FAKULTET STROJARSTVA I BRODOGRADNJE SVEUILITE U ZAGREBUZavod za tehnologiju Katedra za alatne strojeve

Seminarski rad iz kolegija NAPREDNI PROIZVODNI POSTUPCI PRIHVAT OBRADAKA I ALATA KOD OBRADE ODVAJANJEM ESTICA

Prof.dr.sc. Toma Udiljak

Ime i prezime: Smjer: Ra. In

Matija Petranovi

Zagreb, svibanj 2010. 1

Sadraj:Sadraj:.................................................................................................................. 2 Popis slika............................................................................................................... 3 Terminologija..........................................................................................................4 1.Uvod.................................................................................................................... 4 2.Kriteriji ocjenjivanja sustava za rukovanje ..........................................................6 2.1.Tehniki zahtjevi...........................................................................................6 2.2.Preciznost .....................................................................................................7 2.3.Pouzdanost....................................................................................................7 2.4.Vrijeme sekundarnih procesa........................................................................8 2.5. Trokovi........................................................................................................9 3. Openito o steznim napravama........................................................................10 3.1. Vrste steznih naprava................................................................................12 3.2. Osnovna pravila konstruiranja steznih naprava.........................................14 4. Funkcije sustava za rukovanje obradcima i alatima.........................................15 4.1. Rukovanje obradkom..................................................................................18 4.1.1. Funkcija stezanja..................................................................................18 4.1.2. Funkcija izmjene..................................................................................20 4.1.3. Funkcija pohrane..................................................................................24 4.2. Rukovanje alatom.......................................................................................25 4.2.1 Funkcija stezanja...................................................................................25 4.2.2. Funkcija izmjene..................................................................................26 4.2.3. Funkcija pohrane..................................................................................29 5. Literatura:.........................................................................................................30

2

Popis slikaSlika 1. Sustavi za rukovanje..................................................................................5 Slika 2. Alatni stroja sa vie vretena koja se okreu...............................................9 Slika 3. Klasifikacija sustava za rukovanje obradcima i alatima...........................16 Slika 4. Prikaz procesa koji dovodi do interakcije izmeu alata i obradka za vrijeme procesa obrade........................................................................................17 Slika 5. Stezne naprave za obradke.....................................................................18 Slika 6. Modularni sustav......................................................................................19 Slika 7. Computer aided fixturing.........................................................................19 Slika 8. Tokarilica s vie vretena s automatskim dovoenjem ipki pogled 1.......20 Slika 9. Tokarilica s vie vretena s automatskim dovoenjem ipki pogled 2.......20 Slika 10. Tokarilica s vie vretena s automatskim dovoenjem ipki pogled 3.....21 Slika 11. Sustav sutomatskog dovoenja ipki.....................................................21 Slika 12. Okretna platforma za zavarivanje..........................................................22 Slika 13. Okretna platforma tip 1..........................................................................22 Slika 14. Okretna platforma tip 2..........................................................................22 Slika 15. Vibracioni konvejer................................................................................23 Slika 16. Industrijski robot za izmjenu obradaka..................................................23 Slika 17. Paletni spremnik....................................................................................24 Slika 18. Robot upravlja skladitem......................................................................24 Slika 19. Principi stezanja alata............................................................................25 Slika 20. Primjer alatne obrtne glave....................................................................26 Slika 21. Prihvatna naprava s jednom rukom.......................................................27 Slika 22. Prihvatna naprava s duplom rukom.......................................................27 Slika 23. Izmjenjiva alata u obliku koare...........................................................28 Slika 24. Prikaz blizine spremnika s alatom i obradka..........................................29 Slika 25. Spremnici alata......................................................................................29 Slika 26. Spremnika alata u obliku lanca..............................................................30

3

Terminologija- machining tools alatni strojevi - machining obrada odvajanjem estica - tool and workpiece handling systems sustavi za rukovanje alatom i obradcima - cutting speed brzina rezanja - clamping and changing devices naprave za stezanje i izmjenu - end mill glodalo - lathe tokarilica - spindle power snaga vretena - workpiese holder dra obradka - feeding systems sustavi za punjenje - cutting proces proces rezanja - fixture uvrivanje - fixturing components komponente za uvrivanje - magazines spremnici - chuck stezna glava - turntable okretna platforma - bar loader sustav za automatsko dovoenje ipki - collets ahure za zatezanje - turrets obrtna glava - gripping device prihvatna naprava - pick - up concepts koncepti za podizanje

1.UvodPosljednjih godina uloen je znaajan napor u optimizaciju vremena ciklusa, procesa rezanja i znanja o procesima. U jednu ruku, to je dovelo do zapostavljanja daljnjeg istraivanja i razvoja sustava za 4

rukovanje alatima i obradcima. Ovi sustavi imaju veliki utjecaj uporabljivost alatnih strojeva. Postoji velika raznolikost sustava za rukovanje alatima i obradcima koji mogu biti koriteni za razliite obradke, alate i procese. Sustavi za rukovanje alatima i obradcima imaju veliku ekonomsku vrijednost koja iznosi 1.71 milijardu dolara to iznosi oko 50% cijelog amerikog trita alatima.Tablica 1.

Alatni strojevi moraju posjedovati odreena svojstva i karakteristike koje e osigurati njihovu kvalitetu. Ta svojstva su tvrdoa, stabilnost u procesu, visoka dinamika i preciznost. Sustavi za rukovanje su suelja alatnih strojeva za alate i obradke.

Slika 1. Sustavi za rukovanje

Zahtjevi kupaca na mogunosti alatnih strojeva proizlaze iz globalnog trita. Tu se radni uinak mjeri pomou trokovne uinkovitosti, protoka podataka, pouzdanosti i kvalitete, ovisno o zadacima obrade odvajanjem estica. Proizvoai alatnih strojeva na ove zahtjeve reagirali su ponudom modularnih rjeenja, tj. rjeenja koja se mogu precizno prilagoditi zahtjevima pojedinih kupaca. Temeljne dijelove 5

proizvode sami proizvoai alatnih strojeva dok razne standardne dijelove kupuju od vanjskih prodavaa. Primjeri tih standardnih dijelova su vodilice, sustavi regulacije, radna vretena i leajevi. Proizvoai alatnih strojeva i prodavai standardnih dijelova moraju garantirati da su njihovi proizvodi kompatibilni i da e zadovoljiti svim zahtjevima kupaca. Meunarodni standardi olakavaju postizanje suglasnosti oko standardnih suelja koja se pojavljuju u sustavima za prihvat alata. Kada nisu definirani temeljni standardi, proizvoai alatnih strojeva suoavaju se s dilemom procjene sustava za rukovanje alatima i obradcima. Za realizaciju specifinog zadatka dostupno je mnogo raznih rjeenja. Ta rjeenja nije jednostavno usporediti, stoga je potrebno ocijeniti radni uinak podsustava unutar alatnog stroja. U ovom seminaru biti e rijei o mnogo kriterija ocjenjivanja po kojima se klasificira i vrednuje funkcionalnost i operabilnost takvih sustava. Fokus je na tehnikim aspektima kao to su mehanika konstrukcija, suelja stroja, pouzdanost, preciznost, mogunost odravanja i trokovi rada strojeva.

2.Kriteriji ocjenjivanja sustava za rukovanjeDa bi se mogli ocijeniti postojei sustavi za rukovanje alatima i obradcima potrebno je objasniti kriterije po kojima se takvo ocjenjivanje moe provesti. Kriteriji: tehniki zahtjevi preciznost pouzdanost vrijeme sekundarnih procesa trokovi

2.1.Tehniki zahtjeviAlatni strojevi i periferija su tehniki sustavi koji zahtjevaju interakciju bez potekoa izmeu njihovih dijelova. Ta interakcija omoguava izvoenje zadanih operacija na alatnim strojevima brzo i bez problema. Naprave za stezanje i izmjenu moraju biti podeene u skladu sa konceptom proizvodne linije. Moraju se analizirati proizvodni zahtjevi i ogranienja. Posebna panja mora se posvetiti analiziranju steznih naprava zato jer one znatno utjeu na dinamiku procesa (krutost i priguenje). Uzimaju se u obzir 6

brzina rezanja i maksimalno optereenje. Ovi parametri su jako bitni iz razloga to sustavi za rukovanje alatima i obradcima moraju biti dizajnirani tako da mogu izdrati sva naprezanja. Analizom glodala mogue je ustanoviti i predvidjeti rezne sile i povrinsku hrapavost. Kod operacija glodanja treba izbjegavati samouzbudne vibracije, okretni moment i ogranienja snage. Treba se posebno posvetiti snazi vretena jer tako odreujemo koliko je snage dostupno procesu obrade. Prijenos snage ovisi o efikasnosti suelja. Parametri koji se jo uzimaju u obzir: geometrija dijelova, teina i kinematika, suelje izmeu kontrola stroja i fizike veze, radni materijal. Alati i obradci moraju stati u stezne naprave. Njihov poloaj u leitu mora biti izveden na taj nain da negativno ne utjee na obradu i da se izbjegnu kontakti izmeu pominih dijelova. Najkritiniji dio izrade stroja je konstrukcija suelja koje povezuje mehanike dijelove te povezanost elektrinih dijelova i software-a. Radni materijal poput sredstva za podmazivanje i sredstva za hlaenje stroja takoer treba imati u vidu prilikom konstruiranja.

2.2.PreciznostAlat ili obradak mora biti fiksiran u steznoj napravi tako da su njegov poloaj i orijentacija jasno definirani. Dobro pozicioniranje nije samo bitno kod obrade nego i kod izmjene i skladitenja alata (obradka). U procesu obrade ili kod izmjene alata ili obradka prilikom stezanja moe doi do neeljenih mehanikih deformacija. Takoer moe doi i do toplinskih deformacija. Na vibracije alatnog stroja utjeu krutost, priguenje, topologija samog stroja i samouzbudne vibracije. Apsolutna preciznost je definirana kao mogunost sustava da ostvari zadanu apsolutnu poziciju i orijentaciju u prostoru. Apsolutnu preciznost je tee postii nego ponovljivu preciznost zbog mana u samom sustavu. Te mane su uzrokovane zbog nepreciznosti kod procesa sklapanja alatnog stroja. Uobiajene vrijednosti apsolutne preciznosti su izmeu 2 m i 8 m. Ponovljivost ili ponovljena preciznost je definirana kao obnovljivost pozicije i orijentacije u istim uvjetima. Ovisi o vanjskim faktorima (kinematika). Standardni alatni strojevi imaju ponovljivu preciznost od 1 m. Posebni alatni strojevi postiu ponovljivu preciznost izmeu 10 i 50 m. Ponovljivost i preciznost pomonih sustava za rukovanje alatima i obradcima moe ograniiti proizvodnu sposobnost alatnog stroja. Zato doprinos ovih sustava kumulativnoj greki kod obrade odvajanjem estica mora biti to manji. Za poboljanje ponovljivosti i preciznosti koriste se razni sustavi za ispitivanje. Koriste se za ispitivanje lokacije obradka i dimenzija alata.

2.3.PouzdanostZajamena, nepromjenjiva, visoka strojna uporabivost predstavlja izazov za proizvodnju. Pouzdanost komponenti koje su ukljuene u izmjenu alata (obradka) kod alatnih strojeva od kljune su vanosti. Kvar bilo koje od tih komponenti moe uzrokovati prestanak rada cijele stanice (radnog mjesta) i prouzroiti gubitak. Mora biti osigurana brza zamjena takve komponente da bi radno mjesto to bre zapoelo s radom. Pouzdanost sustava za rukovanje alatima i obradcima ovisi o: 7

lakoj zamjenjivosti neispravnih dijelova koja je osigurana standardizacijom radnoj funkcionalnosti lako upotrebljivim mehanizmima za otputanje i stezanje alata i obradaka pojavi troenja (zbog pokretnih dijelova) sposobnosti odravanja sustava (osigurati pouzdanost tehnikih sustava) redundanciji (postojanje slinih elemenata koji izvravaju istu funkciju)

2.4.Vrijeme sekundarnih procesaSmanjenje vremena sekundarnih procesa bitno utjee na poveanje uinkovitosti (primjer izmjena alata i obradka). Vrste sekundarnih procesa: a) vrijeme izmjene (changing time) Ovo vrijeme se dijeli na vrijeme izmjene alata i na vrijeme izmjene obradka. Operacije kod izmjene alata: podizanje alata (obradka) kojeg elimo zamijeniti iz radnog prostora prijenos do eljenog mjesta podizanje novog alata (obradka) i pozicioniranje unutar radnog mjesta

Kod obradka na kojem se vri veliki broj relativno kratkih obrada vrijeme izmjene alata treba biti smanjeno da bi se poveao protok. Kod obradka na kojem se vre dugotrajne obrade sa nekoliko alata vrijeme izmjena alata gubi znaaj. U dananje vrijeme kod proizvodnje bez zaliha (just in time) brza izmjena je klju ispunjavanja trinih zahtjeva.

b) vrijeme podeavanja (set-up time) Vrijeme podeavanja ima znaajan utjecaj na ukupno vrijeme obrade, stoga je potrebna primjena posebnih strategija kako bi se smanjilo ovo vrijeme. Vanjsko podeavanje (predpodeavanje alata) moe se odvijati u isto vrijeme kad i primarna obrada bez produljenja sekundarne obrade. Takoer vremena unutranjeg podeavanja mogu biti smanjena upotrebom elektronikih kontrolnih ureaja i preciznim instrumentima.

8

Smanjenje vremena podeavanja mogue je postii optimiziranjem steznih naprava i automatiziranjem radnje izmjene alata. Zbog velike varijabilnosti obradaka obradni sustavi moraju biti fleksibilni. Visok nivo automatizacije obradnih sustava osigurava znatno poveanje proizvodne uinkovitosti.

c) mogunost istodobnog punjenja i pranjenja (loading i unloading) U idealnoj situaciji izmjena alata i obradka trebala bi se odvijati paralelno u odnosu na primarno vrijeme obrade. Iz ovog razloga priprema izmjene alata i podeavanje alata trebaju se odvijati izvan alatnog stroja, u isto vrijeme drei vrijeme sekundarne obrade niskim. Da bi se poveala proizvodnja dijelova (protonost) potrebno je koristiti strojeve sa vie radnih vretena na kojima je smjeteno vie alata.

Slika 2. Alatni stroja sa vie vretena koja se okreu

d) kapacitet spremita Veliki kapacitet spremita alata omoguuje automatiziranu proizvodnju. Pomae i u izbjegavanju prcesa rune izmjene alata

2.5. TrokoviS jedne strane poeljno je da trokovi sustava za obradu budu to je mogue manji. Ali s druge strane ako se hoe biti ukorak s najnovijim tehnologijama i rjeenjima potrebno je uloiti velika sredstva. Vrste trokova: ulaganja 9

trokovi rada strojeva nastaju tijekom proizvodnog procesa obradka, takoer tu su uraunati trokovi potrone robe (sredstva za podmazivanje i hlaenje, energija) trokovi unapreivanja i rekonfiguracije strojeva nastaju zbog velike varijantnosti proizvoda, stariji alatni strojevi moraju se rekonfigurirati i unaprijediti ako se eli proizvoditi neki novi proizvod trokovi zbog loe kvalitete steznih naprava ako se izabere loa stezna naprava za neki proces obrade ona moe direktno otetiti alatni stroj, takoer moe doi do indirektne tete koja se manifestira preko nedovoljne preciznosti to rezultira proizvodima loe kvalitete trokovi ivotnog ciklusa svi trokovi navedeni gore, trokovi koji se nakupljaju tijekom cijelog ivotnog ciklusa alatnih strojeva i sustava za rukovanje

3. Openito o steznim napravamaStezne naprave predstavljaju posebne ureaje koji imaju zadatak izvriti: stezanje obratka na stroju tono postavljanje obratka u odnosu na alat u ovisnosti o stroju i tehnologiji voditi rezni alat za vrijeme obradbe.

Osnovni zadatak steznih naprava: 10

poboljanje i pojednostavljenje tehnolokog procesa proizvodnje smanjenje trokova proizvodnje zbog breg i tonijeg naina rada puna zamjenljivost dijelova siguran rad na radnom mjestu

Razlikujemo dvije vrste steznih naprava: univerzalne stezne naprave specijalne stezne naprave

Univerzalne stezne naprave Imaju opu primjenu nisu vezani za odreenu tehnoloku operaciju. U ovu skupinu spadaju stege, stezne glave kod tokarilica i builica, ahure, okretni stolovi i sl. Ovi alati se jo nazivaju i standardni alati. Specijalne stezne naprave Konstruiraju se za samo jednu tehnoloku operaciju za odreeni proizvod. Rabe se uglavnom pri serijskoj i masovnoj proizvodnji u metalnoj industriji. U maloserijskoj prozvodnji se rabe samo onda kada se bez njih ne moe izvesti postupak obradbe. Ovi alati se ne mogu standardizirati, ali se pri njihovoj konstrukciji i izradi treba rabiti to je mogue vie standardnih dijelova. Ekonosmke analize trokova pokazuju kako je puno skuplje izraivati vlastite specijalne alate s vlastitim dijelovima, nego koristiti standardne dijelove. Na taj se nain postie uteda i u vremenu izrade steznog alata a samim time i u pripremi proizvodnje.

Glavna karakteristika specijalnih steznih naprava je to poveavaju tehnoloke mogunosti strojeva na kojima su ugraeni ili postavljeni. Moemo ih podijeliti na dva naina: 1. Prema vrsti strojeva na kojima se rabe: stezne naprave za builice stezne naprave za glodalice stezne naprave za tokarilice stezne naprave za brusilice 11

2. Prema proizvodima za tono odreenu vrstu proizvoda Prednosti steznih naprava: Nedostaci: dugotrajna priprema proizvodnje visoka cijena ovakvih alata uporaba ograniena samo na jednu vrstu dijelova brzo i tono postavljanje obratka izbjegavanje skupog ocrtavanja i obiljeavanja radnog predmeta smanjivanje broja mjerenja smanjenje lomova, kvarova i zatupljenja reznih alata osiguranje tonosti dimenzija cijeloj seriji proizvoda mogunost istovremene obradbe vie obradaka oslobaanje viskokokvalificirane radne snage za druge razine iskoristivosti

Materijali koji se rabe za izradu steznih naprava su vrlo razliiti: konstrukcijski elici (za cementiranje) omoguavaju povrinsku tvrdou uz zadravanje ilavosti po poprenom presjeku elici za poboljavanje alatni elici itd.

3.1. Vrste steznih napravaObradak koji se postavlja u steznu napravu potrebno je stegnuti kako bi se obrada mogla obaviti. Stezanjem je potrebno osigurati sljedee: obradak ne smije promijeniti poetni poloaj sile stezanja trebaju biti dovoljne kako bi onemoguile okretanje ili pomicanje dijelova obradak se mora stegnuti jednostavno i brzo. 12

Elementi steznih naprava prema sloenosti mogu biti jednostavni ili sloeni.

Jednostavni dijelovi su : zavrtnji za direktno i indirektno pritezanje klinovi imaju elemente samokoenja. Znaajni su kada je potrebito osigurati siguran rad.

Moe biti ekscentrian, zavojni ili samocentrirajui. Ekscentri se rabe u konstrukciji specijalnih alata. Dijelimo ih na krune i spiralne ekscentre. Poluge za pritezanje ravnog oblika s ravnim ili savijenim krajem.

Sloeni elementi ili mehanizmi koriste jednostavne elemente, a mogu biti pogonjeni pneumatskim, hidraulikim ili drugim sustavima. Prema stupnju mehanizacije dijelimo ih na: Rune mehanike ili mehaniko-hidraulike mehanizme; Mehanizirani s pneumatskim, hidraulikim, pneumohidraulikim, elektrikim ili vakuumskim sustavom rada; Automatizirani mehanizmi iji je rad sinkroniziran s radom alatnog stroja;

Prema nainu stezanja naprave mogu biti jednostezne i viestezne. Jednostezne naprave obavljaju stezanje na jednoj toki (povriti). Viestezne naprave rade na ve opisane naine stezanja. Djelovanjem na jedan element pokreu se stezai koji omoguavaju istovremeno stezanje na nekoliko mjesta. Stezanje je ravnomjerno u svim steznim tokama. Osim navedenih naina, stezanje je mogue nabaviti nekonvencionalnim nainima primjenom tekuih i plastinih materijala. Primjenom Pascalovih zakona (djelovanjem vanjske sile na zatvorenu posudu u kojoj je tekuina postie se efekt jednakog tlaka na svim dodirnim povrinama) dobiva se tlak koji jednoliko rasporeuje po svim povrinama. Ova primjena je naroito izraena kod viesteznih i centrirajuih alata. Veliki problem je pri tome odrediti tekuinu koja e moi prenijeti tlak. Biraju se tekuine poput ulja, glicerina i sl.

Kada se postavljaju uvjeti poput: tekuina ne smije dopirati kroz zazor obraenih dijelova ravnomjerno i bez gubitaka prenositi tlak

tada se razmatra uporaba plastinih masa. Moraju biti otporne na temperaturne promjene i ne smiju mijenjati svojstva tijekom procesa obradbe.

13

3.2. Osnovna pravila konstruiranja steznih napravaProblem izradbe stezne naprave neophodno je promatrati s nekoliko gledita. Konstrukcija stezne naprave mora zadovoljiti osnovni uvjet to vie primjeniti standardne dijelove i elemente. Nain i postupak stezanja steznom napravom uvelike ovise o nainu i koliini proizvoda te vrsti proizvodnje. Konstruktor alata, kao i kod reznih alata mora vrlo dobto poznavati ureaj (alatni stroj) i tehnologiju proizvodnje proizvoda kako bi mogao nainiti kvalitetnu konstrukciju. Stoga, pri konstrukciji steznih naprava treba pratiti nekoliko uputstava za jednostavnije i lake konstruiranje: 1. Za izradbu stezne naprave neophodna je uska suradnja konstrukcijskog i tehnolokog tima. 2. Prije poetka konstruiranja neopdohno je provjeriti broj dijelova koji e se navedenim 14

alatom obraivati. Na taj nain se odreuje materijal i rok izradbe stezne naprave. 3. Potrebno je provjeriti ima li slinih alata na skladitu kako se ne bi dva puta radio isti alat ve sam preradio slian. Takoer je potrebno provesti analizu takvih trokova prerade. 4. Rabiti to je mogue vie standardnih dijelova. 5. Alat mora biti odreenih svojstava vrstoe i krutosti. Masa stezne naprave ne bi trebala biti prevelika ukoliko odreeni dijelovi tebaji biti prenosivi. 6. Mehanizam stezanja mora biti jednostavan i lagan, to krai. Vrijeme stezanja mora biti to krae. 7. Stezna naprava mora omoguiti preglednost i vidljivost alata. Odvojene estice estice se moraju odvajati bez zapinjanja i opasnosti za radnika. Sredstvo za hlaenje i podmazivanje mora bez zadravanja otjecati. 8. Spojeve stezne naprave (zavarivanjem, kovanjem i sl.) ne treba optereivati nepotrebnim velikim silama. 9. Prilikom stezanja izbjegavati primjenu alata poput ekia i odvijaa. 10. Stezna naprava ne smije dovoditi u zabunu prilikom postavljanja obratka.

4. Funkcije sustava za rukovanje obradcima i alatimaDa bi se izvrila operacija rezanja, obradak i alat moraju doi u interakciju u radnom prostoru alatnog stroja sa definiranim pozicijama i orijentacijama. Naprave mogu imati funkcije stezanja, izmjene i pohrane alata ili obradka.

15

Slika 3. Klasifikacija sustava za rukovanje obradcima i alatima

Za vrijeme obrade odvajanjem estica alat i obradak moraju biti dobro kontrolirani da bi se ostvarila eljena kvaliteta. Ovisno o vrsti obrade zahtjevi su razliiti. Visoka dinamika izmjene vana je za kratka obradna vremena i za veliki broj izmjena alata i obradaka. Vanost kraih sekundarnih obradnih vremena opada sa poveanjem primarnih obradnih vremena. Tada raste znaaj drugih aspekata procesa kao to su stabilnost i troenje. Fokus se prebacuje sa visoko dinaminih sustava izmjene na optimizirane sustave za stezanje i dranje. Glavni zadatak sustava za rukovanje alatima i obradcima je dovoenje alata i obradka u alatni stroj i ostvarivanje kontakta izmeu njih za vrijeme operacija obrade.

16

Slika 4. Prikaz procesa koji dovodi do interakcije izmeu alata i obradka za vrijeme procesa obrade

Na strani alata stezanje podrazumijeva pripremu alata, uvrivanje alata na radno mjesto i dranje alata za vrijeme procesa obrade. Funkcije izmjene i pohrane biti e pojanjene kasnije. Slina stvar je i sa stranom gdje se nalazi obradak. Odabire se i odvaja obradak iz skladita (skladinog prostora). Nakon toga obradak se stavlja u napravu za dranje obradka. Nadalje, sklop obradka i naprave za uvrivanje montira se na alatni stroj i tamo se stee. 17

4.1. Rukovanje obradkomRukovanje obradkom moe se podijeliti na sljedee korake: uzimanje obradka sa mjesta gdje je pohranjen (uskladiten) pozicioniranje obradka u radnom prostoru alatnog stroja stezanje obradka da bi se omoguio poetak obrade

Zbog velike raznovrsnosti obradka razvijeni su razni naini realizacije ovih koraka.

4.1.1. Funkcija stezanjaStezaljke su uvrivake komponente koje slue za dranje i pozicioniranje obradka na alatnom stroju. Koriste se kod sklapanja, oblikovanja, zavarivanja i obrade. Industrijske stezaljke mogu drati dijelove kod procesa zavarivanja ili nekog drugog oblika spajanja.

Slika 5. Stezne naprave za obradke

Ovisno o obliku obradka koristi se odgovarajua stezaljka. Za stezanje prizmatinih obradaka koristi se ekscentrina stezaljka i strojne eljusti. Za stezanje okruglih obradaka koriste se stezne glave i stezne ahure. Nadalje, treba se razmotriti spajanje steznih naprava sa alatnim strojem. U ovom kontekstu razmatra se radna povrina alatnog stroja. Na nju se montiraju stezne naprave pomou kliznih blokova. Drugi nain montiranja steznih naprava je preko paleta koje se uvruju na radnu povrinu uz pomo vijaka. Za kompleksne geometrije koriste se modularni sustavi.

18

Slika 6. Modularni sustav

Prednost ovih sustava je njihova fleksibilnost i niski investicijski trokovi. Nedostatak je dugo vrijeme postavljanja i puno runog rada prilikom postavljanja takvih sustava. Preciznost je unutar 0,01 i 0,03 mm. Najpogodniji nain za konstruiranje naprava za uvrivanje je koritenje CAD/CAF (computer aided fixturing) sustava. Nakon konstrukcije naprava se testira u CAM sustavu.

Slika 7. Computer aided fixturing

19

4.1.2. Funkcija izmjeneU industriji se koristi velika koliina razliitih naprava za izmjenu obradaka. Razlog tome je velika raznolikost obradaka. Takoer u radni prostor se automatski moe dovoditi i sirovina. Kod tokarilica koristi se sustav automatskog dovoenja ipki (bar loader).

Slika 8. Tokarilica s vie vretena s automatskim dovoenjem ipki pogled 1

Slika 9. Tokarilica s vie vretena s automatskim dovoenjem ipki pogled 2

20

Slika 10. Tokarilica s vie vretena s automatskim dovoenjem ipki pogled 3

Slika 11. Sustav sutomatskog dovoenja ipki

21

Uobiajena naprava za izmjenu u alatnom stroju je okretna platforma (turntable) koja vri izmjenu obradka rotirajui se oko svoje osi.

Slika 12. Okretna platforma za zavarivanje

Slika 13. Okretna platforma tip 1

Slika 14. Okretna platforma tip 2

22

Sustavi za punjenje (feeding systems) najee se koriste za dovoenje obradka koji nisu orijentirani i pozicionirani u radni prostor. Vibracioni konvejeri su jako prikladni za male dijelove. Teki obradci se dopremaju u radni prostor specijalnim dizalicama.

Slika 15. Vibracioni konvejer

Najfleksibilnije sredstvo za izmjenu je industrijski robot.

Slika 16. Industrijski robot za izmjenu obradaka

23

4.1.3. Funkcija pohraneIzbor naprava u koje se pohranjuju obradci ovisi o obliku obradka, drau i okolini. Naprave za pohranu obradaka nazivaju se spremnici (magazines).

Slika 17. Paletni spremnik

Konstrukcija spremnika ovisi o obliku i dimenzijama obradka. Alternativa paletnim spremnicima su rotacioni remenski spremnici. Na slici 18. prikazano je skladite sa obradcima u kojem se pohrana vri pomou robota.

Slika 18. Robot upravlja skladitem

Robot sa etiri stupnja slobode puni alatne strojeve sa obradcima. Alatni strojevi su smijeteni na lijevoj strani slike.

24

4.2. Rukovanje alatomRukovanje alatom je proces koji podrazumijeva uzimanje alata iz skladita, pozicioniranje alata na vreteno stroja i stezanje alata. Stezne naprave omoguavaju povezivanje alata i draa alata, koji je povezan sa vretenom. Do nedavno, najopenitije i najkoritenije naprave za stezanje alata na automatske strojeve bile su ahure za zatezanje, stezne glave i weldon stezaljke. Ove tehnike stezanja danas su stavljene na kunju zbog visokih zahtjeva moderne obrade (velika brzina, visoka preciznost, velike snage).

4.2.1 Funkcija stezanjaUnutar polja steznih sustava postoje mnogo razliitih tehnika prikladnih za razne primjene.

Slika 19. Principi stezanja alata

Sustavi sa steznim glavama koriste silu zatvaranja izmeu unutarnjeg i vanjskog cilindra da bi povezali alat i stroj. Da bi se primjenila ova sila koriste se sljedei principi: mehanika primjena sile (stezna glava sa eljustima, stezna glava sa ahurom za zatezanje, planarna stezna glava) hidraulina primjena sile (hidrauline i polygon stezne glave) suenje (stezna glava sa suenjem)

Postoje sustavi sa konusnom umjesto sa cilindrinom geometrijom. Ovi sustavi nisu uvijek samozakljuavajui (morse taper vratilo sa suenjem). Sustavi koje treba dodatno osno podeavati. Primjer ovog sustava je HSK sustav koji je samozakljuavaju i pogodan je za velike brzine rezanja. Izvediva radijalna i aksijalna preciznost mjeri se u mikronima. Mogue je ugraditi senzore za nadzor sustava i ureaj koji nadzire punjenje. Osim sustava koji vre stezanje silom postoje i sustavi koji vre stezanje oblikom. Ovi sustavi su jako skupi i teko ih je proizvesti, ali njihova ponovljiva preciznost je izvanredna. Posjeduju radijalnu ponovljivost od 0,4 m i aksijalnu ponovljivost od 1,5 m. Nadalje, postoje i specijalni sustavi koji su varijacije standardnih steznih sustava (Capto, ABS). Jo jedan pristup stezanju je upotreba modularnih sustava koji omoguuju brzu promjenu vie alata koristei standardizirane elemente za spajanje. 25

4.2.2. Funkcija izmjenePostoje tri naina na koji se moe izmjeniti alat: obrtna glava (turret) prihvatne naprave (gripping device) koncepti za podizanje (pick-up concepts)

ATC (automatic tool change) automatski izmjenjivai alata su esto koritene naprave u CNC alatnim strojevima za izmjenu alata na vretenu koje posjeduje spremnik za alat. Alatne obrtne glave su indeksni drai vie alata za tokarilice i druge alatne strojeve. One zamjenjuju runu izmjenu alata i omoguuju koritenje vie alata po eljenom redu i na taj nain poboljavaju obradnu uinkovitost. U obrtnoj glavi su pozicionirani i pohranjeni razni alati. Prednosti ovih naprava su kratka vremena izmjene alata, ali problem predstavlja mali broj mjesta za pohranu alata.

Slika 20. Primjer alatne obrtne glave

26

Najjednostavnija prihvatna naprava je prihvatna naprava s jednom rukom (one-arm gripper). Ona vri transport alata od vretena do spremnika zakretom od 90 .

Slika 21. Prihvatna naprava s jednom rukom

Prihvatna naprava s duplom rukom (double-arm gripper) sa zakretom od 180 omoguava istodobno odstranjivanje alata sa vretena i uzimanje novog alata iz spremnika za alat. Vrijeme izmjene je mnogo bre nego kod prihvatne naprave s jednom rukom.

Slika 22. Prihvatna naprava s duplom rukom

27

Najkompleksniji, ali ujedno i najfleksibilniji nain izmjene alata rotacijskim gibanjem je koritenje robotske ruke. Postoje prihvatne naprave koje vre izmjenu alata translacijskim gibanjem (transportni cilindri). Kocepti za podizanje (pick-up concepts) koriste kretanje spremnika i vretena da bi se obavila izmjena alata. Ako je potrebna jako brza izmjena alata onda se koriste izmjenjivai u obliku koare (basket changer). Alat je pozicioniran koncentrino oko vretena. Tako se postiu vrlo kratka vremena izmjene alata zbog kratkih udaljenosti u procesu izmjene (izmjena alata traje manje od sekunde). Nedostatak je vrlo sloeni mehanizam koji za sobom vue probleme s pouzdanou i odravanjem.

Slika 23. Izmjenjiva alata u obliku koare

Da bi se ostvarila brza izmjena alata, spremnici s alatom trebaju biti smjeteni to blie radnom vretenu. 28

Slika 24. Prikaz blizine spremnika s alatom i obradka

4.2.3. Funkcija pohraneOsnovni zahtjevi koje moraju ispuniti sustavi za pohranu je osiguranje mjesta za dovoljnu koliinu alata i dovoljno veliki prostor za veliinu alata. Da bi vrijeme izmjene bilo nisko distribucija alata na mjestu podizanja treba biti dovoljno brza. Veliki spremnici koriste inteligentne algoritme pohrane iz podruja upravljanja skladitima. Preciznost naprava za pohranu mora biti dovoljno visoka da osigura poziciju alata s koje e ga sigurno pokupiti naprava za izmjenu alata. Postoje dva osnovna principa pohrane alata.

Slika 25. Spremnici alata

Prvi princip je pohrana alata sa pogonom vretena. Ovaj pristup omoguava podeavanje alata izvan alatnog stroja. Ovo rjeenje je vrlo skupo jer je broj alata jednak broju vretena. Sa odgovarajuim 29

sueljem preciznost je vrlo visoka. Takoer radna vretena koja su pohranjena s vanjske strane omoguavaju dobru redundanciju u sluaju da se pokvari jedno radno vreteno. Drugi pristup je da se u spremnik ne stavlja nita drugo nego samo alat. Ti spremnici mogu biti lanani, u obliku tornja, zvijezde i bubnja. Ovo rjeenje je znatno jeftinije, i upotrebom odgovarajue stezne naprave postie se dobra preciznost.

Slika 26. Spremnika alata u obliku lanca

Optimizacija pohrane alata moe se postii uvoenjem sustava za upravljanje zalihama alata. Taj sustav omoguava brzu dostavu potrebnih alata iz alatnice do alatnog stroja. Upute o proizvodnji nekog dijela generiraju se iz narudbi sa odreenog alatnog stroja pomou MRP (materials requirements planner) sustava. Operater alatnog stroja alje zahtjev za alatom koji mu je potreban za izradu nekog dijela u alatnicu. Alat se tamo priprema i mjeri te se alje do alatnog stroja. Ovaj proces kontrolira software za upravljanje alatima. Kada se identificira obradak za strojnu obradu program odluuje koji alat se alje na alatni stroj. Program uzima u obzir prema listi alata koji su alati ve na stroju i alje samo one koji su jo potrebni. Takoer vodi rauna i o istroenim alatima.

5. Literatura:[1 ]http://www.machineseeker.com/lang_hr/A718417.html 30

[2 ]http://www.directindustry.com/prod/horst-witte/manual-turntable-13232404490.html [3]http://www.welder-top.com.tw/product/29322.html [4 ]http://www.usinenouvelle.com/industry/turnkey-assembly-system-o1421.html [5 ]http://www.orientech.com/pages/produits/machine_a_jointer.aspx?lang=ENCA [6 ]http://webcache.googleusercontent.com/search? q=cache:Iwrx7XqY61wJ:web2.ss-tehnicka-rboskovica-vk.skole.hr/dokumenti %3Fdm_document_id%3D111%26dm_dnl %3D1+alati+i+naprave&cd=1&hl=hr&ct=clnk&gl=hr&client=firefox-a [7] http://www.usinenouvelle.com/industry/clamping-tools-tightening-toolso318.html

31