nato v obdelovalno progo,
ki predstavlja ta stroj v širšem smislu. Pri velikoserijski proizvodnji tako težimo k
izpopolnjevanju teh enot in agregatov, kajti če je le-ta sestavljen iz enot, ga lahko po
prenehanju proizvodnje razstavimo ter enote uporabimo v drugi kombinaciji za kateri drugi
stroj ali obdelovalno progo.
V današnjem času je vse več delavnic z maloserijsko ali posamično proizvodnjo, kjer
uporabljajo kot osnovni stroj univerzalni obdelovalni stroj.
Sodobna proizvodnja stremi k določenim karakteristikam, ki jih zahteva tržišče:
- Funkcionalne karakteristike proizvodov,
- Kvaliteta in zanesljivost proizvodov,
- Raznolikost proizvodov,
- Pojav izdelkov po naročilu kupca in
- Konkurenčnost in s tem optimalni proizvodni stroški. [5]
3.2 Klasični obdelovalni oz. konvencionalni obdelovalni stroji
Klasični ali konvencionalni obdelovalni stroji so stroji, pri katerih je pogoj za uspeh primerna
delovna sila.
STRUŽENJE
Struženje je tako imenovani postopek odrezovanja, ki se potrebuje v glavnem za izdelavo
valjastih predmetov, čeprav je z njim možno obdelovati tudi ravne površine. Sedaj postopki
omogočajo izdelavo tudi predmetov drugačnih oblik, ki pa morajo imeti vsaj osnovo
rotacijskega telesa.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
8
Obdelovanec pri postopku struženja opravlja glavno krožno gibanje, podajanje in ostala
pomožna gibanja, kamor štejemo: nastavljanje globine rezanja, nastavljanje noža za izdelavo
posebnih oblik ter opravljanje orodja.
Struženje delimo glede na smer pretežnega poteka podajalnega gibanja, pri vzdolžnem
struženju se nož giblje vzporedno z osjo obdelovanca, pri drugem tipu, ki ga imenujemo
prečno, pa se giblje pravokotno na njegovo os. Vzdolžno in prečno struženje je prikazano na
Sliki 7.
Slika 7 Vzdolžno in prečno struženje [6]
Prva navedena oblika struženja glede na smer je prečno podajalno gibanje, ki je lahko
usmerjeno od večjega premera proti osi ali od manjšega premera navzven. V primeru, ko
sredina obdelovanca ne vsebuje luknje, mora biti prečno gibanje usmerjeno tako, da
navsezadnje pride vrh orodja natančno v sredino obdelovanca. V večini primerov gre za
stružnice s posebnim križnim suportom, katerega je mogoče obrniti pod poljubnim kotom
proti osi stroja in s tem dobiti gibanje orodja v poševni smeri. Tak način se uporablja
predvsem za struženje stožcev.
Poljubno rotacijsko obliko je možno doseči pri krajših obdelovancih s posebno obliko
prečnega struženja, kjer ima orodje rezalni rob ustrezne oblike. Takšno delo imenujemo
oblikovno ali profilno struženje.
Telesa najrazličnejših neokroglih oblik lahko izdelamo s pomočjo nihanja orodja, ki je z
vrtenjem obdelovanca tako usklajeno, da na en vrtljaj pride vedno natančno celo število
vrtljajev. Struženje navoja lahko kombiniramo s podstruževanjem. Če je podajalno gibanje
vrtilno, kar pomeni, če se vrh orodja giblje po krožnici, dobimo kot rezultat kroglo ali razne
oblike torusa.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
9
VPENJANJE OBDELOVANCA PRI STRUŽENJU
Pri postopku struženja se obdelovanec vrti hkrati z glavnim vretenom, zato je potrebno, da je
z njim ustrezno povezan. Povezava se mora prenašati od vretena na obdelovance vrtilni
moment, ki je potreben za premagovanje rezalnih sil, da se pri tem os vretena natančno ujema
z osjo obdelovanca. Pripomoček, ki vpenja in skrbi za to povezavo, mora obdelovanec na
vreteno centrirati ter vpeti.
Obdelovanec je pri struženju lahko vpet na sledeče načine, prikazane na Sliki 8:
- enostransko: kar pomeni, da je vpet na vpenjalno glavo, patron ali kateri drug specialni
pripomoček,
- med dvema konicama,
- enostransko ter dodatno podprt s konico,
- enostransko in podprt blizu drugega konca z lineto,
- med dvema konicama ter podprt z eno ali več linetami,
- enostransko in podprt s konico in eno ali več linetami ter
- dvostransko z morebitnimi dodatnimi podporami.
Slika 8 Načini vpenjanja [6]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
10
Slika 9 Obdelovanec, ki je izdelan s postopki struženja [7]
Slika 9 nam prikazuje obdelavo s struženjem, kjer smo uporabili različne stružne nože za
obdelavo posameznih delov na obdelovancu. Iz skice na sliki je razvidno, kateri stružni nož
smo uporabili za določeni del obdelave na obdelovancu. Levo zgoraj je prikazan surovec,
desno pa končni izdelek po obdelavi.
VRSTE STRUŽNIC
Kot sem že omenil, veljajo stružnice za najstarejše obdelovalne stroje, ki se še danes največ
uporabljajo. Glede na namen in uporabo ločimo več vrst stružnic.
Glede na glavne dele in njihovo razmestitev razlikujemo naslednje osnovne vrste stružnic:
1. univerzalne,
2. čelne,
3. karuselne,
4. revolverske.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
11
Iz osnovnih oblik so se nato razvile različne posebne stružnice, med katere podajamo sledeče:
5. kopirne in podstružilne ter
6. avtomatske stružnice. [6]
UNIVERZALNA STRUŽNICA
Univerzalne stružnice so še zmerjaj kljub CNC-strojem včasih nepogrešljiv element
orodjarske delavnice, kajti izdelava kakšnih manj zahtevnih izdelkov je na njih veliko hitrejša,
kot pa če bi morali najprej napisati CNC-program in ga vnesti v računalnik, da bi lahko nato
zagnali stroj in izdelali ta izdelek. Včasih se je na takšnih stružnicah izdelovalo večino (manj
in bolj zahtevnih) struženih izdelkov, dandanes pa na njih izdelujemo preproste izdelke, ki
niso del serijske proizvodnje. Uporablja se večinoma za posamično proizvodnjo, včasih pa jo
uporabimo tudi za izdelavo kakšne manjše serije izdelkov.
Slika 10 Univerzalna stružnica [8]
Slika 10 prikazuje univerzalno stružnico in njene sestavne dele. Te stružnice imajo ločen
poseben mehanizem za vzdolžno in prečno podajanje s pomočjo utornega vretena. Na njih je
možno vrezovanje navojev s profilnimi orodji, kar nam omogočajo navojno vreteno in
dvodelne matice. Sestavni del stružnice je tudi vreteno za hitri vklop in izklop stroja, ki je
vzporedno z navojnim in utornim vretenom, lahko pa imajo še četrto vreteno za preklapljanje
podajalnega gibanja. Poleg vreten pa stružnico sestavljajo še vretenjak, vpenjalna glava,
konjiček, konica, sani s suporti ter vodila.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
12
Univerzalna stružnica omogoča vzdolžno, prečno, stožčasto struženje, lahko stružimo navoje,
režemo navoje z navojnimi vrezniki in čeljustmi, vrtamo, grezimo, povrtavamo, ročno
poliramo ter poleg vsega stružimo tudi arhimedovo spiralo. Če pa na stružnici uporabimo še
dodatne pripomočke, pa nam ti pripomočki omogočajo brušenje, narebričenje, kopiranje,
struženje krogle in še mnoge druge načine obdelav. Skratka, na njej lahko izdelujemo veliko
različnih izdelkov od najpreprostejših pa vse do izdelkov bolj kompliciranih oblik. [8]
Slika 11 Kinematska shema univerzalne stružnice
Kinematika univerzalne stružnice temelji na dveh oseh, in sicer sta to osi X in Z, na sliki je
vrisana tudi os C, ampak je v tem primeru ne jemljemo kot os, saj opravlja vrtilno delo
obdelovanca. Osi X in Z sta translacijski, os C pa je rotacijska. (Slika 11)
ČELNE STRUŽNICE
Slika 12 Čelna stružnica [9]
+C
+Z +X
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
13
To so prečne stružnice z vodoravnim glavnim vretenom. Le-te so se razvile na podlagi
univerzalnih, glede na zahtevo po obdelavi predmetov, ki imajo velik premer, vendar
relativno majhno dolžino. Njihova prednost je, da so preproste in cenene, imajo dober dostop
in dober pregled nad delom, slabost pa je težko vpenjanje obdelovancev, obremenjenost
prednjega ležaja ter nenatančnost obdelave. Te stružnice so različnih izvedb, predvsem
razlikujemo stružnice, pri katerih je postelja vzporedna z osjo glavnega vretena in tiste, pri
katerih je postelja pravokotna na os glavnega vretena. [2]
Slika 13 Kinematska shema čelne stružnice
Kinematika čelne stružnice je povsem enaka kot kinematika univerzalne stružnice, saj gre za
pomik v dveh oseh, in sicer X in Z. Na Sliki 12, ki prikazuje to shemo, vidimo, da gre za
čelno stružnico z vzporedno posteljo glede na glavno vreteno. (Slika 13)
+X
+Z
+C
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
14
KARUSELNE STRUŽNICE
So prečne stružnice z navpičnim glavnim vretenom, prednost teh je, da lahko večje in težje
obdelovance lažje vpnemo, prav tako zaradi vodoravno vrteče plošče manj obremenjujemo
vretena. Karuselne stružnice so se razvile v največje obdelovalne stroje, pri čemer je
vpenjalna plošča v višini tal in dvodelna. Primer takšne stružnice prikazuje Slika 14. [6]
Slika 14 Karuselna stružnica [10]
REVOLVERSKE STRUŽNICE
To vrsto stružnic uporabljamo za serijsko obdelavo obdelovancev, katere je potrebno delati z
različnim orodjem, pri čemer se more le-to zvrstiti po nekem vnaprej določenem zaporedju.
Splošno si ta zaporedja sledijo tako: vpenjanje obdelovanca, vklop vrtljajev, primik prvega
orodja, obdelava, odmik orodja, deblokiranje glave revolverja, zasuk glave na naslednje
orodje, fiksiranje glave, primik glave z orodjem, morebitni vklop drugega števila vrtljajev,
obdelava ... in tako naprej, do zaključka zadnje operacije. Glavna značilnost te vrste stružnic
je revolverska glava, ki ima vlogo vrtljivega skladišča, v katerem shranjujemo orodja. Ker so
orodja med delom že vpeta, jih ni potrebno ponovno vpenjati, temveč samo zavrtimo glavo za
določeni kot. Nekatere revolverske stružnice so lahko tudi avtomatizirane, v novejšem času pa
se pojavljajo že predvsem programirane. Pri teh delavec opravlja ročno le še premik in odmik
sani ter vpenjanje obdelovanca.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
15
Slika 15 Kinematska shema revolverske stružnice
Pri revolverski stružnici pa imamo še tretjo translacijsko os, in to je os W. Namesto konjička
je na stružnico pritrjena revolverska glava, tako da nam W-os predstavlja pomik revolverja.
KOPIRNE STRUŽNICE
Te se pogosteje uporabljajo v serijski proizvodnji, pri katerih obdelujemo zunanje in notranje
valjaste premere. Kopirna naprava posname obris s šablone ali vzorca in ga prenese na sani,
kjer je orodje. Vse poteka avtomatizirano, zato so tudi vsi obdelovanci enaki, obdelovalni čas
je tudi precej krajši, kot če bi delo opravljali ročno. [6]
Sodobne CNC-stružnice omogočajo poleg postopka struženja tudi naslednje postopke:
- Obdelave z obeh strani (prevpenjanje),
- Vrtanje v aksialni, radialni smeri ter pod kotom,
- Rezkanje v aksialni in radialni smeri, tudi pod kotom,
- Posnemanje – izdelava utorov,
- Izdelava ozobij, s postopki odrezavanja in preoblikovanja,
- Postopki preoblikovanja (primer: valjanje prehodov z enega premera na drugega).
+Z +X
+C
+W
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
16
Slika 16 Obdelava z obeh strani [19]
Slika 16 na prikazuje obdelavo z obeh strani, najprej poteka obdelava na eni strani, nato pa
stroj sam preprime obdelovanec in ga obdeluje z druge strani.
Slika 17 Vrtanje [21]
Slika 17 nam prikazuje tri načine in sicer v aksialni ter radialni smeri in vrtanje pod kotom.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
17
Slika 18 Gnano orodje za posnemanje utorov [21]
Novost na trgu je orodje za posnemanje utorov. To orodje prikazuje Slika 18.
Slika 19 Orodje za glajenje površine [24]
Na Sliki 19 vidimo orodje za glajenje površine. Uporablja se za doseganje povsem gladke
površine, v utorih in na zunanji površini.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
18
REZKANJE
Za razliko od struženja, kjer glavno gibanje opravlja obdelovanec ali gnano orodje, je pri
rezkanju ravno obratno, saj glavno vrtilno gibanje opravlja vedno samo orodje, obdelovanec
pa se podaja. [1]
Pri rezkanju gre za postopek odvzemanja materiala, pri katerem nastaja odrezek zaradi sile, ki
jo povzročata rezalni rob vrtečega orodja in podajalno gibanje pri pomikanju v tog material.
Poznamo obodno in čelno rezkanje ter istosmerno in protismerno. Razlika med obodnim in
čelnim rezkanjem je v tem, katero ploskev orodja uporabljamo za nastajanje odrezka. [11]
Slika 20 Obodno in čelno rezkanje [7]
Slika 20 nam prikazuje obodno in čelno frezanje. Na sliki lahko vidimo tudi, da pri frezanju
ne gre samo za obdelovanje ravnih ploskev, temveč lahko z rezkanjem obdelujemo tudi
okrogle površine, pri tem gre za postopek okroglega frezanja. Okrogle površine lahko
obdelujemo tako čelno kot tudi obodno, se pravi na oba načina frezanja.
Obodno frezanje pa razdelimo še na dve veji, in sicer na:
- Istosmerno in
- Protismerno frezanje.
Pri istosmernem rezkanju se obdelovanec giblje v enaki smeri, kot se vrti frezalo, tako da zob
frezala zareže v obdelovanec s predvideno začetno debelino odrezka in reže tako, da zaključni
del odrezka postaja vse tanjši. Pri tem načinu rezkalo začne rezati takoj brez odrivanja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
19
Slika 21 Istosmerno in protismerno frezanje [7]
Pri protismernem rezkanju se obdelovanec giblje v nasprotni smeri vrtenja frezalo, tako da
zob frezala zareže v obdelovanec od vrednosti nič pa do največje, tik preden sam zob zaključi
z rezanjem.
Površina obdelovanca je kvalitetnejša pri istosmernem rezkanju ravno zaradi tega, ker se
odrezek proti koncu tanjša in je njegova debelina na koncu nič. [12]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
20
Slika 22 Standardne vrste frezal [7]
Slika 22 nam nazorno prikazuje standardna frezalna orodja in oblike obdelave, ki jih
dosežemo z njimi. Poleg standardnih frezal obstajajo tudi posebna namensko izdelana frezala,
ki so narejena z namenom, da z njimi naredimo obliko, ki je s standardnimi postopki
odrezavanja in s standardnimi orodji ne moremo doseči. Eno izmed takšnih namensko
izdelanih frezal prikazuje Slika 23.
Slika 23 Namensko izdelano frezalo [13]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
21
REZKALNI STROJI
Delimo jih na:
- Navpične
- Vodoravne
- Kombinirane
Univerzalni orodjarski rezkalni stroj
Z enim vpetjem lahko obdelujemo vodoravne, navpične in poševne površine. [14]
Klasični rezkalni stroj ima 3 osi, na Sliki 24 pa je prikazan 5-osni rezkalni stroj. Sestavljajo ga
postelja, konzola, vretenjak, vodoravno glavno vreteno, navpično glavno vreteno ter glava
stroja.
Slika 24 Univerzalni orodjarski rezkalni stroj [15]
Običajno so takšni stroji vodoravne zasnove, imajo pa lahko dodatne glave, ki jih po potrebi
pritrjujemo na vodoravni vretenjak. [14]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
22
Slika 25 Klasični frezalni stroj
Slika 25 nam prikazuje klasični 3-osni rezkalni stroj. Osi X in Y opravljata podajalno gibanje,
medtem ko se v Z-osi opravlja rotacijsko gibanje. Os W pa je mirujoča os delovne mize.
Slika 26 Vodoravni vrtalno-frezalni stroj
+X
+Z
+Y
+W
+W
+X
+Z
+Y
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
23
Glavno gibanje vretena na Z-osi se opravja v horizontalni smeri, obdelovanec pa je vpret na
pokončni mizi. Prednost takšnega stroja je odvajanje odrezkov. Z osmi Y in Z krmilimo
orodje, X-os pa nam predstavlja gibanje obdelovanca. (Slika 26)
Slika 27 Stebelni frezalni stroj z vrtljivo mizo
Slika 27 nam prikazuje 5-osni rezkalni stroj, poleg osnovnih osi X, Y, in Z imamo v tem
primeru še dve dodatni osi, in to sta sicer os B in os U. Os B nam predstavlja rotacijsko
gibanje mize, os U pa translacijsko gibanje in se uporablja predvsem v primerih, ko med samo
obdelavo spreminjamo notranji premer obdelovanca.
3.3 CNC obdelovalni stroji
CNC obdelovalni stroj sestavljata dva glavna dela: sam stroj, na katerem se izvaja obdelava
delov in CNC-krmilnik, ki to obdelavo krmili. CNC-program vsebuje natančen popis korakov
obdelave na stroju in s tem predstavlja in daje vhodne informacije, ki jih CNC-krmilnik
potrebuje za krmiljenje obdelave. Sam mehanski del CNC-stroja se po izgledu ne razlikuje
bistveno od klasičnega obdelovalnega stroja, glavna razlika je krmilni del, v katerega je
vgrajen računalnik, ki ves čas kontrolira in vodi celoten proces obdelave izdelka.
+Z
+B
+X
+W
+U
+Y
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
24
CNC obdelovalni stroj je neke vrste avtomat, ki ga lahko prosto programiramo. Največja
značilnost je predvsem velika fleksibilnost, kajti omogoča hitro preureditev stroja z ene na
drugo obdelavo. To lahko spremenimo z zamenjavo CNC-programa ali manjšo preureditvijo
obdelovalnega stroja. Ravno ta velika fleksibilnost CNC obdelovalnih strojev je še posebej
primerna za avtomatizacijo malo- in srednjeserijske proizvodnje. [16]
Razvoj elektronike je prinesel ukinitev NC-krmilj, nadomestila so jih CNC-krmilja. Na Sliki
28 je prikazan informacijski tok pri CNC-krmilju.
Slika 28 Informacijski tok CNC-krmilja [5]
Za razliko od NC-krmilj vsebujejo CNC-krmilja še računalnik. V principu gre pri obeh
krmiljih za opravljanje enakih nalog, je pa v prednosti CNC-krmilje, ki zaradi vgrajenega
računalnika lahko prevzame še vrsto drugih nalog, kot so npr.:
- višje vrste interpolacij,
- programska povezava krmilja s strojem,
- korekcija radija rezalnega roba orodja,
- tehnika programov …
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
25
Slika 29 Zgradba krmilja CNC-strojev [5]
Na Sliki 29 imamo prikazano zgradbo krmilja CNC-stroja. Za vodenje procesa obdelave je v
vsaki krmilni enoti prilagojen še procesni računalnik PLC, katerega naloga je, da spremlja
stanje zaznav na obdelovalnem stroju ter nato pravilno v logičnem zaporedju generira ukaze
za CNC-del krmilnika ter uporabnika. [5]
3.4 Spremembe oblik obdelovalnih strojev
Glavne spremembe oblik obdelovalnih strojev so se zgodile na področju zgradbe samega
stroja, predvsem v togosti strojev, nato sledi uvedba CNC-krmilnikov, navsezadnje pa celotna
zgradba obdelovalnih strojev, kajti včasih smo imeli stružnico in rezkalni stroj, sedaj pa lahko
to dobimo vse v enem stroju. Razvoj obdelovalnih strojev je zelo napredoval, to nam je
prineslo več- (tudi do 15-) osne stroje, s katerimi lahko izdelamo nek zelo geometrijsko
zahteven izdelek na enem samem stroju, saj ti stroji poleg samega struženja vključujejo tudi
rezkanje. S temi pridobitvami se v sami industriji izjemno skrajšajo časi obdelav, posledično
pade cena izdelave izdelka, obenem pa so ti sodobni CNC obdelovalni stroji zelo natančni, saj
nekateri že v samem sklopu stroja vsebujejo merilne naprave, s katerimi lahko izmerimo
orodja, ki se nahajajo v samem revolverju in imamo tako vedno sveže podatke o obrabi
orodja, kar pa nam veliko pomeni pri natančnosti obdelave in kakovosti izdelanega izdelka.
Novejši kot so stroji, bolj natančni so. Za razliko od starejših obdelovalnih strojev, npr.
klasična stružnica ali rezkalni stroj, se ti novejši CNC-stroji glede na temperaturo posameznih
delov stroja sami izravnajo in si podatke zabeležijo v računalniku. Pri starejših strojih pa to
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
26
izravnavanje ni bilo možno, ampak se je poskušalo urediti predvsem s togostjo stroja. Idealno
togega stroja ne moremo narediti, zato so nam dandanes v pomoč računalniki in termometri,
ki merijo posamezne dele strojev, ki so predvsem toplotno obremenjeni in jih nato
uravnavajo, da lahko izdelek nato izdelamo z želeno natančnostjo in brez odstopanj.
3.5 Orodja CNC obdelovalnih strojev
Če vzamemo za primerjavo sodobni CNC rezkalni stroj in CNC-stružnico, se razlikujeta v
tem, da so orodja v rezkalnem stroju shranjena v zalogovniku oz. shrambi in niso vpeta v
revolversko glavo tako kot pri stružnici. Ko na rezkalnem stroju preklopimo način obdelave in
za to potrebujemo novo orodje, stroj sam v shrambi poišče orodje in opravi hitro menjavo.
Vsa orodja, ki se nahajajo v zalogovniku, so vnesena v krmilni sistem obdelovalnega stroja,
da lahko potem glede na opisano operacijo stroj hitro zamenja orodje, saj ima podano, pod
katero številko se orodje nahaja. Sama oblika sestavljenih orodij pri CNC rezkalnem stroju je
v principu enaka kot pri CNC-stružnicah, razlika je samo v vpenjalnem delu orodja, kajti pri
rezkalnih strojih gre za hitro menjavo orodja, brez kakršnega koli fiksiranja, ki bi ga moral
storiti človek, kot to moramo storiti pri stružnicah, ko orodje ročno pritrdimo v revolversko
glavo.
Sama vpenjalna glava je sestavljena iz rezila, vpenjalne matice, stročnice in držala orodja. [2]
Vpenjalno glavo sestavimo oz. razstavimo v 3 korakih:
- Slika 30 nam prikazuje razstavljeni celotni sklop orodja, rezilo, vpenjalno matico,
stročnico in samo držalo orodja.
Slika 30 Razstavljeni deli vpenjalne glave in rezilo [2]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
27
- Prvi korak pri sestavljanju orodja je, da vstavimo pravilno izbrano stročnico v
vpenjalno matico (Slika 31).
Slika 31 1. korak – vstavitev stročnice v vpenjalno matico [2]
- Drugi korak sestavljanja orodja je vstavitev stebla rezila v stročnico, ki je vstavljena v
vpenjalni matici. Stročnica mora biti primerno izbrana, glede na steblo rezila, saj v
primeru, da je stročnica prevelika, rezkala ne bomo mogli zadosti fiksirati in samo
orodje ne bo uporabno, saj bo prihajalo do težav (Slika 32).
Slika 32 2. korak – vstavitev stebla rezila v stročnico, ki je vstavljena v matici [2]
- V zadnjem, tretjem koraku sestavljanja orodja pa vse skupaj močno privijemo v držalo
orodja. Priviti moramo vse skupaj tako močno, da je orodje povsem fiksirano in med
obdelovanjem ne pride do nikakršnih premikov orodja. (Slika 33)
Slika 33 3. korak – matico s stročnico in vstavljenim rezilom privijemo v držalo orodja [2]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
28
Zalogovnik orodij se nahaja na zgornjem delu stroja ali na strani, odvisno od same izvedbe
obdelovalnega stroja, tako da lahko stroj čim hitreje zamenja orodje med samim obdelovalnim
postopkom.
Slika 34 Zalogovnik orodij CNC rezkalnega stroja [17]
REVOLVERSKA GLAVA
CNC-stružnice imajo na razpolago revolver, na katerega je nameščenih več orodij, ki jih
potrebujemo za obdelavo. Tako da je menjava orodja, ki je vpet v revolver, zelo hitra in pri
tem nimamo velikih časovnih izgub, saj stroj samo z zasukom revolverske glave izbere
pravilno orodje. Nekateri najnovejši sodobni stroji vsebujejo tudi več revolverskih glav, v
katere so vpeta najrazličnejša orodja, vse od čisto osnovnih rezalnih nožev pa do gnanih
orodij, pa tudi orodja, ki so namensko narejena. Večji kot je obdelovalni stroj, več orodij
lahko vpnemo v revolver. Če vzamemo za primerjavo nek klasičen obdelovalni stroj, lahko v
revolversko glavo vpnemo na primer do 12 orodij, medtem ko lahko v nek večji sodobni
obdelovalni center vpnemo tudi do 20 orodij.
Slika 35 nam prikazuje shemo revolverske glave in vanjo vpeta orodja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
29
Slika 35 Shema revolverske glave [18]
Pomen posameznih številk delov revolverske glave:
1. Mesto za namestitev orodja
2. Držalo orodja
3. Stružni nož
4. Grezilno orodje
5. Revolver
6. Nož za struženje notranjih utorov
7. Gnano orodje v radialni smeri
8. Gnano orodje v aksialni smeri
Slika 36 Obdelovalni center s štirimi revolverji [19]
Na Sliki 36 vidimo obdelovalni center s štirimi revolverji in dvema vretenoma.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
30
GNANA ORODJA
Revolverske glave nam poleg hitre menjave orodij omogočajo tudi gnana orodja, s katerimi
lahko dodatno oblikujemo izdelek. Gnana orodja so vpeta v revolverski glavi na mestu, kjer
se nahaja pogon za gnano orodje. Orodja, ki jih ženemo, so lahko aksialna, radialna ali pa so
nastavljiva, tako da nastavimo, pod katerim kotom želimo, da samo orodje deluje. [20]
Slika 37 Nastavljivo gnano orodje [21]
Slika 37 prikazuje gnani sveder v prijemalu, katerega lahko nastavimo pod željenim kotom.
Nagibni kot glave svedra nastavljamo ročno s pomočjo vijakov in ga nato vnesemo v krmilnik
orodja.
Slika 38 Hitra menjava pri radialnem gnanem orodju [21]
Kljub temu da so gnana orodja fiksirana v revolversko glavo, nam sodobni načini orodij
omogočajo hitro menjavo samih orodij brez njihovih držal. Slika 38 prikazuje radialno gnano
orodje, hkrati tudi vidimo, da lahko na hiter način zamenjamo rezkar z vrtalnim svedrom,
samo držalo pa ostane pri tem na istem mestu v revolverski glavi. Ko smo zamenjavo
opravili, moramo zamenjavo orodja opraviti tudi v krmilnem sistemu, da ne bi prišlo do
napačne uporabe orodja ter posledično do trka orodja z obdelovancem, saj lahko v tem
primeru nastane velika škoda na samem obdelovalnem stroju.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
31
Slika 39 Aksialno gnani rezkar [21]
Na Sliki 39 vidimo aksialno gnani rezkar za vrezovanje navojev.
Slika 40 Gnano orodje za rezkanje ozobij [21]
Poleg klasičnih gnanih svedrov in rezkarjev lahko na CNC-strojih najdemo tudi orodja za
rezkanje ozobij. Prikaz takšne vrste orodja lahko vidimo na Sliki 40. Gre za specialna
profilna kotalna frezala, ki jih uporabljamo za poseben način izdelave ozobij. Pri tem glavno
vrtilno in podajalno gibanje opravlja orodje v smeri zob na zobniku. Obdelovani zobnik pa
opravlja kotalno gibanje, saj se frezalo pri enem obratu zobnika zasuče za en zob. [7]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
32
Slika 41 Trifix sistem orodja [21]
Trifix sistem orodja je nov način prilagodljivih orodij za večfunkcijske obdelovalne stroje. Iz
Slike 41 vidimo, da ima orodje na obeh straneh vpet sveder, ki je gnan. Te vrste orodij lahko
uporabljamo pri sodobnih obdelovalnih strojih z dvema vretenoma, saj lahko uporabljamo eno
stran orodja za obdelovanje na enem vretenu, drugo stran orodja pa uporabljamo za
obdelovanje na drugem vretenu.
Svetovni trg nam ponuja obširno izbiro rezalnih orodjih. Iz dneva v dan se orodja še bolj
razvijajo in na trg prihajajo vedno nova. V vsaki proizvodnji imamo shrambo, kjer orodja, ki
jih trenutno ne uporabljamo, shranjujemo in obnavljamo. Vsako orodje je sestavljeno iz več
delov, tako da lahko večkrat uporabimo enak vpenjalni del, zamenjamo pa samo rezilnega.
Tako je velikokrat pri stružnih nožih, kjer lahko v en ročaj namestimo več tipov rezalnih
ploščič. Ravno zaradi stroškov nimamo prav za vsako vrsto rezalne ploščice svojega držala,
ampak imamo kakšnega več, kot jih potrebujemo, in sicer v rezervi ali v shrambi, da lahko
nanj namestimo rezalno ploščico, ki jo bomo mogoče v prihodnosti potrebovali. Enako gre pri
vpenjanju svedrov in grezil. V shrambi imamo na voljo več vrst svedrov ali grezil, a nimamo
vsakega svedra vpetega v držaj. Ko na primer spremenimo nek obdelovalni proces in
potrebujemo sveder, ki ga trenutno nimamo v revolverski glavi, gremo v shrambo, kjer orodje
razstavimo in nazaj sestavimo z drugim svedrom ter vstavimo nazaj na mesto v revolverju. Pri
menjavi svedra z večjega na manjši premer ali obratno moramo izbrati tudi pravilno veliko
stročnico, da je sveder fiksen in se ne premika med obdelovanjem. Na Sliki 42 imamo
prikazanih več držal za orodja, katere sestavljamo oziroma razstavljamo, kadar hočemo orodje
zamenjati. Postopek razstavljanja orodja je prikazan na Slikah od 30 do 33. V pomoč pri
sestavljanju in razstavljanju so nam tudi priprave, v katere lahko orodje fiksno vpnemo in ga
razstavimo 43.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
33
Slika 42 Vpenjalne priprave za orodja [22]
Slika 43 Priprava za sestavljanje oz. razstavljanje orodij [22]
Poenostavili in posodobili so se tudi načini vpenjanja orodij, kot vidimo iz Slike 44. Orodje
lahko vpnemo v poljubni revolver s poljubno željeno rotacijo orodja.
Slika 44 Možnost nastavitve gnanega orodja [19]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
34
Najpomembnejši stvari v sodobni proizvodnji sta natančnost in kvaliteta obdelave. To pa
predvsem dosežemo z rednim vzdrževanjem orodij, menjavami rezalnih ploščic in njihovim
umerjanjem rezalnih robov. Napredek v razvoju obdelovalnih strojev nam je prinesel tudi to,
da je del samega stroja oz. obdelovalnega centra tudi optični merilni sistem, ki sam izmeri
vsako orodje, vpeto v revolverski glavi in podatke direktno zabeleži v krmilje sistema. Ta
optični merilni sistem lahko vidimo na Sliki 45 in je obkrožen z rdečo barvo.
Slika 45 Optična merilna naprava v obdelovalnem centru [19]
Merilni sistem, ki je del stroja, nam je v veliko pomoč in nam olajša samo delo z merjenjem
orodij, ki smo ga pred tem morali opravljati ročno. Meritve smo opravljali prav tako na
optičnih merilnih napravah, vendar smo morali nato vse izmerjene podatke vnesti v sistem
obdelovalnega stroja, pri tem pa smo morali izjemno paziti, da nismo vnesli napačnih
podatkov. Zato nam sodobni sistem veliko olajša delo, hkrati se izmuznemo napakam, ki bi
lahko nastale pri vnosu podatkov v sistem, saj vmes ni človeškega dejavnika, ki bi mogoče
zatajil in vnesel napačne podatke.
KLASIČNA ORODJA
V revolverjih so poleg gnanih orodij v večini nameščena klasična orodja, kot so razni stružni
noži, svedri, povrtala. Da izdelamo nek izdelek, je zanj potrebnih več orodij, sploh če gre za
kakšen geometrijsko bolj zahteven izdelek.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
35
Samo orodje je sestavljeno iz rezalnega dela, držala orodja in vpenjalnega dela. Poznano več
vrst stružnih nožev:
- Stružni nož iz hitroreznega jekla – te vrste noži so lahko zelo različnih oblik, lahko
imajo ukrivljene ali ravne rezalne robove ter so se stavljeni iz samo enega dela.
- Stružni nož s prispajkano karbidno trdino – ti noži so podobni nožem iz hitroreznega
jekla, razlika je le v tem, da je na držalu na koncu prispajkana rezalna ploščica iz
karbidne trdnine.
- Stružni nož z vpeto rezalno ploščico – so novejši stružni noži, na katere lahko
namestimo rezalne ploščice iz karbidne trdine ali keramike. Pri teh nožih imamo
poseben sistem za vpenjanje rezalnih ploščic. Na koncu držala, kjer se nahaja rezalna
ploščica, je sistem vpetja ploščice. Pritrjevanje ni pri vseh enako, saj poznamo veliko
rezalnih ploščic in držal. Te vrste ploščic lahko obrnemo, ko pride do obrabe rezalnega
roba. Takšna ploščica ni samo za enkratno uporabo, saj ima več rezalnih robov. [4]
Samo pritrditev ploščice lahko vidimo na spodnjih dveh slikah.
Slika 46 Stružni nož [13]
Slika 47 Stružni nož za struženje navojev [13]
Za izbiro pravilnih orodij so nam na voljo katalogi, v katerih lahko poiščemo in pravilno
izberemo rezalni nož in rezalno ploščico glede na material in predvideno obdelavo. Da nam je
delo še olajšano, nam sedaj proizvajalci rezalnih orodij ponujajo spletne kataloge, v katerih
izberemo način obdelave (ali gre za rezkanje ali struženje) in nam takoj ponudijo izbor orodij
glede na material. Če vzamemo primer izbire rezalne ploščice, vnesemo v katalog še številko
držala in takoj imamo na voljo rezalne ploščice, nato pa glede na material obdelovanca
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
36
izberemo pravilno. Eden takšnih katalogov je katalog proizvajalca Seco Tools. Slika 48
prikazuje ponujeno držalo za rezalno ploščico. Iz slike lahko vidimo nabor rezalnih ploščic, ki
se lahko vpnejo v to držalo.
Slika 48 Seco tools katalog [23]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
37
4 PROIZVAJALCI STROJEV
Svetovni trg je poln različnih proizvajalcev obdelovalnih strojev, vse od evropskih pa do
vzhodnih – azijskih. Kljub temu da imajo nekateri pomisleke glede kvalitete strojev azijskih
proizvajalcev, lahko vidimo, da so njihovi obdelovalni stroji zelo napredni, zanesljivi in
kvalitetni in povsem enakovredni npr. nemškim proizvajalcem strojev.
Doosan Machine Tools
Podjetje izhaja iz Južne Koreje in ima 35-letno tradicijo ter bogate izkušnje s konstruiranjem
sodobnih obdelovalnih strojev in opreme. Mesečna proizvodnja obsega 1200 obdelovalnih
strojev, kar jih uvršča na visoko četrto mesto na svetu. Njihov proizvodni program obsega
CNC-stružnice, vertikalne in horizontalne obdelovalne centre, 5-osne CNC-stroje, bohrweke
ter portalne CNC-stroje. [25]
PUMA TT2500SY
Slika 49 PUMA TT2500SY [25]
Slika 49 predstavlja izredno natančen, visoko produktiven horizontalni stružni center z dvema
nasprotnima si vpenjalnima glavama in dvema revolverjema. To je 8-osni CNC obdelovalni
stroj, kar lahko vidimo iz Slike 50, ki prikazuje kinematiko stroja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
38
Slika 50 Kinematika stroja PUMA TT2500SY [26]
EMCO GROUP
Skupina EMCO GROUP je sestavljena iz evropskih podjetij (EMC, FAMUP, MECOF IN
MAGDEBURG), vsa ta podjetja prihajajo iz industrije obdelovalnih strojev. Skupina EMCO
GROUP obsega 6 proizvodnih obratov v Avstriji, Nemčiji, Italiji in Rusiji. Njihov začetek
sega v leto 1947. Leta izkušenj so jih pripeljala v sam vrh vodilnih evropskih proizvajalcev
obdelovalnih strojev. [27]
HYPERTURN 65 Powermill
Slika 51 HYPERTURN 65 Powermill [27]
Zgornji revolver
Z2 - os
Spodnji revolver
Levo
vreteno
Y- os
X1 -
Desno
vreteno
Z1 - os
A - os
C2 - os C1 - os
X2 - os
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
39
To je sodobni CNC obdelovani stroj, ki poleg samega struženja omogoča še rezkanje z zato
posebej pripravljeno rezkalno glavo, ki je samostojna in ni del revolverske glave. Veliko
sodobnih strojev ima več revolverskih glav, tudi do 4, ta pa je za razliko od ostalih
kombiniran in ima poleg revolverske glave še rezkalno glavo.
Slika 52 Revolverska in frezalna glava na stroju [28]
Na Sliki 52 lahko vidimo obdelavo na stroju Hyperturn 65 PM, kjer na levi strani poteka
obdelava z rezkalno glavo, na desni pa struženje.
Slika 53 Kinematika stroja HYPERTURN 65 PM
Rezkalna glava
Z2 - os
Revolver
Levo
vreteno
Y1- os
X1 - os
Desno
vreten
Z1 - os
C2 - os C1 - os
X2 - os
Y2- os
B - os
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
40
Index Traub
Je nemško podjetje z več kot 100-letno tracijo in je eno izmed svetovno vodilnih podjetij v
izdelovanju CNC stružno obdelovalnih strojev. Podjetje je prepoznavno predvsem po izredno
visoki kvaliteti narejenih strojev. [29]
TRAUB TNX65-42
Slika 54 TRAUB TNX 65-42 [29]
TNX 65-42 je sodobni visokoproduktivni stružno-rezkalni center. Sestavljajo ga 2 gnani
vpenjalni glavi in štirje revolverji. Gre za sodobni 15-osni rezkalni stroj, na katerem lahko
izdelujemo izdelke vseh geometrij. Nanj lahko vpnemo tudi do 80 različnih orodij. Slika 55
prikazuje delovne osi stroja.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
41
Slika 55 Kinematika stroja TNX65-42 [19]
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
42
5 ZAKLJUČEK
Iz dneva v dan se na svetovnem trgu orodjarske industrije ponavljajo novi sodobnejši CNC
obdelovalni stroji. Že sam razvoj klasičnih CNC obdelovanih strojev nam je prinesel velik
napredek v proizvodnji, sama produktivnost izdelave se je povečala, časi obdelav so se
skrajšali, ekonomičnost proizvodnje pa povečala. Doprinos sodobnih CNC obdelovalnih
strojev pa v obdelovalni industriji pušča velik pečat, saj ti najnovejši stroji oziroma
obdelovalni centri omogočajo obdelave vseh vrst. Iz osnovnih 2-osnih stružnic so se sedaj
razvile tudi 15-osne stružnice in več. Kinematika obdelovalnih strojev je močno napredovala
in napreduje iz dneva v dan, saj se na trgu vedno pojavlja neko novo orodje ali obdelovalni
stroj. Namen razvoja takšnih strojev je povečati produktivnost proizvodnje ter zmanjšati
izdelovalne procese, obenem pa znatno povečati natančnost in kvaliteto obdelave. Iz same
diplomske naloge vidimo razlike med klasičnimi oz. konvencionalnimi in sodobnimi CNC
obdelovalnimi stroji. Opazimo lahko spremembe na samih oblikah strojev, še večje
spremembo pa nam pokažejo kinematske sheme. Kot lahko vidimo, se pri sodobnih strojih
pojavi veliko več dodatnih krmiljenih osi kot pa pri klasičnih. In ravno to nam prinese
največji napredek pri obdelovalnih strojih, saj nam te dodatno krmiljene CNC-osi dodatno
olajšajo delo ter nam omogočijo izdelavo zelo geometrijsko zahtevnih izdelkov na samo enem
stroju brez prevpenjanja in premikanja obdelovanca med posameznimi operacijami na druge
obdelovalne stroje.
Kot vidimo, se obdelovalni stroji in orodja posodabljajo iz dneva v dan. Svetovni trgi nam
vedno ponujajo nekaj novega, zato menim, da se bo razvoj obdelovalnih strojev v prihodnosti
še nadaljeval in nam postregel še z naprednejšimi stroji, kot jih poznamo sedaj.
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
43
6 VIRI IN LITERATURA
[1] Vrste frezanja in princip dela, Dosegljivo:
http://egradivo.ecnm.si/ODR/vrste_frezanja_in_princip_dela.html. [31. 7. 2017].
[2] A. Otto. Razvoj računalniško vodenih obdelovalnih strojev. [članek]. Dosegljivo:
http://www.visjales-mb.org/download/PROGRAMIRANJE_CNC_STROJEV.pdf. [29.
7. 2017].
[3] M. Završnik. Uporaba sodobnih CAD/CAM metod pri načrtovanju in obdelavi
elektromehanskih potrojenj. [članek] Dosegljivo:
http://www.mizs.gov.si/fileadmin/mizs.gov.si/pageuploads/podrocje/odrasli/Gradiva_E
SS/CVZU/partnerstva/CVZU_156PARTNERSTVA_SCP_Uporaba_CADCAM.pdf.
[29. 7. 2017].
[4] Stružni noži, Dosegljivo: https://doczz.net/doc/6971941/2.-del. [1. 8. 2017].
[5] I. Pahole, J. Balič. Obdelovalni stroji. Maribor: Fakulteta za strojništvo Maribor, 2003.
[6] J. Balič, I. Pahole. Proizvodne tehnologije. Maribor: Fakulteta za strojništvo Maribor,
2008.
[7] F. Čuš. Postopki odrezavanja. Maribor: Fakulteta za strojništvo Maribor, 2009.
[8] Univerzalna stružnica, Dosegljivo: http://www2.sts.si/arhiv/tehno/struzenje/st7.htm.
[27. 7. 2017].
[9] Čelne stružnice, Dosegljivo:
https://www.google.si/search?q=%C4%8Delne+stru%C5%BEnice&source=lnms&tbm
=isch&sa=X&ved=0ahUKEwiOstL_0r3VAhVBXRQKHSJ4AisQ_AUICigB&biw=136
6&bih=662#imgrc=d-SQ3hPwSk6_hM. [30. 7. 2017].
[10] Karuselne stružnice, Dosegljive:
https://www.google.si/search?biw=1366&bih=662&tbm=isch&sa=1&q=karusena+stru
%C5%BEnica&oq=karusena+stru%C5%BEnica&gs_l=psy-
ab.3..0i13k1.9129.11859.0.12192.4.4.0.0.0.0.113.390.3j1.4.0....0...1.1.64.psy-
ab..0.3.301.6pucxRm0CbA#imgrc=4LFLG36wrBh4AM:. [30. 7. 2017].
[11] A. Rožič. CNC rezkalni stroji in rezkanje v orodjarstvu. [Diplomsko delo]. Maribor:
Fakulteta za strojništvo, 2015. [Ogled: 4. 8. 2017]. Dostopno na.
https://dk.um.si/Dokument.php?id=81963.
[12] Valjasto ali obodno rezkanje, Dosegljivo:
http://www2.sts.si/arhiv/tehno/projekt2/r3.htm [30. 7. 2017].
[13] Walter tools, Dosegljivo: http://www.walter-tools.com/en-
gb/tools/special_products/milling/Pages/default.aspx. [29. 7. 2017].
[14] Rezkalni stroj, Dosegljivo: http://www2.sts.si/arhiv/tehno/projekt2/r11.htm. [29. 7.
2017].
[15] Univerzalen orodjarski rezkalni stroj, Dosegljivo:
http://www2.sts.si/arhiv/tehno/projekt2/r19.htm. [29. 7. 2017].
[16] CNC stroji, Dosegljivo: http://www2.sts.si/arhiv/cncpro/cncstr.htm. [29. 7. 2017].
[17] Diymachining, Dosegljivo: http://www.diymachining.com/dont-forget-the-tooling-end-
mill-basics/. [29. 7. 2017].
[18] Adnbr, Dosegljivo:
https://www.google.si/search?q=revolverske+glave+cnc+strojev&source=lnms&tbm=is
ch&sa=X&ved=0ahUKEwjoo5G05aTVAhWiJ5oKHQNPC-
Univerza v Mariboru – Fakulteta za strojništvo Diplomsko delo
44
4Q_AUICigB&biw=1366&bih=662#imgdii=wwR11gheMs6NQM:&imgrc=zWgsXY1
cB_xqlM:. [29. 7. 2017].
[19] TNX 65/42, Dosegljivo: https://www.index-
traub.com/fileadmin/user_upload/TRAUB/TNX65_42/TRAUB_TNX65-42_DE.pdf.
[29. 7. 2017].
[20] MB-NAKLO, Dosegljivo: http://www.mb-naklo.si/ponudba_vpenjalno-
orodje_benz.php. [5. 8. 2017].
[21] EWS-TOOL, Dosegljivo: http://www.ews-tools.de/. [5. 8. 2017].
[22] Kintek, Dosegljivo: http://www.kintek.it/. [5. 8. 2017].
[23] Seco, Dosegljivo: http://ecat.secotools.com/. [1. 8. 2017].
[24] Direct INDUSTRY, Dosegljivo:
https://www.google.si/search?q=yamasa+roller+burnishing&source=lnms&tbm=isch&s
a=X&ved=0ahUKEwj3-
sK92ebVAhUBNxQKHXVgAlQQ_AUICigB&biw=1366&bih=662#imgrc=gt_8--
O6OhimhM: [19. 8. 2017].
[25] Doosan Machine Tools, Dosegljivo:
http://www.doosanmachinetools.com/en/intro/intro.do. [10. 8. 2017].
[26] DOOSAN PUMA TT2500, Dosegljivo:
http://www.doosanmachinetools.com/brochure/turning-center/horizontal-multi-
axis/puma-tt2500-series-english.pdf. [18. 8. 2017].
[27] EMCO GROUP, Dosegljivo: http://www.emco-world.com/en/company/emco-
group/group-brands.html. [10. 8. 2017].
[28] EMCO GROUP, Dosegljivo : http://www.emco-
world.com/en/products/industry/turning/cat/6/d/2/p/9%2C6/pr/hyperturn-65-
powermill.html. [18. 8. 2017].
[29] INDEX TRAUB, Dosegljivo: https://pl.index-traub.com/en/company/about-us/the-
index-group/. [18. 8. 2017].
Recommended