Öttengelyes megmunkálások I. – alapfogalmak

A CNC gépkezelési, programozási feladatok közül a legnehezebb feladatot az 5-tengelyes gépek helyes és felelősségteljes programozása jelenti. Ma már egyre gyakrabban lehet találkozni az üzemekben ilyen több-tengelyes szerszámgépekkel, de hatékony használatuk nagy kihívást jelent. Ebben nyújt most kis segítséget Szűcs Ferenc okleveles gépészmérnök három részes cikksorozata.

Néhány nappal ezelőtt a dolgozószobámban felgyülemlett prospektusok rendezgetése közben kezembe akadt egy 2007-ben magánszorgalomból készített felmérés. Az A4-es lapon, vonalakat húzogatva azt számoltam össze, hogy az év folyamán a cégeknél végzett CNC betanítás során milyen arányt képviseltek a 3+2 vagy 5-tengelyes marógépek. A lap alján végzett összesítés szerint ez a szám 25% volt. A „lelet” kíváncsivá tett, ezért egy gyors statisztikát végeztem a 2012-es évre is. A nyilvántartásom szerint ez a szám most 58%-ra módosult. A százalékos változás 5 év alatt igen jelentős, főleg ha figyelembe vesszük azt is, hogy az abszolút számadatok több mint hétszeres gépszám-növekedést is takarnak.

Akik napi kapcsolatban vannak az gépiparral azok az imént elvégzett statisztikai számítások nélkül is egyetértenek velem abban, hogy a hazai gyártóüzemeinkben egyre komplexebb alkatrészek gyártása folyik, amelyek emellett még szigorú alak-, helyzet-, és mérettűrésekkel és felületi érdességi előírásokkal rendelkeznek. Mindezeket az alkatrészeket természetesen versenyképes áron kell előállítani, amely elsősorban a megmunkálási idő függvénye.

Ezeket a feltételeket csak korszerű öttengelyes gépek alkalmazásával lehet teljesíteni és így a piacon maradni.

Az öttengelyes gépek programozását mind a mai napig valamiféle „lila köd” veszi körül, ezért az alábbiakban a Siemens 840 DSL mellett az egyik legelterjedtebb Heidenhain iTNC530-as vezérlés öttengelyes megmunkálás programozási lehetőségeit szeretném bemutatni. Remélem a cikket figyelmesen végigolvasók tisztább képet kapnak majd erről a technológiáról. Akit pedig részéletesebben és gyakorlatban is érdekel a téma, annak szeretném figyelmébe ajánlani a Gravitás 2000 Kft. és a Német Magyar Tudásközpont Kft. által szervezett, 2013. október 11-én induló gyakorlatorientált 5-tengelyes CNC gépkezelés és programozás c. tanfolyamunkat (öttengelyes DMU50 marógép/iTNC530-as vezérléssel).

Megmunkálás típusai

Az öttengelyes megmunkálásokat három nagy csoportba szokás besorolni.

  1. Öt oldalas megmunkálás. Általában azokat az öttengelyes gépeken végzett megmunkálásokat szokás idesorolni, amelyekhez indexelhető fej és körasztal szükséges. Ezekkel a megmunkáló gépekkel egy hasáb jellegű alkatrész hat lapjából ötöt tudunk egy felfogásban megmunkálni. A függőleges orsópozícióból egy, míg a vízszintesből öt síkot tudunk elérni, amihez természetesen szükség van még a körasztal forgatására is. Fontos hangsúlyozni, hogy a fejforgatáshoz nincs szükség koordinátarendszer-elforgatásra (síkdöntésre). A programban a megváltozott szerszámtengelyt (függőleges/vízszintes) a G17/G18 programozásával adhatjuk meg.
    Függőleges orsóhelyzetben, a G17-et programozva, „Z” lesz a szerszám-tengely, és az „X”/„Y” tengelyek által kifeszített sík pedig az interpolációs fősík.
    Vízszintes orsóhelyzetben viszont, a G18-at programozva, „Y” lesz a szerszámtengely, míg az interpolációs fősík az „Z”/„X” tengelyek által kifeszített sík.
    Programozás szempontjából az utóbbi jelent némi kényelmetlenséget, hisz kontúrleírást és a megmunkálási ciklusokat nem a megszokott G17-es „X”/„Y” síkban, hanem a G18-as „Z”/„X” síkban kell megírni.
    Az 5 oldalas megmunkálást ily módon egy függőleges-vízszintes fejváltás és a körasztal segítségével, visszavezethetjük hagyományos 3 tengelyes megmunkálásra. A munkadarab 5 oldalának komplett megmunkálása egy felfogásban, egy gépen történhet. Ily módon csökken a megmunkálási idő, és a felfogások számának csökkenésével nő a megmunkált munkadarab felületi minősége és pontossága.
    Az ilyen típusú megmunkálások becslések szerint az öttengelyes megmunkálások 30%-át teszik ki. Programozása megoldható CAM szoftver alkalmazása nélkül is.
  2. 3+2 tengelyes megmunkálás. Ennél a megoldásnál a megmunkálást valamely 2 forgástengely („A” /X tengely körüli forgás/ „B” /Y tengely körüli forgás/ vagy „C” /Z tengely körüli forgás/) pozicionálásával visszavezethetjük hagyományos 3 tengelyes megmunkálásra. A munkadarab megmunkálásra váró síkjának a szerszámtengelyre merőleges pozícióba történő beforgatásához (bepozicionálásához) koordináta-transzformációra van szükség.
    A szerszám tengelye mindig a Z tengely lesz, a megmunkálás pedig az „X”/„Y” tengelyek által kifeszített síkban történik. A beforgatott síkban a programozás a G17-ben a 2 ½ tengelyes megmunkálásnál már jól ismert módon történhet.
    Ez a fajta megmunkálás az 5 oldalas és a ferde felülettel, valamint furattal rendelkező munkadarabok megmunkálásának kombinációja.
    Az ilyen típusú megmunkálások becslések szerint az öttengelyes megmunkálások 60%-át teszik ki. Programozásához csak összetettebb feladatok esetén van szükség CAM szoftverre.
  3. Szimultán 5-tengelyes megmunkálás. A 3D-s felületek komplett megmunkálása tökéletes felületi minőség és pontosság mellett történik. A darab készre simítása egy felfogásban egy gépen történik, így nincs pontosságvesztés. Kihasználható az 5 oldalas megmunkálás minden előnye is.
    A megmunkáláshoz folyamatos transzformációra van szükség, amit a TCPM (Tool Center Point Managment / Szerszámcsúcs pozíció megtartás döntött tengely esetén) funkció alkalmazásával érhetünk el.
    Az ilyen típusú megmunkálások becslések szerint az öttengelyes megmunkálások közel 10%-át teszi ki. Programozását csak CAM szoftver segítségével végezhetjük el.

5-tengelyes marógép típusai

Az öttengelyes gépeket a kinematikai lánc kialakítási szempontjából szokás csoportosítani. A klasszikus 5-tengelyes marógépeknek alapvetően 12 verziója van, amely 3 alapesetre vezethető vissza.

  • Asztal-asztal típus: mindkét forgómozgást az asztal végzi.
    Jellemzői:

    • a marófej iránya állandó
    • körasztal forgása: C tengely
    • asztal forgatása: A vagy B tengely

    A szerszám vezetett pontjának aktuális pozíciója és a szerszám munkadarabhoz viszonyított iránya függ a munkadarab asztalra történő felfogásától.

    DMU 65

    DMU 65

  • Asztal-fej típus: egyik forgó mozgást marófej, a másikat az asztal végzi.
    Jellemzői:

    • mind az asztal, mind pedig a fej irányultsága változik
    • körasztal forgása : C tengely
    • fej forgatása: A vagy B tengely

    A szerszám vezetett pontjának aktuális pozíciója és a szerszám munkadarabhoz viszonyított iránya függ a munkadarab asztalra történő felfogásától, valamint a szerszám hosszúságától és a marógép geometriájától.

    DMU 60 monoblock

    DMU 60 monoblock

  • Fej-fej típus: minden forgómozgást a marófej végez.
    Jellemzői:

    • az asztal irányultság állandó
    • fej forgása : C tengely
    • fej forgatása: A vagy B tengely

    A szerszám vezetett pontjának aktuális pozíciója és a szerszám munkadarabhoz viszonyított iránya függ a szerszám hosszúságától és a marógép geometriájától. Nagy méretű megmunkálógépeken alkalmazzák, ahol gondot okozhat a darab forgatása.

    DMC 600

    DMC 600

írta: Szűcs Ferenc
okleveles gépészmérnök
+36-20/323-9346

A cikk  második részét ITT olvashatja el!
A cikk  harmadik részét ITT olvashatja el!

További információ:

A Német-Magyar Ipari és Kereskedelmi Kamara képzésekkel kapcsolatos aloldalán