Prof. dr Radomir Slavković

• Strugovi (struganje)

• Horizontalne bušilice-glodalice (prostrugivanje)

• Rendisaljke (rendisanje)

• Bušilice (bušenje, proširivanje, upuštanje, razvrtanje)

• Glodalice (glodanje)

• Provlakačice (provlačenje)

• Mašine za sečenje-testere (sečenje)

• Brusilice (brušenje)

• Honmašine (honovanje)

• Mašine za lepovanje (lepovanje)

• Mašine za superfiniš (super finiš)

• Mašine za ozubljenje zuba zupčanika (gruba obrada: glodanje, rendisanje,

provlačenje, fina obrada: ljuštenje, brušenje, glačanje)

Obrada rezanjem

Obrada struganjem je postupak obrade prvenstveno rotacionih delova (vijaka,

navrtki, osovina, vratila, čaura, remenica,...).

Ostvaruje se tako što predmet obrade izvodi glavno obrtno kretanje, a alat

pomoćno pravolinijsko kretanje. Relativna kretanja alata i predmeta obrade

uslovljavaju i vrstu proizvodne operacije u obradi struganjem (uzdužna i

poprečna obrada, izrada konusa i sl.).

Glavno kretanje je definisano brzinom rezanja (V, m/min) - brojem obrta

predmeta obrade (n, o/min). Pomoćno kretanje je odreĎeno korakom (S, mm/o -

aksijalno pomeranje alata za jedan obrt predmeta obrade) i brzinom pomoćnog

kretanja (Vp, mm/min).

Strugovi

Osnovu čine pogonski elektromotor (1), prenosnik glavnog kretanja (2), izmenjiva

grupa zupčanika (3), prenosnik pomoćnog kretanja (4), glavno vreteno (5), vučno

vreteno (6), vodeće vreteno (7), nosač alata (8) i konjic (9). Obrtno kretanje se od

elektromotora prenosi na glavno vreteno i predmet obrade (10)

Univerzalni strug

Univerzalni strug

Vertikalni (Karusel) strug

Revolver strug

Horizontalne bušilice-glodalice (prostrugivanje)

Kombinacija bušilice, glodalice i struga. Služi za obradu težih i teških

radnih predmeta, većinom livenih, koji se mogu obraĎivati istovremeno

u više operacija.

Rendisaljke

Obrada rendisanjem se koristi za obradu horizontalnih, vertikalnih,

nagnutih i profilisanih površina, izradu žljebova u glavčini i sl.

Izvodi na mašinama sa glavnim i pomoćnim pravolinijskim kretanjem.

Glavno kretanje je definisano brzinom rezanja (Vr, m/min) ili brojem

duplih hodova (nL, dh/min), a pomoćno korakom S, mm/dh (aksijalno

pomeranje alata ili predmeta obrade za jedan dupli hod, nakon

povratnog hoda).

Mašine u obradi rendisanjem (rendisaljke) se prema dužini hoda

(načinu ostvarivanja kretanja) dele na: kratkohode i dugohode, a

prema pravcu glavnog kretanja na: horizontalne i vertikalne.

Posebnu grupu renisaljki čine rendisaljke za izradi zupčanika,

specijalnih alata i sl.

Kratkohodne rendisaljke

Kod kratkohodih rendisaljki od pogonskog elektromotora (1) kretanje se, posredstvom

prenosnika (2) i mehanizma za pretvaranje obrtnog u pravolinijsko kretanje, prenosi na noseću

konzolu (3). Na konzoli se nalazi nosač alata (4) koji prihvata rezni alat (5). Time je obezbeĎeno

glavno pravolinijsko kretanje. Na radnom stolu (6), koji posredstvom mehanizma pomoćnog

kretanja obezbeĎuje izvoĎenje pomoćnog kretanja, nalazi se predmet obrade

Dugohodne rendisaljke

Kod dugohodih rendisaljki princip rada je sličan, s tom razlikom što glavno

pravolinijsko kretnje izvodi radni sto (1) sa predmetom obrade (2), a pomoćno nosač

alata (3).

Shema dugohodne rendisaljke

Vertikalna rendisaljka spada u grupu kratkohodih rendisaljki. Nosač alata (4) sa

alatom se, posredstvom klizača (3), kreće naniže, pri radnom, i naviše pri

povratnom hodu. Predmet obrade (1) se postavlja na radni sto (2), koji je najčešće

izveden kao obrtni sto na klizaču sa mogućnošću uzdužnog i poprečnog pomeranja

Vertikalne rendisaljke

Shema vertikalne rendisaljke

BušiliceBušenje je postupak izrade i obrade otvora i rupa. Glavno obrtno i pomoćno

pravolinijsko kretanje izvodi alat. Glavno kretanje je definisano brzinom rezanja (V,

m/min) ili brojem obrta (n, o/min), a pomoćno korakom (S, mm/o – aksijalnim

pomeranjem alata za jedan obrt alata) ili brzinom pomoćnog kretanja (Vp= n·S,

mm/min).

Jednovretene bušilice

Jednovretene bušilice su namenjene pojedinačnoj i serijskoj proizvodnji. Ovoj grupi

bušilica pripadaju: stone, stubne, radijalne, univerzalne radijalne i koordinatne

bušilice.

Stona bušilica se sastoji od nosećeg stuba (1), konzole (2) sa pogonskim

agregatom (ektromotor - 3 i prenosnik za glavno kretanje) i radnog stola (5). Ručicom

(4) se ostvarivanje ručno aksijalno pomoćno pravolinijsko kretanje radnog vretena (7)

sa reznim alatom. Predmet obrade (6) se postavlja na radni sto bušilice (5)

Stona bušilica

Stubna bušilica je bušilica kod koje se na nosećem stubu (1) nalaze konzola radnog

stola (2) i konzola pogonskog agregata (3), sastavljenog od elektromotora (4) i

prenosnika za glavno i pomoćno kretanje. Posredstvom ručice (7) se obezbeĎuje

automatsko ili ručno pravolinijsko pomoćno kretanje radnog vretena (8) sa alatom.

Radni predmet (6) se postavlja na radni sto mašine (5).

Jednovretene bušilice

Radijalna bušilica se sastoji od nosećeg stuba (1) na kome se nalazi verikalno

pomerljiva konzola (2) sa pogonskim agregatom (elektromotorom, prenosnicima za

glavno i pomoćno kretanje i radnim vretenom - 3). Bušilica obezbeĎuje zakretanje

konzole u horizontalnoj ravni, vertikalno pomeranje konzole duž nosećeg stuba i

horizontalno pomeranje pogonskog agregata duž konzole, čime je obezbeĎeno

dovoĎenje alata u radnu poziciju pri bušenju predmeta obrade (4) postavljenog na

radni sto mašine (5). To je posebno značajno kod bušenja predmeta većih gabarita.

Jednovretene bušilice

Viševretene bušilice

Viševretene bušilice su namenjene masovnoj proizvodnji. To su: redne, bušilice sa

viševretenom glavom i viševretene bušilice.

Redne bušilice su bušilice sa većim brojem radnih jedinica (pozicija) za

istovremenu obradu, u skladu sa tehnološkim postupkom izrade i obrade otvora (na

primer, na prvoj bušenje otvora, drugoj proširivanje, trećoj razvrtanje, četvrtoj izrada

navoja itd.).

Bušilice sa viševretenom glavom su bušilice koje obezbeĎuju istovremenu izradu

i/ili obradu većeg broja otvora. Na radno vreteno bušilice postavlja se viševretena

glava, sa većim brojem radnih vretena rasporeĎenih u skladu sa rasporedom

otvora na predmetu obrade.

Viševretene bušilice su bušilice sa većim brojem radnih vretena rasporeĎenih u

zavisnosti od namene (konfiguracije predmeta obrade). Posebna grupa

viševretenih bušilica su agregatne bušilice sa većim brojem različito postavljenih

agregata (jednovretenih i/ili viševretenih).

U osnovne eksploatacijske karakteristike viševretenih bušilica se, pored

karakteristika jednovretenih bušilica, ubrajaju i broj radnih vretena, broj agregata

itd.

Viševretene bušilice

Agregatne bušilice

Glodalice

Obrada glodanjem je postupak obrade ravnih površina, žljebova, profilisanih

(fazonskih) kontura, površina specijalnog i složenog oblika.

Glavno kretanje je obrtno kretanje alata definisano brzinom rezanja V, m/min.

Pomoćno kretanje je pravolinijsko kretanje predmeta obrade i/ili alata i odreĎeno je

brzinom pomoćnog kretanja (Vp = n·S, mm/min - aksijalnim pomeranjem u jedinici

vremena), a može biti definisano korakom po zubu (S1, mm/z - aksijalnim

pomeranjem za jedan zub alata) i korakom (S, mm/o - aksijalnim pomeranjem za

jedan obrt alata).

Mašine u obradi glodanjem ili glodalice se, prema konstruktivnom rešenju, dele na:

konzolne (horizontalne, vertikalne i univerzalne),

bezkonzolne (posteljne) - horizontalne, vertikalne i univerzalne i

glodalice specijalne namene (alatne, kopirne, agregatne, programske,

odvalne, glodalice za navoj i sl.).

Kod konzolnih glodalica kretanja u uzdužnom, poprečnom i vertikalnom pravcu

(pravcu osa X, Y i Z) izvodi radni sto, tako da je krutost i stabilnost radnog stola,

predmeta obrade relativno niska.

Konzolne glodalice

Bezkonzolne glodalice

Bezkonzolne (posteljne) glodalice obezbeĎuju visoku krutost i stabilnost radnog

stola, jer isti izvodi dva kretanja (u uzdužnom i poprečnom ili vertikalnom pravcu,

pravcu osa Y i X ili Z), dok nosač alata izvodi jedno kretanja u vertikalnom ili

poprečnom pravcu, pravcu ose Z ili X. MeĎutim, najnoviji tipovi glodalica se izraĎuju

sa jednim kretanjem radnog stola, uzdužnim kretanjem, dok ostala dva kretanja

izvodi nosač alata.

Vertikalne glodalice

Kod vertikalnih glodalica položaj radnog vretena je vertikalan, mada se sve češće

izraĎuju glodalice sa radnim vretenima koja se zakreću za odgovarajući ugao.

Horizontalne glodalice

Univerzalne glodalice

Univerzalne glodalice su koncepcijski tako oblikovane da mogu raditi kao

horizontalne ili vertikalne. Pored toga većina univerzalnih glodalica obezbeĎuju i

zakretanje radnog stola. Time se stvaraju uslovi za realizaciju velikog broja

proizvodnih operacija, pa i za izradu zavojnih žljebova i dugohodih zavojnica

primenom podeonog aparata.

Univerzalne glodalice

Kopirne glodalice su namenjene su za obradu krivolinijskih kontura i profilisanih

površina. Poseduju dva paralelna vretena od kojih je vreteno (1) glavno vreteno sa

glodalom, a vreteno (2) se koristi za smeštaj kopirnog šiljka. Kopirni ureĎaj radi na

hidrauličnom ili električnom principu i obezbeĎuje prenos kretanja od kopirnog šiljka

do alata, tako da alat izvodi ista kretanja kao i kopirni šiljak.

Kopirne glodalice

Obrada provlačenjem predstavlja savremeni postupak obrade metala rezanjem

visoke proizvodnosti, tačnosti i kvaliteta obrade. Koristi se samo u serijskoj i

masovnoj proizvodnji, jer su alati veoma skupi i strogo namenski projektovani i

izraĎeni.

Provlakačice

Mašine u obradi provlačenjem - provlakačice se razvrstavaju, prema nameni (vrsti

proizvodne operacije provlačenja) na provlakačice za: unutrašnje i spoljašnje

provlačenje, a prema pravcu kretanja alata i nameni na: horizontalne i vertikalne

provlakačice.

Vertikalne provlakačice

Vertikalne provlakačice za unutrašnje

provlačenje su najčešći vid konstrukcije

mašina za unutrašnje provlačenje.

Predmet obrade (7) se postavlja na radni

sto mašine (2), a alat se u početnoj fazi

obrade, pre obrade, postavlja u zadnji

vodeći deo mašine (1). Alat se,

posredstvom zadnjeg vodećeg dela,

dovodi u radnu poziciju, kada prednji

prihvatni deo (4) prihvata alat.

Zahvaljujući pogonskom sistemu mašine

(elektromotoru - 5, prenosnom sistemu -

6 i mehanizmu za pretvaranje obrtnog u

pravolinijsko kretanje) prednji vodeći deo

mašine dobija neophodna kretanja i

vučnu silu mašine potrebnu za realizaciju

procesa obrade. Po završetku procesa

rezanja (dostizanju donje tačke hoda

alata), predmet obrade se skida sa

radnog stola i alat vraća u početnu

poziciju.

Horizontalne provlakačice za unutrašnje provlačenje rade na sličnom principu, s

tom razlikom što je kretnje alata (2) u horizontalnom pravcu i što je neophodno

obezbediti odgovarajući sistem za prihvatanje i stezanje predmeta obrade (1).

Horizontalne mašine za provlačenje obezbeĎuju mogućnost kontinualnog rada

nepokretnim alatom, ako se predmeti obrade postave na obrtni sto ili beskonačnu

traku.

Horizontalne provlakačice

Mašine za sečenje – testereObrada testerisanjem se koristi prvenstveno za realizaciju proizvodnih operacija

odsecanja (sečenja) materijala, mada se može koristiti i za izvoĎenje operacija

isecanja i usecanja. Prema osnovnim kretanjima alata i predmeta obrade, kao i tipu

mašine za obradu testerisanjem, razlikuju se postupci obrade na: kružnim,

trakastim i okvirnim testerama.

Okvirne - lisnate testere su testere kod kojih se alat (2) postavlja na nosač alata (1).

Alat izvodi pravolinijsko oscilatorno glavno kretanje i istovremeno visinsko

pomeranje, kao i odizanje pri povratnom hodu, okretanjem oko osovine A. Time se

ostvaruje pomoćno kretanje alata ka predmetu obrade (3), uz istovremeno smanjenje

trenja materijala i alata pri povratnom hodu.

Okvirne - lisnate testere

Kod kružnih testera alat (1) izvodi glavno obrtno i pomoćno pravolinijsko kretanje,

čime se ostvaruje primicanje alata predmetu obrade (2).

Kružne testere

Trakasta testera ima pogonski (3) i voĎeni točak (4), preko kojih je prebačena

testera (1) u vidu beskonačne trake. Pomoćno pravolinijsko kretanje se ostvaruje

pomeranjem predmeta obrade (2) prema tesreri.

Trakasta testera

Brusilice

Brušenje je jedna od najznačajnijih proizvodnih operacija završne obrade, jer

obezbeĎuje: visoku tačnost mera i visok kvalitet obraĎene površine.

Izvodi se nakon termičke obrade tako da ostvaruje i uklanjanje grešaka nastalih

usled toplotnih deformacija pri termičkoj obradi. Raspored glavnog i pomoćnog

kretanja zavisi od vrste proizvodne operacije i alata.

Mašine u obradi brušenjem (brusilice) se najčešće dele prema nameni na

brusilice za:

♦ spoljašnje i unutrašnje kružno brušenje,

♦ ravno brušenje,

♦ brušenje bez šiljaka i

♦ specijalna brušenja (oštrenje alata, i dr.).

Kod brusilica za kružno spoljašnje brušenje tocilo (1) se nalazi na nosaču

glavnog vretena. Tocilo izvodi glavno obrtno kretanje i ima mogućnost radijalnog

primicanja ka predmetu obrade (2). Predmet obrade se steže izmeĎu šiljaka, pri

čemu nosač levog šiljka ima ugraĎen prenosnik za promenu broja obrta predmeta

obrade. Nosači šiljaka se nalaze na uzdužnom klizaču radnog stola (3), koji

ostvaruje aksijalno pomoćno kretanje. Uzdužni klizač ima mogućnost zakretanja u

horizontalnoj ravni, čime je obezbeĎeno brušenje i koničnih površina. Brusilice

ovakvog tipa obezbeĎuju kružno spoljašnje brušenje sa aksijalnim i radijalnim

pomeranjem (korakom).

Brusilice za kružno spoljašnje brušenje

Brusilice za unutrašnje brušenje

Kod brusilica za unutrašnje brušenje na nosaču (1) nalazi se glavno vreteno sa

tocilom (2), dok se predmet obrade (3) postavlja u steznu glavu (4) prenosnika za

pomoćno kretanje (5). Kod ovog tipa brusilica predmet obrade izvodi pomoćno

obrtno kretanje, a nosač glavnog vretena pomoćno pravolinijsko kretanje.

Brusilica za brušenje bez šiljaka je brusilica za spoljašnje kružno brušenje. Radno

tocilo (1) obezbeĎuje uklanjanje viška materijala, dok vodeće tocilo (2) obezbeĎuje

potrebnu brzinu (koči predmet obrade da se ne bi okretao brzinom tocila) i aksijalno

pomeranje predmeta obrade (3). Predmet obrade je postavljen izmeĎu radnog i

vodećeg tocila na podupirač (4)

Brusilica za brušenje bez šiljaka

Brusilica za ravno brušenje koturastim

tocilomBrusilica za ravno brušenje koturastim tocilom ima tocilo (1) postavljeno na

nosač alata (2), koji obezbeĎuje vertikalno pomeranje tocila radi primicanja tocila

predmetu obrade (3) i regulisanja dubine rezanja. Na uzdužnom klizaču (4) nalazi se

radni sto sa predmetom obrade, postavljenim obično na elektromagnetni stezač.

Honovanje, odnosno unutrašnje glačanje, tj. najfinija obrada unutrašnjih površina,

izvodi se na mašinama za honovanje koje imaju izgled bušilica, izvodi

se pomoću specijalne glave koja nosi više umetnutih finih brusnih ploča – belegija.

Mašine za honovanje mogu biti univerzalne ili specijalne i mogu biti sa

glavnim vretenom u vertikalnom, horizontalnom i kosom položaju, sa jednim

ili više radnih vretena.

Honmašine

Mašine za lepovanje

Spoljašnje glačanje – lepovanje može se izvoditi i na cilindričnim i na ravnim

površinama. U ovom slučaju alat nije u obliku brusnih ploča, već se u cilju obrade

koristi fini abrazivni prah unešen u zonu obrade izmešan sa petroleumom ili uljem.

Postupak obrade lepovanjem se izvodi tako što se gornji (1) i donji (2) disk obrću u

suprotnim smerovima obimnim brzinama v1 i v2, pri čemu gornji disk pritiska naniže

odrĎenom silom.

Superfinš predstavlja konačni nivo obrade u cilju dobijanja najvišeg kvaliteta

površine, s obzirom da je u prethodnim fazama obezbeĎena tačnost mera.

Obrada se izvodi abrazivnim pločama najviše finoće abrazivnog zrna. Obavezna

je upotreba tečnosti za ispiranje i obrazovanje uljnog filma na kontaktnoj

površini. Kretanja su složena, a sam proces je samoprekidan. Glavno kretanje

izvodi alat oscilacijama od 200 do 3000 duplih hodova/min. Pomoćno kretanje

izvodi obradak brzinom Vo= 10....50 m/min. U početku obrade postoje veliki

specifični pritisci izmeĎu mikro neravnina i alata koji omogućavaju skidanje

bregova. Njihovim nastajanjem kontaktna površina biva sve veća, čime je i proces

obrade završen. Superfinišem se postižu najniže srednje hrapavosti Ra od 0,008

µm do 0,025 µm.

Mašine za superfinš

Obrada plastičnim deformisanjem

Razlike kod obrade PD u odnosu na obradu rezanjem:

ovde mašina nedefiniše metod obrade, već alat.

pomoćni pribori imaju manje izraženu ulogu.

koristi se za veće serije, posebno tamo gde bi metode rezanja dale znatno manji

stepen iskorišćenja materijala (npr. kuh.posuĎe).

Prednosti metoda obrade PD:

dobra mogućnost automatizacije procesa

visoka produktivnost

visok stepen iskorišćenja materijala

poboljšana mehanička svojstva materijala izratka

visok kvalitet obraĎene površine

jednostavna kinematika mašina

Mane metoda obrade PD:

složeni i skupi alati, ne mogu se kupiti standardizovani, kao kod rezanja

ekonomska opravdanost samo za velikoser. i masovnu proizvodnju

veoma robustna konstrukcija mašina.

velika buka i potresi (naročito kod čekića)

velika opasnost za poslužioca mašine

Alati za obradu metala plastičnim deformisanjem

Za čekiće i prese:

– alati za sabijanje (kovanje).....................................(zapreminsko oblikovanje )

– alati za istiskivanje..................................................(zapreminsko oblikovanje)

– alati za izvlačenje...............................................................(obrada lima)

– alati za savijanje ................................................................(obrada lima)

– alati za probijanje i/ili prosecanje........................................(obrada lima)

– kombinovani alati ...............................................................(obrada lima)

Alati za hladno valjanje zavojnica. ........................(zapreminsko oblikovanje)

Alati za toplo valjanje ozubljenja.............................(zapreminsko оblikovanje)

Mašine za obradu metala plastičnim

deformisanjem

Čekići (slobodnopadni, vazdušni, parni, čekići sa amortizacijom).

Mašine za valjanje (za hladno valjanje zavojnica, za valjanje zupčanika,

kovački valjci).

Mašine za savijanje (za pravolinijsko, kružno, specijalne).

Prese (mehaničke, hidraulične, specijalne)

Mašine za odsecanje (makaze za lim, specijalne makaze za lim, mašine za

odsecanje profilisanog materijala, mašine za probijanje)

Čekići

Osnovni delovi slobodno – padnog čekića

Osnovni delovi parnog čekićaKovački čekić dvostrukog dejstva sa

elektro-hidrauličnim pogonom

Čekići

Vazdušni

cilindar MaljObrada

kKalup

Vazdušni horizontalni čekić

dvostrukog dejstva

Čekići

Frikciona presa (mehanička presa)

Prese

Ekscentar presa (mehanička presa)

Hidraulične prese

Nekonvencionalni postupci obrade

Nekonvencionalni postupci obrade (NPO), su postupci kod kojih se uklanjanje

viška materijala, izmena oblika, dimenzija i strukture materijala ostvaruje

korišćenjem električne, hemijske, svetlosne, magnetne, nuklearne i drugih vidova

energije dovedenih neposredno u proces - zonu rezanja.

Klasifikacija nekonvencionalnih postupaka obrade je moguća prema: vrsti

energije i radnog (prenosnog medijuma), osnovnim mehanizmima uklanjanja

viška materijala, tipu izvora energije i slično.

ECM (Electrochemical Machining) obrada se zasniva na hemijskim procesima, koji

nastaju pri prolasku jednosmerne struje kroz električno kolo izmeĎu elektroda

potopljenih u elektrolit. Prolaskom jednosmerne struje na anodi (predmetu obrade –

dolazi do anodnog rastvaranja metala i njegovog prelaska u elektrolit. Intenzivnim

kretanjem elektrolita rastvoreni metal se uklanja iz zone obrade, a predmet obrade

poprima oblik alata - katode.

Elekrohemijska obrada

Šematski prikaz postupka ECM obrade

EDM (Electric Discharge Machining) obrada obuhvata postupke obrade metala

kod kojih se uklanjanje viška materijala ostvaruje serijom električnih pražnjenja

periodičnog karaktera, nastalih izmeĎu alata (katode) i predmeta obrade (anode

2). Pri odgovarajućem rastojanju alata i predmeta obrade (0,005 - 0,5 mm)

uspostavlja se električni luk ili iskra (3). Pojava luka ili iskre dovodi do jonizacije

radne tečnosti (dielektrikuma 4), formiranja stuba pražnjenja (jonizujućeg stuba 5),

topljenja i isparavanja čestica materijala predmeta obrade.

Elekroeroziona obrada

Prekidom pražnjenja (prekidom strujnog kola) dolazi do pucanja jonizujućeg stuba,

izbacivanja rastopljenog materijala i njegovog odnošenja iz zone obrade. HlaĎenje

rastopljenog materijala i odnošenje se ostvaruje dielektrikumom (dejonizovana

voda, petrolej, mineralno ulje,...) koji cirkuliše.

Naizmenično impulsno pražnjenje obezbeĎuje razaranje materijala, prodiranje

alata i formiranje profila koji odgovara profilu alata. Elektroerozionim postupcima

obrade je moguće realizovati veliki broj proizvodnih operacija korišćenjem

profilisanog ili neprofilisanog alata u vidu pune ili žičane

elektrode. Otuda se EDM postupci obrade dele na:

♦ EDM postupke obrade punim i

♦ EDM postupke obrade žičanim elektrodama.

Osnovni elementi elektroerozione obrade

Elektroda za izradu

lučnog kanala

Profilisana elektroda

Elektroda u obliku žiceElektroda u obliku

obrtnog diska

Neki od mogućih oblika elektroda

Ultrazvučno oscilovanje alata se može iskoristiti za uklanjanje viška materijala

(dimenzionalna obrada) ili poboljšanje efektivnosti konvencionalnih i

nekonvencionalnih postupaka obrade (obrade rezanjem i deformisanjem,

elektrohemijske, elektroerozione, hemijske i drugih postupaka obrade). U

savremenim proizvodnim uslovima postupci ultrazvučne obrade (Electric Ultrasonic

Machining - EUS) se koriste za izradu proizvoda bilo koje konfiguracije, posebno

proizvoda od tvrdih i super tvrdih materijala (izolacioni materijali, elementi

elektronike itd.), čišćenje, zavarivanje i lemljenje, itd.

Ultrazvučna obrada

Shema ultrazvučne obrade

Obrada laserom

Razvojem lasera stvoreni su uslovi za razvoj različitih postupaka obrade laserom

(Laser Beam Machining - LBM). Usmeravanjem laserskog snopa na predmet

obrade (slika 13.5) moguće je izvesti veliki broj proizvodnih operacija, kao što su

bušenje, sečenje, otvrdnjavanje, nanošenje prevlaka, zavarivanje itd. Zahvaljujući

isključivo visokom usmerenju - fokusiranju snopa (na površinu reda 10-6 mm2),

visokoj gustini energije snopa (do 108 kW/mm2), mogućnosti jednostavnog

upravljanja laserskim snopom i obrade u različitim sredinama, obrada laserom

dobija sve veći značaj i ima niz prednosti.

Principijelna šema formiranja laserskog snopa

Obrada plazmom

Obrada plazmom (Plasma Jet Machining - PJM) se koristi za realizaciju

proizvodnih operacija koje zahtevaju visoku koncentraciju toplotne

energije. To su procesi topljenja, zavarivanja, sečenja metala i nemetala,

nanošenja prevlaka, topljenje itd. Propuštanjem plazma gasova (radnih

gasova kao što su argon, vodonik, kiseonik i sl.) preko električnog luka,

stvorenog izmeĎu anode i katode, formira se buktinja - plazma.

Šematski prikaz luka plazme i

temperaturnih zona

Hemijska obrada

Hemijske metode obrade materijala (Chemical Machining - CM) su

metode zasnovane na uklanjanju viška materijala meĎudejstvima

materijala predmeta obrade i radne tečnosti (vodeni rastvori sumporne,

fosforne, azotne, sone i drugih kiselina, baza ili soli) unutar kupatila

Principijelna šema hemijske obrade

AJM i WJM obrada

Hidromehaničke metode obrade, obrade abrazivnim (AJM) ili vodenim mlazom

(WJM), se koriste za hidromehaničko rezanje i oblikovanje lima. Predstavljaju

progesivne metode zasnovane na korišćenju energije razaranja koju poseduje mlaz

tečnosti velike brzine i visokog pritiska. Primenom hidrauličnih instalacija snage 8 –

80 kW visokog pritiska (150 - 1000 MPa i više) i brzine strujanja tečnosti (vode sa ili

bez abraziva) stvaraju se uslovi za sečenje i isecanje različitih konfiguracija na

predmetima izraĎenim od metala i nemetala

Podela mašina prema stepenu automatizacije

i fleksibilnosti

•Univerzalne mašine (Vrlo nizak stepen automatizacije, uz visoku fleksibilnost)

•Specijalne mašine (Visok stepen automatizacije, uz vrlo nisku fleksibilnost)

Primeri specijalnih mašina

Visevreteni automatski strug

Primeri specijalnih mašina posebne kinematike

Brusilica za specijalne namene

Vertikalna glodalica za odvalno glodanje zupcanika

Primeri specijalnih mašina posebne kinematike

Mašina za brusenje bokova zubaca

Primeri specijalnih mašina posebne kinematike

Primeri specijalnih mašina

Mašina za brušenje radilica

Mašina za centriranje i opsecanje

Primeri specijalnih mašina posebne kinematike

Podela mašina prema vrsti upravljanja

Mašne alatke (eng. Machine Tools) su tehniči sistemi koji posredstvom

odgovarajućeg alata, uz neophodna kretanja izvršnih organa, služe za oblikovanje

obradka različitim postupcima obrade.

Da bi se odvijao obradni proces na mašinama atkama, neophodna su kretanja

alata u odnosu na obradak ili obradka u odnosu na alat. Upravljanje kretanjima

može biti izvedeno na različite načine . Osnovna podela metoda upravljanja

mašinama je:

ručno upravljanje, i

sistemom automatskog upravljanja (SAU).

Ručno upravljanje mašinama

Sistem automatskog upravljanja

mašinama

Crtež

Sa današnjeg nivoa razvoja proizvodnih tehnologija sistemi automatskog

upravljanja mašinama mogu se podeliti u dve grupe:

sistemi programskog upravljanja mašinama

sistemi adaptivnog upravljanja mašinama

Sistemi programskog upravljanja Nosilac programa

Mehanički sistemi sa upravljačkim

vratilom

Bregaste ploče, cilindrične krivulje, doboši sa

graničnicima.

Kopirni sistemi Šabloni

Sistemi sa ciklusnim upravljanjemBušene ploče, elementi relejne tehnike,

graničnici

Sistemi sa NC tehnologijomBušene trake, magnetne trake, HD, DVD,

Flash memorije

Sistem automatskog upravljanja

mašinama

Definicija prema EIA (Electronic Industries Association)

Numeričko upravljanje (NC – Numerical Control) je proces gde se direktnim

unošenjem numeričkih podataka kao ulaznih veličina, upravlja funkcijama

mašine. Ulazna veličine su kodirane i sastoje se od brojeva, slova, znakova i

simbola. Upravljački sistem mašine u svom sastavu raspolaže sa modulima koji

imaju mogućnost “razumevanja” ovako opisanih zadataka. Navdeni sistemi

imaju za osnovu binarni brojni sistem (operišu ciframa “0” i “1”), a uspostavljanje

veza izmeĎu numeričkih vrednosti prikazanih u binarnom brojnom sistemu

ostavruje se korišćenjem elektronske obrade podataka pomoću računara.

Nivoi upravljanja u NC tehnologiji

Konvencionalno numeričko upravljanje (NC – Numerical Control)

Kompjutersko numeričko upravljanje (CNC – Computer Numerical

Control)

Direktno, distributivno numeričko upravljanje (DNC – Distributed

Numerical Control)

Sistemi sa NC tehnologijom

NUMERICAL CONTROL

• Aktuelni period: do 1975. god.

• Upravljački signali: naponski impulsi

• Upravljačke funkcije: elektronska hardverska kola

• Unos programa: B-traka, M-traka

COMPUTER NUMERICAL

CONTROL

• Aktuelni period: od 1975. god.

• Upravljački signali: digitalni bitovi

• Upravljačke funkcije: softverske

• Unos podataka: tastatura, spoljne memorije

• U kompjutersko upravljanje kretanjem radnih organa mašine

uključeno i upravljanje procesom obrade

ADAPTIVE COMPUTER NUMERICAL

CONTROL

• Glavni kompjuter upravlja tehnološkim procesom više mašina

DIRECT NUMERICAL CONTROL

• Mrežno upravljanje

• Distribucija podtaka

• Upravljanje NC programima

• Mogućnost povezivanja NC i CNC mašina

• Kompjutersko (CAD/CAM, CAPP) programiranje

• Upravljanje alatima, priborima i gotovim delovima

• Upravljanje operativnim podacima

DISTRIBUTIVE NUMERICAL

CONTROL

DISTRIBUTIVE NUMERICAL

CONTROL

Pojam fleksibilnih tehnoloških sistema

Fleksibilna automatizacija

Automatizacija podrazumeva da upravljačku ulogu čoveka pri rukovanju mašinskim

sistemom preuzme upravljački sistem. Sa takvim funkcionalnim zahtevima se najpre

razvila tzv. “kruta” automatizacija, sa upravljačkim komponentama na bazi relejne

tehnike, sa velikim komandnim pultovima za upravljanje industrijskim postrojenjima.

Krajem prošlog veka “kruta” automatizaciju u potpunosti je zamenila programabilna ili

fleksibilna automatizacija.

Fleksibilna automatizacija (eng. Flexible Automatizacion) je nova i savremena oblast

tehnike koja se odnosi na računarski integrisane proizvodne sisteme i robotizovane

proizvodne linije u industriji prerade metala. Suština programabilne automatizacije se

zasniva na ideji, da se visoko kvalitetno, produktivno i ekonomično izvode složene

tehnološke operacije obrade, merenja, kontrole, montaže i manipulacije u različitim

serijama proizvoda. Pri tome se promena tehnoloških operacija na jednom te istom

mašinskom sistemu ostvaruje samo promenom aplikativnog programa, koji se izvršava

na CNC (eng. Computer Numeric Control) upravljačkim sistemima, PLC (eng.

Programmable Logic Controiler) kontrolerima robot kontrolerima i “cell” (ćelija)

kontroleru, dok se izvršni organi mašinskog postrojenja ne menjaju.

Fleksibilna automatizacija

Osnovni principi fleksibilne automatizacije u industriji

CNC mašine

Kvalitativna hardverska promena uslovila je CNC upravljanje.

Prvo su se pojavile CNC upravljačke jedinice sa integrisanim mini računarom.

Skladištenje programa na hard disk, CD, flash i primena PC računara za izvršavanje

programa i prenos upravljačkih parametara do CNC modula vezom RS232.

Upravljački signali su digitalni.

Moguće je ostvariti više oblika interpolacije (linarnu, kružnu, paraboličnu, spiralnu,

sfernu...)

Interaktivni rad, kompenzacija putanje prečnika alata, kompenzacija dužine alata i sl.

Komponente NC sistema

Komponente CNC sistema

Princip rada CNC mašine

Osnovni elementi CNC

sistema

CNC upravljačka

jedinica koordinira

svim funkcijama za

upravljanje mašinom

koje obuhvataju ulaz,

obradu i izlaz

podataka kao i

mašinski interfejs.

Osnovni elementi CNC sistema

Pogonski

sistem

Davač

Vreteno

CNC upravljačka jedinica

CNC upravljačka

jedinica

DISPLAY UNIT

Adaptivno upravljanje

Adaptivni sistemi upravljanja mašinama AdSU (AC – Adaptive Control) su

sistemi upravljanja mašinama kod kojih se tokom obradnog procesa automatski

menja algoritam izvoĎenja procesa upravljanja.

Izvode se u slučajevima kada se karakteristike obradnog procesa ili dejstvo

spoljnih uticaja na isti nekontrolisano menjaju. Bazirani su na CNC upravljanju.

Zavisno od principa funkcionisanja AdSU svrstavaju se uglavnom u dve grupe:

sistemi graničnog upravljanja – AdSGU

sistemi optimalnog upravljanja – AdSOU

Sistemi graničnog upravljanja – AdSGU

Sistemi optimalnog upravljanja –

AdSOU

Primeri CNC mašina

CNC strug

CNC glodalica

Primeri CNC mašina

Primeri CNC mašina

Horizontalna i vertikalna CNC bušilica

Primeri CNC mašina

CNC brusilica

Primeri CNC mašina

CNC presa

Primeri CNC mašina

CNC mašina za lasersko sečenje

CNC mašina za sečenje abrazivnim vodenim mlazom

Primeri CNC mašina

Primeri CNC mašina

CNC mašina za sečenje plasmom

Obradni centri (eng. Machining Centers) su mašine alatke sa CNC upravljanjem, koje

imaju u svom mašinskom sistemu magacin alata sa automatskim izmenjivačem. Mogu se

koristiti u industriji prerade metala kao i druge CNC mašine alatke u vidu autonomnih

obradnih sistema. Ukoliko obradni centri imaju i sistem za automatsku izmenu obradaka

(sistem za automatsku izmenu paleta) mogu se integrisati u u FTS. S obzirom da se na

obradnim centrima odvija process rezanja, oni su osnovni moduli za konfigurisanje

fleksibilnog tehnološkog sistema.

Obradni centri mogu biti od zavisnosti od pravca ose glavnog vretena – horizontalni ili

vertikalni, u zavisnosti od broja glavnih vretena – jednovreteni ili viševreteni, mogu biti sa

standardnim sistemom alata ili sa glavom za višeosnu obradu i sa nizom dodatnih modula

i tehnoloških funkcija za različite vrste obrade.

Obradni centri

Obradni centri za razliku od CNC mašina alatki nisu konstrukcijski orijentisani odreĎenoj

vrsti obrade, ili pak makrogeometriji obraĎene površine. S obzirom da imaju magacine sa

različitim alatima i da mogu izvoditi višeosna relativna kretanja alata u odnosu na obradak,

uspešno se koriste za struganje, prostrugivanje, sve vrste glodanja i bušenje, obradu

navoja i neke operacije merenja i kontrole tokom obradnog procesa. Na obradnim

sistemima se mogu visoko kvalitetno obraĎivati ravne, cilindrične, konusne, zavojne i

prostorno složene površine sa obratcima u najrazličitijim režimskim uslovima, što daje

izuzetan kvalitet ovim visoko fleksibilnim obradnim sistemima.

Petoosni CNC obradni centar

Petoosni CNC obradni centar

Petoosni CNC obradni centar

Funkcionalne karakteristike obradnih centara

Radni prostor.

Radni sto.

Modul glavnog kretanja.

Moduli pomoćnih kretanja (linearne ose).

Glavno vreteno.

Merni sistem i tačnost.

Magacin alata.

Vreme izmene alata.

Izmenjivač paleta.

Upravljački sistem.

Moduli od kojih se sastoji obradni centar mogu podeliti u dve grupe:

Osnovni ili kinematički moduli – u koje spada modul glavnog vretena koji izvodi glavno

kretanje, moduli linearnih kretanja u pravcu kordinatnih NC-osa koji izvode pomoćna

kretanja tokom obradnog procesa i moduli za za obrtna pomoćna kretanja, tzv. Obrtni

stolovi koji se najčešće vezuju za neki od modula horizontalnog linearnog kretanja I

Dodatni moduli – u koje spada sistem alata, magacin alata obradnog centra,

izmenjivač alata, izmenjivač paleta, transporter strugotine, sistem za hlaĎenje i

podmazivanje, zaštitna kabina i CNC upravljački sistem.

Moduli i funkcionalni sistemi obradnih centara

Moduli su sastavne celine koji čine obradni sistem, a predstavljaju kompletnu celinu –

mašinski pod sistem, koji sadrži sve potrebne ugradne komponente za obavljanje

odreĎenih funkcija (linearnih kretanja, obrtnih kretanja, izmene alata, izmene paleta)

obradnog centa.

Na kinematičke module koji se izvode u osnovnom obliku kao postolja, stubovi, kućišta,

nosači – traverse, a mogu biti livene ili zavarene konstrukcije, ugraĎuju se funkcionalni

sistemi, koji obezbeĎuju da moduli postanu kompletne funkcionalne celine. Glavni

funkcionalni sistemi su:

Pogonski sistemi – aktuoatori, koji obuhvataju elektromotore, regulatore i prenosnike a

služe da izvrše prenos obrtnog (u slučaju obrtnih elektromotora) ili linearnog (u slučaju

linearnih elektromotora) od elektromotora do modula koji ostvaruje direktno ili posredno

kretanje alata i obratka.

Sistemi za voĎenje – klizne i linearne kotrljajne voĎice koje obezbeĎuju tačnost

voĎenja u radnim uslovima pri linearnim kretanjima pokretnog u odnosu na neporetni

modul i sistem za uležištenje koji obezbeĎuju optimalan odnos izmeĎu modula koji izvode

obrtna kretanja u odnosu na nepokretne module.

Merni sistem – merni sistem za kružna i linearna kretanja mogu biti ugraĎeni kao direktni

ili indirektni merni sistemi, služe da se u svakom vremenskom trenutku veoma precizno

identifikuje pozicija pokretnog modula u odnosu na nepokretni u radnim uslovima.

Funkcionalni sistemi

Osnovni ili kinematički moduli

Osnovni ili kinematički moduli

Glavno vreteno

Linearni magacin alata sa 10 mesta

Rotacioni magacin alata

Obradni centar sa integrisanim izmenjivačem

paleta

Obradni centar sa integrisanim izmenjivačem

paleta

Rekonfigurabilne mašine

Rekonfigurabilna mašina alatka ( Reconfigurable machine Tool- RMT) je novi koncept

modularnih mašina alatki sa promenljivom strukturom. Modularni koncept mašina alatki

poznat je od pojave obradnih centara jer je jednim svojim delom primenjen kod njih

Modularnost obradnih centara kao rekonfigurabilna karakteristika

Za razliku od obradnih centara, kod RMT modularnost je primenjena na

sve aspekte mašine. To znači da rekonfigurabilnost pored mehaničke

strukture podrazumeva i rekonfigurabilne upravljačke module koji se

mogu lako menjati i integrisati u upravljačke sisteme sa otvorenom

arhitekturom.

Sve glavne komponente mašine raĎene su na modularnom principu, pa

koncepcija rekonfigurabilne mašine treba da obuhvati sledeće celine:

mehanički module, interfejs za povezivanje, module elektronike,

upravljačke module, softversku platformu i druge elemente.

Rekonfigurabilne mašine

Rekonfigurabilnost mašina posmatra se kroz:

veličinu obratka: rekonfigurabilnost se postiže zamenom modula kao što su

stubovi, radni stolovi, radna vretena i drugo, sa modulima različitih veličina,

geometrija obratka: različiti geometrijski oblici postižu se povećanjem broja

osa mašine dodavanjem novih osa ili zamenom neke obradne jedinice obradnom

jedinicom sa više stepeni slobode kretanja

Primer rekonfigurabilne mašine sa osnovnim modulima

Povećanje produktivnosti: postiže se zamenom jedno-vretenih jedinica dvo-vretenim

ili više-vretenim radnim jedinicama. Na slici dat je primer obrade dela sa četiri radne

jedinice

Izmena procesa obrade: za izmenu vrste obrade nije dovoljno samo izmeniti

rezni alat, već je potrebno izmeniti i konfiguraciju mašine. Kod nekih izvoĎenja

na obradnim centrima moguće je realizovatii operacije struganja, glodanja,

bušenja i slično. Na slici data je rekonfigurabilna prototipska mašina alatka za

obradu blokova motora bušenjem i glodanjem

Povećanje geometrijske tačnosti i kvaliteta obraĎene površine: podrazumeva

postojanje obradnih jedinica sa većim statičkom i dinamičkom krutošću

mašinskog sistema, sa širim spektorom izbora radnih režima, alata i pribora.

Fleksibilni sistemi

Fleksibilnu tehnološku ćeliju (Flexible Manufacturing Cell – Cell FTC) čine više mašina

alatki sa CNC upravljanjem (može i obradni centar) meĎusobno povezanih

odgovarajućim sistemom za transport obradaka, industrijskim robotima za manipulaciju

alatima, zajedničkim merno – kontrolnim sistemom i sistemom upravljanja.

Fleksibilnu tehnološka jedinica (FTU) odnosno mašina alatka sa CNC upravljanjem i

automatskom izmenom alata i fleksibilni tehnološki modul (Flexible Manufacturing

Modul – FTM) koji se dobija kada se FTU doda merno kontrolni sistem, manipulacioni

sistem za obratke, izratke i alate. Modulom se upravlja CNC i PLC sistemima. Takodje

u okviru FTU postoji poseban magacin izradaka, pomoćnih pribora i sl. U okviru

posebnih magacina izradaka, pomoćnih pribora, pripremaka i alata prenošenje istih do

mašina izvodi se manuelno. Vrlo često se FTU u pojedinim krugovima smatra

tehnološkom ćelijom.

Fleksibilni tehnološki sistem (Flexible Manufacturing System – FTS) za razliku od

FTC podrazumeva upravljanje kompletnom tehnologijom dobijanja proizvoda ili čak

kompletnom proizvodnjom, koja se ostvaruje sinhronizovanim radom više mašina sa

CNC upravljanjem i/ili obradnih centara.

Fleksibilna tehnološka ćelija za kompletnu obradu kutijastih delova “DECKEL MACHO”

Često se sreću termini transfer mašina i transfer linija. Dve ili više specijalnih mašina

(agregatne mašine, viševretene mašine i sl.) predvidjenih za odreĎene operacije na

jednom ili više obradaka, meĎusobno povezane prinudnim transportom gde čovek ne

učestvuje pri transportu obradaka od operacije do operacije, odnosno od mašine do

mašine, naziva se transfer mašina.

Transfer mašine za kompletnu obradu složenih delova, odnosno više transfer mašina

koje izvode odreĎene operacije kod istih obradaka radi kompletne obrade, gde transport

izmedju transfer mašina ne mora biti strogo prinudan naziva se transfer linija.

Transportni sistem u okviru fleksibilnih sistema uglavnom je paletnog tipa i izvodi se kao

linijski, kružni ili kombinovani.

Linearni transportni sistem

Kružni paletni sistem

Sistem alata za CNC mašine

Za efikasno korišćenje mašina alatki sa CNC upravljanjem, razvijeni su sistem alati koji

su svojim karakteristikama prilagoĎeni za automatsku izmenu. “Sistem alati” u stvari

predstavljaju široku lepezu elemenata, odnosno osnovni deo (držač), reducir čaure,

nastavci, držači reznih elemenata, rezni elementi...

Osnovi zahtevi koji se postavljaju pred ovaj sistem:

Optimalni broj elemenata.

Efikasno kodirani.

Brza, laka i efikasna zamena, i

Visoka rezna postojanost.

Primer sistema alata za bušenje i glodanje na mašinama sa CNC

upravljanjem

Primer sistema alata za obradu na

revolver strugovima sa CNC

upravljanjem

Identifikacioni sistem alata

Savremeni CNC sistemi danas imaju automatizovani način identifikacije alata za proces

obrade. Uglavnom proces identifikacije izvodi se preko čipa (nosač koda ili podataka)

fiksiranog na alatu, a podaci na čipu sa uglavnom u BCD kodu.

Preko oznake na čipu vrši se identifikacija šifri u kojima su integrisani podaci koji se

odnose na sve elemente alata tj. Od držača do reznog elementa (rezne pločice).

Prikaz automatskog sistema za identifikaciju alata modernih mašina sa CNC

upravljanjem

Prikaz automatskog sistema za identifikaciju alata sa jednosmernom i

dvosmernom detekcijom

Industrijski robot je višenamenska, reprogramabilna, manipulaciona

i automatski upravljana mašina sa više stepeni slobode, koja može

biti u fiksiranom položaju ili mobilna, a koristi se za automatizovane

industrijske primene

Znаčаj IR

– аutomаtizаcijа proizvodnje

– podizаnje nivoа produktivnosti

– održаvаnje konstаntnog nivoа

kvаlitetа

– humаnizаcijа rаdа

Podsistemi IR

Industrijski robot imа 6 osnovnih podsistemа, koji izvršаvаnjem svojih

funkcijа i meĎusobnom koordinаcijom ostvаruju ukupnu funkcionаlnost IR:

1. Mehаnički sistem (mehаničkа strukturа, mehаnizаm robotа,

mаnipulаtor)

– osnovnа funkcijа – uspostаvljаnje prostornih odnosа izmeĎu end-

efektorа i

rаdnog objektа - npr. obrаtkа

– sаstoji se iz segmenаtа povezаnih obrtnim ili trаnslаtornim zglobovimа

koji su

osnаženi pogonskim sistemimа

– obično je fiksirаn zа podlogu, а može imаti i dodаtne (mobilne) ose;

industrijski roboti su i robokolicа (аutomаtizovаni unutrаšnji trаnsport)

2. End-efektori (zаvršni ureĎаji, rаdni orgаni)

– hvаtаči koji imаju zаdаtаk hvаtаnjа i držаnjа objekаtа, ili

– аlаti, koji imаju ulogu obаvljаnjа procesа (kаo što su zаvаrivаnje,

bojenje, obrаdа, itd.) i položаjа objekаtа u rаdnom okruženju robotа

3. Uprаvljаčki sistem

– omogućаvа memorisаnje, odvijаnje tokа progrаmа, vezu sа perifernim

ureĎаjimа, uprаvljаnje i nаdgledаnje izvršаvаnjа pojedinih funkcijа

– uprаvljаnje pogonskim sistemimа je gotovo uvek servo-sistemski

regulisаno, izuzev u slučаju pneumаtskog pogonа

– po nаčinu kretаnjа, uprаvljаnje može biti: „Point-to-Point” (tаčkа po

tаčkа), ili „Continuous Path” (uprаvljаnje po trаjektoriji - konturi)

4. Pogonski sistem

– dinamička opterećenja industrijskih robota su daleko veća u odnosu na

dinmička opterećenja mašina alatki, gde različite mase delova kojima se

izvodi manipulacija otežavaju ovu problematiku. Stoga, tačnost

pozicioniranja industrijskih robota nikada ne može biti kao kod mašina

alatki. Danas se kod industrijskih robota kao pogoni koriste električni

(nаjčešće DC), pneumаtski ili hidrаulični motori.

5. Merni sistem

– unutrаšnji senzori koji omogućаvаju merenje položаjа i brzine pojedinih

osа robotа (potenciometri, enkoderi, rizolveri, tаho-generаtori, itd.)

6. Senzorski sistem

– omogućаvа obuhvаtаnje uticаjа okoline, merenje fizičkih veličinа i

prepoznаvаnje oblikа i položаjа objekаtа u rаdnom okruženju robotа

Tehničke kаrаkteristike IR

1. broj stepeni slobode (nаjčešće od 4 do 6)

– u opštem slučаju potrebno je 6 stepeni slobode kretаnjа dа bi se telo

slobodno pozicionirаlo i orijentisаlo u prostoru

– prvа tri stepenа slobode čine osnovnu (minimаlnu) konfigurаciju ruke

robotа

i nаzivаju se stepeni slobode pozicionirаnjа ili krаće ose pozicionirаnjа

– drugа tri stepenа slobode odreĎuju ose orijentаcije i ostvаruju ih

zglobovi

end-efektorа (nаjčešće hvаtаčа u vidu šаke)

– tzv. redundаntni roboti imаju više od 6 stepeni slobode kretаnjа ⇒ većа

mogućnost zаobilаženjа preprekа – pozicijа u rаdnom prostoru se može

dostići nа više od jednog nаčinа

2. rаdni prostor

– dostizivi rаdni prostor je onаj kogа vrh end-efektorа može fizički dostići

– rаdni prostor end-efektora je deo dostizivog rаdnog prostorа koji end-

efektor može fizički dostići sа proizvoljnom orijentаcijom end-efektorа

3. nosivost (mаlа - ispod 1kg, srednjа 1kg-100kg, velikа - preko

100kg)

4. tаčnost dostizаnjа krаjnje pozicije (tаčnost pozicionirаnjа vrhа

robotа,

аritmetičkа sredinа u Gаusovoj krivi)

5. ponаvljаjućа tаčnost (stаtističkа veličinа, merа rаsipаnjа)

6. rezolucijа (progrаmskа i uprаvljаčkа, obično su jednаke)

– progrаmskа ⇒ nаjmаnji inkrement dostupаn progrаmeru

– uprаvljаčkа ⇒ nаjmаnji inkrement koji merni element putа može dа

registruje

u povrаtnoj sprezi sа uprаvljаčkom jedinicom

7. brzinа

– mаnji gаbаriti ⇒ veće brzine

8. uprаvljаčki sistem (npr. servo „PTP” ili „CP”)

9. snаgа pogonskih motorа

Metode progrаmirаnjа IR

1. „on-line” (progrаmirаnje obučаvаnjem)

– prednosti: jednostаvnost, pouzdаnost

– mаne: mаšinа je zаuzetа dok trаje progrаmirаnje

2. „off-line” (progrаmirаnje upotrebom progrаmskih jezikа)

– prednosti: mаnji gubitаk rаdnog vremenа, mogućnost simulаcije

– mаne: složenost, potrebаn visok stepen stručne spreme operаterа

Klаsifikаcijа IR premа nivou uprаvljаnjа

1. ručni mаnipulаcioni ureĎаji: to su ureĎаji sа nekoliko stepeni slobode

kretаnjа kojimа uprаvljа čovek;

2. sekvencijаlni roboti: to su mаnipulаcioni ureĎаji sа fiksnim ili promenljivim

sekvencijаlnim uprаvljаnjem (teško se progrаmirаju);

3. ponаvljаjući („play-back”) roboti: operаter izvršаvа zаdаtаk „voĎenjem”

end-efektorа robotа, uz memorisаnje trаjektorijа koje se kаsnije ponаvljаju;

4. NU roboti: progrаmirаju se tekstuаlnim jezicimа slično kаo NUMA;

5. аutonomni mobilni roboti: korišćenjem senzorske informаcije i veštаčke

inteligencije (Artificial Intelligence) ovi roboti rаzumeju zаdаtаk i okolinu,

tаko dа mogu dа donose odluke sаmostаlno, zаhvаljujući prethodnom

mаšinskom učenju, i to u reаlnom vremenu

SCARA Robot

Razvojem fleksibilnih tehnoloških sistema kao i tehnologija obrade paralelno se razvijao i

merni sistem kontrole ostvarensti zacrtanih planova. Merni centri imaju stabilnu noseću

strukturu i višeosni kordinatni pogonski sistem sa nezavisnim pogonskim motorima za svaki

kordinatnu osu, analogno mašinama alatkama sa CNC upravljanjem, stom razlikom što su

pogonski sistemi mernih centara precizni, reda veličine 0.1 mikron, 0.01 mikron ili čak

0.001mikron.

Merni centri imaju sopstveni CNC upravljački sistem, koji se sastoji od hardverskog dela,

analogno CNC upravljačkom sistemu mašina alatki, sa nešto drugačijom softverskom

strukturom. Sistemski softver upravlja radom hardverskih modula upravljačkog sistema, a

korisnički softver mernog centra ima dva glavna programska modula:

Program za upravljanje kretanjem merne glave mernog centra,

Program za očitavanje mernih vrednosti i daljeg njihovog procesiranja radi

geometrijske forme koja se meri (npr. izmene pozicije tri tačke definišu kružnicu i njen

centar)

MERNI CENTRI U FLEKSIBILNIM TEHNOLOŠKIM

SISTEMIMA

Struktura mernih centara

Merni centri poslednje generacije su modern merne mašine, koje poseduju stabilnu

noseću strukturu i visoko precizan mehanički sistem sa CNC upravljanjem. S obzirom na

namenu, merni centri mogu biti različitih veličina radnog prostora i različitih kinematičkih

struktura, koje su izvedene kao složeni mašinski sistemi sa nekoliko funkcionalnih celina.

• Noseća struktura – ima funkciju da neutrališe sve sile u procesu merenja i da omogući

tačno voĎenje pokretnih modula mernog centra,

• Merni sistem – koji treba jednoznačno da identifikuje položaj pokretnih modula noseće

structure u odnosu na mernu tačku,

• Pogonski sistem – ima funkciju translatornog i rotacionog pokretanja noseće strukture i

merne glave u odnosu na nepokretni merni sto na kome se nalazi obradak,

• Merni senzor – prvi element mernog lanca, koji generiše merni signal srazmeran

vrednosti merene veličine, odnosno detektovanoj sili u poziciji merenja i

• CNC računarsko upravljački sistem – koji obezbeĎuje programiranje, upravljanje

komponentama, obradu signala i generisanje izlaznih izveštaja – mernih protokola o

izmerenim vrednostima.

Funkcionalne celine mernog centra portalne noseće

strukture

Merni sistem sa linearnim osama kordinatnog mernog

centra

Inkrementalni merni sistem mernog centra za merenje

linearnih rastojanja

Merni senzor (slika) je prilagoĎen za fino merenje slike koja nastaje dodirom mernog pipka

sa obratkom i najčešće se izvodi na induktivnom principu (koji omogućava “scanning” –

kontinualno praćenje konture obratka). Merni senzor je integrisan sa optičkim enkoderom

(koji je pogodan za merenje pomeranja).

Princip rada induktivnog mernog senzora mernog centra

a) položaj kada merni pipak nije u kontaktu sa obratkom

b) položaj kada je merni pipak na obratku

Programiranje mernih centara

Skoro svi roizvoĎači mernih centara imaju sopstveni programski sistem za

programiranje, ali u osnovi svi se zasnivaju na dva programska sistema koji se

najviše koriste:

• NCMES (eng. Numerical Controlled Masuring and Evulation System), softver

razvijen u saradnji istraživačkih institucija univerziteta i visokih škola (Institut fur

Sreuerungstechnik – Universitat Stuttgart i RWTH – Aachen), proizvoĎača i

korisnika CMM mernih mašina u Nemačkoj.

• SCAI (eng. Software Controllo Automatico Inspector) softver, razvio italijanski

proizvoĎač NC mernih mašina Olivetti.

MERNI SISTEMI I SENZORSKA TEHNIKA

Signali mernih sistema i senzora se koriste kao ulazi računarsko upravljačkih sistema, na

osnovu kojih se realizuje upravljački algoritam kroz izvršavanje aplikativnog programa.

Danas u svetu postoji veliki broj proizvoĎača mernih sistema i senzora svih vrsta,

dimenzija i konstrukcijskih rešenja (Omron, Balluff, Simens, Allen i dr.).

Kod sistema fleksibilne automatizacijeje najvažnije pravilno odrediti merni sistem, koji će

zadovoljiti funkcionalne zahteve obradnog centra ili robotskog sistema, ili optimalno

definisati senzor koji će adekvatno reagovati na promenu stanja u tehnološkom procesu.

Merni sistemi i senzorska tehnika su jedan od najznačajnijih faktora programabilnog i

automatizovanog načina rada u FTS-u.

Ovi sistemi na obradnim centrima se ugraĎuju na module koji izvode glavna ili pomoćna

kretanja, tako da svaka NC- osa koja ima sopstveni pogonski sistem i sistem voĎenja ima i

sopstveni merni sistem, koji služi za direktno ili indirektno merenje pozicija alata u odnosu na

obradak tokom obradnog procesa. Integrisan merni sistem na obradnim centrima,

omogućuje povratnu spregu zatvorenog sistema NC upravljanja relativnim kretanjem alatau

odnosu na obradak (slika), što omogućava izradu mašinskih delova visoke tačnosti i kvaliteta

obraĎene površine

Princip analognog i digitalnog merenja

Rizolveri

Enkoderi

Enkoderi su merni sistemi koji služe prvenstveno za merenje linearnih i kružnih kretanja na

obradnim centrima, robotskim sistemima i drugim mašinskim sistemima kod kojih je

neophodno merenje rastojanja i brzine pri kretanju pokretnih modula. Postoje enkoderi za

merenje uglova – kružnih pomeraja i enkoderi za merenje dužine – u slučaju translatornih

kretanja. Oba tipa enkodera mogu biti sa apsolutnim i inkrementalnim principom merenja.

Apsolutni enkoderi

Apsolutni enkoderi za merenje kružnog kretanja sastoje se od statora i obrtnog diska, koji

imaju kodirane ugaone vrednosti u vidu različitih kombinacija proreza – segmenata na

koncentričnim stazama rasporeĎenih od periferije prema centru. Ako apsolutni enkoder ima

osam kanala on će identifikovati 256 različitih pozicija. Izvor svetlosti deluje na svaki

koncentrični kanal i pri pomeranju obrtnog diska u odnosu na referentni položaj, stvara se

impuls na fotodekoderu prema Gray-ovom ili BCD kodu, koji odgovara uglu zaokretanja.

Preciznost merenja je u zavisnosti od rezolucije enkodera.

Funkcionalni princip apsolutnog četvorobitnog enkodera za merenje ugla

Inkrementalni enkoderi

Inkrementlni enkoderi za merenje kružnog kretanja se razlikuju od apsolutnih uglavnom po

principu identifikacije ugaone merne veličine. Inkrementalni enkoderi imaju obrtni disk sa

dve kružne inkrementalne skale na obodu. Te dve skale predstavljaju i dva kanala fazno

pomerena za ugao 90 stepeni i to jedna skala kanal A i drugi kanal B. Broj inkremenata

može biti različit, pri čemu veći broj inkremenata obezbeĎuje veću rezoluciju. Čitač sa

svetlosnim i fotodekoderom stvara naponske linije na oba kanala, pri čemu svaki impuls

predstavlja jedan ugaoni increment obrtnog diska. U zavisnosti od klase tačnosti rezolucija

inkrementalnog enkodera može biti u interval 250-2500 impulsa po okretanju.

Brojanjeminkremenata se identifikuje veličina kružnog kretanja koje izvodi obrtni modul.

Senzorska tehnika

Senzori su elementi koji služe za dobijanje signala signala kao nosilaca informacije o stanju

u fleksibilnom tehnološkom sistemu, u kome je automatizovan upravljački sistem.

Informacije o odreĎenom dogaĎaju u sistemu se generišu merenjem karakterističnih fizičkih

veličina i identifikaciom odreĎenih stanja, koja karakterišu tehnološki proces.

Senzori mogu biti izvedeni kao davači primarni osetljivi elementi koji pretvaraju fizičku

veličinu u neku drugu koja je pogodnija za merenje, transĎuseri – koji pretvaraju

identifikacionu fizičku veličinu u električni signal i transmiteri – merni pretvarači, koji

pretvaraju fizičku veličinuu standardni signal.

Fotoelektrični i optički senzori

Fotoelektrični senzori se primenjuju u slučaju kada treba detektovati neki objekat u

odreĎenoj zoni tehnološkog sistema. Ovi senzori imaju predajnik kao svetlosni izvor

emituje svetlosni snop usmeren kroz odreĎeni prostor i prijemnik koji ga detektuje.

Senzori za vizuelno prepoznavanje

Senzori za vizuelno prepoznavanje ili “vision” sistemi primenjuju se za vizuelnu kontrolu u

tehnološkom procesu FTS-a. Koriste se najčešće za prepoznavanje obradaka iz iste

familije delova koji se istovremeno obraĎuju u FTS-u, kako bi se sistem upravljanja

prilagodio tehnološkim specifikacijama svakog konkretnog obratka.

Senzori rastojanja

Senzori rastojanja se primenjuju u slučajevima kada je najpre neophodno detektovati

prisustvo nekog objekta u odgovarajućoj zoni, a zatim aktivirati prekidač u električnom

kolu kada je objekat detektovan na definisanom minimalnom rastojanju od glave senzora.

Senzori brzine

Senzori brzine se koriste uglavnom za upravljanje obimnom brzinom obrtnih modula a

postavljaju se na elektromotorima ili pogonskim vratilima. Mogu biti realizovani na različite

načine, a najčešće kao tahogeneratori, analogni i digitalni tahometri.

Senzori opterećenja

Senzori opterećenja se koriste da bi se u procesu obrade sprečila pojava velikih sila,

momenata i pritisaka koji bi mogli izazvati preopterećenje, deformacije ili lomove na

modulima obradnih centara.

Elektromehanički senzori

Elektronski senzori ili mikroprekidači se primenjuju na svim mestima u fleksibilnoj

automatizaciji, gde je potrebno omogućiti funkciju prekida električnog kola kada neki

pokretni modul doĎe u strogo definisan položaj, odnosno kada treba ograničiti kretanje

pokretnom u odnosu na nepokretni modul.

Pored ovih senzora postoje razne još razne vrste senzora poput: releja, optičkih prekidača,

digitalnih brojača, panel indikatori, temperatubni kontroleri, senzori nivoa, analogni i digitalni

konverteri.

UPRAVLJAČKI SISTEMI U FLEKSIBILNIM

TEHNOLOŠKIM SISTEMIMA

Upravljački sistemi u fleksibilnim u FTS-u obuhvataju industrijske računare

i kontrolere koji upravljaju na više nivoa, svim funkcija proizvodnog

sistema.

Obradni centri imaju CNC upravljački sistem.

Radom robotskih sistema upravljaju RC kontroleri.

Transportnim sistemom upravljaju PLC kontroleri.

CNC upravljački sistem je specijalizovani računarski sistem, koji

obezbeĎuje korisnički rad u pogledu interaktivnog projektovanja NC

tehnologije, automatskog generisanja NC programa i izvršavanja NC

koda, koji upravlja kretanjima pokretnih modula obradnog centra

omogucuje DNC (eng. Distributed Numerical Control) komunikaciju sa

računarskim sisitemom ovog ili višeg nivoa upravljanja i obezbeĎuje

podatke tehničke dijagnostike obradnog procesa.

CNC upravljački sistem

Broj upravljivih NC-osa je osnovna karakteristika kapaciteta NC

upravljačkog sistema. NC upravljanje se odnosi uglavnom samo na

upravljanje relativnim kretanjem alata u odnosu na obradak, na osnovu

upravljačkog skupa strogo formalizovanih instrukcija u NC program, dok je

CNC concept dosta savremeniji sisitem upravljanja, proširen velikim

brojem korisničkih funkcija, koje omogućuju savremeni računarski sistemi

i PLC kontroleri integrisani sa CAD/ CAM radnim stanicama, serverima i

“cell” kontrolerom.

Hardverska arhitektura CNC upravljačkog sistema

Kompletna hardverska struktura CNC upravljačkog sistema obuhvata

nekoliko hardverskih modula, koji svaki za sebe predstavlja funkcionalnu

celinu:

PC računar industrijskog tipa – sa matičnom pločom, procesorom i

memorijom,

MCI (eng. Motion Control Interface) interfejs, za upravljenje pogonima

NC-osa.

Operator panel,

Ručni operator panel i modul za NC programiranje,

Kontrol panel obradnog centra,

Modul digitalnog sistema upravljanja pogonima,

Ulazno/izlazni moduli i

UPS (eng. Uninterruptible Power Supply) sistemi, moduli neprekidnog

električnog napajanja.

Hardverska struktura CNC upravljačkog sistema

Softver CNC upravljačog sistema

Softver CNC upravljačkog sistema se sastoji od sistemskog i aplikativnog

sosftvera. Sistemski softver – operativni sistem CNC-a, mora biti

sposoban za „real time“ funkcionisanje i najčešće se koriste MS Windows

NT najnovije modifikovane verzije. Aplikativni softver CNC-a se sastoji od

nekoliko softverskih paketa:

Softver za startovanje CNC-a,

NC softver,

Dodatni softver,

HMI (eng. Human Machine Interface),

Softver za korisnički interfejs,

SinuCom NC,

SimoCom U,

PLC softvare.

PLC kontroleri

PLC (eng. Programmable Logic Controller) kontroleri, kao univerzalni upravljački

sistemi, koriste se za upravljanje magacinom alata, izmenjivačem alata, izmenjivača

paleta, radom hidrauličkog i pneumatičkog sistema, funkcionisanjem zaštitne kabine

obradnog centra i automatskog centralnog transportnog sistema FTS-a. PLC

kontroleri su savremeni mikroprocesorski upravljački sistemi koji obezbeĎuju

fleksibilnu automatizaciju proizvodnih sistema i omogućuju da se povećanjem

fleksibilnosti obezbedi zadovoljavajuća produktivnost.

Struktura PLC kontrolera se sastoji od nekoliko integrisanih modula, pri čemu

svaki od njih predstavlja zasebnu funkcionalnu celinu, koja može biti izvedena na

različite načine sa različitim funkcionalnim karakteristikama. PLC se sastoji od:

Modul za napajanje,

Centralno procesorskog modula sa memorijom,

Ulazno/izlaznih modula,

Komunikacionog modula za umrežavanje i module za dodatne funkcije,

Sistem za programiranje.

Logička struktura PLC kontrolera

Programiranje PLC kontrolera

Za programirabnje PLC kontrolera koriste se specijalizovani grafički i

tekstualni programski jezici definisani standardom IEC 1131-3.

Najpoznatiji grafički jezici su:

LAD (Ladder logic) lestvicasti dijagrami slicni relejnim shemama.

FBD (Function Block Diagram) funkcionalni blok dijagrami.

CFC (Continous Function Chart) funkcionalni blok dijagrami.

Najpoznatiji tekstualni programski jezici su:

INT (Instruction Lists) lista instrukcija,

STL (Statement List) lista iskaza,

SCL (Structured Conrol Languague) struktuirani jezici viseg nivoa.

Najčešće korišćeni jezik za programiranje PLC kontrolera je LAD dijagram

(“leder dijagram”), koji podseća na relejne šeme i njegase još uvek ne

odriču i najpoznatiji proizvoĎači PLC kontrolera, iako danas postoje

tekstualni programski jezici koji daju visok nivo konfora pri programiranju

KONFIGURACIJE FLEKSIBILNIH TEHNOLOŠKIH

SISTEMA

Konfiguracije FTS-a podrazumeva raspored obradnih centara, robotskih

sistema, mašina za pranje obradaka, mernog centra, automatskog

transportnog sistema, bafera za odlaganje obradaka, pripremnih mesta i

drugis integrisanih sistema u proizvodnom prostoru.Postoje dve osnovne

konfiguracije fleksibilnih tehnoloških sistema:

FTS sa linijskim transportnim sistemom,

FTS sa slobodnim transportnim sistemom

FTS sa linijskim transportnim sistemom

Konfiguracija FTS-a sa linijskim transportnim sistemom može biti

izvedena sa obradnim centrima rasporeĎenim sa jedne ili sa obe strane

transportnog sistema. Raspored obradnih centara, sa jedne strane

transportnog sistema se koristi kod manjih FTS-a, za izradu malog broja

različitih obradaka. Kada su obradni centri sa jedne strane, tada su

najčešće baferi za odlaganje paleta i pripremna mesta alata i obratka sa

druge strane transportne staze.

FTS sa linijskim transportnim sistemom u slučaju većeg broja obradnih

centara, robota, mašina za pranje i mernog centra, zasniva se na

obostranom rasporedu mašinskih sistema u odnosu na transporntu

stazu. Obradni centri su rasporeĎeni sa obe strane transportne staze, a

na prostoru izmeĎu paletnih izmenjivača postavljeni su “baferi” za

odlaganje paleta. Dvostrani raspored obradnih centara je kompaktniji,

pa je potreban manji broj “bafera” nego u slučaju jednostranog

rasporeda. Pripremna mesta se takoĎe postavljaju sa ove strane

transportne staze u zavisnosti od proizvodne hale u kojoj se FTS nalazi.

AGV za šinski transportni sistem

Šinski transportni sistem može biti linijski, kod koga AGV dolazi u zaustavnu poziciju

pravolinijskim kretanjem u jednom i drugom smeru, ili kružni u kome AGV može doći

u zaustavnu poziciju i jednosmernim kretanjem.

Konstrukcijsko rešenje vozila za šinski transportni sistem u FPS-u, najčešće se izvodi

na bazi pretvaranja obrtnog kretanja elektromotora u pravolinijsko kretanje vozila

prenosnim sistemom u kombinaciji zupčanika na vratilu elektromotora i ozubljenje

letve postavljene duž transportne staze.

Ozubljena letva može biti postavljena uz vodeću šinu ili po šredišnjoj osi izmeĎu šina.

Brzina kretanja AGV-a se reguliše frekventnim invertorom pogonskog elektromotora.

Pri kretanju AGV nosi kablove električnog napajanja i kablove upravljačkih signala na

posebnom nosaču duž transportne staze.