Mint sok-mindenki más, én is alkalmatlan vagyok ugyanazon munka többszöri elvégzésére. Egyszerűen tiltakozik a szervezetem, nem áldott meg a természet, genetikai inkompatibilitás, unalmas. De bármi is legyen az oka, megtaláltam a jó megoldást! Nem más ez, mint a modern elektronika, informatika és a kiforrt mechanika sikeres ötvözete – a CNC. Tökéletesen alkalmas arra, hogy legyártsak valamit vele újra és újra, és újra, és újra… (megmondom őszintén, még a legépelése is rossz). Na de mi is az a CNC?

CNC (Computer Numerical Control) – vagyis szám-vezérelt szerszámgépezet. A lényege az, hogy ilyen vagy olyan módon közöljük a szerszámgéppel, hogy hajtsa végre a következő lépéseket. A számítógép számol és utána megfelelő elektromos jeleket küld a meghajtó illetve megmunkáló elemek elektronikájának cél tárgy elkészülése érdekében. Könnyen belátható, hogy a parancssorozatot ki lehet adni újra és újra, minek eredménye újabb és újabb legyártott elem. Jelentős előnye, hogy a számítógépek alkalmazása lehetővé teszi az egyidejűleg több tengely mentén végzett és nem egyenes menti mozgásokat is, legyen szó maró, eszterga, köszörű, szikra, vízsugár, lézer, lemezalakító, hegesztő berendezésről. Megfelelő karbantartás mellett ezen gépek állandóan nagy precizitással működtethetőek. Emellett a CNC vezérlőegység több részegységet irányít: felügyel a gép kiszolgáló egységeire (kenés, hűtés, adagolás, rögzítés, szerszámcsere…), a biztonsági reteszelésekre, állapot kijelzésre; különböző kompenzációs feladatokat lát el (hődeformációk, felületi hibák, …),  bonyolult matematika műveleteket végez, térbeni pályagörbéket határoz meg.

Egy pár szót ejtsünk a CNC helyéről is a többi szerszám és gép között. A bonyolult NC gép beszerzési ára miatt a gép költségek általában magasak, azonban az előkészületi költség kicsi. A hagyományos, mechanikus vezérlésű automatáknál ez éppen fordítva van. Egy bizonyos darabszámnál kisebb gyártási volumen esetében a számvezérlésű gép lesz gazdaságosabb. A számvezérlésű gép felépítésénél fogva ugyanakkor még, például adaptív vezérléssel, jobban biztosítja a maximális, illetve optimális teljesítményt, amely gazdaságosságát növeli. Történeti szemszögből, a CNC gépek visszanyúlnál az XIX. század elejére, mikor egy francia selyemszövő és mechanikus,  J. M. Jaoquard, lyukkártyákat alkalmazott a szövőszékeken (1808).

A hagyományos és az NC-gépek közötti alapvető különbség, hogy az NC-gép a kezelő beavatkozása nélkül végzi el a műveleteket. A hagyományos és a CNC-esztergát összehasonlításánál az utóbbi vezérlőberendezése a gép szerves része, és nagyon kis helyen elfér. Az elektronika fejlődése, lehetővé tette azt is, hogy egyre több vezérlési feladatot lehet programozni, és a forgácsolás teljes folyamatát automatizálni, és általában szabadon programozható mikroszámítógépet is tartalmaz. Működését alapvetően a (mikro)számítógép programozása határozza meg. A szerszámgép állandóan optimálisan működtethető, mivel a CNC több részegységet vezérel, felügyeli a kenésidőre, a holtjáték kivételére, a biztonsági reteszelésekre, az általános hibaállapot kijelzésére.
A CNC gép külső jegyeiben is eltér a kézi működtetésű gépektől. A képernyő a program kijelzésére és a billentyűzet a program beadására, illetve módosítására. Robusztus, merev felépítésű, jellemzője a gépet beborító burkolat. Nincsenek, vagy nem a megszokott helyen találhatók a kézi vezérlőelemek. A CNC megoldások megdöbbentő sokoldalúságukat mutatják, melyeket a témával foglalkozó irodalom nehezen tud követni, de az internet segítségével sok modern és alternatív megoldásra bukkanunk nap mint nap, azonban főbb tételek közel hasonlóak.

CNC gépek felépítése

Gépágy. Az ágy, vagy az állványszerkezet a szerszámgép alapja. Ez hordozza a gép összes aktív vagy passzív elemét, az orsókat, szánokat, asztalokat, sokszor a vezérlést is erre erősítik fel. Az állványszerkezet hegesztett acélból, öntöttvasból vagy úgynevezett kompozit betonból készül, hobbi gépek esetében alumíniumból vagy faanyagból. Legfontosabb szempontok a merevség, rezgéscsillapító-képesség, hőstabilitás. Esztergák esetében a ferde vagy függőleges ágyrendszer a forgácseltávolítás szempontjából a legkedvezőbb. Ferde ágy esetén viszont a főorsó középvonalának távolsága a kezelőoldaltól messze van, ami a gépkiszolgálást nehezíti. A szánrendszer főként a felső vezetékre támaszkodva saját súlyával is biztosan fekszik az ágyon. A főforgásirányt figyelembe véve a főforgácsoló erő hatása is kedvező. Függőleges ágy esetében a súlyerő kérdése megoldható, és bizonyítottan nincs jelentősége a szán súlyponti helyzetének (lebegés) a merevségre, ha a felfüggesztést megfelelően oldják meg. Ezzel szemben döntő jelentőségű a munkatér kedvező kezelhetősége. Az alapszán szélessége is növelhető, a gyártási kérdések is kedvezőbbek. Az ágy és a lábazat zárt négyszögrendszert alkot.

Vezetékek. Napjainkban gördülő vezetékeket alkalmaznak a forgácsoló szerszámgépek döntő többségénél. Ezek lehetnek golyós illetve görgős kivitelűek a terhelés függvényében. Lágy, nagy sebességű megvezetés, optimális futási tulajdonság, hosszú élettartam és karbantartás-mentesség a jellemzőjük. Az ábrán jól megfigyelhető az elrendezés. Az elemek egymáshoz érnek és folyamatos sort alkotva visszavezetik őket a már elhagyott pozícióba. Szerkezetük is az ábrán látható.  A golyók, ill. görgők kenőanyagkamrákban vannak, amelyek lehetővé teszik az egyenletes futást csekély hőfejlődés mellett, jelentősen csökkentve a mozgatási ellenállást. Tesztek során kimutatták, hogy az első kenőanyag-mennyiséggel a mai fejlett rendszerek több-tízezer kilométert tudnak futni problémamentesen.
Mozgató orsók. A lineáris szánok mozgását leggyakrabban bronz vagy golyósorsó – anya párral oldják meg. Az orsó és az anya közötti kapcsolatot a golyók biztosítják. A súrlódás hatásfoka jó (@ 0.95 ), a hézagmentesség, a nagy merevség pontos mozgást tesz lehetővé. Holtjáték kiküszöbölésére előfeszítést alkalmaznak, két anyát kell egymással szemben felhelyezni.

Motorok. Szabályozott egyenáramú (DC) vagy váltóáramú (AC) hajtómotorral közvetlenül hajtva, az orsó elfordulását mérve (közvetett útmérés) pontos szánmozgást lehet elérni. Főhajtóműveknél az asszinkron váltóáramú (AC) motorokat alkalmazzák. Az előtoló hajtások motorjainak (pozícionáló motorok) legfontosabb tulajdonsága a nagy, ugyanakkor egyenletes gyorsító – lassító képesség.

Útmérők. Mérési eljárás szerint lehetnek abszolút vagy növekményes mérőrendszerek. Ezek tulajdonságaikból kifolyólag lehetnek: a mérési eljárás szerint abszolút vagy növekményes (relatív), a mért értékek érzékelése szerint analóg vagy digitális, a mérés helye alapján: közvetlen, közvetett.
Abszolút mérés az a mérési eljárás, amikor a szánelmozdulásra vonatkoztatott minden méret egy kiindulási ponthoz, a mérőrendszer nullpontjához mérve abszolút értelemben jelenik meg. Növekményes mérésről akkor beszélünk, amikor a szánelmozdulás mértékét egy-egy útméretegység folyamatos megszámlálásával érzékeljük, ill. e diszkrét egységek egész számú többszörösével adjuk meg minden útszakaszra külön-külön, nem a nullponthoz, hanem a korábbi szánhelyzethez képest az útegységek összeszámlálásával. A legtöbb szerszámgépnél az útmérés fotoelektromosan történik. A mértékmegtestesítő egy igen finom vonalkás rács, amelyet különféle hordozókra (pl. üvegléc, vagy üvegtárcsa, stb.) visznek fel. A mértékmegtestesítőn lévő osztásrácsra eső fény az osztásrácson elhajlik, nagy osztásperiódus esetén (ami lényegesen nagyobb mint a fény hullámhossza) az elemek úgy esnek egybe, hogy a párhuzamosan megvilágított fényáteresztő rács mögött az osztás struktúrájának megfelelő “osztáskép” alakul ki. Ha a rács osztásperiódusa azonos nagyságrendű a fény hullámhosszával, akkor az elhajlott sugárelemek komplex átfedése – egy interferencia-minta – alakul ki.

A durvább osztások letapogatása lényegében a ábrán bemutatott árnyékvetés elve szerint történik. A mértékmegtestesítő és egy letapogató rács egymáshoz képesti elmozdulása világos – sötét modulációt okoz, amit a fotóelemek érzékelnek

 

 

 

 

 

Árnyékvetés a baloldali és
Interferencia a jobboldali ábra

Egy periodikus osztássáv fotoelektromos letapogatása inkrementális, azaz számláló mérést eredményez. Mivel általában szükséges egy abszolút viszonyítási pont, ezért legalább egy referencia jel van, melynek letapogatása szintén fotoelektromosan történik. Így lehetséges az abszolút referencia pozíciót pontosan egy mérési lépéshez hozzárendelni. Az abszolút viszonyításhoz tehát szükség van a referencia jelén való áthaladásra. Kedvezőtlen esetben ehhez akár a teljes mérési hossz nagy részén át kell haladni.

Szerszámtartók. Külön érdemes itt megemlíteni a CNC forgácsológépek szerszámtartóit, melyek önálló szerkezeti egységként az egyik legfontosabb szerepet töltik be a gép felhasználhatósága során. Feladatuk a munka szerszámok tárolása, adagolása, cseréje a CNC gépben. Lényegében két eltérő szerkezetű szerszámtartót különböztetünk meg: revolverfejes és a lánctáras; ezek az egységek akár száznál is több szerszámot tárolhatnak. A munkadarab fajtájától függően több megmunkálási lépés és többféle szerszám szükséges a gyártáshoz. Ehhez a szerszámgépnek mindenképpen rendelkeznie kell egy bemért szerszámtárral. A szerszámtárnak tartalmaznia kell az adott alkatrész megmunkálásához szükséges összes szerszámot. Ezzel költségnövelő átszerszámozási időket takaríthatunk meg. Minél összetettebbek a megmunkálási lépések, annál több szerszámot kell a szerszámtárba helyezni. A szerszámváltás automatikusan történik, pontos és gyors, de jelentősen növeli a szerszámgép árát.

CNC-megmunkálás lépései

Ha valaki CNC-gépen akar dolgozni, alapfeltétele, hogy ismerje a hagyományos működtetésű megmunkálási módot. Meg tudja határozni az alapvető technológiai adatokat, ismerje a gép működését. A hagyományos megmunkálás technológiai ismeretei fokozatosan bővíthetők, amíg a gyakorlat segítségével eljutunk a CNC-programozás és a gép kezelésének biztos megismeréséig. A munkavégzés minősége is változik, magasabb műszaki színvonalat képviselő munkaeszköz, a CNC-gép fejlődése további ismeretbővítést igényel. A CNC-technika segítségével az alkatrész meghatározott műveleti sorrendben készül, de ha az első alkatrész már elkészült, akkor a sorozat többi darabja már az egyszer kipróbált program futtatásával automatikusan készül el.

Az első alkatrész elkészítése előtt:

1. Meg kell írni a programot.
2. A szerszámok helyzetét be kell mérni.
3. A nyersdarabot be kell fogni.
4. A programot be kell juttatni a vezérlő berendezésbe (CNC).
5. A programot először a gép működése nélkül ellenőrizni kell a vezérlőberendezésen belül.
6. El kell készíteni az alkatrészt.

Ezek részben programozói, részben gépkezelői feladatok, mint hogy azonban ismerni kell egymás tevékenységét is, ezért beszélünk CNC-megmunkálási ismeretekről, amelyekre a szakmunkásnak, technológusnak, művezetőnek, üzemmérnöknek egyaránt szüksége van.

Ajánlott irodalom:

1. W. H. P. Leslie: NC alkalmazási kézikönyv. Műszaki könyvkiadó, Budapest 1973
2. Csányi Egon: NC technika a gyakorlatban. Műszaki könyvkiadó, Budapest 1974
3. H. Wellers – N. Kerp – F. Liberwirth: Bevezetés a CNC szerszámgépek programozásába. Műszaki könyvkiadó, Budapest 1987
4. A. Frischherz- H. Piegler: Fémtechnológia, Szakismeretek 2. B+V Lap-és Könyvkiadó, Budapest 1994
5. dr. Horváth M. dr. Markos S.: Gépgyártástechnológia. Műegyetemi Kiadó, Budapest 1995
6. dr. Baka O.- Seprényi Z.: Szakelméleti alapösszefüggések és alkalmazási mintapéldák gyűjteménye I. II. kötet.OMINYOM Nyomda és Kiadó BT. Budapest 1997

Comments are closed