Sistem de Taiere 3D cu Comandă Numerică Asistat de Calculator

1.INTRODUCERE

Integrarea controlului numeric in masinile de prelucrare reprezinta o directie fireasca de dezvoltare intrucat, odata cu progresul tehnologic, a aparut si nevoia utilizarii de componente cu suprafete complexe, cu un grad ridicat de precizie, lucru greu realizabil de catre om.

Masinile cu comanda numerica sunt utilizate in majoritatea industriilor, precum cea constructoare de masini pentru realizarea componentelor blocului motor, in aeronautica pentru crearea palelor elicei, in industria navala, a armamentului sau automatica pentru realizarea echipamentelor pentru liniile de productie. Principalul avantaj al acestei tehnologii este controlul precis si riguros al uneltei de prelucrare, cu ajutorul unor elemente de actionare precum motoare electrice, hidraulice sau pneumatice ce primesc comanda din partea unui microprocesor. Se pot realiza mai multe tipuri de operatii: strunjire, frezare, gaurire, slefuire, debitare, acestea fiind alese atent pentru ca in final, componenta realizata sa fie o replica fidela a modelului dorit.

Lucrarea de fata isi propune realizarea unei masini de taiat, la scara redusa, prin care sa se evidentieze conceptual principiile de functionare ale unei masini de prelucrare cu comanda numerica. Echipamentul realizat permite o miscare a uneltei pe 3 axe, x, y si z, fiind actionat cu ajutorul a 3 motoare electrice pas-cu-pas controlate de un microcontroller. Ca si unealta de prelucrare am ales folosirea unui burghiu ce este pus in miscare de catre un motor in curent continuu. Acesta are rolul de a indeparta excesul de material de pe piesa prelucrata.

Spre deosebire de masinile cu comanda numerica folosite in general, care utilizeaza modele realizate pe calculator, desene tehnice care sunt interpretare de programe software speciale pentru a genera instructiunile pentru actionare, am ales utilizarea imaginilor ca si metoda alternativa de reprezentare digitala a piesei dorite. Folosind aceasta metoda, proiectarea pieselor simple devine un lucru accesibil oricui, fara a se intrebuinta solutii software de specialitate, scumpe, ce necesita cunostinte avansate de utilizare. Controlul numeric se bazeaza pe pozitia pixelilor din imagine si pe intensitatea de culoarea a acestora, mentionand ca pentru o functionare corecta este necesara transpunerea culorilor in tonuri de gri. In sprijinul acestei idei, am creat o aplicatie software, ce permite importarea imaginilor, efectuarea unor operatiuni de

1.INTRODUCERE

prelucrare a acestora si implementarea algoritmului de control numeric pentru a executa piesa dorita.

In al doilea capitol sunt prezentate evolutia masinilor cu control numeric, notiuni generale si clasificari, componentele principale ale unei astfel de masini, modurile de actionare si tipurile de operatiuni tehnologice posibile. In capitolul al treilea, se face o descriere a solutiei dezvoltate in cadrul lucrarii, impreuna cu conceptele si principiile folosite. Capitolul al patrulea prezinta descrierea echipamentului, cum a fost acesta proiectat si realizat, impreuna cu detaliile tehnice ale componentelor hardware folosite. De asemenea sunt prezentate solutia software dezvoltata, interfata utilizatorului, aspectele tehnice ale piesei si procesului de taiere care sunt luate in calcul in cadrul aplicatiei si algoritmul de control numeric folosit. In ultimul capitol sunt prezentate concluziile lucrarii dezvoltate, dificultatile intampinate, avantajele si dezavantajele utilizarii acestei solutii, impreuna cu aspecte ce ar putea fi imbunatatite.

2. MASINI CU CONTROL NUMERIC

2. MASINI CU CONTROL NUMERIC

2.1 Scurt istoric

Conceptul de control numeric isi are originile in secolele XVIII-XIX, odata cu aparitia unei masini de tricotat capabila sa brodeze diverse modele simple pe tesaturi, in anul 1725, si a unei pianine automate, a carei clape erau actionate prin intermediul unei role perforate, fiecare perforatie reprezentand o alta nota muzicala.

Sistemele cu control numeric au fost introduse la sfarsitul anilor ’40, inceputul anilor ’50, inainte de aparitia microprocesoarelor, si erau folosite pentru executarea diferitelor operatiuni de prelucrare ce impuneau un anumit grad de repetabilitate si precizie. Primele astfel de masini cu control numeric,au fost dezvoltate de catre Parsons Corporation si Massachussetts Institute of Technology, pentru realizarea componentelor complexe din industria aeronautica. Aceste echipamente aveau dimensiuni mari, foloseau actionare prin cablu iar stocarea programului aferent piesei ce urma a fi taiata se facea prin perforarea unor benzi cu o serie de gauri ce reprezenta comanda numerica. Acestea benzi erau realizate din hartie sau plastic mylar si aveau un ciclu de viata limitat, de regula intre 5 si 50 de utilizari. In cazul unei erori de proiectare, erau necesare reproiectarea si crearea unei noi benzi de comanda, lucru costisitor atat din punct de vedere al timpului cat si financiar.