maszyny technologiczne cwiczenie 5 - szlifierka do wałków

KATEDRA TECHNIK WYTWARZANIA I

AUTOMATYZACJI

INSTRUKCJA DO ĆWICZEŃ LABORATORYJNYCH

1. Cel

ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową szlifierki do wałków sterowanej CNC, jej
charakterystyką techniczną i możliwościami technologicznymi oraz poznanie schematu
funkcjonalnego i układu sterowania oraz cykli obróbkowych.

2. Wyposa

żenie stanowiska

- szlifierka do wałków RS600C
- przykłady przedmiotów
- wyposażenie szlifierki do wałków
- instrukcja do ćwiczenia

3. Przebieg

ćwiczenia

- zapoznanie się z budową szlifierki do wałków sterowanej numerycznie
- zapoznanie się z układem sterowania
- przykłady cykli obróbkowych
- praktyczne zapoznanie się z pracą szlifierki

Literatura:

- Burek J. „Maszyny technologiczne” OWPR Rzeszów 2000 r.
- Honczarenko J. „Obrabiarki sterowane numerycznie” WNT Warszawa 2008 r.

Przedmiot:

MASZYNY TECHNOLOGICZNE

Nr ćwiczenia: 5

Temat:

Szlifierka do wałków

RS600C

Kierunek:

Mechanika i budowa maszyn

1. Charakterystyka techniczna

Trójosiowa szlifierka firmy Geibel & Hotz RS 600 C przeznaczona jest do obróbki wykończeniowej

przedmiotów walcowych.

Cykle obróbkowe definiowane parametrycznie pozwalają na wykonanie szeregu operacji

szlifierskich w trybie automatycznym bez znajomości kodu ISO. Baza programu sterującego działającego
w oparciu o system Sinumerik 840D może zawierać do 200 przedmiotów, 60 tarcz szlifierskich oraz 20
obciągaczy.

1.1. Wielko

ści charakterystyczne

Maksymalna długość przedmiotu obrabianego ................................................... 600 [mm]
Maksymalna średnica przedmiotu obrabianego .................................................. 275 [mm]
Maksymalna masa przedmiotu obrabianego między kłami ................................... 100[kg]
Maksymalna masa przedmiotu obrabianego jednostronnie podpartego................... 30[kg]
Posuw osi X ......................................................................................0,01 - 8000 [mm/min]
Rozdzielczość osi X.................................................................................................. 1 [µm]
Posuw osi Z ....................................................................................0,01 - 12000 [mm/min]
Rozdzielczość osi Z ............................................................................................... 0,5 [µm]
Wymiary ściernicy (Øa x b x Øi)........................................................400 x 50 x 127 [mm]

gdzie a – średnica zewnętrzna, b – grubość, c – średnica mocowania

Prędkość obwodowa ściernicy..................................................................... maks. 50 [m/s]
Prędkość obrotowa wrzeciona przedmiotu obrabianego .........................0 - 600 [obr/min]
Maksymalna moc silnika wrzeciona przedmiotu obrabianego................................ 2 [kW]
Maksymalna moc silnika wrzeciona ściernicy ..................................................... 5,5 [kW]

1.2. Widok ogólny szlifierki numerycznej

          Widok  ogólny  szlifierki  przedstawiono  na  rys.  1.  Wrzeciennik  przedmiotu  obrabianego  4  oraz
konik  5  znajdują  się  na  stole  przesuwnym  2  osadzonym  na  łożu  1.  Pomiędzy  nimi  przed  przedmiotem
obrabianym  znajduje  się    układ  kontroli  czynnej  średnicy  przedmiotu  10.  Za  nimi  widoczny  jest
wrzeciennik  ściernicy  3  wraz  ze  ściernicą  9  i  czujnikami  emisji  akustycznej  11  oraz  dyszami  układu
chłodziwa 13. Do sterowania maszyną wykorzystujemy pulpity: maszynowy 6, układu sterującego wraz z
ręcznym kontrolerem 7 oraz systemu Marposs 8, jak i pedał sterujący tuleją konika 12.

1.3. Schemat funkcjonalny układu nap

ędowego i sterującego

Schemat funkcjonalny został pokazany na rys. 2, natomiast umiejscowienie oraz zwroty osi

przedstawia rys. 3. Każda z pięciu osi maszyny posiada własny niezależnie sterowany serwomotor:

•

Oś X (ruch poprzeczny wrzeciennika) łożyskowaną na prowadnicy typu V napędzaną poprzez śrubę
pociągową toczną serwomotorem nr 1. Sanie poprzeczne stanowią element nośny wrzeciennika
ś

ciernicy.

•

Oś Z (ruch wzdłużny stołu) łożyskowaną i napędzaną jak wyżej serwomotorem 2. Sanie wzdłużne
stanowią element nośny wrzeciennika przedmiotu obrabianego.

•

Oś C (napęd przedmiotu obrabianego) napędzaną poprzez przekładnie z pasem zębatym
serwomotorem 3. Wrzeciennik posiada także zacisk, śrubę odciskową dla kła centrującego oraz wpust
przesuwny w kołnierzu zabieraka.

•

Oś SR (napęd wrzeciona ściernicy) łożyskowaną na łożyskach tocznych napędzaną serwomotorem 4
poprzez pas zębaty. Wrzeciono zabezpieczone jest uszczelką labiryntową, która jednak funkcjonuje
dopiero od prędkości 500 [obr/min].

•

Oś B (ruch obrotowy wrzeciennika ściernicy) napędzaną bezpośrednio serwomotorem 5

Rys. 3. Umiejscowienie oraz zwroty osi

2. Charakterystyka sterowania prac

ą szlifierki

Szlifierka Geibel & Hotz RS 600 C pracuje pod dyktando systemu Sinumerik 840D, jednakże

wprowadzenie

nakładki

producenta

spowodowało

daleko

posuniętą

modyfikacje

sposobu

programowania, pozostawiając użytkownikowi jedynie dialog ekranowy dzięki któremu do obsługi
pozornie skomplikowanej maszyny wystarczy znajomość predefiniowanych cykli obróbkowych i
poprawna interpretacja ich parametrów.

2.1. Obsługa oprogramowania steruj

ącego

Ekran początkowy trybu automatycznego przedstawiono na rys. 4. Ekran początkowy zawiera

zarówno wszystkie potrzebne informacje do kontrolowania przebiegu procesu, jak i przyciski
pozwalające na dostęp do wszystkich funkcji potrzebnych do zaprogramowania obróbki nowego
przedmiotu.

Rys. 4. Ekran początkowy trybu automatycznego

Przygotowanie maszyny rozpoczynamy od ustawienia karty DANE OGOLNE widocznej na rys.

5, która zawiera informacje dotyczące m.in. pozycji załadunku przedmiotu czy też sterowania maszyną
po zakończeniu cyklu. Karta TARCZA ZEWNETRZNA, zawiera dane dotyczące obciągania ściernicy.

Rys. 5. Przygotowanie maszyny od strony programowej

Obróbkę nowego przedmiotu rozpoczynamy od jego zdefiniowania w Kartotece części

obrabianych (KARTOTEKA PRZEDM.) pokazanej na rys. 6. Kartoteka części obrabianych może
zawierać do 200 wpisów zawierających w sobie rodzaj materiału z którego wykonana jest dana część,
datę stworzenia oraz liczbę wykonanych sztuk. Od wybranej pozycji zależne są też zdefiniowane operacje
obróbkowe.

Rys. 6. Kartoteka części obrabianych oraz tworzenie nowej części

Kolejnym krokiem jest przejście do kartoteki ściernic (EXIT => KARTOTEKA SCIERN.)

widocznej na rys. 7.

Część funkcji kartoteki ściernic pokrywa się z funkcjami kartoteki przedmiotów – są to m.in.

przyciski  odpowiedzialne  za tworzenie  kart,  ich  kopiowanie  czy  szukanie.  Bardzo  ważną  funkcją  jest
kasowanie  kompensacji  (KOMPENS.  SKASOWAC).  W przypadku  zużycia  się  ściernicy  do  wartości
minimalnej oraz gdy nowa ściernica zostanie nasadzona należy wykorzystać te funkcję,  aby wyzerować
narastające kompensacje po obciąganiu; należy jednak pamiętać że użycie tej funkcji jest nieodwracalne.
Każdy  z  60  dostępnych  rekordów  przechowuje  m.in.  informacje  dotyczące  początkowego,  końcowego
jak i obecnego rozmiaru tarczy szlifierskiej oraz jej maksymalną prędkość liniową, na podstawie których
szlifierka wyznacza maksymalną prędkość obrotową.

Rys. 7. Kartoteka ściernic oraz tworzenie nowej ściernicy

Po przejściu do kartoteki obciągaczy (EXIT => KARTOTEKA OBC.) rys. 8. należy zdefiniować

obciągacz. Jednocześnie szlifierka pozwala na zdefiniowanie do 20 kart obciągaczy, przy czym każda z
kart zawiera informacje na temat typu obciągacza (jeden z pięciu) jak i jego pełnych, niezmiennych
wymiarów.

Rys. 8. Kartoteka obciągaczy oraz tworzenie nowego obciągacza

W tym momencie można rozpocząć programowanie samej obróbki za pomocą listy operacyjnej

(EXIT => DANE CZESCI OBR.) rys. 9.

Rys. 9. Lista operacyjna oraz wybór nowego cyklu

Ekran z danymi przedmiotu zawiera listę maksymalnie 26 operacji (szerzej opisanych w punkcie

2.2.  „Opis  cykli  obróbkowych”),  które  zostaną  wykonane  w kolejności  na  obrabianym  przedmiocie.
Przed  zamocowaniem  nowego  przedmiotu  i  rozpoczęciem  obróbki  możemy  jeszcze  upewnić  się,  co  do
poprawności  poprzednich  działań  poprzez  użycie  funkcji  SPRAWDZEN  dostępnej  zarówno  z  poziomu
głównego menu, jak i z poziomu listy operacji. Funkcja ta wykrywa i wyświetla wszelkie błędy (takie jak
brak  definicji  wymaganych  parametrów,  niezgodność  parametrów  wykluczająca  obróbkę,  czy  wolne
miejsca między operacjami).

2.2. Opis cykli obróbkowych

Szlifowanie wzdłużne w osi Z

(SZLIFOWANIE WZDLUZNE-Z)
Jest to standardowy cykl służący do obróbki długich
przedmiotów cylindrycznych. Zakłada on małe dosuwy
ś

ciernicy do przedmiotu obrabianego następujące po

kompletnym przejściu ze stosunkowo dużym posuwem
osiowym.

Szlifowanie wgłębne w osi X

(SZLIFOWANIE WCINAJACE-X)
Cykl ten służy do obróbki części aż do uzyskania
wymaganej średnicy przy nieruchomym (lub pozostającym
w oscylacji

o krótkim

skoku)

stole.

Obróbka

wykorzystaniem

cyklu

szlifowania

wgłębnego

charakteryzuje się dużą wydajnością, a przy korzystaniu
z oscylacji stołu również jakością powierzchni.

Wielokrotne szlifowanie wcinające w osi X

(WIELOKR.WCINANIE-X)
Cykl wielokrotnego szlifowania wcinającego łączy cykle
szlifowania

wgłębnego

(następujący

wielokrotnie)

z wykończeniowym  zintegrowanym  cyklem  szlifowania
wzdłużnego.  Dzięki  takiemu  połączeniu  uzyskujemy
stosunkowo  wysoką  wydajność  wraz  z  bardzo  dobrymi
parametrami powierzchni obrabianej.  Zaletą tego cyklu jest
automatyczne

obliczanie

pozycji

osi

oraz wykonywanie

wcięć

przemian

w wyniku

przesunięcia po lewej i prawej stronie, dzięki czemu ściernica zużywa się równomiernie.

Oscylacja ukośna

(OSCYLACJA UKOSNA)
Głównym zastosowaniem cyklu oscylacji ukośnej jest
szlifowanie stożków. Dla cyklu powinno stosować się
ś

ciernice uprzednio obciągnięte pod kątem przedmiotu,

który poddajemy obróbce.

Szlifowanie wgłębne skośne

(WCINANIE UKOSNE)
Cykl ten realizuje szlifowanie wgłębne pod kątem bez
oscylacji osi. Kierunek dosuwu zawsze odbywa się
w kierunku wrzeciona za pomocą obu osi

Szlifowanie wgłębne w osi Z

(SZLIFOWANIE WCINAJACE-Z)
W trakcie tego cyklu oś X nie przemieszcza się podczas
całkowitej fazy obróbkowej. Dosuw odbywa się zawsze w
stronę wrzeciona przedmiotu obrabianego.

Funkcje pomocnicze

Funkcje pomocnicze nie są związane z obróbką przedmiotu,
ale

pozwalają

na przerwanie

krótko

łańcucha

operacyjnego celem dokonania np. pomiaru. Jest to jedyna
operacja nie posiadająca danych geometrycznych.

Szlifowanie zarysów

(SZLIFOWANIE KONTURU)
Cykl  ten  pozwala  na  uzyskanie  niemal  dowolnego  zarysu
przedmiotu  obrabianego,  zależnego  tak  na  prawdę  tylko  od
promienia  ściernicy,  wymiarów  maksymalnych  szlifierki  i
wytrzymałości

materiału.

Cykl

ten

poza

danymi

geometrycznymi i danymi cyklu wymaga zaprogramowania
parametrów profilu poprzez parametryczny edytor zarysu.

Szlifowanie pełzające

(SZLIFOWANIE (ZLUSZCZAJACE Z)
Cykl  ten  jest  zbliżony  do  cyklu  szlifowania  wzdłużnego,
charakteryzuje się jednak bardzo dużą głębokością warstwy
skrawanej i niskimi prędkościami posuwów. W porównaniu
do  szlifowania  wzdłużnego  w  osi  Z,  cykl  szlifowania
pełzającego  (zwanego  też  głębokościowym)  pozwala  na
skrócenie czasu maszynowego od 30% do nawet 70%.

2.3. Parametry cykli obróbkowych

Dane Geometryczne

Dane Cyklu

Bezugspunkt

(Punkt

odniesienia):

określa, do którego punktu zarysu odnoszą
się wpisane wartości czyli punkt zerowy
ś

ciernicy.

Kierunek: 0 dla obróbki z prawej strony, 1
dla obróbki z lewej.
lewe/prawe

przepal

(Przepełnienie

z lewej/prawej).:  określa  wybieg,  który
może być tak dodatni, jak i ujemny.
Naddatek  Obr./obrób/obróbkowy:  jest  to
największy naddatek obróbkowy, jaki może
posiadać część przed operacją.
Nakładanie sie: określa o ile mają nakładać
się wejścia ściernicy.
Pomiar:  dodanie  aktywnego  pomiaru
ś

rednicy. (wprowadzenie 1)

Pozycja/Poz.

Koncowa

Z/Z-prawa:

określa  pozycję  będącą  prawą  granicą
nawrotu oscylacji.
Pozycja/Poz.  startu  Z/Z-lewa:  jest  to
pozycja  w  osi  Z,  przez  którą  następuje
dojazd  do przedmiotu,  ponadto  jest  to  lewa
granica oscylacji.
Pozycja/Poz.  wyjazdu/wyj.  X/Z:  jest  to

Czas

zawrotu

[1-3]:

czas

postoju

w punktach nawrotu.
Inkr. dosuwu [3]: przyrost dosuwu
w punkcie nawrotu stołu.
Inkrement: wielkość skoku dosuwu.
Licznik

obc./obciag:

determinuje

obciąganie po określonej ilości wcięć.
Obc  p.  n.  liczba  skok.:  określa  po  ilu
zagłębieniach ma nastąpić obciąganie.
Obc.  [1-3]:  ilość  odciągnięć  przed  danym
typem obróbki.
Obc.  po  liczbie  skoków:  określa  po  ilu
zagłębieniach ma nastąpić obciąganie.
Obr.

wrzeciona

[3]:

prędkość

obrotowa

wrzeciona

przedmiotu

obrabianego.
Oszlifowanie: wykrycie styku za pomocą
sondy emisji akustycznej
Predk. osc. Z. [3]: prędkość oscylacji stołu
w osi z.
Predk. dosuwu [3]: prędkość dosuwu
ś

ciernicy do przedmiotu.

Predkosc zaglebiania si

ę w osi X:

prędkość dosuwu.

pozycja,  poprzez  którą  ściernica  opuszcza
aktualną operację szlifowania.
Pozycja  dojazdu/doj./dosuw  X/Z:  jest  to
pozycja  w  osi  X/Z,  przez  którą  następuje
dojazd do przedmiotu.
Pozycja-X  szlifow.:  w  tej  pozycji  oś  X
zostanie zablokowana na cały czas obróbki.
Dosuw  na  tą  pozycje  nastąpi  po pozycjach
dojazdu.
Promien tarczy: promień ściernicy.
Skok osc: określa skok oscylacji.
Start  konturu:  określa,  po  której  stronie
ma się rozpocząć szlifowanie.
Styczn.kontur  wej/wyj.:  określenie  tego
parametru  spowoduje  dodanie  do  ruchów
wejściowych  i  wyjściowych  przedłużeń
stycznych do profilu.
Wymiar gotowy 1/2/X/Y: wymiar  gotowej
części dla lewej/prawej pozycji nawrotnej.

Predkosc dosuwu [3]: prędkość dosuwu do
przedmiotu.
Pr

ędkość

zanurzania

prędkość

zagłębiania się promieniowego.
Rodzaj dosuwu [1-3]: określa, czy dosuw
ma być ciągły, czy tylko w punktach
nawrotu.
Strategia:

steruje

kolejnością

wcięć

(wymiennie

zewnątrz

rodka

lub następująco obok siebie).
Strona dosuwu [1-3]: ustala, po której
stronie

przedmiotu

obrabianego

odbywać się dosuw.
Strona oszlifowania: pozycja, po której
sonda ma oczekiwać dźwięku.
Wyiskrzac z lewej/prawej [1-3]: czas
wyiskrzania w punktach nawrotu.
Wyiskrzanie

[3]:

czas

zatrzymania

po osiągnięciu średnicy na gotowo.
Wyiskrzyc

[3]:

czas

zatrzymania

po osiągnięciu średnicy na gotowo.

2.4. Pulpity

Rola pulpitu maszynowego rys. 10 składającego się z klawiatury oraz wyświetlacza została za

pomocą wcześniej wspomnianej nakładki sprowadzona jedynie do wyświetlania danych. Poza rzędem
oraz kolumną przycisków wokół wyświetlacza których funkcje zależne są od obecnie wyświetlanego
ekranu, inne przyciski funkcyjne nie znajdują zastosowania w obsłudze szlifierki Geibel & Hotz RS600C.

Rys. 10. Pulpit maszynowy

Inaczej niż w wypadku pulpitu maszynowego, pulpit układu sterującego rys. 11. zawiera w sobie

elementy bezpośrednio oddziaływujące na maszynę, odpowiedzialne zarówno za jej programowanie,
obsługę jak i bezpieczeństwo pracy.

Rys. 11. Pulpit układu sterującego

Praca

automatyczna

oraz

blokowa

Sterowanie wrzecionem ściernicy

w cyklu ustawczym

Rozpoczęcie oraz zakończenie

cyklu automatycznego

Sterowanie wrzecionem przedmiotu

obrabianego w cyklu ustawczym

Uruchomienie głównego oraz

dodatkowego obiegu chłodziwa

Powrót na pozycje obróbki lub

załadunku w trybie automatycznym

Wywołanie operacji obciągania

automatycznego lub wstępnego

Aktywacja

systemu

czynnej

kontroli średnicy lub pozycjonera

osiowego

Wybór osi sterowanej

Skok posuwu w funkcji JOG

Najazd na punkt referencyjny

Uruchomienie ręcznej oscylacji

Wybór trybu ustawczego

Kontrolka zezwolenia na obrót osi

Wybór ruchów szybkich

Wywołanie wcześniej ustawionego

skręcenia osi B

Aktywacja tulei konika

Aktywacja agregatu hydraulicznego

Przerwanie programu,

kasowanie komunikatów

Zwolnienie blokady drzwi

Regulacja prędkości

obrotowej ściernicy

Regulacja

prędkości

posuwu

3. Programowanie obróbki

Przyjmujemy stały maksymalny naddatek w wysokości 0.25 mm. Do obróbki wykorzystujemy

podstawową ściernicę o szerokości 50 mm.

W przykładowym wałku rys. 12 obróbce podlegają 3 powierzchnie, obrabiane kolejno za pomocą

cyklu szlifowania wgłębnego, wzdłużnego oraz pełzającego. Ekrany operacji przedstawiono na rys. 13,
14.

Rys. 12. Przykładowy wałek nr 1

Rys. 13. Lista operacyjna oraz cykl szlifowania wgłębnego wałka nr 1

Rys. 14. Cykle szlifowania wzdłużnego oraz pełzającego przykładowego wałka

Szlifowanie wgł

ębne w osi X powierzchni 1:

Pozycja dojazdu X: 150.000

Pozycja startu Z: 100.000

Skok osc.: 0

Naddatek obrób: 0.250

Wymiar gotowy: 60.000

Poz.wyjazdu-X: 150.000

Poz.wyjazdu-Z: 100.000

Punkt odniesienia: 0

Wysokość, na której będzie znajdować się ściernica przed podejściem

do obróbki – uniknięcie kolizji

Rozpoczęcie obróbki 100 mm od układu

Wyłączenie oscylacji stołu w osi Z

Wielkość naddatku określamy by nie dochodziło do „skrawania

powietrza”

rednica wałka we wcięciu

Punkt w osi X, do którego nastąpi wyjazd po obróbce

Dzięki określeniu pozycji wyjazdu Z równej pozycji startu Z, ściernica

po obróbce wycofa się najpierw w osi X, dzięki czemu unikniemy

kolizji

Ustawienie punktu odniesienia na lewej krawędzi ściernicy w tej

operacji

Szlifowanie wzdłu

żne w osi Z powierzchni 2:

Pozycja dojazdu-X: 150.000

Pozycja startu-Z: 150.000

Pozycja koncowa-Z: 450.000

Naddatek obróbkowy: 0.250

Wymiar gotowy: 100.000

Poz.wyjazdu-X: 150.000

Poz.wyjazdu-Z: 450.000

Punkt odniesienia: -1

Dojazd przez punkt

Szlifowanie od lewej krawędzi płaszczyzny

Szlifowanie do końca prawej krawędzi (na 300 mm)

Wysokość ponad wymiarem gotowym, od której rozpocznie się

szlifowanie

Wymiar gotowy, do którego szlifowanie będzie trwało

Wyjazd na 150 mm (poza najwyższą średnicę wałka)

Brak ruchu w osi Z przy wyjeździe (z powodu równości Poz.wyjazdu-

Z oraz Pozycja koncowa-Z

Ustawienie punktu odniesienia na prawej krawędzi ściernicy w tej

operacji

Szlifowanie pełzaj

ące w osi Z powierzchni 3:

Pozycja dojazdu-X: 150.000

Z-lewa: 0.000

Z-prawa: 100.000

Przepełnienie z lewej: 0.000

Przepełnienie z prawej: 25.000

Naddatek obróbkowy: 0.250

Dojazd przez punkt

Lewa i prawa granica obrabianej powierzchni (mierzona lewą

krawędzią ściernic)

Określenie dodatkowego dobiegu oraz wybiegu pozwalającego na

usunięcie ew. zadziorów

Wysokość ponad wymiarem gotowym, od której rozpocznie się

szlifowanie

Wymiar gotowy: 140.000

Punkt odniesienia: 0

Kierunek: 0

Pozycja wyj. X: 150.000

Pozycja wyj. Z: 125.000

Wymiar gotowy, do którego szlifowanie będzie trwało

Ustawienie punktu odniesienia na lewej krawędzi ściernicy w tej

operacji

Skrawanie od lewej krawędzi obrabianej powierzchni

Po zakończeniu obróbki wyjazd na 150 mm w osi X bez ruchu w osi

Z (Pozycja wyj. Z= Z-prawa+ Przepełnienie z prawej)