Problematika, kterou se zabývá dnešní informativní příklad, vychází ze dvou velmi stručných zadání, formulovaných v minulém čísle tohoto odborného čtrnáctideníku.
Příklad č. 1 je představitelem typické zjednodušené hřídelové součásti. Její naprogramování prostřednictvím tzv. CYCLE95 řídicího systému Sinumerik nebude pravidelným čtenářům již dělat žádné potíže. Moje pedagogické zkušenosti v oblasti NC techniky mne však vybízí k upozornění na několik drobných bodů, ve kterých mnoho začátečníků tápe.
1a) Běžné zahájení práce technologa je v oblasti studia technického výkresu (v tomto případě náčrtu obráběné součásti), a primární rozhodování se pak může orientovat na způsob přípravy a upnutí polotovaru. Při zvažování upnutí přířezu čelním unašečem mezi hroty musí být před operacemi prováděnými na CNC soustruhu materiál nařezán, musí u něho být zarovnány čelní plochy na rozměr 100 mm v požadované toleranci a musí být navrtány středicí důlky, např. středicím vrtákem ČSN 22 1110 tvar A. Maximální průměr hrotů čelního unašeče bude těsně pod 60 mm, čímž je zajištěn bezpečný přenos krouticího momentu.
První soustružnickou operací je hrubování polotovaru. Využít je možno cyklus CYCLE95, jehož konturová křivka by mohla začínat v souřadnici X = 20 mm a Z = 0,5 mm (absolutní programování, průměrové; nulový bod obrobku je v ose rotace a na pravé čelní ploše). Koncový bod konturové křivky by rovněž měl mírně přesáhnout načrtnutý tvar obrobku. Souřadnice X = 60 mm a Z = -101 mm zohledňují poloměr zaoblení špičky hrubovacího soustružnického nože, která mívá zpravidla rozměr Rε = 0,8 mm. Dvě desetiny mm pak kompenzují výrobní toleranci polotovaru a přesnost polohy jeho upnutí. Následná programovaná konturová souřadnice X = 66 mm Z = -101 mm pro vertikální pohyb pak teprve zakončuje celou konturovou křivku. Tímto posledním elementárním přímkovým prvkem je řídicímu systému sdělena informace o skutečném průměru přířezu (v tomto případě 65 mm s výrobní tolerancí ± 1 mm).
Následné pohyby (formulované skupinou bloků opět v hlavním programu) pro výměnu soustružnického nože a dokončovací obrábění vychází z předpokladu, že cyklus byl automaticky zahájen na souřadnicích cca X = 67 mm Z = 2 mm a že v těchto souřadnicích i automatické hrubování skončilo. Po výměně soustružnického nože za dokončovací (zpravidla otěruvzdornější VBD aplikovaná s vyšší hodnotou řezné rychlosti a nižším posuvem na otáčku) je opětovně volán cyklus CYCLE95, který pracuje se stejnou konturovou křivkou, jako cyklus hrubovací (odvolává se tedy na stejný podprogram). Poloměr zaoblení špičky dokončovacího nože je zpravidla menší, např. R?? = 0,4 mm a hodnoty přídavků, které byly ponechány u hrubovacího cyklu pro dokončení nyní v dokončovacím cyklu zůstanou na stejné hodnotě, poněvadž při dokončování jsou tyto hodnoty chápány systémem Sinumerik jako množství materiálu k odebrání dokončovacím nožem. (Pozn.: U hrubování je možno formulovat přídavky na dokončení odlišně: jako množství materiálu, které na součásti zůstane po provedení hrubovací operace.)
1b) Poněkud odlišná situace nastane, když se technolog nad stejnou součástí zamyslí tak, že z důvodu požadavku vyšší produktivity a vyššího stupně automatičnosti bude plánovat výrobu z tyčového polotovaru. (Pozn.: Je zcela ponecháno na čtenáři, který z naznačených způsobů je vhodnější např. ke zvolenému počtu vyráběných kusů. Rovněž nebude zmiňována problematika možnosti podepřít tuto poměrně dlouhou součást otočným hrotem v pinole koníku.) V případě obrábění z tyče je zpravidla nutno realizovat mimo podélného soustružení tvaru i zarovnání čelní plochy. Běžně se nejprve provádí (viz běžný studentský postup) zarovnání čelní plochy, přičemž vznikne plocha požadovaných finálních parametrů. Upozornit je nutno opět na poloměr špičky soustružnického nože. Obrábění je prováděno pohybem směrem k ose rotace a pohyb je nutno zakončit pod osou (např. při poloměru špičky VBD R? = 0,8 mm a absolutním průměrovém programování na hodnotě X = -1,6 mm). Zamyslíme-li se však nad tímto radiálním pohybem detailněji, tak u dnešní řešené součásti je dokončovací pohyb mezi průměry X = 65 mm a X = 20 mm zcela zbytečný. Přestože je zde vytvořen povrch předepsaných parametrů dokončovacího soustružení, bude následnou operací odstraněn. Dokončování čelní plochy je tedy vhodné realizovat až po vyhrubování tvaru válcových ploch obrobku. Obecně je možno doporučit následující postup: 1. hrubování čelní plochy radiálním pohybem, 2. hrubování a případně i dokončení válcových a kuželových ploch obrobku a 3. dokončení čelní plochy. Velmi často se lze u začínajících programátorů setkat i s myšlenkou začátku konturové křivky pro cyklus CYCLE95 v souřadnicích X = 0 mm a Z = 0 mm a snahou vyřešit tak obrábění čelní plochy i válcových a kuželových ploch v jednom kroku. Takové vnější podélné soustružení však rovněž nelze doporučit. Následující operace při obrábění z tyčového polotovaru je upíchnutí a uložení vyrobené součásti do zásobníku. Při automatickém posunutí tyče pro další operaci je tak možno hovořit o produktivní automatické výrobě, zatímco při naznačené práci s přířezem zpravidla hovoříme o poloautomatické výrobě s ruční výměnou obrobků (automatické výroby bychom dosáhli až přidáním robota).
Příklad č. 2 - hřídelová součást naznačená na obr. zadání příkladu formulovaného v minulém čísle této akademie rovněž umožňuje výrobu z tyčového polotovaru nebo z přířezu. Je možno ji obrábět s využitím programování cyklu CYCLE95, je však nutno rozdělit její výrobu na dvě části. Cyklus tedy nebude v hlavním NC programu pouze 2x (1 blok pro hrubování a 1 blok pro dokončování, vždy k jedné konturové křivce), ale bude zde 4x (1x hrubování a dokončování ke křivce pro pravou stranu obrobku a 1x hrubování a dokončování ke křivce charakterizující levou stranu obrobku).
2a) Výroba z tyče by mohla být charakterizována následujícím postupem: Vysunout tyčový polotovar v levém sklíčidle a upnout hydraulicky ovládanými čelistmi za vnější průměr. Tento vnější průměr však musí umožnit průchod vřeteníkem, což u řady obráběcích strojů při průměru tyče 65 mm patrně nebude splněno (tato podmínka platí i pro naznačený první příklad). V případě, že podmínka splněna je, může být realizováno obrábění pravé strany, hrubovacím i dokončovacím způsobem, včetně dokončení čelní plochy. Po upnutí pravým sklíčidlem a upíchnutí polotovaru může následovat hrubovací obrábění čelní i válcových ploch a dokončení těchto ploch.
2b) V případě obrábění stejné součásti s upnutím čelním unašečem mezi hroty je nutno snížit řezné podmínky, aby nedošlo k tzv. protočení obrobku. Hroty čelního unašeče totiž musí mít průměr pod 20 mm, což způsobuje nevhodný poměr pro zajištění bezpečného krouticího momentu (průměr upnutí versus průměr na kterém začíná hrubování). Tato práce s přířezem však obecně není limitována průměrem polotovaru z pohledu otvoru ve vřeteníku soustruhu. Upnutí čelním unášečem mezi hroty je dále možno považovat za vhodné z pohledu výroby na jedno upnutí a tím zajištění vysoké souososti jednotlivých rotačních ploch.
Víc se již do tohoto dílu volně strukturovaného seriálu nevejde. Navazovat však bude některý z dalších dílů.
Ing. Aleš Polzer, Ph.D.
Článek vznikl za spolupráce ÚST, FSI, VUT v Brně, s firmou Siemens a redakcí Technického týdeníku