Proiect CNC

download Proiect CNC

of 20

description

Proiect masini cu comanda numerica 2015

Transcript of Proiect CNC

ARGUMENTIdeea de control numeric isi are radacinile in anul 1720 cand s-a inventat un dispozitiv care folosea cartele gaurite de hrtie pentru a broda pe tesaturi de pnza diverse modele simple.Originar din anul 1860, pianina automata (sau flanseta mecanica) utiliza o rola de hartie cu siruri de gauri pentru a controla actionarea diverselor clape, adica note muzicale.

Controlul numeric, asa cum l cunoastem azi, a aparut inainte de inventarea microprocesoarelor utilizate in computerele actuale. Un mare impuls pentru dezvoltarea acestuia a fost dat de US Air Force, care dispunea de de suficiente resurse financiare pentru stimularea cercetarii. US Air Force avea nevoie de mbunatatiti n constructia avioanelor cu motoare cu reactie. Datorita vitezelor mari de zbor ale acestora, structura mecanica si geometria trebuiau imbunatatite. Acest lucru cerea prelucrari mecanice complexe la un pret de cost foarte mare.

n 1952, Massachussetts Institute of Technology a construit si prezentat prima masina cu comanda numerica ce avea posibilitatea sa controleze miscarea unei freze pentru prelucrarea de suprafete complexe. Finantarea constructiei si cercetarii a fost facuta de US Air Force. Masina a avut succes, si in 1955, la trgul National Machine Tool Show, au aparut spre comercializare masini cu comeni numerice.

Prima generatie de masini CNC folosea lampi electronice si vacuum, care produceau multa caldura si ocupau un spatiu desul de mare. Masinile nu erau prea fiabile. La a doua generatie, tuburile electronice au fost inlocuite cu tranzistori, ceea ce a condus la o ncalzire mai mica si o fiabilitate mai mare a etajului de control. De asemenea, controller-ul ocupa un spatiu mai mic.

Prima si a doua generatie de masini-unelte nu aveau memorie de stocare a programelor. Instructiunile erau stocate pe banda de hrtie perforata si erau transmise masinilor una cte una. Masina primea o instructiune, o executa si apoi cerea urmatoarea instructiune.

La a treia generatie s-au folosit circuite integrate si modulare si s-a introdus memoria de stocare a programelor. Memoriile au fost, la nceput, magnetice, cu role de banda magnetica, iar apoi, electronice, cu circuite integrate.

Pe masura ce tehnologia a evoluat, s-au introdus si folosit placi imprimate cu cicuite electronice. Acestea erau proiectate pentru executarea unui program fix (pre- programate). Se foloseau la executia anumitor actiuni uzuale si comune: gaurire, frezare, rectificare etc.

Astazi, se poate vorbi despre o a patra generatie de masini cu comanda numerica n care controller-ul masinii are la baza tehnologia microprocesoarelor si a calculatorelor actuale.

CAP. 1. NOTIUNI GENERALEPrelucrarea metalelor este una dintre cele mai vechi ndeletniciri ale omului.De-a lungul istoriei, abilitatea de prelucrare a metalelor, utilizate n special pentru constructia de arme si unelte casnice, a condus unele civilizatii la o dezvoltare economica accentuata.

n ziua de azi, prelucrarea cu masini-unelte este una dintre cele mai importante activitati pentru sustinerea si dezvoltarea industriala. Dintre industriile beneficiare ale produselor executate cu aceste masini-unelte, cea mai importanta este industria constructoare de masini. Industria auto, aeriana si navala utilizeaza motoare care au n compunere piese mecanice prelucrate foarte precis. Componentele hidraulice si pneumatice, motoarele electrice, echipamentele mecanice din liniile de productie automatizate, iar n domeniul casnic: masinile de cusut si de spalat, toate acestea si multe altele sunt construite cu piese prelucrate cu ajutorul unei masini-unelte. Pana si un robot industrial este o forma de masina cu control numeric, prin aceea ca miscarile robotului sunt comandate cu acelasi tip de controller cu care sunt echipate si masinile-unelte. Diferenta rezida n limbajul de programare utilizat.

1.1 CE ESTE TEHNOLOGIA CNC?Masinile-unelte controlate numeric se mai numesc si masini CNC. Controlul numeric rezida ntr-un proces de ,,alimentare'' continua a unui controller programabil n constructie speciala, cu un set de instructiuni (formate din litere si cifre) astfel nct sa poata fi controlate miscarile unei masini-unealta.

Miscarile masinii trebuie sa conduca o scula taietoare:

- pe un anumit traseu;

- cu o viteza precisa de rotatie e sculei;

- cu o viteza precisa de naintare a sculei.

CNC este abreviatia de la ,,Computer Numerically Controlled'' (Control numeric cu Computer) . Denumirea CNC se refera ntotdeuna la modul unic de operare al unei masini, adica, la metoda de baza pentru controlul miscarilor, si nu spune nimic despre tipul masinii: freza, strung sau altceva.

Cea mai importanta functie a oricarei masini CNC este controlul precis si riguros al miscarii. Toate echipamentele CNC au doua sau mai multe directii de miscare, numite axe. Aceste axe pot fi miscate precis si pozitionate precis, de-a lungul intervalului de deplasare. Cele mai cunoscute tipuri de axe sunt cele liniare si de rotatie (miscare curbilinie). n loc de a produce aceste miscari prin utilizarea de manivele si discuri, asa cum necesita masinile clasice de prelucrare prin aschiere, masinile CNC sunt actionate de servomotoare controlate prin computer si ghidate de un program memorat. n general, tipul de miscare (rapid, liniar, circular), axele care se misca, distantele de miscare si vitezele de miscare (de prelucrare) sunt programabile la majoritatea masinilor CNC. n figura 1. se arata diferentele dintre o masina-unealta conventionala si una controlata CNC.

a) b)

Fig.1.1 Diferenta ntre o masina clasica, actionata manual(a) si o masina controlata numeric(b).

Marea majoritate a masinilor CNC sunt capabile sa se miste n trei directii simultan. Aceste directii sunt numite axele masinii.

In comanda numeric s-a introdus noiunea de ax ca fiind o deplasare liniar .Aceste micri sunt executate de organele mobile ale mainii unelte cu comand numeric.

Axele de coordonate se stabilesc dup anumite reguli, astfel :

-Axa Z este paralel cu axa arborelui principal al mainii . Astfel, la o main de gurit sau de frezat, arborele principal antreneaz scula, n timp ce la un strung, axa Z coincide cu axa piesei. Dac maina nu are arbore principal, axa Z se alege perpendicular pe suprafata de aezare a piesei. Sensul pozitiv al axei Z corespunde deplasrii prin care se mrete distanta dintre pies i scula.

- Axa X este n general, orizontal i paralel cu suprafaa de aezare a piesei.

Ea este axa principal de deplasare n planul n care se face poziionarea piesei fa de scul.

-Axa Y se alege astfel nct s formeze mpreun cu celelalte un sistem ortogonal drept, care se poate determina i cu regula minii drepte din fizic.

Axele pentru miscarile rectilinii formeaz un sistem de coordonate ortogonal drept care verific regula minii drepte.

Dac tot ansamblul este montat pe un suport care la rndul lui poate executa micri, putem vorbi de maini n 7, 8 sau 9 axe . Aceste maini sunt de o mare complexitate i se proiecteaz de obicei pentru un scop foarte precis . Mainile care se intlnesc n practic au de obicei 2-5 axe, cele mai multe avnd 2 sau 3 axe.

Z+C+OM Y B+

X+ A+Fig. 1.2

Micrile de rotaie se noteaz astfel :

- A - rotaie n jurul axei X

- B - rotaie n jurul axei Y

- C - rotaie n jurul axei Z

Obinerea micrilor se face fie prin deplasarea piesei, fie prin deplasarea sculei . Prin deplasare se nelege att translaia ct i rotaia . Astfel, deplasarea sculei pe axa +X corespunde cu o deplasare a mesei pe directia -X. Acest lucru produce de multe ori confuzie n rndul programatorilor MUCN i al operatorilor de la main. Se greete la stabilirea sensului de parcurs. Pentru a stabili corect sensurile de deplasare pe direcia axelor se va respecta urmtoarea regula. : Pentru stabilirea sensului miscarilor se considera piesa ca fiind fix, iar micrile sunt executate de scul.

O masina CNC trebuie sa fie capabila sa comunice cu ea nsasi, pentru a putea opera. O unitate centrala cu computer, pentru control numeric, trimite comenzi de pozitionare catre motoare. Traductoare speciale, fixate pe axele masinii, trebuie sa comunice napoi, catre unitatea centrala, faptul ca motoarele au actionat corect si au miscat axele cu comanda comandata. Abilitatea unei masini de a misca un punct central (scula de prelucrare) n trei directii, n acelas timp, permite acesteia sa urmareasca orice traiectorie sau suprafata din spatiul de lucru. Toate miscarile sunt mult mai rapide si mult mai precise dect cele care pot fi realizate de un operator uman.

CAP. 2. CONSTRUCTIA UNEI MASINI CU COMANDA NUMERICAO masina CNC este compusa din doua componente majore pe lnga care se afla diverse echipamente auxiliare:

1. Prima componenta este masina-unelta propriu-zisa care poate fi: strung, freza, masina de gaurit, de alezat, de rectificat, rabotat sau mortezat, masina de taiat cu jet de apa sau laser etc.

2. A doua componenta este controller-ul pentru coordonarea miscarii sculei taietoare. Pentru fiecare din cele doua componente pot exista accesorii necesare sau operationale. De exemplu, pentru controller poate exista o consola de introducere date sau un calculator cu conexiune permanenta pe care se realizeaza progrmele, o imprimanta sau un plotter pentru verificarea acuratetii proramului nainte de utilizarea pe masina.

Fig.2.1 Masina de frezat verticala cu comanda CNC2.1. COMPONENTELE MECANICE ALE UNEI MASINI CNCMasinile unelte au in componenta mecanisme fixe pentru prinderea pieselor ce vor fi prelucrate, (masa fixa cu menghina in cazul frezelor) sau sisteme mobile de fixare (universalul in cazul strungurilor), precum si componente mubile ce asigura prinderea uneltelor folosite pentru prelucrare.

In majoritatea cazurilor , partile mobile se deplaseaza pe axe cu ajutorul unor unui mecanism de tip surub-piulita cu bile recirculabile. Acest tip de cuplaj ntre axa fixa

(surub) si bacul mobil (piulita), ntre care circula bilele de otel, asigura rigiditatea si o frecare mica. Bilele sunt alese sa se potriveasca exact (fara jocuri mecanice) cu miscare a bacului cu distanta pasului filetului. n unele solutii constructive, bacul este fix si axa este mobila.

Fig. 2.2. Mecanism surub-piulita cu bileFrezele CNC universal au sisteme automate pentru schimbarea sculei si sunt dotate cu o magazie de scule cu zeci sau chiar o suta de scule diferite. Deseori, axul de rotatie a sculei este vertical. Unele masini au cte patru sau cinci axe. Ultimele doua sunt axe de rotatie si permit masinii sa efectueze n piesa gauri si suprafete sub unghiuri diferite. Pot realiza att prelucrare de degrosare, ct si de rectificare(finisare).

Strungurile CNC universal, fig.4 au, de asemenea, sistem automat de schimbare a sculei si sunt dotate cu turele port-scule pe care pot fi montate zece pna la douazeci de scule diferite. Ele pot fi folosite pentru operatii de strunjit, filetat, gaurit etc.

Fig. 2.3. Strung cu comanda numerica2.2. ACTIONAREA MASINILOR UNELTEPentru miscarea de pozitionare a axelor se folosesc trei tipuri de actionari:

a. electrice b. hidraulice

c. pneumo-hidraulice.

La freze, pentru miscarea de rotatie a sculei se folosesc motoare asincrone sau de curent continuu, deseori nsotite de angrenaje de tip ,,cutie de viteze'' pentru schimbarea domeniului de viteze de rotatie.

Actionarile electrice folosesc motoare electrice:

a. pas-cu-pas

b. de curent continuu

c. servomotoare de curent alternativ.

Fig. 2.4. Motoare pas cu pas utilizare la actionarea masinilor unelten orice miscare de pozitionare, controller-ul trebuie sa cunoasca locatia precisa a sculei taietoare. Acest lucru se poate realiza prin comanda (sistem n bucla deschisa) sau reglare (sistem n bucla nchisa).

Comanda: se foloseste n combinatie cu motoarele electrice pas-cu-pas, fig.5. La motoarele pas-cu-pas, pe stator exista doua, patru sau cinci nfasurari (bobine) distincte. Rotorul este format din magneti permanenti. Alimentnd cu curent o bobina, rotorul se alinieaza n directia perpendiculara pe aceea bobina, polul nord al magnetului permanent fiind orientat catre polul sud al electromagnetului(bobina parcursa de curent ntr-un anumit sens). La un impuls provenit de la controller se comuta curentul prin alta bobina a statorului, determinnd astfel deplasarea rotorului cu un pas. La unele motoare, o rotatie completa a rotorului se realizeaza n 500 de pasi, adica de impulsuri. Controller-ul este capabil sa genereze impulsuri cu frecvente maxime de ordinul kilo-hertilor. Deoarece fiecare impuls este contorizat, controller-ul stie n permanenta unde se afla axa. Nu exista posibilitatea de a verifica daca motorul executa, ntr-adevar, un pas la fiecare impuls. n general, nu se

,,pierd''pasi dect daca axa se blocheaza din cauze accidentale sau de avarie(coliziune). Precizia unui sistem cu motor pas-cu-pas si axa cu surub poate atinge 0.01 mm-precizia unui pas. Cu reglare (sistem n bucla nchisa) se poate obtine cu o precizie cu un ordin de marime mai mare, 0.001 mm. Sistemele de pozitionare cu motoare pas-cu-pas se folosesc ndeosebi la constructia masinilor CNC de marime mica. Sunt simple si mai ieftin de ntretinut.

Reglarea: este utilizata n combinatie cu servomotoare de curent continuu (sau de curent alternativ) si un traductor de deplasare (sau de rotatie). Traductoarele de

rotatie se numesc resolver-e si sunt montate pe axul motorului sau la celalalt capat al axei. Un resolver transforma pozitia unghiulara ntr-un semnal electric, care este transmis la controller. Traductoarele de deplasare se monteaza paralel cu axa. Pe traductoare poate culisa un cursor care se fixeaza de sania mobila a axei. Traductorul masoara exact pozitia sculei, si elimina astfel erorile dotorate jocului dintre surub si sanie (piulita) si, de asemenea, erorile datorate uzurii surubului. Pozitia cursorului este convertita ntr-un semnal electric, transmis la controller. Primind informatii de la traductorul de pozitie, controller-ul poate corecta imediat eroarea de pozitionare prin comenzi catre servomotoare.

Fig.2.5. Resolver actionat de axa Fig.2.6. Traductor de deplasare liniarCAP 3. COMPONENTE ELECTRICE SI ELECTRONICE UTILIZATE LA MASINILE CU COMANDA NUMERICA3.1 MOTOARE UTILIZATEMotoarele utilizare la masinile cnc se clasifica astfel:

-motoare electrice, rotative (motorul pas cu pas, motorul de curent continuu,motorul sincron, motorul asincron) sau liniare (motorul pas cu pas liniar, motorul asincron liniar);

-motoare fluidice (hidraulice sau pneumatice) liniare (cilindrii hidraulici/pneumatici) sau rotative (cu palete, cu pistoane axiale, cu pistoane radiale).

3.1.1 PREZENTAREA MOTOARELOR PAS CU PASMotorul pas cu pas (MPP) este un convertor electromecanic care realizeaz transformarea unui tren de impulsuri digitale ntr-o micare proporional a axului su. Micarea rotorului MPP const din deplasri unghiulare discrete, succesive, de mrimi egale i care reprezint paii motorului. n cazul unei funcionri corecte, numrul pailor efectuai trebuie s corespund cu numrul impulsurilor de comand aplicate fazelor motorului. Deplasarea unghiular total, constituit dintr-un numr de pai egal cu numrul de impulsuri de comand aplicat pe fazele motorului, determin poziia final a rotorului. Aceast poziie se pstreaz, adic este memorat, pn la aplicarea unui nou impuls de comand.Utilizarea MPP confer urmtoarele avantaje:

-asigur univocitatea conversiei numr de impulsuri deplasare i pot fi utilizate n circuit deschis;

- gam larg a frecvenelor de comand;

- precizie de poziionare i rezoluie mari;

- permit porniri, opriri, reversri fr pierderi de pai;

- memoreaz poziia;

- sunt compatibile cu comanda numeric. Principalele dezavantaje ale utilizrii MPP sunt:

- unghi de pas, deci increment de rotaie, de valoare fix pentru un motor dat;

- vitez de rotaie relativ sczut;

- putere dezvoltat la arbore de valoare redus;

- randament energetic sczut;

3.1.2 Constructia si functionarea motoarelor pas cu pasMPP sunt de mai multe feluri: rotative sau liniare, numrul nfurrilor de comand variind ntre unu si cinci. Din punct de vedere al construciei circuitului magnetic sunt trei tipuri principale:

a. cu reluctan variabil (de tip reactiv);

b. cu magnet permanent (de tip activ);

c. hibride.

MPP cu reluctan variabil are att statorul ct si rotorul prevzute cudini uniform distribuii, pe cei ai statorului fiind montate nfurrile de comand. Rotorul este pasiv. La alimentarera unei/unor faze statorice, el se rotete de aa manier, nct liniile de cmp magnetic s se nchid dup un traseu de reluctan minim, adic dinii rotorici s se gseasc, fie fa n fa cu cei statorici , fie plasai dup bisectoarea unghiului polilor statorici . Acest tip de motor asigur pai unghiulari mici i medii i poate opera la frecvene de comand mari, ns nu memoreaz poziia (nu asigur cuplu electromagnetic n lipsa curentului prin fazele statorului respectiv, nu are cuplu de meninere).

MPP cu magnet permanent are dinii rotorului constituii din magnei permaneni, cu polii dispui radial. Cnd se alimenteaz fazele statorului se genereaz cmpuri magnetice, care interactioneaz cu fluxurile magneilor permaneni, dnd natere unor cupluri de fore, care deplaseaz rotorul. Aspectele legate de comanda n secvene, simpl, dubl i mixt, sunt similare cu cele de la MPP cu reluctan variabil. n schimb, n msura n care rotorul execut un numr de pai i polul sud al rotorului se apropie de polul A al statorului, curentul prin nfurarea AA trebuie s-i schimbe sensul, pentru a-i opune acestuia un pol nord i a menine sensul cuplului de fore. Alimentarea fazelor se face cu impulsuri de polaritate alternat, lucru care complic structura dispozitivului de comand, numit comand bipolar.Fig. 3.1. MPP cu magnei permaneniMPP hibrid este o combinaie a primelor dou tipuri, mbinnd avantajele ambelor i fiind varianta de MPP utilizat n marea majoritate a aplicaiilor.

n cazul unui MPP hibrid, rotorul este constituit dintr-un magnet permanent,

dispus longitudinal, la ale crui extremiti sunt fixate dou coroane dinate din material feromagnetic (fig.5.5, a). Dinii unei coroane constituie polii nord, iar dinii celeilalte coroane, polii sud. Dinii celor dou coroane sunt decalai spaial, astfel nct, dac un dinte al unei coroane se gsete n dreptul unui dinte statoric, dintele rotoric de pe cealalt coroan s se afle la jumtatea unghiului dintre doi dini statorici.

Fig. 3.2. MPP HibridMarele avantaj al motoarelor pas cu pas const n faptul c pot fi comandate n bucl deschis , fr a fi necesar o bucl de reglare a poziiei, care s compare, permanent, poziia programat cu cea curent, furnizat de un senzor de poziie. Aceast mod de comand impune, ns, funcionarea n sincronism a MPP, respectiv numrul de pai efectuai de motor trebuie s coincid, pe tot parcursul funcionrii, cu numrul de impulsuri de comand, transmise de unitatea de comand.

CAP 4. COMANDA MOTOARELOR PAS CU PAS (MPP)Comanda pailor MPP poate realiza n mai multe moduri. Astfel, se utilizeaz:

a. Comand n secven simpl. b. Comand n secven dublc. Comand n secven mixtd. Comand prin micropire.

Aceasta este o metod special de control al poziiei MPP n poziii intermediare celor obinute prin primele trei metode. De exemplu, pot fi realizate poziionri la 1/10, 1/16, 1/32, 1/125 din pasul motorului, prin utilizarea unor cureni de comand a fazelor cu valori diferite de cea nominal, astfel nct suma curenilor de comand prin cele dou faze alturate, comandate simultan s fie constant, egal cu valoarea nominal. Cu ajutorul acestei metode sunt asigurate att poziionri fine, ct si operri line, fr ocuri, ns cuplul dezvoltat este mai mic dect n primele trei cazuri. Presupune un sistem de comand mult mai complex, cu convertoare numeric-analogice, pentru a obine profilele de cureni n trepte, i nu va fi detaliat n aceast capitol.

Dintr-un alt punct de vedere, respectiv cel al meninerii/inversrii sensului, sunt dou moduri de comand distincte:

- Comand unipolar, cu meninerea sensului curentului;

- Comand bipolar, cu alternarea sensului curentului.

4.1. SCHEME DE COMANDA A MPPO schem obinuit de comand a motoarelor pas cu pas cu un sistem numeric este prezentat n figura de mai jos:

Fig. 4.1. Schema bloc de comanda a 2 MPPn aceast schem, sistemul numeric de comand furnizeaz numai 2 semnale:

-un semnal sub forma unui tren de impulsuri, de o anumit frecven, care determin frecvena de generare a impulsurilor de comand pentru MPP i, n

consecin, viteza unghiular a MPP;

-

un semnal de binar (0/1) care stabilete ordinea n care sunt distribuite impulsurile de comand la faze i, n consecin, sensul orar sau antiorar de deplasare a MPP.

Rolul generrii secvenelor de comand pentru tranzistoarele de putere, care activeaz curenii prin fazele MPP, revine unui circuit special, numit distribuitor de impulsuri.

1. Distribuitorul de impulsuriDistribuitoarele de impulsuri sunt blocuri, care preiau trenul de impulsuri de comand de o anumit frecven, mpreun cu comenzile de sens i furnizeaz la ieire trenuri de impulsuri, decalate unele fa de altele cu unghiul pe = 2 /m (pasul electric).

Un distribuitor de impulsuri poate fi realizat ca un numrtor n inel, cu numrul strilor egal cu numrul fazelor motorului comandat. Impulsul de intrare face ca numrtorul s numere fie nainte, fie napoi, i n consecin s comande tensiunea de alimentare a fazelor, pentru a realiza micarea orar sau antiorar a rotorului MPP. Dac rotorul are ntotdeauna acelai sens de rotaie, numrtorul n inel este ireversibil, iar dac se cer ambele sensuri de rotaie, este nevoie de un numrtor reversibil. Dac se dorete ca distribuitorul de impulsuri s ofere i posibilitatea seleciei modului de comand: n secven simpl, dubl sau mixt, sinteza distribuitorului se complic, ntruct trebuie s includ i semnale binare i pori logice pentru selecia modului de comand.

2. Blocul tranzistoarelor de putereSemnalele de la distribuitor trebuie amplificate pentru a transmite curenii absorbii de motor, n vederea realizrii momentului (puterii) solicitat la axul MPP. n mod uzual sunt utilizate etaje cu tranzistoare de putere.

n cazul comenzii unpolare sunt necesare cte dou tranzistoare de putere pentru fiecare faz. n schemele cu comand bipolar se pot folosi dou surse de tensiune i cte 2 tranzisoare pentru comanda fiecrei faze, sau o singur surs de tensiune, dar cte 4 tranzistoare pentru fiecare faz, montate n H (n punte).

4.2. CIRCUITE INTEGRATE DESTINATE COMENZILOR MPPNumrul foarte mare de produse i echipamente, care utilizeaz motoare pas cu pas, a impus proiectarea i realizarea unor circuite integrate specializate, care s includ o parte sau totalitatea funciilor, necesare comenzii MPP, detaliate n cadrul acestui capitol. n marea majoritate a cazurilor se tinde spre simplificarea rolului procesorului, nct acesta s genereze numai semnalul de tact (frecven), corespunztor numrului de pai/secund ai MPP i un semnal binar pentru selectarea sensului (orar CW sau anti-orar CCW) de rotaie a axului MPP. Cele mai adecvate sunt procesoarele care au ieiri PWM, ntruct simpla programare a acestor registrelor interne care comand aceste ieiri asigur semnalele de frecven dorite.

Gama de circuite integrate, destinate comenzii MPP este extrem de ampl, iar aceste circuite, n funcie de complexitatea lor, pot asigura parial, sau integral toate problemele pe care aceast comand le implic: distribuirea impulsurilor pe faze pentru diferite moduri de comand n secven simpl, dubl, mixt sau n micropire, n mod unipolar sau bipolar; comanda de putere (la curenii nominali) a fazelor; forarea; supresarea. Exist i circuite integrate care au capacitatea computaional de a comanda accelerarea, mersul uniform i decelerarea MPP, conform unor profile de vitez impuse, degrevnd astfel procesorul de aceste operaii.

4.3. CIRCUITE INTEGRATE CU FUNCTII COMPLETEExist circuite integrate care includ toate funciile pe care le presupune comanda eficient a unui MPP: selectarea modului de lucru, distribuirea impulsurilor pe faze, cu frecvena i pentru sensul de rotaie dorit, forarea, supresarea, protecia la suprasarcini etc.

Un circuit folosit pentru comanda unui MPP cu 2 faze este L6219, avnd schema bloc din figura de mai jos. Lucreaz n domeniul de tensiuni 10 - 46 V i poate asigura cureni de pn la 750 mA prin nfurri. Forarea se realizeaz prin choppare, cu ajutorul cte unui grup de comparatoare pentru fiecare faz.

n figura de mai jos este prezentat i o schem de conectare a acestui circuit.

CAP. 5. AVANTAJE SI DEZAVANTAJE IN UTILIZAREA MASINILOR CU COMANDA NUMERICAAVANTAJEa. FlexibilitateaO masina CNC poate fi folosita pentru producerea unei piese conform programului ncarcat n memorie. Pentru producerea unei cu totul alte piese este nevoie doar de o operatie simpla de rencarcare n memorie a noului program.

b. Masinile CNC pot face ceea ce o masina-unelta nu poateO masina CNC poate face conturarea n spatiu 3D (n trei dimensiuni), lucru imposibil cu o masina-unelta clasica. Acest lucru permite inginerilor sa proiecteze piese cu geometrii care erau prohibitive nainte, datorita costurilor foarte mari de fabricatie.

c. RepetabilitateaO masina CNC va face 10, 100, 1.000, sau mai multe piese exact la fel, fara abateri (cu exceptia uzurii masinii si a sculei). Un strungar nu poate executa doua piese exact la fel. Probabil 10% din piese vor trebui sa fie reajustate sau vor fi rebutate. Repetabilitatea atinsa de masinile cu comenzi numerice nu se poate compara cu cea a unui operator uman.

d. Reduce si elimina costurile aferente unei productii de stocFabricantul unui automobil trebuie sa asigure clientilor sai piese de rezerva pentru o perioada de mai multi ani de zile, chiar daca marca respectiva de automobil nu se mai fabrica. n trecut se realizau mai multe piese si se depozitau n stocuri de rezerva. Acest lucru este neeconomic deoarece ocupa spatiu, blocheaza bani si materiale. n prezent, cu masina CNC, se poate realiza o piesa de rezerva imediat ce s-a primit comanda de la client. Se ncarca n masina programul, se realizeaza una sau mai multe piese si se livreaza n aceeasi zi.

e. Reducerea costurilor pentru scule speciale si a timpilor de pregatire a masiniiUneltele si dispozitivele cu care se fixeaza piesele pe masinile-unelte clasice sunt destul de complexe si fabricarea lor (pentru o piesa noua) poate necesita un timp de lucru nsemnat. De asemenea, sunt dificil de modificat. Aceasta nseamna multi bani si mult timp pentru a ncepe productia.

Masinile CNC nu necesita foarte putin(sau deloc) timp pentru fixarea pieselor. De obicei se folosesc dispozitive simple de prindere, de tip cleste ssau menghina. Din punct de vedere al sculei, nu este nevoie de fabricarea unor scule speciale, deoarece masina poate folosi eficient cteva tipuri de unelte pentru mai multe operatii. Capacitatea de miscare a masinilor CNC permite acestora sa parcurga cu precizie traiectorii de tip contur, nemaifiind nevoie de unelte speciale pentru pozitionare si ghidarea sculei taietoare. O schimbare de ultima ora a proiectarii piesei

nu necesita dect modificarea ctorva linii de program. Acesta nseamna, pentru ingineri, posibilitatea de a mbunatati permenent calitatea produselor prin ajustari necostisitoare n proiectarea pieselor.

f. Reducerea timpului de calificare pentru operatoriOperatorii de pe masinile CNC nu controleaza operatiile. Ei doar ncarca si descarca piesele din masina, ntretin si schimba sculele de lucru, apasa pe butoanele de pornire, oprire si, poate, pe butonul de Oprire de Urgenta daca scula este foarte uzata sau s-a rupt n timpul ciclului. Aceste activitati nu necesita mult timp de calificare. Daca operatorul este motivat si inteligent, instruirea dureaza doar cteva saptamni. Salariile operatorilor de masinii CNC sunt mai mici dect salariile cerute de muncitorii calificati n prelucrari prin aschiere, ce lucreaza pe masini-unelte clasice.

g. Reducerea necesarului de forta de muncaUn singur operator pe o masina CNC poate face munca mai multor oameni.

Pentru a lucra corect, masinile CNC au nevoie de operatori calificati. Dar de ndata ce informatia completa pentru lucru este nregistrata in fisiere, n format electronic, tehnica de prelucrare este nglobata n masina si nu mai depinde de factori umani.

h. Cresterea calitatii produselorNici un om nu poate egala o masina CNC n ceea ce priveste precizia miscarilor. Aceste masini lucreaza cu unitati de masura foarte mici.

i. Cresterea productivitatiiO masina CNC poate fi programata sa lucreze piese din lemn, cu scule speciale lemnului. Un operator uman nu se poate adapta usor la schimbari rapide de regimuri de lucru (ca de exemplu, trecerea de la un tip la altul) n mod repetat, pentru perioade lungi de timp. Masinile CNC pot lucra doua sau trei schimburi pe zi, fara oprire. Singurii factori care limiteaza productia cu masini CNC sunt: alimentarea cu material si uzura sculei.

j. Cresterea sigurantei n explotareO masina CNC nu necesita pozitionarea manuala a sculei si, deci, nu necesita prezenta operatorului lnga zona de prelucrat. Principala preocupare a operatorului este de a monitoriza activitatea masinii si de a realiza corectii. Majoritatea masinilor sunt prevazute cu un buton de Oprire de Urgenta pentru oprirea completa a masinii n cazul unei erori de functionare.

DEZAVANTAJEa. Investitii mariPretul unei masini CNC depinde de complexitatea si de dimensiunile acesteia fiind destul de ridicat. Acest lucru nseamna ca masina cumparata trebuie sa lucreze ct mai mult timp, uneori n doua sau trei schimburi, pentru a merita banii investiti. Multe firme mici nu si permit un asemenea cost, ndeosebi n timpuri cnd dobnzile bancare sunt mari.

b. Masinile CNC trebuie programateProgamatorii sunt personal cu calificare nalta, iar cei foarte buni sunt greu de gasit. Ei vor pretinde ntotdeauna salarii mari. Problema costurilor cu programarea masinii poate fi partial rezolvata prin utilizarea de software CAM (Computer Assisted Manufacturing), dar si aceste software-uri sunt destul de scumpe.

c. Costuri mari de ntretinereMasinile CNC pot fi foarte complexe. Ele trebuie mentinute n foarte buna stare fizica pentru a putea beneficia de avantajele controlului numeric. Desi controller-ul este un dispozitiv electronic si are fiabilitate mare, ocazional se poate defecta. n acest caz reparatia trebuie sa fie realizata ct mai repede deoarece, s-a vazut de ce, masina CNC trebuie sa lucreze ct mai mult. Pentru reparatia masinilor CNC este nevoie de specialisti att an domeniul mecanic, ct si n domeniul electronic. Acesti specialisti vor pretinde, de asemenea, salarii mari.

d. Costuri mari de productie pentru serii miciDaca se executa doar una sau doua piese, atunci timpul si costurile cu realizarea programului pot fi mai mari dect cele obtinute prin utilizarea unei masini-unelte clasica. Pe masura ce complexitatea geometriilor si numarul de piese creste, masina CNC devine mai economica.

CAP. 6. BIBLIOGRAFIEMASINI UNELTE CU COMANDA NUMERICA - NECHIFOR MARIANA ING. GR. DIDACTIC I Colegiul Tehnic MIRCEA CRISTEA Braovhttp://forestierbistrita.wikispaces.com/ elemente de comanda numerica+